-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer (als Verdrängerpumpe ausgebildeten) Hydraulikpumpe, die bevorzugt in einem hydraulischen Steuerungssystem eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben / Betätigen einer Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung.
-
Eine bisher häufig eingesetzte Möglichkeit, einen hydraulischen Zieldruck in Kupplungsbetätigungssystemen einzustellen, ist die Verwendung von elektromagnetisch betätigten Druckventilen mit einer Rückführung des Ist-Drucks, die in einem hydraulischen Regelkreis zur Korrektur von Ziel-Ist-Abweichungen dienen. Aus dem Stand der Technik sind zudem mit der
DE 10 2014 105 160 A1 sowie der
DE 10 2015 107 362 A1 Ausführungen zur Druckregelung mit Pumpen bekannt, in denen gezielt ein Leckage-Strom erzeugt wird, um die Regelbarkeit des Systems zu verbessern. Mit der
DE 10 2012 003 415 A1 und der
DE 10 2014 102 250 A1 ist jeweils eine Verbindung eines Druckanschlusses einer Pumpe mit einem Tank über einen zusätzlichen Leckage-Strom bekannt, sodass die Pumpendrehzahl oberhalb einer Mindestdrehzahl liegt, sodass die erforderliche Regelbarkeit gewährleistet werden kann.
-
Ein Nachteil jener aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen, die eine langsam drehende Pumpe einsetzen, besteht darin, dass die Antriebsteile dieser Hydraulikpumpen sich mit einer relativ geringen Geschwindigkeit drehen. Dies führt dazu, dass die Steuerung / Regelung eines durch die Pumpe einzustellenden Zieldruckes nur relativ schwierig oder gar nicht möglich ist. Denn, wie durch die Stribeck-Kurve vorgegeben, tritt bei besonders niedrigen Relativgeschwindigkeiten zwischen zwei Bestandteilen, wie hier dem Antriebsteil der Pumpe zu einem Gehäusebestandteil der Pumpe, mit Änderung der Geschwindigkeit eine starke Veränderung der Reibung auf. Dadurch lassen sich der Volumenstrom und der durch die Pumpe erzeugte Druck nur relativ schwierig einstellen. Ein Nachteil jener aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen, die eine Pumpe einsetzen, die sich oberhalb einer Mindestdrehzahl dreht und bei denen zugleich ein Leckagevolumenstrom erzeugt wird, besteht darin, dass diese Systeme durch diesen Leckagevolumenstrom einen relativ hohen Verlust aufweisen.
-
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Steuerbarkeit / Regelbarkeit eines durch eine Hydraulikpumpe erzeugten Zieldrucks zu verbessern, wobei gleichzeitig hohe Leckage-Volumenströme zu vermeiden sind.
-
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer Hydraulikpumpe vorgeschlagen, wobei zum Ändern sowie Halten eines Zieldruckes seitens eines Druckanschlusses der Hydraulikpumpe ein mit einem Antriebsteil der Hydraulikpumpe verbundener Motor antreibbar ist und wobei der Motor in zumindest einem Betriebszustand mit einem um einen Sollwert (Sollwert kann auch null sein) oszillierenden / mit einem sich in Bezug auf einen Sollwert oszillierend ändernden Antriebssignal angetrieben wird, sodass das Antriebsteil eine sich permanent oszillierend ändernde Bewegung durchführt.
-
Durch eine derartige Ansteuerung des Pumpenantriebsteils und eine sich dadurch permanente Änderung der Geschwindigkeit des Pumpenantriebsteils wird das Pumpenantriebsteil möglichst gezielt permanent in einem Geschwindigkeitsbereich betrieben, der außerhalb des durch die Stribeck-Kurve vorgegebenen kritischen Bereich der starken Reibwertschwankungen liegt. Dadurch wird die Steuerbarkeit und Regelbarkeit der Hydraulikpumpe deutlich verbessert, wobei ein mit der Hydraulikpumpe in Verbindung stehendes Hydrauliksystem zugleich in seinem Aufbau möglichst einfach aufgebaut werden kann.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
-
Für die Erzeugung des Antriebssignals ist es zweckmäßig, wenn dieses aus einem den Sollwert vorgebenden, variabel einstellbaren (steuerbaren und/oder regelbaren) Grundsignal sowie einem das Grundsignal überlagernden, in Bezug auf das Grundsignal als Mittelwert sich oszillierend ändernden Zusatzsignal zusammengesetzt ist.
