DE102017107494B4

DE102017107494B4 - Verfahren zur Prüfung einer mechanischen Blockade eines automatisierten Kupplungsbetätigungssystems

Info

Publication number: DE102017107494B4
Application number: DE102017107494.5A
Authority: DE
Inventors: Steffen Köhler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2037-04-08
Also published as: KR102575897B1; DE102017107494A1; KR20180113926A

Abstract

Verfahren zur Prüfung einer mechanischen Blockade eines automatisierten Kupplungsbetätigungssystems, bei welchem eine Kupplung (12) über eine hydrostatische Strecke (7, 9, 11) durch einen Kupplungsaktor (2) betätigt wird, wobei bei Stillstand des Kupplungsaktors (2) ein Druck in der hydraulischen Strecke (7, 9, 11) gemessen wird, welcher mit einem Druckschwellwert verglichen wird, wobei bei Überschreitung des Druckschwellwertes auf eine Blockade des Kupplungsbetätigungssystems (1) geschlossen wird, wobei der Druckschwellwert einem maximalen Druck in der hydraulischen Strecke (7, 9, 11) entspricht, wenn der Kupplungsaktor (2) einen maximal vorgegebenen Weg zurückgelegt hat, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Druck in der hydraulischen Strecke erzeugt wird, wenn ein maximal durch die Kupplung (12) zu übertragendes Drehmoment eingestellt werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer mechanischen Blockade eines automatisierten Kupplungsbetätigungssystems, bei welchem eine Kupplung über eine hydrostatische Strecke durch einen Kupplungsaktor betätigt wird.
In Kraftfahrzeugen werden häufig automatisierte Kupplungsbetätigungssysteme verwendet, bei welchen ein Kupplungsaktor einen Elektromotor aufweist, der einen Geberzylinder antreibt. Bei der Bewegung des Geberzylinders wird eine Hydraulikflüssigkeit in einer hydrostatischen Strecke verschoben, welche den Geberzylinder mit einem Nehmerzylinder verbindet, der die Kupplung betätigt. Häufig wird in diesem Kupplungsbetätigungssystem eine unbetätigt geschlossene Kupplung verwendet. Der Kolben des Nehmerzylinders wirkt dabei auf eine Tellerfeder, über die die Betätigung der Kupplungsdruckplatte erfolgt. Durch die Betätigung der Kupplung wird bei einer unbetätigt geschlossenen Kupplung die Übertragung eines Momentes über die Kupplung unterbrochen. Unbetätigt schließt die vorgespannte Tellerfeder die Kupplung.
Bei diesen unbetätigt geschlossenen Kupplungen können unterschiedliche Fehler auftreten, die eine Gefährdung für das Fahrzeug darstellen. Ein solcher Fehlerfall der hydrostatisch betätigten Kupplung besteht dabei in der Blockade der hydrostatischen Strecke 7, 9, 11 wie sie in 3 dargestellt ist. Dabei bleibt der Kolben 15 des Nehmerzylinders 11 bei der Bewegung in Richtung minimale Ausdehnung im Nehmerzylinder 11 stecken, so dass die Funktion der Kupplung, z.B. das Schließen der Kupplung und die Momentenübertragung, nicht mehr gewährleistet werden kann. Bei einem anschließend ausgeführten Schnüffelvorgang, bei welchem die hydraulische Strecke 7, 9, 11 über den Geberzylinder 7 mit einem Flüssigkeitsreservoir verbunden wird, führt dies dazu, dass weiteres Flüssigkeitsvolumen aus dem Reservoir in die hydraulische Strecke 7, 9, 11 gelangt. Bei der erneuten Betätigung des Geberzylinders 7 auf die Kupplung-Offen-Position ist somit die Startposition des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11 im kritischsten Fall die bereits maximal erlaubte Position des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11. Dadurch kann der Kolben 15 des Nehmerzylinders 11 weit über den spezifizierten Bereich betätigt werden, wie es in 4 gezeigt ist. Dies kann aber dazu führen, dass die Zungen der Tellerfeder auf die Kupplungsscheibe drücken und damit im erwarteten Offen-Kupplungs-Zustand trotzdem ein Moment übertragen wird.
DE 10 2009 009 145 A1 offenbart eine automatisierte Reibungskupplung mit einem hydrostatischen, von einem gesteuerten Aktor betätigten Kupplungsausrücksystem.
DE 10 2014 215 363 A1 offenbart eine Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung und einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs.
