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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer Kupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kupplungsvorrichtung mit einer Kupplung.
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In
DE 10 2018 128 961 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Kupplungskenngröße einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs verbauten Kupplung zur Übertragung eines Übertragungsdrehmoments zwischen einem Kupplungseingang und einem Kupplungsausgang beschrieben. In dem Antriebsstrang ist ein erster Elektromotor kupplungsausgangsseitig und ein Verbrennungsmotor und ein zweiter Elektromotor kupplungseingangsseitig angebunden. Bei geschlossener Kupplung kann der erste Elektromotor, der zweite Elektromotor und/oder der Verbrennungsmotor ein Antriebsmoment über die Kupplung an den Abtrieb abgeben. Bei geöffneter Kupplung kann der zweite Elektromotor das Antriebsmoment an dem Abtrieb bewirken und der erste Elektromotor im Generatorbetrieb durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kupplungsbetätigung zu verbessern. Die Kupplung soll genauer, schneller und einfacher betätigt werden. Die Betätigungszeit zur Betätigung der Kupplung soll zuverlässig und stabil einstellbar sein.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Betätigung einer Kupplung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Kupplung zielgenauer und unabhängiger von äußeren Einflüssen betätigt werden. Die Betätigungszeit kann gleichbleibend und unabhängiger von äußeren Bedingungen und Alterungseinflüssen sein.
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Der Antriebsstrang kann in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, angeordnet sein. Der Antriebsstrang kann ein Hybridantriebsstrang sein.
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Das erste Antriebselement kann ein erstes Antriebsmoment bereitstellen. Das erste Antriebselement kann ein Verbrennungsmotor sein. Das erste Antriebsmoment kann über die Kupplung an den Abtrieb übertragen werden.
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Der Abtrieb kann ein Getriebe sein. Der Abtrieb kann durch wenigstens ein Fahrzeugrad gebildet sein.
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Der Antriebsstrang kann ein zweites Antriebselement zur Bereitstellung eines zweiten Antriebsmoments aufweisen. Das zweite Antriebselement kann kupplungseingangsseitig oder kupplungsausgangsseitig angebunden sein. Das zweite Antriebsmoment kann kupplungseingangsseitig oder kupplungsausgangsseitig anliegen. Das zweite Antriebselement kann ein Elektromotor sein.
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Ein drittes Antriebselement kann kupplungseingangsseitig oder kupplungsausgangsseitig angebunden sein. Das dritte Antriebselement kann ein Elektromotor sein. Das dritte Antriebselement kann ein drittes Antriebsmoment bereitstellen und/oder als Generator wirken. Das dritte Antriebsmoment kann kupplungseingangsseitig oder kupplungsausgangsseitig anliegen. Das erste, zweite und dritte Antriebselement können in Reihe wirksam angeordnet sein.
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Die Fluiddruckpumpe kann einen Fluiddruck zur Betätigung einer Parksperrvorrichtung, die eine Parkposition des Fahrzeugs festlegen kann, bereitstellen. Die Fluiddruckpumpe kann einen Versorgungsfluidstrom zur Schmierung und/oder Kühlung, insbesondere des ersten und/oder zweiten Antriebselements, bereitstellen.
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Die Kupplung kann eine KO-Kupplung sein. Die Kupplung kann wirksam zwischen dem ersten und zweiten Antriebselement angeordnet sein. Das erste Antriebselement kann über die Kupplung mit dem zweiten Antriebselement verbindbar sein. Bei vollständig geöffneter Kupplung kann eine Übertragung des ersten Antriebsmoments über die Kupplung unterbunden sein.
