DE102018128474A1

DE102018128474A1 - Verfahren zur Einstellung einer Volumenausgleichsdauer in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem, vorzugsweise für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018128474A1
Application number: DE102018128474.8A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Häckl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Volumenausgleichsdauer in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem, vorzugsweise für ein Fahrzeug, bei welchem ein Volumenausgleich einer, in dem Kupplungsbetätigungssystem befindlichen Hydraulikflüssigkeit mit einem Ausgleichsbehälter über eine Verbindungsöffnung eines Geberzylinders eines Kupplungsaktors erfolgt und indem eine Druck-Weg-Kennlinie des Kupplungsbetätigungssystems beobachtet wird. Eine bedarfsgerechte Einstellung der Volumenausgleichszeitdauer erfolgt immer dann, wenn die Volumenausgleichsdauer in Abhängigkeit einer Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Volumenausgleichsdauer in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem, vorzugsweise für ein Fahrzeug, bei welchem ein Volumenausgleich einer, in dem Kupplungsbetätigungssystem befindlichen Hydraulikflüssigkeit mit einem Ausgleichsbehälter über eine Verbindungsöffnung eines Geberzylinders eines Kupplungsaktors erfolgt und indem eine Druck-Weg-Kennlinie des Kupplungsbetätigungssystems beobachtet wird.
Aus der DE 10 2013 205 237 A1 ist ein Aktorsystem zur hydraulischen Kupplungsbetätigung bekannt, welches einen Geberzylinder mit einem Geberkolben, einen Nachlaufbehälter zur Aufnahme von Hydraulikfluid, eine Verbindungsöffnung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Geberzylinder aufweist, wobei ein Öffnungsgrad der Verbindungsöffnung abhängig von einer Stellung des Geberkolbens abhängt, und einen hydrostatischen Aktor zur Steuerung einer Stellung des Geberkolbens. In dem Aktorsystem ist ebenfalls eine Steuereinrichtung zur Steuerung des hydrostatischen Aktors vorgesehen, welche eine Bewegungsgeschwindigkeit des Geberkolbens hoch einstellt, während die Verbindungsöffnung weit geöffnet ist und die Bewegungsgeschwindigkeit des Geberkolbens klein einstellt, während die Verbindungsöffnung wenig geöffnet ist. Um eine verbesserte Präzision beim Volumenausgleich einzustellen, wird eine Stellung des Geberkolbens erfasst und der Aktor in Abhängigkeit der Stellung bzw. des Öffnungsgrades mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gesteuert.
Die DE 10 2011 014 571 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Kupplung, die über einen hydrostatischen Aktor eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems betätigt wird. Das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem umfasst einen Nehmerzylinder und einen Geberzylinder, die Hydraulikmedium enthalten, wobei in einem Fahrbetrieb ein Volumenausgleich des Hydraulikmediums durchgeführt wird, um einer Verstimmung des Kupplungsbetätigungssystems entgegenzuwirken. Die Verstimmung des Kupplungsbetätigungssystems kann durch verschiedene Effekte dazu führen, dass ein zu großes oder ein zu kleines Volumen des Hydraulikmediums vorhanden ist. Ein entscheidender Effekt ist dabei die thermische Ausdehnung des Hydraulikmediums bei Temperaturänderung. Im Normalbetrieb übliche Temperaturänderungen führen zu einer unzulässigen Verstimmung des Übertragungsverhaltens zwischen Geber- und Nehmerzylinder.
Egal, wie die Dauer des Ausgleichsvorganges gewählt wird, sie wird nie optimal für alle Situationen sein. Ist sie zu hoch, wird viel Zeit verbraucht wird, in welcher die Kupplung während des Ausgleichsvorganges nicht betätigt werden kann. Ist sie zu niedrig, gelingt der vollständige Volumenausgleich nicht, was negative Auswirkungen auf die Fahrqualität hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Volumenausgleichsdauer anzugeben, bei welcher ein vollständiger Volumenausgleich bei kürzester Dauer des Ausgleichsvorganges möglich wird.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Volumenausgleichsdauer in Abhängigkeit einer Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie ermittelt wird. Durch die Überwachung der Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie wird eine zuverlässige bedarfsabhängige Einstellung der Volumenausgleichsdauer ermöglicht. Dadurch wird gewährleistet, dass die Dauer des Ausgleichsvorganges der Hydraulikflüssigkeit immer nur solange gewählt wird, bis der gewünschte Volumenausgleich vollständig realisiert ist, aber nicht länger.
