DE102014219029B4

DE102014219029B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung, vorzugsweise einer unbetätigt geschlossenen Kupplung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014219029B4
Application number: DE102014219029.0A
Authority: DE
Inventors: Erhard Hodrus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: DE102014219029A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung, vorzugsweise einer unbetätigt geschlossenen Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Kupplungsaktor (4) einen Geberzylinder (7) mit einem darin axial beweglich gelagerten Kolben (6) umfasst, welcher unter Aufbau eines Druckes in einer ein Druckmittel (8) aufweisenden hydrostatischen Übertragungsstrecke einen maximalen Betätigungsweg zurücklegt, um über einen Nehmerzylinder (11) die Kupplung (12) zu öffnen, wobei der Kolben (6) im unbetätigten Zustand eine Verbindungsöffnung (16) des Geberzylinders (7) zu einem Ausgleichsbehälter (15) zum Volumenausgleich des Druckmittels (8) freigibt, wobei nach erfolgtem Volumenausgleich des Druckmittels (8) der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) des Geberzylinders (7) reduziert wird, wobei der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) des Geberzylinders (7) in Abhängigkeit einer Temperaturänderung, welche nach erfolgtem Volumenausgleich eingetreten ist, reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturänderung einer Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges und/oder einer Hybridmodultemperatur zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung, vorzugsweise einer unbetätigt geschlossenen Kupplung für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Offenlegungsschrift DE 198 57 707 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung, vorzugsweise einer unbetätigt geschlossenen Kupplung für ein Kraftfahrzeug.
In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, werden wie aus der Praxis bekannt ist - zunehmend automatisierte Kupplungen eingesetzt, die einen hydrostatischen Kupplungsaktor verwenden. Ein solcher hydrostatischer Kupplungsaktor weist einen Geberzylinder auf, in dem ein Geberkolben axial beweglich gelagert ist. Über eine Druckleitung, welche auch als hydrostatische Übertragungsstrecke bezeichnet wird, wird der elektromotorisch angetriebene Geberkolben des Geberzylinders bewegt, wodurch ein Druckmittel, welches in der hydrostatischen Übertragungsstrecke angeordnet ist, unter Druck gesetzt wird und dabei einen Nehmerkolben eines Nehmerzylinders bewegt, dessen Bewegung auf die Kupplung übertragen wird, wodurch diese geöffnet wird. Der Geberzylinder umfasst eine Verbindungsöffnung, welche den Geberzylinder mit einem Ausgleichsbehälter verbindet. Wenn der Geberkolben des Geberzylinders diese Verbindungsöffnung freigibt, wird ein Volumenausgleich zwischen dem Druckmittel in der Übertragungsstrecke und dem Ausgleichsbehälter durchgeführt.
Der Geberzylinder des Kupplungsaktors kann einen maximalen Weg zurücklegen, um die Kupplung vollständig zu öffnen, d.h. dass der Geberkolben im Geberzylinder bis zu einer maximalen Position verfahren werden kann, um über die hydrostatische Übertragungsstrecke den Nehmerzylinder zu verfahren. Der Ausrückweg des Nehmerkolbens am Nehmerzylinder ist ebenfalls begrenzt. Durch Temperaturerhöhung in der hydrostatischen Übertragungsstrecke kann es aber vorkommen, dass der Ausrückweg des Nehmerzylinders seine Begrenzung überschreitet und weiter verfahren wird, als erlaubt ist. Dies hat zur Folge, dass der Nehmerzylinder zerstört werden kann und dabei Hydraulikfluid austritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung anzugeben, bei welchem eine Beschädigung des Kupplungssystems, insbesondere des Nehmerzylinders, zuverlässig verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass nach einem erfolgten Volumenausgleich des Druckmittels der maximale Betätigungsweg des Kolbens des Geberzylinders reduziert wird. Durch eine solche Reduzierung des maximalen Betätigungswegs wird sicher verhindert, dass die maximale Position des Ausrückweges am Nehmerzylinder überfahren wird. Dadurch wird eine Beschädigung des Nehmerzylinders und somit des Kupplungssystems unterbunden.
Vorteilhafterweise wird der maximale Betätigungsweg in Abhängigkeit einer, nach dem erfolgten Volumenausgleich vergangenen Zeit reduziert. Dabei wird der Betätigungsweg mit zunehmender Zeit immer kleiner, um sicher zu verhindern, dass bei einer Temperaturerhöhung in der hydrostatischen Übertragungsstrecke das Volumen des Druckmittels sich soweit ausdehnt, dass auch bei geringfügiger Betätigung des Geberzylinders der Nehmerzylinder seine maximale Position überschreitet.
