DE102012218255A1

DE102012218255A1 - Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung

Info

Publication number: DE102012218255A1
Application number: DE102012218255A
Authority: DE
Inventors: Serge Ouedraogo; Alexander Renfer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2013-05-02
Also published as: CN103075442B; CN103075442A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung mit einem Hydrostataktor, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, wobei ein von dem Kolben zurückgelegter weg mit Hilfe mindestens einer Sensoreinrichtung direkt oder indirekt ermittelt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein dem Kolben zugeordneter Wegtaster verwendet wird, um den tatsächlich zurückgelegten Weg zu erfassen, der mit dem ermittelten Weg verglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Kupplungsbetätigungssystem zum Ansteuern einer Kupplung mit einem Hydrostataktor, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, wobei ein von dem Kolben zurückgelegter Weg mit Hilfe mindestens einer Sensoreinrichtung direkt oder indirekt ermittelt wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 047 801 A1 ist ein Hydrostataktor mit einem Geberzylinder und einem Kolben bekannt, der über eine mit Druckmittel befüllte Druckkammer mit Druck beaufschlagbar ist. Der Kolben wird über einen Drehantrieb betätigt. Der Drehantrieb umfasst ein Planetenwälzgetriebe mit einer Getriebespindel, die dazu dient, eine Drehbewegung des Drehantriebs in einer Axialbewegung des Kolbens umzuwandeln. Der Axialweg des Kolbens kann mit einem Axialwegsensor erfasst werden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 047 173 A1 ist eine Kupplungseinrichtung mit einem zusätzlichen Sensor bekannt, durch den erfasst wird, ob sich eine Aktoreinrichtung in oder in der Nähe einer Aktor-Endstellung befindet, in der sich die Kupplung in ihrem geöffneten Betriebszustand befindet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein unerwünschtes Anschlagen der Getriebespindel beim Ansteuern einer Kupplung mit einem Hydrostataktor, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, auf einfache Art und Weise sicher zu verhindern.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung mit einem Hydrostataktor, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, wobei ein von dem Kolben zurückgelegter Weg mit Hilfe mindestens einer Sensoreinrichtung direkt oder indirekt ermittelt wird, dadurch gelöst, dass ein Wegtaster verwendet wird, um den tatsächlich zurückgelegten Weg zu erfassen, der mit dem ermittelten Weg verglichen wird. Durch im Betrieb an der Getriebespindel auftretenden Schlupf kann es passieren, dass der ermittelte Weg von dem tatsächlich zurückgelegten Weg abweicht. Mit dem Wegtaster kann der tatsächlich zurückgelegte Weg auf einfache Art und Weise erfasst werden. Der erfasste tatsächlich zurückgelegte Weg kann dann mit dem ermittelten Weg verglichen werden, um den an der Getriebespindel aufgetretenen Schlupf auszugleichen. Dadurch kann ein unerwünschtes axiales Anschlagen am Ende der Getriebespindel verhindert werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennlinienverschiebung vorgenommen beziehungsweise korrigiert wird, wenn der Vergleich ergibt, dass der tatsächlich zurückgelegte Weg signifikant von dem ermittelten Weg abweicht. Dabei kann für die Größe der Abweichung ein konstanter Wert verwendet werden. Für die Größe der Abweichung kann aber auch ein variabler Wert verwendet werden, der zum Beispiel vom Verschleiß beziehungsweise Betriebszustand der Kupplung abhängt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des ermittelten Weges mit dem tatsächlich zurückgelegten Weg vor einem Schnüffelvorgang durchgeführt wird. Das liefert den Vorteil, dass eine Schnüffelposition in der Nähe eines Anschlags am Ende der Getriebespindel gefahrlos angefahren werden kann. Das Anfahren der Schnüffelposition kann zum Beispiel über einen Rotorlagesensor gesteuert werden, der als Winkelsensor ausgeführt ist. Als Schnüffeln wird ein gezielter Druckausgleich bezeichnet, wobei der Geberzylinderkolben bis in eine Ruhestellung zurückgezogen wird, um eine Verbindungsöffnung in einen Ausgleichsbehälter freizugeben. Über die freigegebene Verbindungsöffnung kann ein Druckausgleich zwischen dem Geberzylinder und dem Ausgleichsbehälter erfolgen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegachse um einen Korrekturabstand verschoben wird, wenn der Vergleich ergibt, dass der tatsächlich zurückgelegte Weg signifikant von dem ermittelten Weg abweicht. Dann wird die Wegachse vorteilhaft um den Korrekturabstand sprungartig verschoben, insbesondere zurückgesetzt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturabstand bei einem nachfolgenden Schließen der Kupplung berücksichtigt wird. Bei dem nachfolgenden Schließen der Kupplung kann der Korrekturabstand mit dem gewünschten Sollweg verrechnet werden, um einen gewünschten Sollzustand beziehungsweise den vorherigen Zustand der Kupplung zu erreichen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wegtaster in einer definierten Entfernung von einem Anschlag der Getriebespindel angeordnet wird. Die definierte Entfernung wird vorzugsweise so gewählt, dass der Anschlag auch bei einem maximalen Schlupf der Getriebespindel nicht erreicht wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wegtaster vor dem Erreichen einer Schnüffelposition angefahren wird. Die Schnüffelposition ist auf der Wegachse vorzugsweise zwischen dem Anschlag und dem Wegtaster angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Kolben zurückgelegte Weg mit Hilfe einer Drucksensor- und/oder einer Wegsensoreinrichtung ermittelt wird. Bei der Verwendung des Drucksensors wird ein vorzugsweise proportionaler Zusammenhang zwischen einem Moment an der Kupplung und dem Druck im Geberzylinder ausgenutzt. Für den Fall, dass dieser Zusammenhang nicht gegeben ist, kann zum Beispiel ein Wegsensor verwendet werden, mit welchem der absolute Weg des Kolbens beziehungsweise der Getriebespindel in axialer Richtung ermittelt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wegtaster etwa einen Millimeter von der Schnüffelposition entfernt angeordnet wird. Dieser Wert hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei einem Kupplungsbetätigungssystem mit einem Hydrostataktor, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, und mit einer Kupplung, die insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren angesteuert wird, wobei ein von dem Kolben zurückgelegter Weg mit Hilfe mindestens einer Sensoreinrichtung direkt oder indirekt ermittelt wird, ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass einem Getriebe beziehungsweise dem Kolben ein Wegtaster zugeordnet ist. Der Wegtaster dient dazu, den tatsächlich zurückgelegten Weg zu erfassen, der dann mit dem ermittelten Weg verglichen wird.
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.
In der einzigen beiliegenden Figur ist ein kartesisches Koordinatendiagramm dargestellt, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung mit einem Hydrostataktor veranschaulicht wird.
In der beiliegenden 1 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 1 und einer y-Achse 2 dargestellt. Auf der y-Achse 2 ist ein Druck eines Geberzylinders in einer geeigneten Druckeinheit, wie bar, aufgetragen. Der Geberzylinder enthält ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, das durch einen Kolben in dem Geberzylinder mit Druck beaufschlagt wird. Der Geberzylinder steht über eine hydraulische Strecke mit einem Nehmerzylinder eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems in Verbindung.
Der Druck in dem Geberzylinder verändert sich, wenn ein Kolben in dem Geberzylinder in einer axialen Richtung bewegt wird. Die Bewegung des Kolbens in axialer Richtung wird durch Verdrehen einer Getriebespindel bewirkt, die über ein Getriebe mit einer Kolbenstange gekoppelt ist, die von dem Kolben des Geberzylinders ausgeht. Über das Getriebe wird eine Drehbewegung der Getriebespindel in eine axiale Bewegung des Kolbens in dem Geberzylinder umgewandelt. Die Bewegung des Kolbens ist in Form eines Weges in einer geeigneten Wegeinheit, wie Millimeter auf der x-Achse 1 des Koordinatendiagramms in 1 aufgetragen.
In dem Koordinatendiagramm ist eine Kupplungskennlinie 10 einer Kupplung dargestellt, die mit dem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem betätigt wird. Der Antriebsmotor mit der Getriebespindel, das Getriebe, der Kolben und der Geberzylinder stellen zusammen einen hydrostatischen Kupplungsaktor dar. Die Kupplungskennlinie 10 umfasst einen Kennlinienast 11, der das Verhalten einer neuen Kupplung darstellt. Ein Kennlinienast 12 stellt das Verhalten einer verschlissenen Kupplung dar. Bei einer verschlissenen Kupplung wird auf Grund des Verschleißes der Reibbeläge ein größerer Weg benötigt, um die Kupplung zu betätigen.
Die Drehbewegung der Getriebespindel wird mit einem Rotorlagesensor, der als Winkelsensor ausgeführt ist, erfasst. Zusätzlich kann ein Linearwegsensor verwendet werden, um den Kolbenweg zu erfassen. Das Moment an der Kupplung steigt idealerweise proportional zum Druck im Geberzylinder des Aktors. Der proportionale Zusammenhang zwischen dem Druck im Geberzylinder und dem Moment einer Kupplung kann verwendet werden, um den Weg des Kolbens zu ermitteln.
Im Betrieb der Kupplung kann Schlupf zwischen der Getriebespindel und dem Getriebe zu einer Verschiebung der Wegachse 1 führen. Die Verschiebung kann im schlimmsten Fall dazu führen, dass in unerwünschter Weise ein Anschlag 15 der Getriebespindel angefahren wird. Das Anfahren des Anschlags 15 kann zu einer Zerstörung des Aktors führen. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn im Betrieb der Kupplung eine Schnüffelposition 14 angefahren wird.
Als Schnüffeln wird ein Vorgang bezeichnet, bei dem der Kolben in dem Geberzylinder in eine Extremstellung zurückgezogen wird, um mindestens eine Verbindungsöffnung zwischen dem Geberzylinder und einem Ausgleichsbehälter freizugeben. Über die freigegebene Verbindungsöffnung kann ein Druckausgleich zwischen dem Geberzylinder und dem Ausgleichsbehälter erfolgen.
Ein Solldruck 4 ist einem Sollweg 5 auf der x-Achse 1 zugeordnet. Um ein unerwünschtes Erreichen des Anschlags 15 beim Anfahren der Schnüffelposition 14 zu verhindern, ist ein Wegtaster 18 vorgesehen. Der Wegtaster 18 wird beim Anfahren der Schnüffelposition 14 immer angefahren.
In 1 sieht man, dass die Schnüffelposition 14 zwischen dem Anschlag 15 und dem Wegtaster 18 angeordnet ist. Die schlupfbewegte Wegverschiebung ist in 1 durch eine verschobene Wegachse 21 angedeutet. Die Wegpositionen des Anschlags 15 der Getriebespindel und des Wegtasters 18 sind auf der Wegachse 1 und der verschobenen Wegachse 21 identisch.
Durch einen Doppelpfeil 24, der einem Korrekturabstand entspricht, verschiebt sich jedoch die Schnüffelposition. Eine verschobene Schnüffelposition 34 auf der verschobenen Wegachse 21 ist gegenüber der Schnüffelposition 14 und dem Korrekturabstand 24 verschoben. Beim nächsten Schließen der Kupplung wird der Korrekturabstand 24 mit dem Sollweg 5 verrechnet, so dass sich ein korrigierter Sollweg 35 auf der verschobenen Wegachse 21 ergibt.
Die Betätigung des Wegtasters 18 führt also beim Auftreten von Schlupf vor dem Anfahren der Schnüffelposition 14 zu einem sprunghaften Rücksetzen der Wegachse, so dass mittels des Rotorlagesensors gefahrlos die verschobene Schnüffelposition 34 angefahren werden kann. Beim nächsten Schließen der Kupplung wird in der Weg-Vorsteuerung der Korrekturabstand 24 vom Sollwert abgezogen, um in den zuletzt bekannten Bereich für die Druckregelung zu gelangen.
Bezugszeichenliste