Vorteilhafterweise wird die Volumenausgleichsdauer allein aus der Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie abgeleitet. Dadurch wird der Rechenaufwand bei der Bestimmung der Volumenausgleichsdauer verringert, da nur ein einziger Parameter zur Beschleunigung des Volumenausgleichsvorganges bewertet werden muss.
In einer Ausgestaltung wird die Verstimmung in einer Wegverschiebung der aktuellen Druck-Weg-Kennlinie gegenüber einer Druck-Weg-Kennlinie, welche direkt nach einem letzten Volumenausgleich aufgenommen wurde, ausgedrückt. Nach dem letzten Volumenausgleich weist das System eine immer annähernd identische Druck-Weg-Kennlinie auf, welche eine zuverlässige Grundlage für die Ermittlung der Verstimmung ist.
In einer Variante wird die Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie aus einer Temperaturänderung seit dem letzten Volumenausgleich abgeschätzt.
In einer Ausführungsform wird die Verstimmung in die Volumenausgleichsdauer umbewertet. Dabei wird ein Zusammenhang zwischen Verstimmung und Volumenausgleichsdauer jedes einzelnen Kupplungsbetätigungssystems zugrunde gelegt.
In einer Variante stellt die Umbewertung eine Kupplungsbetätigungssystem-abhängige kalibrierte Kennlinie dar. Diese Kennlinie muss für jedes Kupplungsbetätigungssystem eigenständig ermittelt werden, damit die Spezifikation des jeweiligen Kupplungsbetätigungssystems ausreichend bei der Ermittlung der Volumenausgleichsdauer berücksichtigt werden kann.
In einer Weiterbildung wird durch das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem eine „normal offene“ Kupplung oder eine „normal geschlossene“ Kupplung betätigt. Somit ist das vorgeschlagene Verfahren für alle Kupplungstypen einsetzbar.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems,
2 eine Kennlinie für das Ausführungsbeispiel des hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems nach 1,
3 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems 1 dargestellt, welches einen Kupplungsaktor 2 aufweist, der einen Geberzylinder 3 umfasst, in welchem ein Geberkolben 4 axial beweglich gelagert ist. Der Geberkolben 4 wird von einem Elektromotor 5, der über eine Gewindespindel 6 mit dem Geberkolben 4 verbunden ist, angetrieben, wobei die Gewindespindel 6 die rotatorische Bewegung des Elektromotors 5 in eine translatorische Bewegung des Geberkolbens 4 umwandelt. Der Elektromotor 5 wird dabei von einer eine Software enthaltenden Steuereinheit 7 angesteuert.
An dem Geberzylinder 3 ist ein Ausgleichsbehälter 8 angeordnet, der in eine Öffnung 9 des Geberzylinders 3 mündet. Ein Druckraum 17 des Geberzylinders 3 und der Ausgleichsbehälter 8 sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, welche durch den Geberkolben 4 über eine Druckleitung 10 in einen Nehmerzylinder 11 gedrückt wird. Ein Wegsensor 12 bestimmt den von dem Geberkolben 4 zurückgelegten Weg. Ein Drucksensor 13 zur Bestimmung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit ist am Geberzylinder 3 angeordnet. Der Nehmerzylinder 11 umfasst einen Nehmerkolben 14, der über ein Ausrücklager 15 eine Kupplung 16 betätigt, wenn durch den Geberkolben 4 die Hydraulikflüssigkeit in Richtung Druckleitung 10 und somit zum Nehmerzylinder 11 verschoben wird.