In einer Ausgestaltung nimmt der maximale Betätigungsweg des Kolbens linear mit der, nach dem erfolgten Volumenausgleich vergangenen Zeit ab. Mittels dieser stetigen Verkürzung des maximalen Betätigungsweges des Kolbens des Geberzylinders wird gewährleistet, dass der Nehmerzylinder immer nur in einem zulässigen Bereich betätigt wird.
In einer Alternative nimmt der maximale Betätigungsweg des Kolbens nicht linear mit der, nach dem erfolgten Volumenausgleich vergangenen Zeit ab. Dadurch wird der Zeitverlauf einer Dehnung des begrenzten Raumes in der hydrostatischen Übertragungsstrecke angepasst.
In einer Ausführungsform wird die Reduktion des maximalen Betätigungsweges des Kolbens des Geberzylinders begrenzt. Diese Begrenzung erlaubt, dass durch den Nehmerzylinder das vollständige Öffnen der Kupplung gewährleistet wird und verhindert wird, dass der maximale Betätigungsweg des Geberzylinders so klein wird, dass die Kupplung nur noch teilweise geöffnet werden kann.
Erfindungsgemäß wird der maximale Betätigungsweg des Kolbens des Geberzylinders in Abhängigkeit einer Temperaturänderung, welche nach erfolgtem Volumenausgleich eingetreten ist, reduziert. Dabei wird ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen dem maximalen Betätigungsweg und der Ursache für die Schädigung des Nehmerzylinders hergestellt und eine Beschädigung des Kupplungssystems verhindert.
In einer Weiterbildung wird die Temperaturänderung aus einer Temperatur des Kupplungsaktors zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einer Temperatur des Kupplungsaktors zu einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt. Die Messung der Temperatur direkt im Kupplungsaktor und somit nahe am hydrostatischen Übertragungsweg lässt eine besonders genaue Bestimmung der Reduktion des maximalen Betätigungswegs des Kolbens des Geberzylinders zu.
In einer Ausgestaltung wird die Temperaturänderung der Umgebungsluft des Fahrzeuges zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt.
Erfindungsgemäß wird eine Kühlwassertemperatur eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges und/oder eine Hybridmodultemperatur zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt. Damit werden nicht nur die Temperatur im Kupplungssystem sondern auch Einflüsse auf das Kupplungssystem betrachtet, welche die Temperatur im Kupplungssystem von außen beeinflussen können, was eine vorausschauende Bestimmung der Reduzierung des maximalen Betätigungsweges erlaubt.
In einer Ausgestaltung werden bei einer Bestimmung der Temperaturänderung des Kupplungsaktors und/oder der Außenluft und/oder des Kühlwassers und/oder der Hybridmodultemperatur Gewichtungsfaktoren für den Einfluss der unterschiedlichen Temperaturänderungen festgelegt. Mittels solcher Gewichtungsfaktoren lässt sich die Temperaturänderung sehr differenziert bestimmen, weshalb eine genaue Bestimmung des Betätigungsweges des Geberzylinders gewährleistet wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung, vorzugsweise eine unbetätigt geschlossene Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Kupplungsaktor einen Geberzylinder mit einem darin axial beweglich gelagerten Kolben umfasst, bei dessen Betätigung über eine hydrostatische Übertragungsstrecke ein Druckmittel zu einem Nehmerzylinder übertragen wird, welcher seine Position verändert und diese veränderte Position auf die Kupplung überträgt. Bei einer Vorrichtung, bei welcher eine Beschädigung des Kupplungssystems zuverlässig unterbunden wird, reduziert ein Steuergerät nach einem erfolgten Volumenaustausch des Druckmittels zwischen Ausgleichsbehälter und Geberzylinder eine maximale Betätigungsposition des Kolbens des Geberzylinders, wobei die maximale Betätigungsposition durch einen Wegsensor des Geberzylinders detektiert wird und wobei der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) des Geberzylinders (7) in Abhängigkeit einer Temperaturänderung, welche nach erfolgtem Volumenausgleich eingetreten ist, reduziert wird und wobei die Temperaturänderung einer Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges und/oder einer Hybridmodultemperatur zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung eines Kupplungssystems in einem Kraftfahrzeug,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel für die Bestimmung einer Wegreduktion des maximalen Betätigungsweges des Geberzylinders,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der Wegreduktion des maximalen Betätigungsweges des Geberzylinders.

