DE102011102906A1

DE102011102906A1 - Verfahren zum Ansteuern einer automatisierten Doppelkupplung

Info

Publication number: DE102011102906A1
Application number: DE102011102906A
Authority: DE
Inventors: Markus Baehr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2011-12-22
Also published as: DE112011102078A5; DE112011102078B4; WO2011160613A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer automatisierten Doppelkupplung mit mindestens zwei Teilkupplungen, die jeweils über einen hydrostatischen Aktor betätigt werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Veränderung beim Ansteuern einer der Teilkupplungen zum Ansteuern einer anderen Teilkupplung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer automatisierten Doppelkupplung mit mindestens zwei Teilkupplungen, die jeweils über einen hydrostatischen Aktor betätigt werden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 057 656 A1 ist ein Kupplungssystem mit einer automatisierten Reibungskupplung mit einem hydraulischen Kupplungsausrücksystem bekannt, das von einem mittels eines Steuergeräts gesteuerten Aktor betätigt wird. Eine Entscheidung, ob ein Schnüffelvorgang bei sehr kleinen Verstimmungsraten durchgeführt werden soll, hängt von Betriebsparametern ab, wie Drehzahländerungen oder Temperaturänderungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Ansteuerqualität einer automatisierten Doppelkupplung mit mindestens zwei Teilkupplungen, die jeweils über einen hydrostatischen Aktor betätigt werden, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Ansteuern einer automatisierten Doppelkupplung mit mindestens zwei Teilkupplungen, die jeweils über einen hydrostatischen Aktor betätigt werden, dadurch gelöst, dass eine Veränderung beim Ansteuern einer der Teilkupplungen zum Ansteuern einer anderen Teilkupplung verwendet wird. Bei der Verwendung von hydrostatischen Aktoren kann der relativ große Volumenausdehnungskoeffizient der verwendeten Hydrostatik-Fluide dazu führen, dass sich bei Temperaturänderungen der Zusammenhang zwischen einem Geberkolbenweg und einem Nehmerkolbenweg verschiebt. Der Nehmerkolbenweg bestimmt den Einrückweg und das Kupplungsmoment der jeweiligen Teilkupplung. Derartige temperaturbedingte Verschiebungen können mit Hilfe von Sensoren und/oder einem Triebstrangbeobachter erfasst beziehungsweise ermittelt werden. Eine erfasste beziehungsweise ermittelte Verschiebung kann dann beim nächsten Ansteuern der Kupplung berücksichtigt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass eine Veränderung beim Ansteuern einer ersten Teilkupplung beim Ansteuern einer zweiten Teilkupplung verwendet werden kann, um die Ansteuerqualität der zweiten Teilkupplung zu verbessern. Das liefert den Vorteil, dass ein Erfassen und Ermitteln einer temperaturbedingten Verschiebung der zweiten Teilkupplung entfallen kann. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Erfassen und Ermitteln einer temperaturbedingten Verschiebung der zweiten Teilkupplung betriebsbedingt nicht möglich ist, weil die zweite Teilkupplung beispielsweise inaktiv oder offen ist, das heißt kein Drehmoment überträgt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung beim Ansteuern einer aktiven Teilkupplung zum Ansteuern einer inaktiven Teilkupplung verwendet wird. Die aktive Teilkupplung ist geschlossen, so dass sie ein Drehmoment überträgt. Die inaktive Teilkupplung ist offen, so dass sie kein Drehmoment überträgt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption einer der Teilkupplungen zu einer Adaption einer anderen Teilkupplung verwendet wird. Es ist möglich, die gleiche Adaption bei beiden Teilkupplungen durchzuführen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, bei der Adaption der anderen Teilkupplung eine Anpassung vorzunehmen. Bei der Anpassung werden Unterschiede in der Aktorik der beiden Teilkupplungen berücksichtigt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennfeldverschiebung einer der Teilkupplung zu einer Kennfeldverschiebung einer anderen Teilkupplung verwendet wird. Die Kennfeldverschiebungen ergeben sich hauptsächlich aus der thermischen Ausdehnung des Hydrostatik-Fluids.