DE102010047173A1

DE102010047173A1 - Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102010047173A1
Application number: DE102010047173A
Authority: DE
Inventors: Björn Stehle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-04-28
Also published as: DE112010004057A5; WO2011044874A1; US8449433B2; KR20120099008A; US20120199436A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung umfassend: mindestens eine Kupplung, die einen geöffneten und einen geschlossenen Betriebszustand einnehmen kann, in welchem durch die Kupplung ein Drehmoment übertragbar ist; eine Aktoreinrichtung zum Betätigen der Kupplung; eine Sensoreinrichtung, die einen Bewegungssensor umfasst. Um die Ansteuerstrategie der Kupplungseinrichtung zu vereinfachen, umfasst die Sensoreinrichtung einen zusätzlichen Sensor, durch den erfasst wird, ob sich die Aktoreinrichtung in oder in der Nähe einer Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung umfassend: mindestens eine Kupplung, die einen geöffneten und einen geschlossenen Betriebszustand einnehmen kann, in welchem durch die Kupplung ein Drehmoment übertragbar ist; eine Aktoreinrichtung zum Betätigen der Kupplung; eine Sensoreinrichtung, die einen Bewegungssensor umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Ansteuern und/oder Betreiben einer derartigen Kupplungseinrichtung.
Aus der internationalen Veröffentlichung WO 00/73682 A1 ist eine Kupplung mit einem Aktor bekannt, dessen Bewegung mit einem Kupplungswegsensor detektiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Ansteuerstrategie einer Kupplungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einer Kupplungseinrichtung umfassend: mindestens eine Kupplung, die einen geöffneten und einen geschlossenen Betriebszustand einnehmen kann, in welchem durch die Kupplung ein Drehmoment übertragbar ist; eine Aktoreinrichtung zum Betätigen der Kupplung; eine Sensoreinrichtung, die einen Bewegungssensor umfasst, dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung einen zusätzlichen Sensor umfasst, durch den erfasst wird, ob sich die Aktoreinrichtung in oder in der Nähe einer Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet. In Ihrem geschlossenen Betriebszustand ist die Kupplung eingerückt. In Ihrem geöffneten Betriebszustand ist die Kupplung ausgerückt. Bei der Kupplung handelt es sich vorzugsweise um eine Reibungskupplung. Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung umfasst vorzugsweise zwei Kupplungen, insbesondere zwei Reibungskupplungen. In einer bevorzugten Ausführung ist die Doppelkupplung einem Parallelschaltgetriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zugeordnet. Durch den zusätzlichen Sensor kann auf einfache Art und Weise eindeutig und sicher festgestellt werden, ob die Kupplung offen ist. Das liefert den Vorteil, dass auf aufwändige Ansteuerstrategien zur sicheren Ermittlung der Aktorstellung verzichtet werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Sensor als Endschalter ausgeführt ist. Der Endschalter liefert als Ausgangssignal vorzugsweise lediglich die Information, dass die Kupplung offen ist, wenn der Schalter aktiv ist. Wenn der Schalter inaktiv ist, liefert der als Endschalter ausgeführte zusätzliche Sensor die Information, dass die Kupplung nicht offen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Sensor als Absolutbewegungssensor mit einem relativ kleinen Erfassungsbereich in der Nähe der Aktor-Endstellung der Aktoreinrichtung ausgeführt ist. Der Absolutbewegungssensor ermöglicht, zum Beispiel auf magnetischer Basis, eine Absolutwegmessung in der Nähe der Aktor-Endstellung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinrichtung einen Hebelaktor umfasst, der durch einen Elektromotor betätigbar ist. Der Elektromotor ist vorzugsweise als EC-Motor ausgeführt. Dabei bedeutet EC, dass der Elektromotor elektronisch kommutiert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung selbstöffnend ausgeführt ist. Das bedeutet, dass die Kupplung bei abgeschaltetem Elektromotor öffnet und der Aktor sich in seine Aktor-Endstellung bewegt. Um die Aktorik zu schützen, kann der Aktor zusätzlich eine Einheit enthalten, welche die wirkende Kraft auf die Aktorkomponenten bei einem solchen Öffnungsvorgang begrenzt. Diese Einheit kann eine Rutschkupplung umfassen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung mit der Sensoreinrichtung in die Aktoreinrichtung integriert ist. Bei der Steuereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Steuergerät, das dazu dient, Basisfunktionen, die für den Betrieb des Aktors erforderlich sind, zum Beispiel Lageregler, direkt am Aktor und damit getrennt von einer zentralen Steuereinheit ausführen zu können.