1: x-Achse
2: y-Achse
4: Solldruck
5: Sollweg
10: Kupplungskennlinie
11: Kennlinienast
12: Kennlinienast
14: Schnüffelposition
15: Anschlag
18: Wegtaster
21: verschobene Wegachse
24: Korrekturabstand
34: korrigierte Schnüffelposition
35: korrigierter Sollweg

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

DE 102010047801 A1 [0002]
DE 102010047173 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung mit einem Hydrostataktor, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, wobei ein von dem Kolben zurückgelegter weg mit Hilfe mindestens einer Sensoreinrichtung direkt oder indirekt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegtaster (18) verwendet wird, um den tatsächlich zurückgelegten Weg zu erfassen, der mit dem ermittelten Weg verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennlinienverschiebung (1, 21) vorgenommen beziehungsweise korrigiert wird, wenn der Vergleich ergibt, dass der tatsächlich zurückgelegte Weg signifikant von dem ermittelten Weg abweicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des ermittelten Weges mit dem tatsächlich zurückgelegten Weg vor einem Schnüffelvorgang (14) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegachse (1) um einen Korrekturabstand (24) verschoben wird, wenn der Vergleich ergibt, dass der tatsächlich zurückgelegte Weg signifikant von dem ermittelten Weg abweicht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturabstand (24) bei einem nachfolgenden Schließen der Kupplung berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegtaster (18) in einer definierten Entfernung von einem Anschlag (15) der Getriebespindel angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegtaster (18) vor dem Erreichen einer Schnüffelposition (14) angefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Kolben zurückgelegte Weg mit Hilfe einer Drucksensor- und/oder einer Wegsensoreinrichtung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegtaster (18) etwa einen Millimeter von der Schnüffelposition (14) entfernt angeordnet wird.
Kupplungsbetätigungssystem mit einem Hydrostataktor, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, und mit einer Kupplung, die insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche angesteuert wird, wobei ein von dem Kolben zurückgelegter Weg mit Hilfe mindestens einer Sensoreinrichtung direkt oder indirekt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass einem Getriebe beziehungsweise dem Kolben ein Wegtaster (18) zugeordnet ist.