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Tastpunktverschiebung einer der Teilkupplungen zu einer Tastpunktverschiebung einer anderen Teilkupplung verwendet wird. Dabei wird die Tastpunktverschiebung der anderen Teilkupplung vorzugsweise an spezifische Unterschiede in der Aktorik der beiden Teilkupplungen angepasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Geberwegveränderung einer der Teilkupplungen zu einer Geberwegveränderung einer anderen Teilkupplung verwendet wird. Dadurch kann die Anzahl von im Betrieb erforderlichen Schnüffelvorgängen deutlich reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansteuern der Teilkupplungen geometrische Unterschiede der hydrostatischen Aktoren beziehungsweise Aktoriken berücksichtigt werden. Die geometrischen Unterschiede umfassen zum Beispiel Nehmerkolbenflächen, Totvolumina im Nehmerkolben und Leitungslängen in der Hydrostatik. Die sich daraus ergebenden Unterschiede können zum Beispiel durch Berechnungen ermittelt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansteuern der Teilkupplungen eine Kreuzadaption durchgeführt wird. Durch die Kreuzadaption kann zum einen die Ansteuerqualität der anderen, insbesondere der inaktiven Kupplung deutlich verbessert werden. Darüber hinaus kann die Anzahl von im Betrieb erforderlichen Schnüffelvorgängen deutlich reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansteuern der Teilkupplungen eine Kreuzadaption mit Anpassungsparametern durchgeführt wird. Die Anpassungsparameter berücksichtigen vorzugsweise geometrische Unterschiede der hydrostatischen Aktoren beziehungsweise Aktoriken.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkupplungen über die hydrostatischen Aktoren mit jeweils einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder direkt betätigt werden. Bei den Teilkupplungen handelt es sich vorzugsweise um direkt betätigte beziehungsweise zugedrückte Kupplungen. Die Kupplungen sind vorzugsweise als trockene Reibungskupplungen ausgeführt, können aber auch nasslaufend ausgeführt sein, zum Beispiel in Lamellenbauweise.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 ein Kupplungsbetätigungssystem zur Betätigung einer automatisierten Doppelkupplung und
2 zwei kartesische Koordinatendiagramme, in denen die Temperatur und der Tastpunkt beziehungsweise Geberweg über der Zeit aufgetragen sind.
In 1 ist ein Kupplungsbetätigungssystem 1 für eine automatisierte Doppelkupplung 4 stark vereinfacht dargestellt. Die Doppelkupplung 4 umfasst zwei Teilkupplungen und ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen mindestens einer Antriebsmaschine und einem Getriebe angeordnet. Die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung 4 sind vorzugsweise als zugedrückte Reibungskupplungen ausgeführt. Die Teilkupplungen können aber auch als Nasskupplungen ausgeführt sein. Durch das Kupplungsbetätigungssystem 1 werden die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung 4 direkt betätigt.
Die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung 4 sind in einer Kupplungsglocke 5 angeordnet, die durch ein gestricheltes Rechteck angedeutet ist. Jeder Teilkupplung der Doppelkupplung 4 ist ein hydrostatischer Kupplungsaktor 10; 20 zugeordnet, der einen Kupplungsgeber 11; 21 umfasst. Die Kupplungsgeber 11; 21 umfassen jeweils einen Geberzylinder, in dem ein Geberkolben hin und her bewegbar ist. Die Bewegung der Geberkolben wird durch die Kupplungsaktorik 10; 20 initiiert.