Bei einem Verfahren zum Ansteuern und/oder Betreiben einer vorab beschriebenen Kupplungseinrichtung ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass mit Hilfe des zusätzlichen Sensors erfasst wird, ob sich die Aktoreinrichtung in oder in der Nähe der Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet. Das liefert den Vorteil, dass die Betriebsbereitschaft unabhängig von einer bestimmten Fahrsituation und ohne Zeitverzögerung hergestellt werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einschalten der Zündung und/oder einem Reset eines Steuergeräts beziehungsweise der Steuereinrichtung ein Signal des zusätzlichen Sensors ausgelesen wird, um sicherzustellen, dass sich die Aktoreinrichtung in oder in der Nähe der Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet. Das Signal enthält zum Beispiel lediglich die Information, dass die Kupplung offen ist, oder dass die Kupplung nicht offen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: es wird überprüft, ob eine mit Hilfe des Bewegungssensors erfasste Aktor-Endstellungsinformation mit dem Signal des zusätzlichen Sensors übereinstimmt; wenn keine Übereinstimmung vorliegt, dann wird ein Abgleich durchgeführt. Wenn Übereinstimmung vorliegt, dann ist kein Abgleich erforderlich.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor mit einer relativ großen Kraft in Richtung Aktor-Endstellung bewegt wird, wenn das Signal des zusätzlichen Sensors ergibt, dass sich die Aktoreinrichtung nicht in oder in der Nähe der Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet. Durch den zusätzlichen Sensor wird rechtzeitig erfasst, wenn der Aktor seine Aktor-Endstellung erreicht hat. Auf ein Plausibilisieren der Information, dass die Kupplung geöffnet ist, kann vollständig verzichtet werden. Dadurch kann der Steuerungsaufwand erheblich reduziert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs einem Getriebe zugeordnet, das vorzugsweise als Parallelschaltgetriebe ausgeführt ist. Die Kupplungseinrichtung umfasst vorzugsweise zwei Reibungskupplungen. Zum Ansteuern der Reibungskupplungen werden Hebelaktoren mit EC-Motoren zum Einrücken der Reibungskupplungen verwendet. Diese Motoren zeichnen sich dadurch aus, dass zur elektronischen Kommutierung Hallsensoren verwendet werden, deren Signal zugleich für die Erfassung einer inkrementellen Motor- und damit Aktorposition verwendet werden kann.
Die Aktoren und die zugehörigen Reibungskupplungen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass das Gesamtsystem selbstöffnend ist, das heißt bei abgeschaltetem Motor im Aktor öffnet die Kupplung und der Aktor bewegt sich in eine Aktor-Endstellung, die auch als Anschlag oder Endanschlag bezeichnet wird, in Richtung Kupplung offen. Um die Aktorik zu schützen, kann der Aktor zusätzlich eine Einheit enthalten, welche die wirkende Kraft auf die Aktorkomponenten bei einem solchen Öffnungsvorgang begrenzt, zum Beispiel eine Rutschkupplung.
Eine Steuereinrichtung, zum Beispiel ein Steuergerät, ist in den Aktor integriert, um Basisfunktionen, die für den Betrieb des Aktors erforderlich sind, zum Beispiel Lageregler, direkt vor Ort und damit getrennt von einer zentralen Steuereinheit ausführen zu können.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine redundante und einfache Sensorik zur Erfassung der Position Kupplung offen im Kupplungsaktor bereitgestellt. Die Sensorik kann einen einfachen Endschalter umfassen, der als Ausgang lediglich die Information ”Position Kupplung offen erreicht”, das heißt Endschalter aktiv, oder die Information ”Position Kupplung offen nicht erreicht”, das heißt Endschalter inaktiv, liefert. Die Sensorik kann, zum Beispiel auf magnetischer Basis, auch so ausgeführt sein, dass sie in einem kleinen Bereich nahe der Aktor-Endstellung eine Absolutwegmessung ermöglicht.