-
Das Zusatzsignal ist wiederum bevorzugt hinsichtlich zumindest eines Parameters, weiter bevorzugt mehrerer Parameter, vorzugsweise einer Frequenz und/oder einer Amplitude, durch eine Steuereinheit gesteuert und/oder geregelt. Dadurch ist das Zusatzsignal einfach an den jeweiligen Betriebszustand der Hydraulikpumpe anpassbar.
-
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere zweckmäßig, wenn der zumindest eine Parameter des Zusatzsignals in Korrelation mit einer Änderung einer Größe des Sollwertes angepasst wird. Dadurch wird die letztlich umgesetzte Drehzahl der Hydraulikpumpe / die Geschwindigkeit des Antriebsteils der Hydraulikpumpe berücksichtigt. Die Hydraulikpumpe kann noch effizienter betrieben werden.
-
In diesem Zusammenhang ist es zum einen vorteilhaft, wenn ein Wert des zumindest einen Parameters des Zusatzsignals mit sich verkleinerndem Sollwert erhöht wird und somit zum anderen umgekehrt vorteilhaft, wenn der Wert des zumindest einen Parameters des Zusatzsignals mit sich vergrößerndem Sollwert reduziert wird.
-
Beschreibt das Zusatzsignal eine periodische Schwingung, ist dieses besonders einfach erzeugbar.
-
Die Hydraulikpumpe wird besonders effektiv betrieben, wenn das Antriebsteil in dem zumindest einen Betriebszustand mit einer Drehzahl kleiner 100 Umdrehungen pro Minute (U/min) fortbewegt wird. Weiter bevorzugt wird das Antriebsteil in dem zumindest einen Betriebszustand gar mit einer Drehzahl kleiner 50 Umdrehungen pro Minute fortbewegt.
-
Die Hydraulikpumpe ist vorzugsweise als eine verdrängergesteuerte oder verdrängergeregelte Pumpe umgesetzt. Ist die Hydraulikpumpe weiter bevorzugt als Zahnradpumpe umgesetzt, ist eine besonders exakte Druckregelung möglich. Die Hydraulikpumpe ist vorzugsweise in einem elektrischen Pumpenaktor integriert, der unidirektional oder bidirektional betreibbar ist.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen einer Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung, wobei zum Ansteuern / Betätigen eines hydraulischen (zum Ändern einer Stellung einer Kupplung oder eines Getriebes ausgebildeten) Stellgliedes der Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung eine mit dem Stellglied hydraulisch gekoppelte Hydraulikpumpe nach einem erfindungsgemäßen Verfahren nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen betrieben wird.
-
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine besonders effektive Regelbarkeit einer hydraulischen verdrängergesteuerten Kupplungsbetätigung ermöglicht. Erfindungsgemäß wird ein ohnehin vorhandenes Ansteuersignal zum Pumpen-E-Motor mit einem zweiten Signal überlagert. Damit wird die Pumpe in Bewegung gehalten und die Regelbarkeit verbessert.
-
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht eines eine Hydraulikpumpe aufweisenden Hydrauliksystems, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ansteuerbar ist, sowie
- 2 einen beispielhaften Verlauf eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Antriebssignals zum Betrieb eines die Hydraulikpumpe antreibenden Motors.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
-
In Verbindung mit 1 ist zunächst ein beispielhaftes Hydrauliksystem 9, das betätigend auf eine Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung 7 einwirkt, vereinfacht dargestellt. Das Hydrauliksystem 9 weist eine Hydraulikpumpe 1 auf. Die Hydraulikpumpe 1 ist derart betrieben / gesteuert, dass sie einen hydraulischen Zieldruck in einer mit einem Stellglied 8 der Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung 7 hydraulisch gekoppelten Leitung 10 beeinflusst. Das Hydrauliksystem 9 umfasst bevorzugt einen die Hydraulikpumpe 1 mit umfassenden elektrischen Pumpenaktor (EPA).
