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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem handgeschalteten Getriebe mit einer hydraulisch betätigbaren Kupplung zum Trennen und Schließen eines Kraftflusses zwischen einem Kraftfahrzeugmotor und einem oder mehreren Rädern des Kraftfahrzeuges, mit einem mit Fahrzeugenergie angetriebenen Hydraulikdruckerzeuger, mittels dessen Hydraulikdrucks die Kupplung betätigbar ist, mit einer elektrohydraulischen Ventileinrichtung zur elektrischen Betätigung der Kupplung mittels des Hydraulikdrucks des Hydraulikdruckerzeugers und mit einer Steuereinrichtung für die Betätigung der Ventileinrichtung, wobei die Kupplung durch das Kupplungssystem ohne dauerhaften Fahrereingriff trennbar ist, z.B. im Fahrzustand "Segeln" oder im Stillstand, wobei letzteres ebenfalls als ein bestimmter Fahrzustand betrachtet wird. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines Kupplungstrennvorgangs einer hydraulischen Kupplung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges mit einem Handschaltgetriebe mittels eines elektrohydraulischen Kupplungssystems, wobei mittels eines mit Fahrzeugenergie angetriebenen Hydraulikdruckerzeuges Hydraulikdruck erzeugt wird, wobei der Hydraulikdruck über ein elektrohydraulisches Trennventil des Kupplungssystems zu der Kupplung geleitet wird, wodurch die Kupplung trennt, und wobei die Kupplung z.B. in einem Fahrzustand "Segeln" durch das Kupplungssystem ohne dauerhaften Fahrereingriff getrennt wird.
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Bei einem Fahrzustand "Segeln" wird der Antriebsstrang geöffnet und somit der Verbrennungsmotor und das Getriebe entkoppelt. Durch das fehlende Motorschleppmoment rollt das Fahrzeug antriebslos deutlich weiter aus, als dies mit einer Schubabschaltung im höchsten Gang der Fall wäre. Um Kraftstoff zu sparen, kann der Motor im Leerlauf weiter betrieben werden (Leerlauf-Segeln) oder ausgeschaltet werden (Motorstopp-Segeln). Der Motor kann automatisch wieder angelassen werden. Das Kraftfahrzeug weist ein Bedienkonzept auf, welches umfasst, den Fahrzustand "Segeln" einzuleiten und zu beenden.
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Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit handgeschaltetem Getriebe kann der Fahrer den Fahrzustand "Segeln" herbeiführen, was jedoch ein Bedienkonzept erfordert, welches von Fahrern häufig als umständlich empfunden wird. Eine Möglichkeit eines solchen Bedienkonzepts wird im Folgenden beschrieben. Der Fahrer muss, um "Segeln" zu initiieren die Kupplung drücken, das Getriebe in den Leerlauf bringen und die Kupplung wieder freigeben. Wahlweise kann der Motor ausgeschaltet werden oder weiter laufen. Im Falle eines ausgeschalteten Motors muss der Fahrer, um den Motor wieder zu starten, die Kupplung wieder trennen. Anschließend muss der Fahrer, um einen Kraftschluss zwischen Motor und Getriebe wieder herzustellen, ein der Geschwindigkeit des Fahrzeugs angemessener Gang eingelegt und die Kupplung wieder geschlossen werden. Unterstützend kann der Fahrer eine der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem eingelegten Gang angepasst Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors bewirken, sodass die Drehzahl am Getriebeeingang und die Motordrehzahl möglichst ähnlich sind. Erst dann kann verschleiß- und ruckarm eingekuppelt werden.
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Mit dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sind alle Komponenten gemeint, die ein Drehmoment auf die Straße übertragen. Bei einem konventionellen Antriebsstrang sind hiervon der Verbrennungsmotor, die Kupplung mit Getriebe, die Antriebswellen und die Räder umfasst.