Nach einem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise einem Steuergeräte-Reset wird die Endschalterinformation ausgelesen und somit abgesichert, dass der Kupplungsaktor vollständig geöffnet ist. Stimmt die aus der Inkrementalwegmessung ermittelte Absolutposition in diesem Fall mit der erwarteten Position überein, so ist kein Abgleich erforderlich. Ansonsten wird ein Abgleich durchgeführt, wobei jedoch auf das Anlegen einer hohen Spannung verzichtet werden kann, da die Endstellung, die auch als Endanschlag oder Anschlag bezeichnet wird, ja offenbar erreicht ist.
Bei der Verwendung einer Absolutwegmessung in einem kleinen Bereich nahe der Endposition oder Endstellung des Aktors kann auf eine ansonsten erforderliche Referenzierfunktion verzichtet werden, da ein exakter Abgleich auf Basis der gelieferten Absolutposition im Bereich des Endanschlags durchgeführt werden kann.
Ist in einem der vorab beschriebenen Fälle die Kupplung nicht offen, kann zunächst mit hoher Kraft der Aktor Richtung offen verfahren werden, da ein Erreichen des Endanschlags beziehungsweise der Endstellung rechtzeitig durch die vorab beschriebene Sensorik, die auch als Zusatzsensorik bezeichnet wird und den zusätzlichen Sensor umfasst, angezeigt wird. Auf ein Plausibilisieren kann vollständig verzichtet werden, da die korrekte Abgleichposition durch die Zusatzsensorik abgesichert ist.
Insgesamt ergeben sich dadurch ein deutlich reduzierter Steuerungsaufwand und eine deutlich verkürzte Zeitverzögerung bis zur Betriebsbereitschaft. Die Betriebsbereitschaft kann hierdurch in jeder Situation unmittelbar wieder hergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 00/73682 A1 [0002]

Claims

Kupplungseinrichtung umfassend: mindestens eine Kupplung, die einen geöffneten und einen geschlossenen Betriebszustand einnehmen kann, wobei durch die Kupplung ein Drehmoment übertragbar ist; eine Aktoreinrichtung zum Betätigen der Kupplung; eine Sensoreinrichtung, die einen Bewegungssensor umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung einen zusätzlichen Sensor umfasst, durch den erfasst wird, ob sich die Aktoreinrichtung in oder in der Nähe einer Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Sensor als Endschalter ausgeführt ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Sensor als Absolutbewegungssensor mit einem relativ kleinen Erfassungsbereich in der Nähe der Aktor-Endstellung der Aktoreinrichtung ausgeführt ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinrichtung einen Hebelaktor umfasst, der durch einen Elektromotor betätigbar ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung selbstöffnend ausgeführt ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung mit der Sensoreinrichtung in die Aktoreinrichtung integriert ist.
Verfahren zum Ansteuern und/oder Betreiben einer Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des zusätzlichen Sensors erfasst wird, ob sich die Aktoreinrichtung in oder in der Nähe der Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einschalten der Zündung und/oder einem Reset der Steuereinrichtung ein Signal des zusätzlichen Sensors ausgelesen wird, um sicherzustellen, dass sich die Aktoreinrichtung in oder in der Nähe der Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: es wird überprüft, ob eine mit Hilfe des Bewegungssensors erfasste Aktor-Endstellungsinformation mit dem Signal des zusätzlichen Sensors übereinstimmt; wenn keine Übereinstimmung vorliegt, dann wird ein Abgleich durchgeführt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor mit einer relativ großen Kraft in Richtung Aktor-Endstellung bewegt wird, wenn das Signal des zusätzlichen Sensors ergibt, dass sich die Aktoreinrichtung nicht in oder in der Nähe der Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet.