DE102019109977B4

DE102019109977B4 - Verfahren zur Referenzierung eines Endanschlages eines hydrostatischen Kupplungsaktors

Info

Publication number: DE102019109977B4
Application number: DE102019109977.3A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Morlock; Björn Stehle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: DE102019109977A1

Abstract

Verfahren zur Referenzierung eines Endanschlages eines hydrostatischen Kupplungsaktors, bei welchem eine Position des hydrostatischen Kupplungsaktors (1) in Abhängigkeit von einem in dem Kupplungsaktor auftretenden Druck ermittelt wird und der Endanschlag (8) durch den Kupplungsaktor (1) mit einer vorgegebenen Referenzierungsgeschwindigkeit (v_max_ref) angefahren wird, wobei ausgehend von einer aktuellen Betriebsposition (14) des Kupplungsaktors (1) eine Geschwindigkeit (v(p)) des Kupplungsaktors (1) bis zum Erreichen eines Druckschwellwertes (Sp1) zur Bestimmung einer Entlüftungsöffnung (9) des Kupplungsaktors (1) in Abhängigkeit von dem ermittelten Druckes (p) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktor (1) ab dem Druckschwellwert (Sp1) mit einer konstanten zweiten Geschwindigkeit (v_max_plaus) verfahren wird, die größer als die Referenzierungsgeschwindigkeit (v_max_ref) und kleiner als die Geschwindigkeit (v(p)) vor Erreichen des Druckschwellwertes (Sp1) ist, wobei die zweite Geschwindigkeit (v_max_plaus) des Kupplungsaktors (1) bei Erreichen eines Positionsschwellwertes (Sp2) auf die Referenzierungsgeschwindigkeit (v_max_ref) zum Anfahren des Endanschlages abgesenkt wird, wobei der Druckschwellwert (Sp1) des Kupplungsaktors (1) einer Plausibilisierungsposition (11) entspricht, deren Abstand (12) zum Endanschlag (8) bei Inbetriebnahme des Kupplungsaktors (1) bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Referenzierung eines Endanschlages eines hydrostatischen Kupplungsaktors, bei welchem eine Position des hydrostatischen Kupplungsaktors in Abhängigkeit von einem in dem Kupplungsaktor auftretenden Druck ermittelt wird und der Endanschlag durch den Kupplungsaktor mit einer vorgegebenen Referenzierungsgeschwindigkeit angefahren wird.
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Aus der DE 10 2012 218 255 A1 ist ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung mit einem Hydrostataktor bekannt, der eine Gewindespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, wobei ein von dem Kolben zurückgelegter Weg mithilfe mindestens einer Sensoreinrichtung direkt oder indirekt ermittelt wird. Dabei wird der von dem Kolben zurückgelegte Weg mithilfe eines Drucksensors und einem Wegsensor ermittelt. Bei Verwendung des Drucksensors wird ein vorzugsweise proportionaler Zusammenhang zwischen einem Moment an der Kupplung und dem Druck im Geberzylinder ausgenutzt. Das Moment an der Kupplung steigt idealerweise proportional zum Druck im Geberzylinder des Kupplungsaktors. Der proportionale Zusammenhang zwischen dem Druck im Geberzylinder und dem Moment einer Kupplung kann verwendet werden, um den Weg des Kolbens zu ermitteln. Eine Verschiebung der Kennlinie kann im schlimmsten Fall dazu führen, dass in unerwünschter Weise ein Endanschlag der Gewindespindel angefahren wird. Das Anfahren des Endanschlages kann zu einer Zerstörung des Kupplungsaktors führen.
Um dies zu verhindern, ist es bekannt, dass der Abstand der Position des Endanschlages, die im Weiteren auch als Referenzierungsposition bezeichnet wird, zu einer Entlüftungsöffnung des Geberzylinders bei der Inbetriebnahme des Kupplungsaktors gelernt und abgespeichert wird.