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Im Stand der Technik sind elektronische Kupplungssysteme bekannt, mit denen die Kupplung betätigt werden kann, indem von der Steuerung ein Kupplungswunsch erkannt wird und die Kupplung über einen elektrohydraulischen Steller getrennt wird. Der Fahrer muss dabei die für den Kuppelvorgang erforderliche Energie nicht selbst aufbringen. Das elektronische Kupplungssystem weist einen Aktuator auf, mit welchem die Kupplung getrennt werden kann. Dieser Aktuator kann elektrisch angesteuert werden, sodass Funktionen wie "Segeln", Ausrollen an der Ampel mit Motorstopp sowie Anfahrassistenten, die teilweise Funktionen eines automatischen Getriebes darstellen, realisiert werden können. Ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe hat bei stockendem Verkehr beziehungsweise bei Stau den Vorteil, dass benutzerfreundlich angefahren werden kann, weil für den Wechsel zwischen Gaspedal und Bremspedal nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich ist. Dagegen kann das Fahren eines Kraftfahrzeugs mit handgeschaltetem Getriebe im Stau oder bei stockendem Verkehr anstrengend werden, da zum einen im Stand und bei laufender Verbrennungsmaschine stets das Kupplungspedal im Leerlauf gedrückt gehalten werden muss und zum anderen das Anfahren mit dem Kupplungs- und Gaspedal vom Fahrer selbst geregelt werden muss. Ein automatisches Kupplungssystem kann einen sogenannten Stop & Go-Assistenten umfassen, welcher die genannten Funktionen automatisch übernimmt. Weiter kann mit einem elektronischen Kupplungssystem ein Abwürgeschutz realisiert werden. Außerdem ist ein Berganfahrassistent möglich.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Betätigungsprinzipien für eine Kupplungsaktuierung bekannt. Bei einer konventionell-mechanischen Kupplungsaktuierung für ein Kraftfahrzeug wird von einem Kupplungspedal mittels mechanischer Kraftübertragung, beispielsweise über einen Zug, die Kupplung getrennt. Bei einer semi-hydraulischen Kupplungsaktuierung wird die Übertragung von Kräften von dem Kupplungspedal zu der Kupplung über ein Hydrauliksystem realisiert. Dieses bewegt jedoch nicht unmittelbar eine Kupplungsscheibe, sondern diese wird beispielsweise über einen Betätigungshebel bewegt, welcher wiederum von einem hydraulischen Nehmerzylinder als Betätigungseinrichtung für die Kupplung bewegbar ist. Bei einer vollhydraulischen Kupplungsaktivierung wirkt ein hydraulischer Nehmerzylinder ohne ein Hebelgetriebe auf die Kupplungsscheibe ein. Der Druck wird von einem hydraulischen Geberzylinder am Kupplungspedal erzeugt. Bei elektrohydraulischer Kupplungsaktuierung wird an dem Kupplungspedal ein elektrisches Signal abgenommen, welches dazu verwendet wird, einen elektrischen Aktuator zu betätigen, welcher einen hydraulischen Druck für einen in der oder an der Kupplung befindlichen hydraulischen Nehmerzylinder erzeugt. Der Nehmerzylinder bewirkt bei Aktuierung das Trennen der Kupplung. Bei einer vollelektrischen Kupplungsaktuierung befindet sich an dem Kupplungspedal ebenfalls ein Sensor für dessen Stellung, wobei ein Signal von dem Sensor an einen elektrischen Aktuator weitergeleitet wird, der die Kupplung durch mechanische Einwirkung trennen kann. Es besteht keine direkte mechanische oder hydraulische Wirkverbindung zwischen dem Kupplungspedal und der Kupplung. Nachteilig an der vollelektrischen Lösung ist, dass die Kupplung mittels eines elektrischen Aktuators getrennt wird, da ein solcher Aktuator recht kostenintensiv ist. Ebenfalls kostenintensiv sind herkömmliche elektrohydraulische Kupplungssysteme, da diese neben den erforderlichen elektrischen Komponenten auch einen Druckerzeuger für die Kupplung benötigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem, bei dem ein Hydraulikdruckerzeuger neben seiner Funktion, Druck für die Kupplung, insbesondere zum Trennen der Kupplung bereitzustellen, dazu eingerichtet ist, weitere Funktionen mittels seines Hydraulikdrucks zu erfüllen. Durch diese Lösung können Kosten eingespart werden, welche den Einsatz eines solchen Kupplungssystems auch für niedrigere Fahrzeugklassen erschließt. Das Trennen der Kupplung umfasst auch ein teilweises Trennen, etwa ein Schleifen der Kupplung zur Übertragung mit unterschiedlichen Drehzahlen der Reibungspartner und der Übertragung eines nennenswerten Drehmoments.