Zur Fehlerdetektion wird gemäß der DE 10 2012 209 869 A1 eine Schleppmomenterkennung über einer Drehzahlinformation verwendet, was einen hohen Rechenaufwand erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung einer mechanischen Blockade eines automatisierten Kupplungsbetätigungssystems anzugeben, bei welchem die Blockade frühzeitig mit einfachen Mitteln erkannt wird und eine Beschädigung der Kupplung unterbunden wird.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Stillstand des Kupplungsaktors ein Druck in der hydrostatischen Strecke gemessen wird, welcher mit einem Druckschwellwert verglichen wird, wobei bei Überschreitung des Druckschwellwertes auf eine Blockade des Kupplungsbetätigungssystems geschlossen wird. Dies hat den Vorteil, dass durch die einfache Druckmessung bei einem stehenden Kupplungsaktor die normalerweise während der Betätigung des Kupplungsaktors auftretende Hysterese des Druckes wegfällt, so dass ein genauer Druckwert ermittelt werden kann. Die Unterbindung der Hysterese eliminiert die Störgröße Reibkraft, welche den Kupplungszustand beeinflusst. Bei der Druckmessung werden an sich in dem Kupplungsbetätigungssystem vorhandene Sensoren benutzt, so dass dieses Verfahren keinen zusätzlichen Hardware-Aufwand erfordert.
Vorteilhafterweise wird der Druckschwellwert in Abhängigkeit von einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines das Kupplungsbetätigungssystem umfassenden Fahrzeuges bestimmt. Dadurch wird die Fliehkraftempfindlichkeit des Systems mit berücksichtigt, welches ebenfalls Auswirkungen auf die Bewegung des Kolbens des Nehmerzylinders hat.
Erfindungsgemäß entspricht der Druckschwellwert einem maximalen Druck, der in einer hydraulischen Strecke auftritt, wenn der Kupplungsaktor einen maximal vorgegebenen Weg zurückgelegt hat. Diese Relation gilt für den unbeschädigten Zustand des Kupplungsbetätigungssystems, wo ein direkter Zusammenhang zwischen Druck und durch den Kupplungsaktor zurückgelegten Weg hergestellt werden kann. Wenn dieser maximale Druck überschritten wird, kann einfach davon ausgegangen werden, dass der Kupplungsaktor, insbesondere der Nehmerzylinder, seine Maximalposition überschritten hat und sich dabei in Richtung einer Bauraumkollision bewegt, was durch die Druckplausibilisierung rechtzeitig erkannt werden kann.
Erfindungsgemäß wird der maximale Druck in der hydraulischen Strecke erzeugt, wenn ein maximal durch die Kupplung zu übertragendes Drehmoment eingestellt wird. Somit entspricht der maximale Druck einem maximalen durch den Kolben des Nehmerzylinders auszuführenden Weg, wobei die Kupplung so betätigt wird, dass sie im geschlossenen Zustand ein vorgegebenes Drehmoment zuverlässig überträgt.
In einer Ausführungsform wird der Druckschwellwert einem Aktorwegbereich zugeordnet. Somit wird der gemessene Druckwert nicht einer bestimmten Position, sondern einem diese Position umgebenden Bereich zugeordnet, wodurch Toleranzen, die beispielsweise durch eine Temperaturbelastung der Hydraulikflüssigkeit auftreten können, berücksichtigt werden.
In einer Variante wird die Prüfung auf Blockade während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass nicht erste ein Werkstattaufenthalt zur Blockadeprüfung notwendig ist, sondern immer dann, wenn die Kupplung im Fahrzeug nicht betätigt wird, eine solche Blockadeprüfung realisiert werden kann, wobei bei vorliegendem Fehler sofort eine Fehlermeldung ausgegeben werden kann.
In einer Ausgestaltung wird bei Überschreiten des Druckschwellwertes durch den gemessenen Druck in der hydraulischen Strecke auf eine bevorstehende Leckage des Kupplungsbetätigungssystems geschlossen. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da bei einer möglichen Bauraumkollision, die eine Beschädigung eines Stoppringes des Kolbens des Nehmerzylinders zur Folge haben kann, Hydraulikflüssigkeit aus dem Nehmerzylinder austreten kann.
Vorteilhafterweise wird als Kupplung eine im unbetätigten Zustand geschlossene Kupplung verwendet.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 einen schematischen Aufbau eines hydrostatischen Kupplungsbetätigungssystems,
2 ein Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems im aktiven Betrieb,
3 ein Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems bei dem Hängenbleiben des Geberkolbens,
4 ein Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems bei einer Bauraumkollision.

