DE102016218428A1 - Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer mittels eines hydrostatischen Kupplungsaktors automatisiert betätigten Reibungskupplung, wobei anhand eines eine modellierte hydraulische Strecke und Kupplungseigenschaften abbildendes Kupplungsmodells ein Kupplungsmoment abhängig von wenigstens der Größen eines Drucks (p) in der hydrostatischen Strecke und eines druckabhängigen Aktorwegs (l) zur Betätigung der Reibungskupplung modelliert und anhand von einem Drucksensor und einem Wegsensor ermittelter Daten laufend adaptiert wird, wobei das Kupplungsmodell eine adaptierbare Modellkennlinie (KM) einer aus dem Druck (p) über den Aktorweg (l) gebildeten Klemmkraftsteifigkeit enthält, welche laufend mit einer mittels realen Daten des Drucks (p) und des Aktorwegs (l) gebildeten Realkennlinie (KR) der Klemmkraftsteifigkeit verglichen und eine bei vorgegebenem Aktorweg ermittelten Druckabweichung (Δp) zwischen dem modellierten und dem realen Druck die Druckabweichung (Δp) ermittelt wird und aus der Druckabweichung (Δp) und einem Rückführfaktor (f(r)) ein Steifigkeitskorrekturfaktor (f(FK)) berechnet wird. Um Fehladaptionen zu vermeiden werden Modellkennlinie (KM) und Realkennlinie (KR) an einem vorgegebenen Schnittpunkt (S) miteinander geschnitten und der Rückführfaktor (f(r)) wird bei negativer Druckabweichung (Δp) zweier aufeinander folgenden Adaptionen mit negativem Vorzeichen versehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer mittels eines hydrostatischen Kupplungsaktors automatisiert betätigten Reibungskupplung, wobei anhand eines eine modellierte hydraulische Strecke und Kupplungseigenschaften abbildendes Kupplungsmodells ein Kupplungsmoment abhängig von wenigstens der Größen eines Drucks in der hydrostatischen Strecke und eines druckabhängigen Aktorwegs zur Betätigung der Reibungskupplung modelliert und anhand von einem Drucksensor und einem Wegsensor ermittelter Daten laufend adaptiert wird, wobei das Kupplungsmodell eine adaptierbare Modellkennlinie einer aus dem Druck über den Aktorweg gebildeten Klemmkraftsteifigkeit enthält, welche laufend mit einer mittels realen Daten des Drucks und des Aktorwegs gebildeten Realkennlinie der Klemmkraftsteifigkeit verglichen und eine bei vorgegebenem Aktorweg ermittelten Druckabweichung zwischen dem modellierten und dem realen Druck die Druckabweichung ermittelt wird und aus der Druckabweichung und einem Rückführfaktor ein Steifigkeitskorrekturfaktor berechnet wird.
  • Automatisierte Reibungskupplungen, welche mittels eines Kupplungsaktors unter Verwendung eines Kupplungsmodells gesteuert werden, sind seit Langem bekannt. Hierbei werden Systemgrößen der Reibungskupplung wie beispielsweise der Tastpunkt und der Reibwert, das Kupplungsmoment und der Aktorweg zur Betätigung der Reibungskupplung entlang des Aktorwegs in dem Kupplungsmodell modelliert und laufend adaptiert. Ein derartiges Kupplungsmodell wird in erweiterter Weise auf sogenannte Hydrostataktoren angewandt. Derartige als Hydrostataktoren ausgebildete Kupplungsaktoren sind beispielsweise aus den Dokumenten DE 10 2010 047 80 A1 und DE 10 2010 047 801 A1 bekannt und weisen eine hydrostatische Strecke zwischen den Betätigungsorganen der Reibungskupplung, beispielsweise Hebelelementen einer zugedrückten Reibungskupplung und einem von einem Steuergerät gesteuerten Elektromotor auf. Die Hydrostataktoren weisen zusätzlich zu Erfassungseinrichtungen des Aktorwegs, zumindest einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks der hydrostatischen Strecke auf. Aus einem Verhältnis des Aktorwegs und des Drucks kann die Klemmkraftsteifigkeit der Kupplungseinrichtung bestehend aus der Reibungskupplung und dem Kupplungsaktor ermittelt werden. Die Klemmkraftsteifigkeit kann sich systembedingt ändern und wird daher in dem Kupplungsmodell hiterlegt und laufend an die vorliegenden Systembedingungen adaptiert. Aus den Dokumenten DE 10 2012 204 929 A1 , DE 2012 204 940 A1 , DE 10 2013 201 215 A1 , DE 10 2013 214 192 A1 sowie aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2015 215 753.6 sind Verfahren zur Steuerung und Inbetriebnahme einer Reibungskupplung mit einem als Hydrostataktor ausgebildeten Kupplungsaktor bekannt. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung einer Reibungskupplung mittels eines Hydrostataktors, insbesondere zur Adaption der Klemmkraftsteifigkeit. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung vorzuschlagen, bei dem eine Fehladaption der Klammkraftsteifigkeit verhindert oder zumindest verringert wird. Die Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
  • Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung einer mittels eines hydrostatischen Kupplungsaktors wie Hydrostataktor automatisiert betätigten Reibungskupplung. Die Reibungskupplung ist bevorzugt als zugedrückte Reibungskupplung ausgebildet, die in nicht betätigtem Zustand geöffnet und durch axiale Verlagerung eines Betätigungsvorgangs, beispielsweise eines Nehmerzylinderkolbens entlang eines Aktorwegs geschlossen wird. Die Steuerung der Reibungskupplung beziehungsweise des Hydrostataktors erfolgt mittels eines Kupplungsmodells, welches anhand einer modellierten hydraulischen Strecke und Kupplungseigenschaften wie Systemeigenschaften der Reibungskupplung wie beispielsweise Tastpunkt und Reibwert ein Kupplungsmoment abhängig von wenigstens der Größen eines Drucks in der hydrostatischen Strecke und eines druckabhängigen Aktorwegs zur Betätigung der Reibungskupplung modelliert und anhand von einem Drucksensor und einem Wegsensor ermittelter Daten laufend adaptiert. Das Kupplungsmodell enthält eine adaptierbare Modellkennlinie einer aus dem Druck über den Aktorweg gebildeten Klemmkraftsteifigkeit, welche laufend mit einer mittels realen Daten des Drucks und des Aktorwegs gebildeten Realkennlinie der Klemmkraftsteifigkeit verglichen wird. Zur Ermittlung einer Druckabweichung wird bei zumindest einem vorgegebenen Aktorweg ein Druck der hydrostatischen Strecke mit einem modellierten Wertepaar vergleichen. Beispielsweise wird bei vorgegebenem Aktorweg eine Druckabweichung zwischen dem modellierten und dem realen Druck ermittelt und aus der Druckabweichung und einem Rückführfaktor ein Steifigkeitskorrekturfaktor berechnet.
  • Zur Vermeidung von Fehladaptionen wird vorgeschlagen, Modellkennlinie und Realkennlinie an einem vorgegebenen Schnittpunkt miteinander zu schneiden und den Rückführfaktor bei negativer Druckabweichung zweier aufeinander erfolgender Adaptionen mit negativem Vorzeichen zu versehen. Alternativ können die Druckabweichungen zwischen Modellkennlinie und Realkennlinie ermittelt werden. Hierbei kann die aktuell gemessene Realkennlinie nach der Adaption mittels des Steifigkeitskorrekturfaktors in eine aktuelle Modellkennlinie überführt werden.
  • In bevorzugter Weise wird für jeden Adaptionsvorgang der Klemmkraftsteifigkeit ein aktueller Schnittpunkt neu festgelegt wie ermittelt. Beispielsweise kann der Schnittpunkt ermittelt werden, indem dieser auf eine Klemmkraft festgesetzt wird, bei dem ein Verhältnis zwischen dem modellierten Druck und dem realen Druck einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Beispielsweise kann der Schnittpunkt auf eine Klemmkraft festgesetzt werden, bei dem ein Quotient des modellierten und des realen Drucks nahe Eins oder eine Differenz aus modelliertem und realem Druck nahe Null ist.