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Mit dem Kupplungssystem ist es möglich, dass ein Fahrzeug ohne dauerhaften Eingriff des Fahrers segelt, während in dem Getriebe ein Gang eingelegt ist. Weiter ist es möglich Komfortfunktionen wie einen Stop&Go-Assistenten z.B. für Staufahrten, einen Abwürgeschutz eine Schaltunterstützung und dergleichen bereitzustellen. Beispielsweise ist es möglich, die Erfindung in ein elektrohydraulisches automatisiertes Kupplungssystem (Clutch by wire) zu integrieren. Dann wird beim Segeln die Kupplung ausschließlich mit Fahrzeugenergie getrennt beziehungsweise geschlossen. Insbesondere ist es möglich, Komponenten des erfindungsgemäßen Kupplungssystems wie etwa Ventile oder Leitungen in bestehende hydraulische Einheiten, beispielsweise einen Ventilblock oder eine Hydraulikpumpe, zu integrieren und/oder bestehende Leitungen, insbesondere Druckleitungen, mitzunutzen. Dies gilt explizit auch für die unten beschriebenen Ausführungsformen.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. In einer Ausführungsform des Kupplungssystems ist der Hydraulikdruckerzeuger ein Bremsdruckerzeuger, wie etwa ein elektrisch betätigbarer Druckzylinder oder eine elektrisch angetriebene Pumpe oder ein durch Überdruck aus einem Pneumatiksystem oder durch Unterdruck pneumatisch angetriebener Hydraulikdruckerzeuger, eine Lenkhilfspumpe, die beispielsweise vom Fahrzeugmotor oder mit einem separaten Elektromotor antreibbar sein kann, eine Pumpe einer Niveauregulierung, welche ebenfalls vom Fahrzeugmotor oder mittels eines Elektromotors angetrieben sein kann, eine Pumpe einer Bordhydraulik oder ein Druckerzeuger, insbesondere eine Pumpe oder ein Druckerzeugungszylinder, der ein Teil eines elektronischen Fahrzeugstabilisierungssystems ist, welches insbesondere einen Brems- und/oder Fahrwerkseingriff vornehmen kann. Die Mitnutzung eines bestehenden Hydraulikdruckerzeugers spart Kosten, Bauraum und Gewicht ein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Kupplungssystem einen Druckspeicher auf, in dem Hydraulikdruck aus dem Hydraulikdruckerzeuger speicherbar ist. Das Kupplungssystem kann aus dem Druckspeicher versorgt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Hydraulikdruckerzeuger auszuschalten und dennoch das Kupplungssystem zu betreiben. Dies kann relevant sein, wenn nach dem Auskuppeln im Segelbetrieb der Motor des Kraftfahrzeuges ausgeschaltet wird. Zudem ergibt sich eine erhöhte Sicherheit durch Redundanz. Ein weiterer Vorteil ist, dass in dem Druckspeicher ein konstanter und gleichmäßiger Druck vorliegt, was vergleichsweise bei einem Druck, der von einer Verdrängerpumpe erzeugt wird, nicht unbedingt der Fall ist. Ein gleichmäßiger Druck ist für den Aufbau von gleichmäßigen Kupplungskräften und somit für ein ruckfreies Kuppeln vorteilhaft. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Ausführungsform kann das Kupplungssystem auch unmittelbar von dem Hydraulikdruckerzeuger antreibbar sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist in einer Hydraulikleitung zu der hydraulischen Betätigungseinrichtung der Kupplung ein elektrisch steuerbares Trennventil angeordnet. Indem das Trennventil geöffnet wird, wird die Betätigungseinrichtung, die unabhängig von dieser Ausführungsform typischerweise als Nehmerzylinder ausgeführt ist, mit Druck beaufschlagt, wodurch die Kupplung trennt. Das Trennventil kann Teil einer Ventileinrichtung sein, welche weitere Ventile umfasst. Mittels des Trennventils kann die Kupplung automatisiert trennen. Nach einer Zuleitung von Druck zu der Betätigungseinrichtung und dem Trennen der Kupplung kann in einem Ausführungsbeispiel das Trennventil geschlossen werden, um den Druck an der Betätigungseinrichtung aufrecht zu erhalten und so das Segeln zu ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Kupplung mittels eines elektrisch steuerbaren Schließventils geschlossen werden. Das Schließventil ist dazu zwischen der Betätigungseinrichtung und einer Fluidrücklaufeinrichtung angeordnet. Da die Kupplung unter Druck trennt, fließt zur Druckverringerung und zum Schließen der Kupplung Fluid aus der Betätigungseinrichtung ab, was über die Fluidrücklaufeinrichtung möglich ist. Diese kann beispielsweise ein Flüssigkeitsvorratsbehälter oder ein Rücklauf zur Pumpe sein. Insbesondere ist das Schließventil ein anderes Ventil als das Trennventil. Das Schließventil kann Teil einer Ventileinrichtung sein, welche auch andere Ventile umfasst. Zum Entlüften der Kupplung kann das Schließventil geöffnet werden, sodass Luft aus der Betätigungseinrichtung entweichen kann. Die Fluidrücklaufeinrichtung ist insbesondere drucklos oder weist einen erheblich geringeren Druck als einen Betätigungsdruck der Kupplung auf.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Druckspeicher aus dem Hydraulikdruckerzeuger über ein elektrisch steuerbares Druckspeicherladeventil gefüllt werden. Das Druckspeicherladeventil öffnet eine Verbindungsleitung zwischen dem Hydraulikdruckerzeuger und dem Druckspeicher, wenn der Druck des Hydraulikdruckerzeugers höher als der des Druckspeichers ist. Der Druck des Druckspeichers kann mit einer Druckmesseinrichtung gemessen werden. Gemessene Informationen können zur Ansteuerung des Druckspeicherladeventils sowie bei der Ansteuerung von anderen Ventilen, insbesondere des Trennventils, genutzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Kupplungssystem um eine Möglichkeit für eine direkte Betätigung der Kupplung durch den Fahrer erweitert, was als ein von der automatischen Betätigung der Kupplung unabhängiger Durchgriff des Fahrers bezeichnet wird. Dazu ist ein Kupplungspedal vorgesehen, mittels welchem in herkömmlicher Weise ein Druckgeber betätigbar ist. Der Druckgeber ist unabhängig von dieser Ausführungsform typischerweise als Geberzylinder ausgebildet. Der Druck des Druckgebers ist der Betätigungseinrichtung der Kupplung zuleitbar. Damit dieser Druck nicht in das automatische Kupplungsbetätigungssystem zurückwirkt, wird bei dem Durchgriff des Fahrers das Trennventil geschlossen.
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Außerdem wird das Schließventil geschlossen, sodass der von dem Druckgeber erzeugte Druck nicht in der Fluidrücklaufeinrichtung verloren geht. Aufgrund des möglichen Durchgriffs durch den Fahrer kann das Fahrzeug wie ein herkömmliches Fahrzeug mit Handschaltung gefahren werden. Dies bedingt auch, dass das automatische Kupplungsbetätigungssystem seltener verwendet wird und dazu eingerichtet sein kann, ausschließlich für das Segeln und für weitere Komfortfunktionen wie Stop&Go-Assistent, Abwürgeschutz, und/oder Schaltunterstützung aktiv zu sein, jedoch nicht für einen herkömmlichen Gangwechsel. Außerdem wird die Sicherheit erhöht, da selbst bei einem Ausfall des automatischen Kupplungssystems der Durchgriff durch den Fahrer möglich bleibt. Dazu sind insbesondere das Trennventil und das Schließventil als selbstschließende Ventile ausgebildet, welche bei einem Ausfall der Elektrik oder der Ansteuerung schließen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Trennventil und dem Druckgeber des Kupplungspedals ein Pedaldruckzuleitungsventil angeordnet. Dieses wird geöffnet, wenn das automatische Kupplungsbetätigungssystem inaktiv ist, sodass der Druck von dem Druckgeber in Richtung der Betätigungseinrichtung geleitet wird. Das Pedaldruckzuleitungsventil wird jedoch geschlossen, wenn die automatische Kupplungsbetätigung aktiv wird, sodass von dieser zu der Betätigungseinrichtung geleiteter Druck den Druckgeber nicht beaufschlagt.