In 1 ist schematisch ein Aufbau eines automatisierten Kupplungsbetätigungssystems 1 am Beispiel eines schematisch dargestellten hydraulischen hydrostatischen Kupplungsaktors (HCA) 2 dargestellt, wie es in Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem 1 umfasst auf der Geberseite ein Steuergerät 3, welches einen Elektromotor 4 ansteuert, der wiederum ein Getriebe 5 zur Umwandlung der Rotationsbewegung des Elektromotors 4 in eine Translationsbewegung eines Kolbens 6 antreibt, der innerhalb eines Geberzylinders 7 axial beweglich gelagert ist. Verursacht eine Drehbewegung des Elektromotors 4 eine Positionsänderung des Kolbens 6 im Geberzylinder 7 entlang des Aktorweges nach rechts, wird das 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 hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems 1 übertragen wird. Auf der Nehmerseite 10 verursacht der Druck p des Druckmittels 8 in einem Nehmerzylinder 11 eine Wegänderung des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11, die auf eine Kupplung 12 übertragen wird, um diese zu betätigen. Der Druck p in dem Geberzylinder 7 auf der Geberseite 3 des hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems 1 kann mittels eines Sensors 13 ermittelt werden. Bei diesem Sensor 13 handelt es sich um einen Drucksensor. Die von dem Kupplungsaktor zurückgelegte Wegstrecke wird mittels eines zweiten Sensors 14 bestimmt, welcher als Wegsensor ausgebildet ist.
In 2 sind die Positionen des Kolbens 6 des Geberzylinders 7 und des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11 sowohl im geschlossenen Zustand der Kupplung (xHCA = 0,0 mm) als auch im geöffneten Zustand (xHCA = 13, 6 mm) dargestellt. Dabei stellt die senkrechte Linie A die maximale Ausdehnung des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11 dar. Die Position des Kolbens 11 des Nehmerzylinders 15, welche durch die Linie B gekennzeichnet ist, entspricht der geschlossenen Kupplung 12 in einem betriebsbereiten System. Die senkrechte Kurve C stellt die Position des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11 in einem funktionstüchtigen Kupplungsbetätigungssystem 1 dar, wenn die Kupplung 12 geschlossen ist.
Um einen Fehler in Form einer Blockierung des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11 feststellen zu können, wird bei unbetätigtem Kupplungsaktor 2 durch den Drucksensor 13 ein aktueller Druck in der hydraulischen Strecke des Kupplungsbetätigungssystems 1 gemessen. Der Kupplungsaktor 2 befindet sich bei der Druckmessung im Stillstand auf Zielposition für den Kupplungszustand „offen. Die hydraulische Strecke 7, 9 11 wird von allen Bereichen des Kupplungsbetätigungssystems 1 gebildet, in welchem sich das Druckmittel 8 befindet. Der gemessene Druck wird mit einem Druckschwellwert verglichen. Bei Überschreitung des Druckschwellwertes wird auf einen Überdruck im Kupplungsbetätigungssystem 1 während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges erkannt, welcher eine Bauraumkollision, d.h. ein Übertreten der Linie A in 2, ermöglicht.
Der Druckschwellwert wird dabei in Abhängigkeit von einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors ermittelt, der in dem Fahrzeug, in welchem sich das Kupplungsbetätigungssystem 1 befindet, angeordnet ist. Durch die Berücksichtigung der Drehzahl des Verbrennungsmotors wird eine Fliehkraftempfindlichkeit bei der Druckmessung berücksichtigt.
Der Druckschwellwert entspricht einem im betriebsfähigen Kupplungsbetätigungssystem 1 maximal in der hydraulischen Strecke auftretenden Druck, wenn der Kupplungsaktor 2 einen Aktorweg zurückgelegt hat, welcher der Einstellung eines maximalen Weges des Kolbens 15 des Nehmerzylinders 11 entspricht, der durch die Linie B gekennzeichnet ist. Der sich aus dem maximalen Druck ergebende Druckschwellwert wird für einen Aktorwegbereich ermittelt, wodurch Toleranzen infolge einer Temperaturänderung im Kupplungsbetätigungssystem 1, die zu Volumenänderungen des Druckmittels 8 führen, zugelassen werden.
Bei Feststellung eines unplausibel hohen Druckes durch Überdrücken des Kupplungsbetätigungssystems 1 ist eine mögliche Leckage des Kupplungsbetätigungssystems 1 frühzeitig zu erkennen, da durch das Überdrücken der Kolben 15 des Nehmerzylinders 11 auf einen nicht weiter dargestellten Stoppring auftrifft, durch dessen Zusammendrücken eine Leckage begünstigt wird. Durch rechtzeitiges Erkennen dieser Position kann eine Leckage zuverlässig verhindert werden.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsbetätigungssystem
2: Kupplungsaktor
3: Steuergerät
4: Elektromotor
5: Getriebe
6: Kolben
7: Geberzylinder
8: Druckmittel
9: Hydraulikleitung
10: Nehmerseite
11: Nehmerzylinder
12: Kupplung
13: Drucksensor
14: Wegsensor
15: Kolben