  • Der Schnittpunkt wird in bevorzugter Weise bei größeren Drücken als einem Druck am Tastpunkt der Reibungskupplung festgesetzt, also bei einem Druck, bei dem Moment über die Reibungskupplung übertragen wird und damit die hydrostatische Strecke und die Betätigungsorgane der Reibungskupplung unter Last stehen. Dabei wird in bevorzugter Weise eine Adaption der Klemmkraftsteifigkeit nur durchgeführt, wenn die Druckabweichung bei zumindest einem Aktorweg größer als der Schwellwert ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Rückführfaktor aus der Differenz der Druckabweichungen am Schnittpunkt der letzten und der aktuellen Adaption der Klemmkraftsteifigkeit ermittelt.
  • Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 ein Diagramm des Drucks einer hydrostatischen Strecke gegen den Aktorweg zur Betätigung einer Reibungskupplung,
  • 2 ein Diagramm mit einer Modellkennlinie und einer Realkennlinie der Klemmkraftsteifigkeit einer Kupplungseinrichtung mit Hydrostataktor,
  • 3 ein Diagramm zur Darstellung einer Adaption der Klemmkraftsteifigkeit in einem mittleren Druckbereich,
  • 4 ein Diagramm zur Darstellung einer Adaption der Klemmkraftsteifigkeit in einem oberen Druckbereich
    und
  • 5 ein Diagramm zur Darstellung einer Adaption der Klemmkraftsteifigkeit in einem unteren Druckbereich.
  • Die 1 zeigt das vereinfacht dargestellte Diagramm 100 mit dem Druck p eines Drucksensors in der hydrostatischen Strecke eines Hydrostataktors gegen den durch den Druck p des Hydrostataktors erzwungenen Aktorweg l zur Betätigung der zwangsweise geschlossenen wie zugedrückten Reibungskupplung. Bei kleinen Aktorwegen bis zum Tastpunkt TP ist die Reibungskupplung noch nicht in Eingriff, so dass kein Druck am Hydrostataktor aufgebaut wird. Nach dem Eingriff der Reibungskupplung steigt der Druck p im Wesentlichen proportional zu dem Aktorweg, um eine Anpresskraft an der Reibungskupplung einzustellen. Dabei ergibt die Steigung c = Δp/Δl der Druckabweichung Δp über die Aktorwegdifferenz Δl die Klemmkraftsteifigkeit.
  • Wie aus dem Diagramm 101 der 2 hervorgeht, äußert ein Fehler der Klemmkraftsteifigkeit bei einem vorgegebenen Aktorweg lF durch die Druckabweichung Δp. Zugleich zeigt die 2 die Modellkennlinie KM der Klemmkraftsteifigkeit. Bei einem Klemmkraftfehler weicht die aus den gemessenen Werten des Drucks p und des Aktorwegs l ermittelte Realkennlinie KR von der Modellkennlinie KM ab und eine Adaption ist nötig, um Fehler in dem übergeordneten Kupplungsmodell zur Steuerung der Reibungskupplung zu vermeiden.
  • Die Diagramme 102, 103, 104 der 3 bis 5 zeigen die vorgeschlagene Routine zur Adaption der Klemmkraftsteifigkeit. Hierzu wird in dem Teildiagramm I die Modellkennlinie KM an dem Schnittpunkt S mit der Realkennlinie KR geschnitten. Aus den resultierenden Druckabweichungen Δp1, Δp2 wird in Teildiagramm II die Druckdifferenzkennlinie Kp der Klemmkraft FK über die Druckabweichung Δp gebildet, so dass für jede Druckabweichung über den Aktorweg l ein entsprechender Klemmkraftwert zur Verfügung steht. In Teildiagramm III wird die Rückführkennlinie KK gebildet, wobei zur Vermeidung von negativen Kompensationswerten die Rückführkennlinie KK immer dann negative Werte annimmt, wenn die Druckdifferenzkennlinie Kp negative Werte annimmt. Für jede Klemmkraft FK wird demnach ein separater Rückführfaktor f(r) mit gleichem Vorzeichen wie die Druckabweichung Δp ausgeben. Die Klemmkraftkompensation erfolgt dabei für jeden Wert der Klemmkraft FK durch Multiplikation des entsprechenden Werts der Druckabweichung Δp mit dem entsprechenden Rückführfaktor f(r). Für die einzelnen Steifigkeitskorrekturfaktoren f(FK) ergibt sich demnach f(FK) = f(r)·Δp mit der Maßgabe der identischen Vorzeichen von f(r) und Δp. Aus dem Teildiagramm IV ist der Zusammenhang der Klemmkraft FK über den Steifigkeitskorrekturfaktor f(FK) ersichtlich. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens werden Fehladaptionen durch eine Ausbildung von sich gegebenenfalls negativ ausbildenden Steifigkeitskorrekturfaktoren f(FK) vermieden. Mittels der Steifigkeitskorrekturfaktoren f(FK) wird die Modellkennlinie KM auf das aktuelle Klemmkraftverhalten der Kupplungseinrichtung mit Reibungskupplung und Hydrostataktor adaptiert.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Diagramm
    101
    Diagramm
    102
    Diagramm
    104
    Diagramm
    FK
    Klemmkraft
    f(r)
    Rückführfaktor
    f(FK)
    Steifigkeitskorrekturfaktor
    KK
    Rückführkennlinie
    KM
    Modellkennlinie
    Kp
    Druckdifferenzkennlinie
    KR
    Realkennlinie
    l
    Aktorweg
    lF
    Aktorweg
    p
    Druck
    S
    Schnittpunkt
    TP
    Tastpunkt
    I
    Teildiagramm
    II
    Teildiagramm
    III
    Teildiagramm
    IV
    Teildiagramm
    Δp
    Druckabweichung
    Δp1
    Druckabweichung
    Δp2
    Druckabweichung
    Δl
    Aktorwegdifferenz
  • 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 10201004780 A1 [0002]
    • DE 102010047801 A1 [0002]
    • DE 102012204929 A1 [0002]
    • DE 2012204940 A1 [0002]
    • DE 102013201215 A1 [0002]
    • DE 102013214192 A1 [0002]
    • DE 102015215753 [0002]

Claims (6)

  1. Verfahren zur Steuerung einer mittels eines hydrostatischen Kupplungsaktors automatisiert betätigten Reibungskupplung, wobei anhand eines eine modellierte hydraulische Strecke und Kupplungseigenschaften abbildendes Kupplungsmodells ein Kupplungsmoment abhängig von wenigstens der Größen eines Drucks (p) in der hydrostatischen Strecke und eines druckabhängigen Aktorwegs (l) zur Betätigung der Reibungskupplung modelliert und anhand von einem Drucksensor und einem Wegsensor ermittelter Daten laufend adaptiert wird, wobei das Kupplungsmodell eine adaptierbare Modellkennlinie (KM) einer aus dem Druck (p) über den Aktorweg (l) gebildeten Klemmkraftsteifigkeit enthält, welche laufend mit einer mittels realen Daten des Drucks (p) und des Aktorwegs (l) gebildeten Realkennlinie (KR) der Klemmkraftsteifigkeit verglichen und eine bei vorgegebenem Aktorweg ermittelten Druckabweichung (Δp) zwischen dem modellierten und dem realen Druck die Druckabweichung (Δp) ermittelt wird und aus der Druckabweichung (Δp) und einem Rückführfaktor (f(r)) ein Steifigkeitskorrekturfaktor (f(FK)) berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Modellkennlinie (KM) und Realkennlinie (KR) an einem vorgegebenen Schnittpunkt (S) miteinander geschnitten werden und der Rückführfaktor (f(r)) bei negativer Druckabweichung (Δp) zweier aufeinander erfolgenden Adaptionen mit negativem Vorzeichen versehen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt (S) auf eine Klemmkraft (FK) festgesetzt wird, bei dem ein Verhältnis zwischen dem modellierten Druck und dem realen Druck einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt (S) bei jedem Adaptionsvorgang der Klemmkraftsteifigkeit neu festgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt (S) bei größeren Drücken als einem Druck an einem Tastpunkt (TP) der Reibungskupplung vorgesehen ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption der Klemmkraftsteifigkeit durchgeführt wird, wenn die Druckabweichung (Δp) bei zumindest einem Aktorwegwert größer als der Schwellwert ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführfaktor (f(r)) aus der Differenz der Druckabweichungen (Δp) am Schnittpunkt (S) der letzten und der aktuellen Adaption der Klemmkraftsteifigkeit ermittelt wird.
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