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In einer weiteren Ausführungsform mit Durchgriffsmöglichkeit durch den Fahrer ist zwischen der Kupplung, nämlich insbesondere deren Betätigungseinrichtung, und dem Druckgeber sowie außerdem zwischen dem Trennventil und der Kupplung beziehungsweise deren Betätigungseinrichtung, ein Segelventil angeordnet. Dieses dient dazu, die Kupplung getrennt zu halten, insbesondere im Fahrzustand des Segelns. Dies wird bewirkt, indem zunächst die Kupplung getrennt wird, indem ihre Betätigungseinrichtung mit Druck beaufschlagt wird und dann das Segelventil geschlossen wird, um den Druck an der Kupplung aufrecht zu erhalten und diese somit getrennt zu halten. Dazu ist keine weitere Druckerzeugung nötig. Insbesondere muss der Fahrer das Kupplungspedal nicht getreten halten. Im Falle eines Durchgriffs des Fahrers mittels des Kupplungspedals in einem herkömmlichen Fahrbetrieb, insbesondere für einen Gangwechsel oder einen Ampelstopp, werden das Segelventil und das Pedaldruckzuleitungsventil geöffnet, sodass Druck von dem Druckgeber zur Kupplung gelangen kann. Das Segelventil wird auch geöffnet, wenn das Trennventil geöffnet wird, sodass Druck von dem Hydraulikdruckerzuger oder dem Druckspeicher zur Kupplung gelangen kann. Das Segelventil ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es ohne Ansteuerung beziehungsweise ohne Beaufschlagung mit elektrischer Energie geöffnet ist. Auf diese Weise wird die Sicherheit erhöht, indem bei einem Stromausfall oder Ausfall der Ansteuerung ein Durchgriff des Fahrers auf die Kupplung möglich ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist mit dem Druckgeber hydraulisch eine Pedalgefühlsimulationseinrichtung verbunden. Diese tritt in Aktion, wenn die Kupplung bereits getrennt ist, beispielsweise indem das Segelventil geschlossen ist. Ohne die Pedalgefühlsimulationseinrichtung würde der Fahrer das Kupplungspedal nicht durchtreten können. Die Pedalgefühlsimulationseinrichtung kann realisiert sein, indem ein Pedalgefühlventil wenigstens teilweise geöffnet wird, durch welches von dem Druckgeber erzeugter Druck in eine Fluidrücklaufeinrichtung fließen kann. Dadurch lässt sich das Pedal durchtreten. Der hydraulische Widerstand und somit die Pedalkraft wird dabei mittels des Pedalgefühlventils besonders bevorzugt so eingestellt, dass sich ein für das Fahrzeug beim Kuppeln typischer Kraftverlauf ergibt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Pedalgefühlsimulationseinrichtung als ein Fluidreservoir aufgebaut, welches Fluid aufnehmen kann, welches von dem Druckgeber verdrängt wird, wobei ein hydraulischer Druck aufgebaut wird. Dabei setzt das Fluidreservoir der Aufnahme des Fluids bevorzugt einen Widerstand entgegen, der dem üblichen Kupplungspedalgegendruck des Fahrzeuges entspricht. Insbesondere ist das Fluidreservoir als Zylinder mit einem Kolben ausgeführt, wobei die mit dem Kolben auf das Fluid bewirkbare Kraft durch elektromagnetische Kraft und/oder Federkraft erzeugbar ist. Eine Pedalgefühlsimulationseinrichtung mit Fluidreservoir kann außerdem bewirken, dass nach der Betätigung des Kupplungspedals dieses durch die Federkraft oder den hydraulischen Druck dem Fahrer entgegen in eine unbetätigte Stellung bewegt oder dort gehalten wird. Dies kann stattfinden, wenn die Kupplung losgelassen oder nicht betätigt wird, und verhindert somit ein hartes Kupplungspedal oder ein Pedalkleben. Ist eine Pedalgefühlsimulationseinrichtung mit Fluidreservoir vorhanden, so sind an dem Kupplungspedal insbesondere keine Federn erforderlich. Insbesondere kann somit die Pedalgefühlsimulationseinrichtung durch Einstellung des Widerstands des zu öffnenden Pedalgefühlventils oder durch die elektrische Einstellung der Kräfte auf das Fluidreservoir elektrisch steuerbar sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Kupplungssystem an dem Kupplungspedal einen Kupplungspedalsensor auf, welcher zur Erkennung einer Kupplungsbetätigung eingerichtet ist. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kupplungssystem einen virtuellen Beobachter, der aus Fahrzeugparametern wie etwa Motorlast, Geschwindigkeitszu- oder -abnahme, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Parameter des automatischen Kupplungssystems und/oder Antriebsmoment an den Rädern schätzt beziehungsweise theoretisch ermittelt, ob die Kupplung von dem Fahrer über das Kupplungspedal bedient wurde oder nicht.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Durchführung eines Kupplungstrennvorgangs vorgeschlagen. Eine hydraulische Kupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor und Handschaltungsgetriebe ist elektrohydraulisch und automatisiert betätigbar. Dazu wird Fahrzeugenergie als Hydraulikdruck aus einem Hydraulikdruckerzeuger verwendet. Dieser Hydraulikdruck wird zu der Kupplung geleitet, um diese zumindest teilweise zu trennen. In einem Fahrzustand des Segelns, das heißt, einem Rollen mit getrennter Kupplung und eingelegtem Gang, trennt das Kupplungssystem die Kupplung weiterhin, wobei kein dauerhafter Fahrereingriff zur Aufrechterhaltung dieses Zustands erforderlich ist. Es sind auch weitere Komfortfunktionen realisierbar, etwa ein Stop&Go-Assistent, ein Abwürgeschutz oder eine Schaltuntertützung. Dazu kann ein teilweises Trennen der Kupplung erforderlich sein. Erfindungsgemäß wird der Hydraulikdruck durch einen Hydraulikdruckerzeuger erzeugt, der außerdem wenigstens eine andere Anwendung als die Kupplungstrennung mit Hydraulikdruck versorgt.
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Das Trennen der Kupplung kann bewirkt werden, indem ein Trennventil in dem oben in Bezug auf ein Kupplungssystem beschriebenen Sinne zumindest teilweise geöffnet wird.. Der Zustand des Segelns kann aufrecht erhalten werden, indem das Trennventil geschlossen wird. In einer Variante mit Durchgriff des Fahrers kann wie oben beschrieben ein separates Segelventil vorgesehen sein, welches zum Aufrechterhalten des getrennten Zustands der Kupplung geschlossen werden kann.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine getrennte Kupplung geschlossen, indem ein Schließventil im oben beschriebenen Sinne elektrohydraulisch geöffnet wird. Dadurch wird Druck an der Kupplung abgebaut, was zum Schließen der Kupplung führt. Dabei kann Fluid durch das Schließventil in eine Fluidrücklaufeinrichtung entweichen. Das Schließventil kann insbesondere so geöffnet werden, dass ein sanftes Schließen der Kupplung stattfindet. Dazu wird das Schließventil insbesondere teilweise geöffnet, was zum Beispiel für einen Stop&Go-Assistenten wichtig sein kann.
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Es wird vorgeschlagen, ein Verfahren zum Trennen einer Kupplung mit einer der vorgenannten Ausführungsformen eines Kupplungssystems durchzuführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 ein schematisches Schaltbild eines elektrohydraulischen Kupplungssystems in einer ersten Ausführungsform und
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2 eine schematisches Schaltbild des elektrohydraulischen Kupplungssystems in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt schematisch ein kombiniert elektrisches und hydraulisches Schaltbild eines elektrohydraulischen Kupplungssystems 1 mit elektrischer Betätigung der Kupplung. Das Kupplungssystem 1 umfasst eine Kupplung 2, welche mit einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung verbunden ist, welche als Nehmerzylinder 3 ausgebildet ist. Mit der Kupplung 2 ist ein Kupplungssignalgeber 4 verbunden, welcher ein Signal in Abhängigkeit davon abgibt, ob die Kupplung 2 getrennt ist oder nicht. Der Nehmerzylinder 3 ist über eine Hydraulikleitung mit einem Trennventil 5 verbunden und über das Trennventil 5 mit einem Druckspeicher 6 verbunden. Der Druckspeicher 6 weist ein variables Volumen auf, in welchem ein Druck gespeichert werden kann. Mit dem Druckspeicher 6 ist hydraulisch ein Drucksensor 7 verbunden, welcher ein Drucksignal abgeben kann, das dem Druck in dem Druckspeicher 6 entspricht. Der Druckspeicher 6 ist mit einem Druckspeicherladeventil 8 verbunden, über das der Druckspeicher 6 mit einem Hydraulikdruckerzeuger verbunden ist, welcher in dieser Ausführungsform als Pumpe 9 eines elektronischen Fahrstabilitätssystems