Die Kupplungsgeber 11; 21 sind zusammen mit den Kupplungsaktoren 10; 20 außerhalb der Kupplungsglocke 5 angeordnet. Über hydrostatische beziehungsweise hydraulische Druckleitungen sind die Kupplungsgeber 11; 21 jeweils mit einem Kupplungsnehmer 12; 22 hydraulisch beziehungsweise hydrostatisch verbunden. Die Kupplungsnehmer 12; 22 sind innerhalb der Kupplungsglocke 5 angeordnet und umfassen jeweils einen Nehmerzylinder, in dem ein Nehmerkolben hin und her bewegbar geführt ist. Der Nehmerkolben betätigt die jeweilige Teilkupplung der Doppelkupplung 4, zum Beispiel unter Zwischenschaltung eines Lagers und einer Hebelfeder beziehungsweise Tellerfeder.
Die Geberzylinder der Kupplungsgeber 11; 21 sind über jeweils eine Verbindungsöffnung, die auch als Schnüffelöffnung bezeichnet wird, und über eine Verbindungsleitung 25 mit einem Ausgleichsbehälter 30 verbindbar. Über die geöffnete Schnüffelöffnung wird im Betrieb der Doppelkupplung 4 ein Volumenausgleich des in der Hydrostatik abgeschlossenen Fluidvolumens durchgeführt. Beim Durchführen eines Schnüffelvorgangs wird der jeweilige Geberkolben in dem Geberzylinder soweit zurückgezogen, dass die Schnüffelöffnung freigegeben wird und ein Druckausgleich in den Ausgleichsbehälter 30 erfolgen kann. Dadurch stellt sich im Inneren der Hydrostatik Umgebungsdruck ein und die Aktorik wird kraftfrei.
Bei einer Bewegung der Geberkolben in Betätigungsrichtung, das heißt in 1 nach unten, wird die jeweilige Schnüffelöffnung geschlossen. Bei einer weiteren Bewegung der Geberkolben in der gleichen Richtung erfolgt ein Druckaufbau in der Hydrostatik. Dieser Druckaufbau wird hydraulisch beziehungsweise hydrostatisch vom jeweiligen Kupplungsgeber 11; 21 auf den zugeordneten Kupplungsnehmer 12; 22 übertragen, um die jeweilige Teilkupplung der Doppelkupplung 4 zuzudrücken.
Die Kupplungsaktoren 10; 20 sind über jeweils einen elektromotorischen Stellantrieb mit einem Aktormotor 14; 24 und mit einem Aktorgetriebe antreibbar. Über das Getriebe wird eine Antriebsdrehbewegung der Aktormotoren 14; 24 in eine Längsbewegung oder translatorische Bewegung der Geberkolben umgewandelt.
Durch Pfeile ist angedeutet, dass die Aktormotoren 14; 24 über jeweils eine Aktorelektronik 41; 42 angesteuert werden. Die Aktorelektronik 41; 42 wiederum wird, wie durch weitere Pfeile angedeutet ist, von einem Triebstrangsteuergerät 50 gesteuert.
Die Kupplungsgeber 11; 21 und die Kupplungsnehmer 12; 22 enthalten Hydrostatik-Fluid, wie Bremsflüssigkeit oder Öl. Das Hydrostatik-Fluid hat einen relativ großen Ausdehnungskoeffizienten, der von der Temperatur abhängt.
Die im Betrieb der Doppelkupplung 4 temperaturbedingte Ausdehnung des Hydrostatik-Fluids führt dazu, dass sich ein Zusammenhang zwischen Geberkolbenweg und Nehmerkolbenweg verschiebt. Der Nehmerkolbenweg bestimmt den Einrückweg und das Kupplungsmoment der jeweiligen Teilkupplung.
Bei der jeweils aktiven, das heißt geschlossenen, Teilkupplung, die ein Drehmoment überträgt, kann die Verschiebung des Zusammenhangs zwischen Geberkolbenweg und Nehmerkolbenweg in Schlupfphasen erkannt und adaptiert werden. Speziell, wenn lange in einem Gang gefahren wird, können sich deutliche Temperaturveränderungen des Hydrostatik-Fluids und damit deutliche Kennfeldverschiebungen ergeben. Bei der Adaption können auch zusätzliche Signale, wie der Hydrostatikdruck, verwendet werden.