Im Laufe des Betriebes des Kupplungsbetätigungssystems 1 führen insbesondere Temperatureffekte zu einer Volumenänderung der Hydraulikflüssigkeit, was zu einer unzulässigen Verstimmung des Übertragungsverhaltens zwischen Geberkolben 4 und Nehmerkolben 14 führt. Dieses Übertragungsverhalten ist anhand der Kennlinie in 2 dargestellt, welche den Druck p des Kupplungsbetätigungssystems 1 über dem Weg s des Kupplungsaktors 2 darstellt. Die Kennlinie A stellt dabei eine direkt nach dem Volumenausgleich gefahrene Druck-Weg-Kennlinie dar. Die Kennlinie B zeigt eine verstimmte Kennlinie, welche sich ergibt, wenn in einer Zeit außerhalb eines Ausgleichsvorganges sich das Volumen der Hydraulikflüssigkeit ändert, was zu einer Verschiebung in Wegrichtung des Kupplungsaktors 2 führt. Eine solche Verschiebung ist ein Maß für die Verstimmung des Kupplungsbetätigungssystems 1. Bei zu großer Verstimmung bittet die Steuereinheit 7 eine nicht weiter dargestellte übergeordnete Fahrzeugsteuerung um Erlaubnis, einen Volumenausgleich durch die Öffnung 9 des Geberzylinders 3 mit dem Ausgleichsbehälter 8 vornehmen zu können, was als Schnüffeln oder Refill bezeichnet wird. Dabei wird der Druckraum 17 im Geberzylinder 3 kurzfristig mit dem Ausgleichsbehälter 8 verbunden, um das überschüssige oder das fehlende Volumen der Hydraulikflüssigkeit auszugleichen. Je länger der Druckraum 17 mit dem Ausgleichsbehälter 8 verbunden ist, desto mehr Hydraulikflüssigkeit kann ausgeglichen werden. Ziel ist ein vollständiger Volumenausgleich, der immer dann erreicht ist, wenn die Drücke im Druckraum 17 und im Ausgleichsbehälter 8 gleich sind und keine weitere Hydraulikflüssigkeit ausgetauscht wird.
Um die Dauer des Volumenausgleichs an das notwendige auszutauschende Volumen zwischen Ausgleichsbehälter 8 und Druckraum 17 der Geberzylinders 3 anzupassen, wird die Volumenausgleichsdauer bedarfsorientiert gewählt. Als Maß für die nötige Dauer des Ausgleichsvorganges dient die zu beobachtende Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie (2). Die Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie ist direkt proportional zur auszugleichenden Füllmenge. Die Verstimmung wird in „Wegverschiebung der aktuellen Kennlinie gegenüber der Kennlinie direkt nach dem letzten Volumenausgleich“ ausgedrückt. Über eine geeignete Umwertung wird die nötige Dauer des Ausgleichsvorganges festgelegt. Die Umwertung kann z.B. eine systemabhängig zu kalibrierende Kennlinie sein, die eine Kennlinienverstimmung über der nötigen Dauer des Ausgleichsvorganges darstellt. Eine solche Kennlinie ist in 3 gezeigt, bei welcher die Dauer des Volumenausgleichsvorganges über einer Verschiebung in Wegrichtung dargestellt ist. Diese Kennlinie ist als Gerade skizziert. Form und Lage der Kennlinie sind in Abhängigkeit der Übertragungsfunktion jedes einzelnen Kupplungsbetätigungssystems 1 zu ermitteln.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsbetätigungssystem
2: Kupplungsaktor
3: Geberzylinder
4: Geberkolben
5: Elektromotor
6: Gewindespindel
7: Steuereinheit
8: Ausgleichsbehälter
9: Öffnung
10: Druckleitung
11: Nehmerzylinder
12: Wegsensor
13: Drucksensor
14: Nehmerkolben
15: Ausrücklager
16: Kupplung
17: Druckraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013205237 A1 [0002]
DE 102011014571 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Einstellung einer Volumenausgleichsdauer in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem, vorzugsweise für ein Fahrzeug, bei welchem ein Volumenausgleich einer, in dem Kupplungsbetätigungssystem (1) befindlichen Hydraulikflüssigkeit mit einem Ausgleichsbehälter (8) über eine Verbindungsöffnung (9) eines Geberzylinders (3) eines Kupplungsaktors (2) erfolgt und indem eine Druck-Weg-Kennlinie des Kupplungsbetätigungssystems (1) beobachtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenausgleichsdauer in Abhängigkeit einer Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenausgleichsdauer allein aus der Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstimmung in einer Wegverschiebung der aktuellen Druck-Weg-Kennlinie gegenüber einer Druck-Weg-Kennlinie, welche direkt nach einem letzten Volumenausgleich aufgenommen wurde, ausgedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstimmung der Druck-Weg-Kennlinie aus einer Temperaturänderung seit dem letzten Volumenausgleich abgeschätzt
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstimmung in die Volumenausgleichsdauer umbewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbewertung durch eine Kupplungsbetätigungssystem-abhängig kalibrierte Kennlinie erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem eine „normal offene“ Kupplung oder eine „normal geschlossene“ Kupplung betätigt wird.