1 zeigt einen Aufbau eines hydrostatischen Kupplungssystems 1 zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Das hydrostatische Kupplungssystem 1 umfasst auf der Geberseite 2 ein Steuergerät 3, das einen hydrostatischen Kupplungsaktor 4 ansteuert. Der Kupplungsaktor 4 ist über ein Getriebe 5 mit einem Kolben 6 des Geberzylinders 7 kinematisch verbunden. Bei einer Lageveränderung des Kupplungsaktors 4 und damit des Kolbens 6 im Geberzylinder 7 entlang des Aktorweges nach rechts wird ein Volumen des Geberzylinders 7 verändert, wodurch ein Druck p in dem Geberzylinder 7 aufgebaut wird, der über ein Druckmittel 8 über eine Hydraulikleitung 9 zur Nehmerseite 10 des hydrostatischen Kupplungssystems 1 übertragen wird. Auf der Nehmerseite 10 verursacht der Druck p des Druckmittels 8 in einem Nehmerzylinder 11 eine Wegänderung, die auf eine Kupplung 12 übertragen wird, um diese zu betätigen.
Die von dem Kolben 6 des Geberzylinders 7 zurückgelegte Wegstrecke entlang des Aktuatorweges wird mittels eines Wegsensors 13 ermittelt. Der Geberzylinder 7 ist mit einem Ausgleichsbehälter 15 verbunden, wobei eine Verbindungsöffnung 16 des Geberzylinders 7 durch den Kolben 6 des Geberzylinders 7 freigegeben wird, wenn sich der Kolben 6 in einer vorgegebenen Position befindet. In der Darstellung von 1 erreicht der Kolben 6 diese Position, indem er aus der dargestellten Position weiter nach links verfahren wird. In dieser Position ist das Druckmittel 8 üblicherweise unbetätigt und der Druck p im Geberzylinder 7 minimal. Durch das Freigeben kann ein Druck- und/oder Volumenausgleich des Druckmittels 8 ermöglicht werden. Dieser Vorgang wird auch Schnüffeln genannt und die Position des Kolbens 6, bei der die Verbindungsöffnung 16 freigegeben ist, wird als Schnüffelposition bezeichnet.
Um zu verhindern, dass der Nehmerkolben des Nehmerzylinders 11 eine vorgegebene feste Position überfährt, wird in dem, den Kupplungsaktor 4 ansteuernden Steuergerät 3 der maximale Betätigungsweg des Geberkolbens 6 des Geberzylinders 7, welcher fest vorgegeben ist, reduziert. Diese Reduzierung erfolgt nach erfolgtem Schnüffelvorgang und kann auf zwei unterschiedlichen Wegen erfolgen. Die erste Möglichkeit besteht darin, den maximalen Betätigungsweg des Kolbens 6 des Geberzylinders 7 um einen Weg zu reduzieren, wobei der Weg in Abhängigkeit der Zeit, die nach Abschluss eines Schnüffelvorganges vergangen ist, vergrößert wird. Durch die Vergrößerung dieser Wegreduktion wird der maximale Betätigungsweg des Kolbens 6 verkleinert. In 2 ist ein linearer Verlauf der Wegreduktion s über der Zeit t seit dem letzten Schnüffelvorgang dargestellt. Dabei wird der maximale Betätigungsweg, welcher zum Zeitpunkt des Schnüffelvorganges eine Wegreduktion s = 0 aufweist, unter der Annahme stetig reduziert, dass sich die Temperatur in der hydrostatischen Übertragungsstrecke stetig erhöht. Durch die Verringerung des maximalen Betätigungsweges wird verhindert, dass der Nehmerkolben des Nehmerzylinders 11 seine maximal vorgesehene Position überschreitet.
In 3 ist eine nicht lineare Variante zur Berechnung der Wegreduktion s des maximalen Betätigungsweges dargestellt, bei welchem die Wegreduktion s über der Zeit t seit dem letzten Schnüffelvorgang dargestellt ist. Diese nicht lineare Abhängigkeit geht zu einem bestimmten Zeitpunkt in eine konstante Wegbegrenzung über, um sicherzustellen, dass die Kupplung 12 auch tatsächlich noch vollständig geöffnet werden kann.