-
Die Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung 7 weist auf typische eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestelltes Kupplung sowie ein der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht näher dargestelltes Getriebe auf. In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen ist die Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung 7 auch nur mit einer Kupplung oder einem Getriebe ausgestattet. Das Stellglied 8 der Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung 7 ist über die Leitung 10 hydraulisch mit einem Druckanschluss 2 der Hydraulikpumpe 1 verbunden und somit in Abhängigkeit des durch die Hydraulikpumpe 1 erzeugten Zieldruckes hinsichtlich seiner Stellung veränderbar. Eine erste Stellung des Stellgliedes 8 entspricht bspw. einer geöffneten Stellung der Kupplung und eine zweite Stellung des Stellgliedes 8 einer geschlossenen Stellung der Kupplung. Das Stellglied 8 ist gemäß den weiteren Ausführungen alternativ als Schalteinrichtung in einem Getriebe realisiert, in Abhängigkeit seiner Stellung einen Gang des Getriebes ein- oder auszulegen.
-
Das dargestellte Hydrauliksystem 9 gemäß der bevorzugten Ausführungen ist auf übliche Weise in weiter präzisierten Ausführungen selbstverständlich mit Steuereinheiten, wie Ventilen, versehen, die jedoch hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
-
Zum Antrieb der Hydraulikpumpe 1 ist ein Motor 3 in Form eines Elektromotors eingesetzt. Der Motor 3 wirkt auf typische Weise auf ein hier der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestelltes Antriebsteil der Hydraulikpumpe 1 ein. Das Antriebsteil, das einen Verdrängerkörper bildet, ist durch einen Rotor des Motors 3 drehend antreibbar. Das Antriebsteil ist relativ zu einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Pumpengehäuse der Hydraulikpumpe 1 drehbar angeordnet. Durch die Hydraulikpumpe 1 wird über ihren Druckanschluss 2 der Zieldruck in der Leitung 10 in ihrem Betrieb erzeugt / aufrechterhalten / verändert.
-
Wie in Verbindung mit 2 weiterhin zu erkennen, wird die Hydraulikpumpe 1 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel derart angesteuert, dass der Motor 3, der ja zum Aufbauen, Ändern sowie Halten des Zieldruckes das Antriebsteil der Hydraulikpumpe 1 antreibt, in zumindest einem Betriebszustand mit einem um einen Sollwert oszillierenden Antriebssignal angetrieben wird, sodass das Antriebsteil eine sich permanent oszillierend ändernde Bewegung durchführt. Durch diesen Betrieb des Motors 3 wird das Antriebsteil permanent in einer sich ändernden Bewegung gehalten, wobei der den Zieldruck bestimmende / beeinflussende Sollwert verlässlich eingehalten wird. Das Antriebssignal ist somit beispielsweise ein einem Stator des Motors 3 unmittelbar zugeführter elektrischer Strom oder eine zugeführte Antriebsenergie. Das Antriebssignal stet folglich direkt in Korrelation mit einer Drehzahl / Drehgeschwindigkeit des Antriebsteils.
-
Bei Betrachtung der 2 fällt auf, dass das Antriebssignal aus einem den Sollwert vorgebenden, variabel einstellbaren / steuerbaren / regelbaren Grundsignal 4 sowie einem das Grundsignal 4 überlagernden, in Bezug auf das Grundsignal 4 als Mittelwert sich oszillierend ändernden Zusatzsignal 5 zusammengesetzt ist. Das Grundsignal 4 steigt in dem in 2 dargestellten beispielhaften Signalverlauf zunächst kontinuierlich an, wird anschließend auf einem bestimmten Wert gehalten und fällt schließlich wieder kontinuierlich ab. Diesem Grundsignal 4 ist stets das Zusatzsignal 5 überlagert, sodass das sich das resultierende Antriebssignal, selbst bei gleichbleibendem Grundsignal 4, stetig ändert. Prinzipiell kann der Sollwert auch null betragen und das Zusatzsignal 5 dennoch vorhanden sein, um auch in einem Zustand, in dem kein Hydraulikmittel durch die Hydraulikpumpe 1 gefördert wird, das Antriebsteil stetig in Bewegung zu halten.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführung hat es sich herausgestellt, wenn die Hydraulikpumpe 1 als Zahnradpumpe realisiert ist und in dem zumindest einen Betriebszustand, wie er in 2 dargestellt ist, mit einer Drehzahl kleiner 100 Umdrehungen pro Minute betrieben wird. Die Hydraulikpumpe 1 ist in weiteren Ausführungen jedoch auch auf andere Weise umgesetzt.