Wird der Kupplungsaktor von einer Versorgungsspannung getrennt, verliert der Kupplungsaktor die Information über die Referenzierungsposition, so dass sein Wegsystem neu referenziert werden muss. Zur Referenzierung wird der steife Endanschlag im Inneren des Kupplungsaktors mit einer definierten Geschwindigkeit angefahren. Der Endanschlag liegt unterhalb einer
Entlüftungsbohrung des Kupplungssystems, die genutzt wird, um einen Volumenausgleich einer Hydraulikflüssigkeit zwischen der hydraulischen Strecke des Kupplungssystems und einem Fluidreservoir herzustellen, wobei der Druck auf 0 absinkt. Die Referenzposition wird erkannt, wenn trotz dauerhaft aufgebrachter Aktorkraft keine Positionsänderung des Kupplungsaktors erfolgt. Um die volle Integrität in das Wegmesssystem wieder herzustellen, muss die angetastete Referenzierungsposition im Anschluss an das Referenzieren plausibilisiert werden. Als Plausibilisierungsposition wird dabei der Punkt genutzt, an dem sich die Entlüftungsbohrung durch Bewegung des Kolbens schließt und der Druck im Aktor ansteigt.
Die Referenzierung des Endanschlages erfolgt mit einer geringen Geschwindigkeit des Kupplungsaktors beim Anfahren des Endanschlages, was erheblich Zeit in Anspruch nimmt. In dieser Zeit ist die Fahrzeugverfügbarkeit eingeschränkt, was vom Fahrer als Beeinträchtigung empfunden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Referenzierung eines Endanschlages eines Kupplungsaktors anzugeben, bei welchem zuverlässig in kürzester Zeit die Position des Endanschlages ermittelt werden kann.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass ausgehend von einer aktuellen Betriebsposition des Kupplungsaktors eine Geschwindigkeit des Kupplungsaktors bis zum Erreichen eines Druckschwellwertes des Kupplungsaktors zur Bestimmung einer Entlüftungsöffnung in Abhängigkeit des ermittelten Druckes eingestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Zeitdauer für die Referenzierung des Endanschlages verkürzt wird, da in einem sicherheitsunkritischen Bereich die Geschwindigkeit des Kupplungsaktors druckabhängig so hoch gewählt werden kann, dass eine schnellere Bewegung des Kupplungsaktors möglich ist.
Vorteilhafterweise wird ein Plausibilisierungsvorgang während des Referenzierungsvorganges durchgeführt. Dadurch wird weiterhin der Zeitraum zur Referenzierung und Plausibilisierung zusätzlich verkürzt, da auf separate Vorgänge zur Referenzierung und Plausibilisierung verzichtet werden kann.
Erfindungsgemäß wird der Kupplungsaktor ab dem Druckschwellwert mit einer konstanten zweiten Geschwindigkeit verfahren, die größer als die Referenzierungsgeschwindigkeit und kleiner als die Geschwindigkeit vor Erreichen des Druckschwellwertes ist. Da der Druckschwellwert den Plausibilisierungspunkt kennzeichnet, dessen Abstand zum Endanschlag bekannt ist, wird bei Erreichen dieser Plausibilisierungsposition davon ausgegangen, dass sich der Kupplungsaktor dem Endanschlag angenähert hat, weshalb die Geschwindigkeit reduziert wird. Insbesondere durch das Anwenden einer konstanten zweiten Geschwindigkeit nähert sich der Kupplungsaktor vorsichtig an den Endanschlag an.
Erfindungsgemäß wird die Geschwindigkeit bei Erreichen eines Positionsschwellwertes bis zur Referenzierungsgeschwindigkeit zum unmittelbaren Anfahren des Endanschlages abgesenkt. Mit der als Plausibilisierungsgeschwindigkeit bezeichneten konstanten zweiten Geschwindigkeit bewegt sich der Kupplungsaktor in einem Sicherheitsabstand zum Endanschlag, wodurch sichergestellt wird, dass eine Beschädigung des Kupplungsaktors verhindert wird.