In einer zweiten Möglichkeit kann die Reduzierung des maximalen Betätigungsweges des Geberkolbens 6 des Geberzylinders 7 in Abhängigkeit einer Temperaturänderung seit dem letzten Schnüffelvorgang bestimmt werden. Dabei bietet es sich an, aufgrund eines im Kupplungsaktor 4 vorhandenen Temperatursensors 14 die Temperatur in der Übertragungsstrecke zum Zeitpunkt des letzten Schnüffelvorganges und nach einem Schnüffelvorgang zu bestimmen und daraus eine Temperaturänderung zu ermitteln. Anhand dieser Temperaturänderung wird dann die Reduzierung des maximalen Betätigungsweges des Kolbens 6 des Geberzylinders 7 bestimmt. Alternativ kann aber auch zur Erhöhung der Genauigkeit eine Linearkombination aus der Temperatur des Kupplungsaktors 4, der Außenlufttemperatur des Kraftfahrzeuges, einer Kühlwassertemperatur eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges und einer Hybridmodultemperatur der Ansteuerelektronik des Kupplungsaktors 4 gebildet werden. Dabei bietet es sich an, dass für diese Temperaturen der einzelnen Komponenten Gewichtungsfaktoren bestimmt werden, um eine auf den Kupplungsaktor 4 und die hydraulische Übertragungsstrecke wirkende genaue Temperaturänderung bestimmen zu können. Es sei bemerkt, dass bei einer erkannten Abkühlung des Kupplungssystems 1, z.B. bei längerer Autofahrt mit höherer Geschwindigkeit, die Reduktion des maximalen Betätigungsweges des Geberzylinders 7 zurückgenommen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: hydrostatisches Kupplungssystem
2: Geberseite
3: Steuergerät
4: Kupplungsaktor
5: Getriebe
6: Kolben
7: Geberzylinder
8: Druckmittel
9: Hydraulikleitung
10: Nehmerseite
11: Nehmerzylinder
12: Kupplung
13: Wegsensor
14: Temperatursensor
15: Ausgleichsbehälter
16: Verbindungsöffnung

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung, vorzugsweise einer unbetätigt geschlossenen Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Kupplungsaktor (4) einen Geberzylinder (7) mit einem darin axial beweglich gelagerten Kolben (6) umfasst, welcher unter Aufbau eines Druckes in einer ein Druckmittel (8) aufweisenden hydrostatischen Übertragungsstrecke einen maximalen Betätigungsweg zurücklegt, um über einen Nehmerzylinder (11) die Kupplung (12) zu öffnen, wobei der Kolben (6) im unbetätigten Zustand eine Verbindungsöffnung (16) des Geberzylinders (7) zu einem Ausgleichsbehälter (15) zum Volumenausgleich des Druckmittels (8) freigibt, wobei nach erfolgtem Volumenausgleich des Druckmittels (8) der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) des Geberzylinders (7) reduziert wird, wobei der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) des Geberzylinders (7) in Abhängigkeit einer Temperaturänderung, welche nach erfolgtem Volumenausgleich eingetreten ist, reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturänderung einer Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges und/oder einer Hybridmodultemperatur zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Betätigungsweg in Abhängigkeit einer, nach dem erfolgten Volumenausgleich vergangenen Zeit reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) linear mit der, nach dem erfolgten Volumenausgleich vergangenen Zeit abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) nicht linear mit der, nach dem erfolgten Volumenausgleich vergangenen Zeit abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion des maximalen Betätigungsweges begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturänderung aus einer Temperatur des Kupplungsaktors (4) zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einer Temperatur des Kupplungsaktors (4) zu einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturänderung der Umgebungsluft des Fahrzeuges ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bestimmung der Temperaturänderung des Kupplungsaktors (4) und/oder der Außentemperatur und/oder des Kühlwassers und/oder der Hybridmodultemperatur Gewichtungsfaktoren für den Einfluss der unterschiedlichen Temperaturänderungen festgelegt werden.
Vorrichtung zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Kupplung, vorzugsweise einer unbetätigt geschlossenen Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher der Kupplungsaktor (4) einen Geberzylinder (7) mit einem darin axial beweglich gelagerten Kolben (6) umfasst, bei dessen Betätigung über eine hydrostatische Übertragungsstrecke ein Druckmittel (8) zu einem Nehmerzylinder (11) übertragen wird, welches eine Position des Nehmerkolbens verändert, wobei diese veränderte Position des Nehmerkolbens auf die Kupplung (12) übertragen wird, wobei ein Steuergerät (3) nach einem erfolgten Volumenaustausch des Druckmittels (8) zwischen Ausgleichsbehälter (15) und Geberzylinder (7) eine maximale Betätigungsposition des Kolbens (6) des Geberzylinders (7) reduziert, wobei die eingestellte maximale Betätigungsposition durch einen Wegsensor (13) des Geberzylinders (7) detektiert wird, wobei der maximale Betätigungsweg des Kolbens (6) des Geberzylinders (7) in Abhängigkeit einer Temperaturänderung, welche nach erfolgtem Volumenausgleich eingetreten ist, reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturänderung einer Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges und/oder einer Hybridmodultemperatur zum Zeitpunkt des Volumenausgleichs und einem Zeitpunkt nach erfolgtem Volumenausgleich ermittelt wird.