ausgebildet ist. Durch Öffnen des Druckspeicherladeventils 8 kann Druck beziehungsweise Hydraulikflüssigkeit über das Druckspeicherladeventil 8 von der Pumpe 9 in den Druckspeicher 6 übertragen werden. Weiter umfasst das Kupplungssystem 1 zum Schließen der Kupplung 2 ein Schließventil 10, über welches Druck aus dem Nehmerzylinder 3 abgeleitet werden kann. Die dabei aus dem Nehmerzylinder 3 austretende Flüssigkeit wird über das Schließventil 10 in einen Vorratsbehälter 11 geleitet, welcher als Fluidrücklaufeinrichtung dient. Das aus dem Nehmerzylinder 3 entnommene Fluid kann somit über die Pumpe 9 erneut in den Fluidkreislauf eingespeist werden. Weiter umfasst das Kupplungssystem 1 eine zentrale elektronische Steuereinrichtung 12. Diese ist elektrisch mit der Pumpe 9, dem Kupplungssignalgeber 4 und dem Drucksensor 7 verbunden. Weiter ist die zentrale Steuereinrichtung 12 mit einem Kupplungspedalsignalgeber 13 verbunden, welcher die Signale bezüglich der Stellung eines elektronischen Kupplungspedals 14 erzeugt. Elektrische Verbindungen sind in den Figuren als gestrichelte Linien dargestellt, während hydraulische Verbindungen als durchgezogene Linien gezeichnet sind. Die durchgezogene Verbindung zwischen dem elektronischen Kupplungspedal 14 und dem Kupplungssignalgeber 13 kann davon abweichend auch eine mechanische Verbindung sein.
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Die Bauelemente Druckspeicher 6 und eines, mehrere oder alle der Ventile Druckspeicherladeventil 8, Trennventil 5 und/oder Schließventil 4 können in die Pumpe 9 integriert sein. Die Kupplung 2 wird aktiviert, wenn der Fahrer das Kupplungspedal 14 betätigt, welches über den Kupplungspedalsignalgeber 13 an die elektronische Steuereinrichtung 12 den Kupplungsbetätigungswunsch meldet.
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Die elektronische Steuereinrichtung steuert daraufhin das Trennventil 5 an, welches bewirkt, dass Druck aus dem Druckspeicher 6 zu dem Nehmerzylinder 3 geleitet wird, welcher die Kupplung 2 trennt. Das Druckspeicherladeventil 8 ist dabei typischerweise geschlossen. Lässt der Fahrer das Kupplungspedal 14 los, so erkennt dies der Kupplungspedalsignalgeber 13 und meldet den Vorgang an die Steuereinrichtung 12. Diese öffnet daraufhin das Schließventil 10, um die Kupplung zu schließen. Dazu erforderliche Leitungen, Ventile und/oder Sensoren können in eine bereits vorhandene Hydraulikeinheit integriert sein.
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Das Kupplungspedal 14 kann in einer von dieser Ausführungsform unabhängigen Variante auch entfallen, beispielsweise wenn in dem Fahrzeug ein 2-Pedal-Konzept eingesetzt wird. Ein Kupplungswunsch wird dann bevorzugt ausschließlich von einer dafür vorgesehenen Steuereinrichtung bestimmt.
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Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht über verschiedene Betriebssituationen und dazugehörige Einstellungen der Ventile. Sämtliche Ventile werden von der Steuereinrichtung
12 betätigt.
| Betriebs-Situation | Druckspeicher-Ladeventil 8 | Trennventil 5 | Schließventil 10 |
| Ruhezustand | x | x | x |
| Kupplung öffnen | x | <-> | x |
| Kupplung offen halten | x | x | x |
| Kupplung schließen | x | x | <-> |
| Druckspeicher laden | o | x | x |
| Entlüften | x | x | o |
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Dabei bedeuten o ein offenes Ventil, x ein geschlossenes Ventil und <-> ein geregeltes Ventil, welches auch teilweise geöffnet sein kann.
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2 zeigt schematisch einen kombinierten elektrischen und hydraulischen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform des Kupplungssystems 1. Diese zweite Ausführungsform umfasst die erste Ausführungsform, ist jedoch gegenüber dieser um die Funktionalität erweitert, dass der Fahrer mittels des Kupplungspedals 14 einen hydraulischen Durchgriff auf den Nehmerzylinder 3 bewirken kann. Zusätzlich kann die Kupplung jedoch auch aktiv von einem anderen, automatisierten System geöffnet werden und die Funktionen gewährleisten, die eine elektronische Kupplung bietet.