In einer Ausgestaltung wird die Geschwindigkeit des Kupplungsaktors anhand einer Druck-Weg-Kennlinie eingestellt. Mittels dieser Kennlinie lässt sich die Steuerung sehr gut einstellen.
In einer Ausführungsform wird die vor dem Erreichen des Druckschwellwertes verwendete Geschwindigkeit des Kupplungsaktors ausgehend von einem Maximalwert mit sinkendem Druck reduziert. Da davon ausgegangen wird, dass bei Abschalten der Versorgungsspannung sich der Kupplungsaktor in einem Betriebszustand befindet, d.h. der Kolben sich oberhalb der Entlüftungsöffnung bewegt, wodurch ein hoher Druck in dem Kupplungsaktor zu Stande kommt, wird aufgrund der charakteristischen Form der Druckkennlinie diese maximale Verfahrgeschwindigkeit limitiert, um den Kupplungsaktor durch die Steuerung ausreichend beherrschen zu können.
In einer Weiterbildung wird der Maximalwert der vor dem Erreichen des Druckschwellwertes verwendeten Geschwindigkeit des Kupplungsaktors limitiert, da davon ausgegangen wird, dass bei sinkendem Druck eine Annäherung an die Entlüftungsöffnung und somit den Endanschlag erfolgt.
Erfindungsgemäß entspricht der Druckschwellwert des Kupplungsaktors einer Plausibilisierungsposition, deren Abstand zum Endanschlag bei Inbetriebnahme des Kupplungsaktors bestimmt wird. Dabei wird als Plausibilisierungsposition der Punkt genutzt, an dem sich die Entlüftungsbohrung durch Bewegung des Kolbens schließt und der Druck im Kupplungsaktor ansteigt.
In einer weiteren Variante entspricht ein Positionsschwellwert einem Toleranzabstand zum Endanschlag des Kupplungsaktors, der kleiner ist als der Abstand der durch den Druckschwellwert gekennzeichneten Plausibilisierungsposition des Kupplungsaktors zum Endanschlag. Diese Referenzierungsgeschwindigkeit, welche ab dem Positionsschwellwert durch den Kupplungsaktor gefahren wird, sorgt dafür, dass ein gutes Erkennen des Endanschlages ermöglicht wird, wobei eine Beschädigung des Kupplungsaktors verhindert wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung eines hydrostatischen Kupplungsaktors,
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines hydrostatischen Kupplungsaktors 1 dargestellt, wie er in einem automatisierten Kupplungsbetätigungssystem eines Fahrzeuges, insbesondere einem Handschaltgetriebe, verwendet wird. Der Kupplungsaktor 1 umfasst einen Geberzylinder 2, welcher als Gehäuse ausgebildet ist und in welchem ein axial verlagerbarer, einen mit Druckmittel befüllten Druckraum 3 mit Druck beaufschlagender Kolben 4 angeordnet ist. Der Kolben 4 wird von einem Planetenwälzgetriebe 5 bewegt, wobei eine Gewindespindel 6 zwischen abwälzenden Planetenwälzkörpern 7 gelagert ist. Die Gewindespindel 6 wird über das Planetenwälzgetriebe 5 von einem Elektromotor angetrieben, wobei die Drehbewegung des Elektromotors in eine Längsbewegung der Gewindespindel 6 umgesetzt wird. Als Referenzierungsposition für die Gewindespindel 6 dient ein steifer Endanschlag 8 im Inneren des Geberzylinders 2, der mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit angetastet wird. Dieser Endanschlag 8 liegt unterhalb einer Entlüftungsbohrung 9 des Geberzylinders 2. Diese Entlüftungsbohrung 9 wird benutzt, um einen Volumenausgleich einer hydraulischen Flüssigkeit zwischen dem Druckraum 3 im Geberzylinder 2 und einem Fluidreservoir herzustellen. Der Ausgang zum Fluidreservoir ist durch den Pfeil P1 verdeutlicht, während der Anschluss 10 des Geberzylinders 2 an eine nicht weiter gezeigte Hochdruckleitung, die den Geberzylinder 2 mit einem die Kupplung betätigenden Nehmerzylinder verbindet, nahe dem Endanschlag 8 ausgebildet ist. Eine Aktorposition des Kupplungsaktors 1 nahe der Entlüftungsöffnung 9 wird als Plausibilisierungsposition 11 bezeichnet, womit ein Punkt bezeichnet wird, an dem sich die Entlüftungsbohrung 9 durch Bewegung des Kolbens 4 schließt und der Druck p im Kupplungsaktor 1 ansteigt. Ein Abstand 12 der Plausibilisierungsposition 11 zum Endanschlag 8 wird für jeden einzelnen Kupplungsaktor 1 am Bandende bei der Inbetriebnahme des Kupplungsaktors 1 gelernt. Ein Drucksensor 15 ist im Druckraum 3 des Geberzylinders 2 angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand von 2 erläutert Ist die im Kupplungsaktor 1 gespeicherte Position 13 des Endanschlages 8 beispielsweise durch Ausfall einer Versorgungsspannung dem Kupplungsaktor 1 verloren gegangen, muss diese neu gelernt werden. Dazu wird ein Referenzierungsvorgang eingeleitet, bei welchem der Kupplungsaktor 1 von seiner aktuellen Betriebsposition 14 (maximaler Weg) in Richtung des Endanschlages 8 bewegt wird. Diese Bewegung erfolgt in Abhängigkeit des aktuell an dem Drucksensor 15 anliegenden Druckes p. Ausgehend von dieser Betriebsposition 14 erfolgt eine Bewegung des Kupplungsaktors 1 in Richtung des Endanschlag 8 (Referenzierungsposition 13), bei welcher die Geschwindigkeit des Kupplungsaktors 1 in Abhängigkeit des durch den Drucksensor 15 gemessenen Druckes p eingestellt wird. Der Verfahrgeschwindigkeit v(p) liegt eine Druck-Weg-Kennlinie zugrunde, die den Druck p über dem Aktorweg x anzeigt. Dabei wird die Verfahrgeschwindigkeit v(p) von einem hohen Anfangswert v_max mit sinkendem Druck p linear reduziert. Aufgrund der charakteristischen Form der Druck-Weg-Kennlinie und ihres Drop-off am Ende der Kennlinie wird die maximale Verfahrgeschwindigkeit v_max limitiert.
Erreicht der Kupplungsaktor 1 den abfallenden Teil der Druck-Weg-Kennlinie, wird die Verfahrgeschwindigkeit v(p) kontinuierlich reduziert. Wird ein Druckschwellwert S_p1 erreicht, wird die Verfahrgeschwindigkeit des Kupplungsaktors 1 auf die Geschwindigkeit v_{max plaus} reduziert. Diese Reduzierung ist notwendig, um den Plausibilisierungspunkt 11 zu detektieren, an dem durch die Bewegung des Kolbens 4 die Entlüftungsbohrung 9 geöffnet wird. Der Abstand der Plausibilisierungsposition 11 zum Endanschlag 8 des Kupplungsaktors 1 ist, wie bereits erläutert, bekannt und in einem nicht flüchtigen Speicher des Kupplungsaktors 1 abgelegt.