Bei der inaktiven, das heißt offenen, Teilkupplung, die kein Drehmoment überträgt, kann nicht ohne weiteres adaptiert werden. Auch ein Einrückkraftsignal, zum Beispiel in Form eines Drucksignals, ist hier nicht hilfreich, da der Einrückkraftverlauf der offenen Kupplung eher flach ist.
Da bei zugedrückten Kupplungen bei offener Kupplung geschnüffelt wird, ist es möglich, häufig Schnüffelvorgänge durchzuführen, um das Hydrostatikvolumen auf einen bekannten Wert zu bringen. Häufige Schnüffelvorgänge können jedoch zu Verzögerungen bei der Reaktion auf Schaltanforderungen führen, was sich negativ auf den Fahrkomfort auswirkt.
Durch die Erfindung wird ein Weg bereitgestellt, wie die Zeitenspannen, in der die jeweils inaktive Teilkupplung ohne zu schnüffeln auf einem Bereitschaftspunkt gehalten werden kann, deutlich vergrößert werden können. Dabei wird angenommen, dass sich die Temperaturen in den hydrostatischen Kupplungsaktoriken, die den beiden Teilkupplungen zugeordnet sind, nicht stark unterscheiden.
Unter diesem Aspekt ist es vorteilhaft, wenn die Kupplungsnehmer 12; 22 in einer gemeinsamen Nehmerzylinderanordnung oder Doppelzylinderanordnung untergebracht sind. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Druckleitungen, welche die Kupplungsnehmer 12; 22 mit den Kupplungsgebern 11; 21 verbinden, zusammen oder nah beieinander durch die Kupplungsglocke 5 beziehungsweise das Getriebe verlaufen. Die Kupplungsgeber 11; 21 sind vorteilhafter Weise ebenfalls nah beieinander verbaut.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird davon ausgegangen, dass sich im Betrieb auftretende Kennfeldverschiebungen bei der hydrostatischen Kupplungsbetätigung hauptsächlich aus der thermischen Ausdehnung des Hydrostatik-Fluids ergeben. Daher wird vorgeschlagen, aus der Kennfeldverschiebung der jeweils aktiven Teilkupplung auf die Kennfeldverschiebung der jeweils inaktiven Teilkupplung zu schließen. Die thermische Ausdehnung des hydrostatischen Fluids wird in einer Kreuzadaption berücksichtigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Kennfeldverschiebungen jedoch nicht ohne Anpassung von der aktiven auf die inaktiven Teilkupplung übernommen. In der Praxis können die Aktorsysteme der beiden Teilkupplungen geringfügige Unterschiede aufweisen, zum Beispiel in der Geometrie. So können die Nehmerkolbenflächen herstellungsbedingt unterschiedlich groß ausfallen. Die Nehmerzylinder beziehungsweise Kolben können konstruktionsbedingt unterschiedliche große Totvolumina aufweisen. Die Leitungslängen zur Verbindung der Kupplungsnehmer mit den Kupplungsgebern können unterschiedlich ausfallen. Die Unterschiede zwischen den Aktorsystemen können zum Beispiel durch Berechnungen ermittelt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird berücksichtigt, dass die Fluidanteile im Kupplungsgeber und im Kupplungsnehmer bei der aktiven Teilkupplung ein anderes Verhältnis aufweisen als bei der inaktiven Teilkupplung. Weitere Unterschiede ergeben sich zum Beispiel daraus, dass sich die Temperaturen an den Kupplungsnehmern von den Temperaturen an den Kupplungsgebern unterscheiden. Entsprechende Faktoren für die Kreuzadaption können zum Beispiel durch Messungen ermittelt werden.