-
Das Zusatzsignal 5 wird wie das Grundsignal 4 durch die in 1 zu erkennende Steuereinheit 6 gesteuert und geregelt. Das Zusatzsignal 5 ist folglich hinsichtlich zumindest eines, hier mehrere Parameter einstellbar. Demnach ist das Zusatzsignal 5 in seiner Amplitude (erster Parameter) und seiner Frequenz (zweiter Parameter) variabel einstellbar. Auch ist es gemäß weiteren Ausführungen möglich lediglich einen dieser Parameter, sprich entweder die Amplitude oder die Frequenz, einzustellen. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, bei ansteigenden Drehgeschwindigkeiten / Drehzahlen des Antriebsteils das Zusatzsignal 5 hinsichtlich seiner Parameter zu reduzieren.
-
In anderen Worten ausgedrückt, besteht die erfindungsgemäße Lösung in einer Überlagerung des Ansteuersignals (Grundsignal 4) zum E-Motor 3, der die Pumpe 1 antreibt, mit einem zweiten Signal (Zusatzsignal 5). Somit wird die Pumpe 1 in Bewegung gehalten und die Regelbarkeit verbessert. Wie allgemein bekannt, verursachen niedrige Relativgeschwindigkeiten zwischen den Oberflächen zueinander bewegter Festkörper bis hin zum Stillstand zueinander beweglicher Festkörper eine Veränderung der Reibung. Sowohl der Anstieg der Reibung als auch die Veränderung selbst wirkt sich störend auf die Regelbarkeit der Zielgröße, sprich dem Zieldruck in einem Hydrauliksystem 9, aus. Zur Reduzierung der Einflüsse der Reibungsänderung durch sehr niedrige oder vollständig verschwindende Relativgeschwindigkeiten zwischen den beweglichen Teilen einer Pumpe 1 im Betrieb mit sehr kleinen Volumenströmen wird das Ansteuersignal 4, das den Zielwert (Zieldruck) repräsentiert, durch eine Überlagerung eines oszillierenden Signals 5 verändert. Die Summe der beiden Signale 4, 5 stellt ein neues Signal (Antriebssignal) dar, das um den Zielwert / Sollwert schwingt. Somit kann ein vollständiger Stillstand und eine damit verbundene störende Änderung der Reibung vermieden werden. Bei geringer Änderung des Zielwertes kann durch das oszillierende Signal die Relativgeschwindigkeiten der zueinander bewegten Teile der Pumpe 1 erhöht und die Reibung reduziert werden. Weiterhin kann die Überlagerung des Ansteuersignals 4 durch ein oszillierendes Signal 5, parametrierbar durch Frequenz und Amplitude dazu genutzt werden, den Zielwert oszillieren zu lassen und somit die gleichen Effekte der Reibungsstabilisierung und -reduzierung beim Verbraucher, z.B. einem Hydraulikzylinder (seitens Stellglied 8) zu bewirken. Eine bevorzugte Ausführung ist ein EPA mit unidirektionalem und bidirektionalem Betrieb.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hydraulikpumpe
- 2
- Druckanschluss
- 3
- Motor
- 4
- Grundsignal
- 5
- Zusatzsignal
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Kupplungs- und /oder Getriebeeinrichtung
- 8
- Stellglied
- 9
- Hydrauliksystem
- 10
- Leitung
-
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 102014105160 A1 [0002]
- DE 102015107362 A1 [0002]
- DE 102012003415 A1 [0002]
- DE 102014102250 A1 [0002]