Ein Abstand von dem Plausibilisierungspunkt 16 zum Endanschlag 8 besteht aus einem Abstand Z und einem Sicherheitsabstand X. Innerhalb des Abstandes Z wird der Kupplungsaktor 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit v_{max plaus} durchfahren, bis der Sicherheitsabstand X erreicht ist. Der Sicherheitsabstand X ergibt sich dabei aus einer Toleranzrechnung jedes Kupplungsaktors 1 und verhindert, dass mit einer zu hohen Geschwindigkeit an den Endanschlag 8 gefahren wird. Der Abstand X wird anhand eines Positionsschwellwertes S_p2 des Kupplungsaktors 1 erkannt. Hat der Kupplungsaktor 1 diesen Positionsschwellwert S_p2 erreicht, so wird die Geschwindigkeit des Kupplungsaktors 1 auf die vorgegebene Referenzierungsgeschwindigkeit v_max_ref reduziert. Die Referenzierungsgeschwindigkeit v_max_ref ist sehr langsam, um behutsam mit dem Endanschlag 8 einen Kontakt herzustellen. Wird der Endanschlag 8 erkannt, indem trotz dauerhaft aufgebrachter Aktorkraft keine Positionsänderung mehr erfolgt, so gilt diese Position als neue Referenzierungsposition. Diese Referenzierungsposition wurde innerhalb der Anfahrt über die Plausibilisierungsposition 11 plausibilisiert. Dadurch, dass der Plausibilisierungsvorgang zeitlich vor dem Erreichen des Referenzierungspunktes durchgeführt wird, wird die für den gesamten Referenzierungsvorgang benötigte Zeit weiter reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsaktor
2: Geberzylinder
3: Druckraum
4: Kolben
5: Planetenwälzgetriebe
6: Gewindespindel
7: Planetenwälzkörper
8: Endanschlag
9: Entlüftungsbohrung
10: Anschluss
11: Plausibilisierungsposition
12: Abstand
13: Referenzposition (Position des Endanschlages)
14: Betriebsposition
15: Drucksensor

Claims

Verfahren zur Referenzierung eines Endanschlages eines hydrostatischen Kupplungsaktors, bei welchem eine Position des hydrostatischen Kupplungsaktors (1) in Abhängigkeit von einem in dem Kupplungsaktor auftretenden Druck ermittelt wird und der Endanschlag (8) durch den Kupplungsaktor (1) mit einer vorgegebenen Referenzierungsgeschwindigkeit (v_max_ref) angefahren wird, wobei ausgehend von einer aktuellen Betriebsposition (14) des Kupplungsaktors (1) eine Geschwindigkeit (v(p)) des Kupplungsaktors (1) bis zum Erreichen eines Druckschwellwertes (S_p1) zur Bestimmung einer Entlüftungsöffnung (9) des Kupplungsaktors (1) in Abhängigkeit von dem ermittelten Druckes (p) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktor (1) ab dem Druckschwellwert (S_p1) mit einer konstanten zweiten Geschwindigkeit (v_max_plaus) verfahren wird, die größer als die Referenzierungsgeschwindigkeit (v_max_ref) und kleiner als die Geschwindigkeit (v(p)) vor Erreichen des Druckschwellwertes (S_p1) ist, wobei die zweite Geschwindigkeit (v_max_plaus) des Kupplungsaktors (1) bei Erreichen eines Positionsschwellwertes (S_p2) auf die Referenzierungsgeschwindigkeit (v_max_ref) zum Anfahren des Endanschlages abgesenkt wird, wobei der Druckschwellwert (S_p1) des Kupplungsaktors (1) einer Plausibilisierungsposition (11) entspricht, deren Abstand (12) zum Endanschlag (8) bei Inbetriebnahme des Kupplungsaktors (1) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Plausibilisierungsvorgang während des Referenzierungsvorganges durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (v(p)) des Kupplungsaktors (1) anhand einer Kennlinie über dem gemessenen Druck (p) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vor dem Erreichen des Druckschwellwertes (S_p1) verwendete Geschwindigkeit (v(p)) des Kupplungsaktors (1) ausgehend von einem Maximalwert (v_max) mit sinkendem Druck (p) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert (v_max) der vor dem Erreichen des Druckschwellwertes (S_p1) verwendeten Geschwindigkeit (v(p)) des Kupplungsaktors (1) limitiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsschwellwert (S_p2) einem Toleranzabstand (x) zum Endanschlag (8) des Kupplungsaktors (1) entspricht, der kleiner ist als der Abstand (12) der durch den Druckschwellwert (S_p1) gekennzeichneten Plausibilisierungsposition (11) des Kupplungsaktors (1) zum Endanschlag (8).