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Für den direkten Durchgriff sind im Vergleich zu 1 weitere Ventile vorgesehen, um dem Fahrer den Durchgriff zu der Kupplung zu ermöglichen oder ihn durch Einsatz des automatisierten Kupplungssystems entlasten zu können, um ihm ein komfortables Pedalgefühl zu gewährleisten und die Funktionen einer elektronischen Kupplung abzubilden. Die schon in Bezug auf 1 beschriebenen Elemente und Merkmale haben dieselben Bezugsziffern und werden in Bezug auf 2 nicht noch einmal gesondert beschrieben. Es sei auf 1 verwiesen.
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Im Unterschied auf 1 weist das Kupplungssystem zusätzlich einen Kupplungsgeberzylinder 15, ein Pedaldruckzuleitungsventil 16 und ein Segelventil 17 auf. Wie in 2 dargestellt kann optional zusätzlich eine Pedalgefühlsimulationseinrichtung vorgesehen sein, welche ein Pedalgefühlventil 18 und eine federvorgespannte Fluidaufnahmeeinrichtung 19 umfasst. In einem Betriebszustand, in dem das Pedaldruckzuleitungsventil 16 oder sowohl das Trennventil 5 als auch das Segelventil 17 geschlossen sind, könnte der Fahrer das Kupplungspedal 14 nicht durchtreten. In einem solchen Betriebszustand öffnet die Steuereinrichtung 12 das Pedalgefühlventil 18, sodass Fluid aus dem Geberzylinder 15 in die Fluidaufnahmeeinrichtung 19 geleitet werden kann. Durch einen mit der Befüllung der Fluidaufnahmeeinrichtung 19 zunehmenden Druck des darin befindlichen Fluids und, wenn vorhanden, der Federkraft wird dem Fahrer am Kupplungspedal 14 eine entsprechend zunehmende Pedalkraft vermittelt, welche der tatsächlichen Betätigung der Kupplung ähnlich ist. Die Pedalgefühlsimulationseinrichtung kann jedoch alternativ auch als ein Pedaldruckableitungsventil 20 ausgestaltet sein. In dem beschriebenen Zustand, in dem der Fahrer das Kupplungspedal 14 ohne weitere Maßnahmen nicht treten könnte, wird das Pedaldruckableitungsventil 20 geöffnet, sodass Fluid von dem Geberzylinder 15 in das Reservoir 11 fließen kann, welches mit dem Pedaldruckableitungsventil 20 hydraulisch verbunden ist. Das Pedaldruckableitungsventil ist vorzugsweise als Ventil ausgebildet, das teilweise geöffnet werden kann. Auf diese Weise lässt sich der Widerstand beim Hindurchdrücken von Fluid einstellen, sodass das Pedalbetätigungsgefühl darüber eingestellt werden kann. Um den Zustand des Segelns herstellen zu können, wird das Segelventil 17 geschlossen, wenn der Nehmerzylinder 3 mit Druck beaufschlagt und die Kupplung 2 getrennt ist. Dann wird dieser Zustand aufrecht erhalten.
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In der nachfolgend dargestellten Tabelle sind Betriebssituationen der zweiten Ausführungsform hinsichtlich der Betätigung von Ventilen aufgeführt. Die Tabelle bezieht sich auf eine Variante mit einem Pedaldruckableitungsventil
20 und ohne ein Pedalgefühlventil
18 und ohne eine federvorgespannte Fluidaufnahmeeinrichtung
19. Sämtliche Ventile werden von der Steuereinrichtung
12 betätigt. Die Funktionsweise der einzelnen Betriebszustände erschließt sich einem Fachmann in der Zusammenschau mit
2.
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Dabei bedeuten ein o ein offenes Ventil, ein x ein geschlossenes Ventil und <-> ein geregeltes Ventil, welches auch teilweise geöffnet sein kann.
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Aus der Tabelle lässt sich ersehen, dass in der gezeigten Variante alle Ventile außer dem Druckspeicherladeventil 8 als Ventile ausgebildet sind, welche auch teilweise geöffnet werden können.