Aus den Berechnungen und/der Messungen ergeben sich Kreuzadaptionsparameter f₁, f₂ bis f_n. Für die Kennfeldverschiebungen beziehungsweise Tastpunktverschiebungen Δx der Doppelkupplung 4 ergibt sich dann der folgende formelmäßige Zusammenhang: Δx_{1_inact} = f₁·Δx_{2_act} Δx_{2_inact} = f2·Δx_{1_act}
Die inaktive Teilkupplung wird dann mit den ermittelten Δx-Werten angesteuert. Dabei wird die Geberposition so verändert, dass ein gewünschter Luftweg erhalten bleibt. Bei der nächsten Aktivierung der betroffenen Teilkupplung kann das geforderte Kupplungsmoment genauer angefahren werden.
In 2 sind zwei kartesische Koordinatendiagramme 60; 70 mit jeweils einer x-Achse 61; 71 und einer y-Achse 62; 72 übereinander dargestellt. In dem Koordinatensystem 60 ist die Temperatur des Hydrostatik-Fluids in Form einer Kennlinie 65 über der Zeit aufgetragen. Darunter ist in dem Koordinatensystem 70 der Tastpunkt beziehungsweise Geberweg einer Teilkupplung in Form einer Kennlinie 75 über der Zeit aufgetragen.
Durch zwei gestrichelte Linien 76, 77 ist ein bezüglich der Ansteuerqualität der Teilkupplung tolerierbarer Bereich angedeutet. Durch eine weitere gestrichelte Linie 78 ist eine Grenze für einen angepassten Geberweg beziehungsweise Tastpunkt angedeutet. Bei der Grenze 78 wird ein unerwünschtes Auftreten von Schleppmomenten berücksichtigt.
In 2 ist dargestellt, wie eine durch Adaption ermittelte Kennfeldverschiebung der aktiven Teilkupplung als Maß für die Kennfeldverschiebung der inaktiven Teilkupplung verwendet werden kann. Durch eine geeignete Vorsteuerung kann die Ansteuerqualität der inaktiven Teilkupplung für die nächste Schaltung länger ohne Schnüffeln auf einem hohen Niveau gehalten werden.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsbetätigungssystem
4: Doppelkupplung
5: Kupplungsglocke
10: Kupplungsaktor
11: Kupplungsgeber
12: Kupplungsnehmer
14: Aktormotor
20: Kupplungsaktor
21: Kupplungsgeber
22: Kupplungsnehmer
24: Aktormotor
25: Verbindungsleitung
30: Ausgleichsbehälter
41: Aktorelektronik
42: Aktorelektronik
50: Triebstrangsteuergerät
60: kartesisches Koordinatendiagramm
61: x-Achse
62: y-Achse
65: Kennlinie
70: kartesisches Koordinatendiagramm
71: x-Achse
72: y-Achse
75: Kennlinie
76: gestrichelte Linie
77: gestrichelte Linie
78: gestrichelte Linie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008057656 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Ansteuern einer automatisierten Doppelkupplung (4) mit mindestens zwei Teilkupplungen, die jeweils über einen hydrostatischen Aktor (10; 20) betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung beim Ansteuern einer der Teilkupplungen zum Ansteuern einer anderen Teilkupplung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung beim Ansteuern einer aktiven Teilkupplung zum Ansteuern einer inaktiven Teilkupplung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption einer der Teilkupplungen zu einer Adaption einer anderen Teilkupplung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennfeldverschiebung einer der Teilkupplungen zu einer Kennfeldverschiebung einer anderen Teilkupplung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tastpunktverschiebung einer der Teilkupplungen zu einer Tastpunktverschiebung einer anderen Teilkupplung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geberwegveränderung einer der Teilkupplungen zu einer Geberwegveränderung einer anderen Teilkupplung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansteuern der Teilkupplungen geometrische Unterschiede der hydrostatischen Aktoren (10; 20) beziehungsweise Aktoriken berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansteuern der Teilkupplungen eine Kreuzadaption durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansteuern der Teilkupplungen eine Kreuzadaption mit Anpassungsparametern durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkupplungen über die hydrostatischen Aktoren (10; 20) mit jeweils einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder direkt betätigt werden.