Claims

Verfahren zur Prüfung einer mechanischen Blockade eines automatisierten Kupplungsbetätigungssystems, bei welchem eine Kupplung (12) über eine hydrostatische Strecke (7, 9, 11) durch einen Kupplungsaktor (2) betätigt wird, wobei bei Stillstand des Kupplungsaktors (2) ein Druck in der hydraulischen Strecke (7, 9, 11) gemessen wird, welcher mit einem Druckschwellwert verglichen wird, wobei bei Überschreitung des Druckschwellwertes auf eine Blockade des Kupplungsbetätigungssystems (1) geschlossen wird, wobei der Druckschwellwert einem maximalen Druck in der hydraulischen Strecke (7, 9, 11) entspricht, wenn der Kupplungsaktor (2) einen maximal vorgegebenen Weg zurückgelegt hat, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Druck in der hydraulischen Strecke erzeugt wird, wenn ein maximal durch die Kupplung (12) zu übertragendes Drehmoment eingestellt werden soll.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckschwellwert in Abhängigkeit von einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines das Kupplungsbetätigungssystem (1) umfassenden Fahrzeuges bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Druck einem Aktorwegbereich zugeordnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung auf Blockade während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Druckschwellwertes durch den gemessenen Druck in der hydraulischen Strecke (7, 9, 11) auf eine bevorstehende Leckage des Kupplungsbetätigungssystems (11) geschlossen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplung (12) eine im unbetätigten Zustand geschlossene Kupplung verwendet wird.