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Die Vorgabedrehzahl kann durch eine Steuerungsvorrichtung, die den Betätigungsdruck steuert und/oder regelt, vorgegeben sein. Die Vorgabedrehzahl kann abhängig von einer Fluidtemperatur in einer Vorsteuerungstabelle abrufbar hinterlegt sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Betätigungszeit gemessen und die Vorgabedrehzahl abhängig von einem Verhältnis aus einer Vorgabezeit und der Betätigungszeit eingestellt. Dadurch kann die Betätigungszeit über die Vorgabedrehzahl bei der nächsten Umschaltung angepasst werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Vorgabedrehzahl um einen ersten Drehzahlwert erhöht, wenn die Vorgabezeit kleiner als die Betätigungszeit ist. Dadurch kann die Betätigungszeit bei der nächsten Umschaltung verringert werden.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist der erste Drehzahlwert fest vorgegeben. Dadurch kann die Anpassung der Vorgabedrehzahl schrittweise erfolgen.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Vorgabedrehzahl um einen zweiten Drehzahlwert verringert, wenn die Vorgabezeit um eine Zeitdifferenz größer als die Betätigungszeit ist. Dadurch kann die Betätigungszeit vergrößert werden. Eine zu hohe Pumpendrehzahl erhöht das Risiko, den Solldruckwert zu überschreiten und damit die Haltbarkeit der Bauteile zur Kupplungsbetätigung, beispielsweise eines Nehmerzylinders und/oder eines Ausrücklagers, zu verschlechtern.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist der zweite Drehzahlwert fest vorgegeben. Der erste und zweite Drehzahlwert können gleich oder unterschiedlich sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung beginnt die Betätigungszeit ab einem Startzeitpunkt, zu dem die Betätigung der Kupplung gestartet wird. Die Betätigungszeit kann zu einem Zielzeitpunkt abschließen, zu dem die Betätigung der Kupplung abgeschlossen ist. Beispielsweise ist die Betätigung der Kupplung abgeschlossen, wenn der Betätigungsdruck einen Solldruckwert erreicht hat.
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Der Startzeitpunkt kann einem Beginn der Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand entsprechen. Der Zielzeitpunkt kann einem Abschluss der Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand entsprechen.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Vorgabedrehzahl abhängig von einer Fluidtemperatur eingestellt. Die Vorgabedrehzahl kann mit zunehmender Fluidtemperatur ansteigen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Vorgabedrehzahl abhängig von der Betätigungszeit und einer Fluidtemperatur angepasst. Dadurch kann der Temperatureinfluss auf die Vorgabedrehzahl auch bei der Anpassung der Vorgabedrehzahl berücksichtigt werden.
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Wenigstens eine der zuvor genannten Aufgaben wird durch eine Kupplungsvorrichtung gelöst, aufweisend eine Hydraulikvorrichtung und eine Kupplung zur Drehmomentübertragung wenigstens zwischen einem ersten Antriebselement und einem Abtrieb in einem Antriebsstrang abhängig von einem Betriebszustand der Kupplung, der durch ein Verfahren mit wenigstens einem der zuvor genannten Merkmale umschaltbar ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Einen Hybridantriebsstrang mit einer Kupplungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Eine Hydraulikvorrichtung einer Kupplungsvorrichtung in einer speziellen Ausführung der Erfindung.
- 3: Ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Einen Kurvenverlauf eines Betätigungsdrucks und einer Pumpendrehzahl bei der Durchführung eines Verfahrens in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Eine Drehzahlkennlinie zur Anwendung in einem Verfahren in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt einen Hybridantriebsstrang 10 mit einer Kupplungsvorrichtung 12 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Hybridantriebsstrang 10 ist in einem Fahrzeug angeordnet und umfasst einen Verbrennungsmotor 14 als erstes Antriebselement, das ein erstes Antriebsmoment bereitstellen kann, einen ersten Elektromotor 16 als zweites Antriebselement, das ein zweites Antriebsmoment bereitstellen kann und einen zweiten Elektromotor 18 als drittes Antriebselement.
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Der Verbrennungsmotor 14, der erste Elektromotor 16 und der zweite Elektromotor 18 sind wirksam in Reihe geschaltet. Der erste Elektromotor 16 ist unmittelbar mit einem Abtrieb 20, der durch ein Getriebe 22 gebildet wird, verbunden. Der Abtrieb 20 ist mit Fahrzeugrädern 24 zur Fortbewegung des Fahrzeugs verbunden. Der Verbrennungsmotor 14 ist mit dem zweiten Elektromotor 18 unmittelbar verbunden.
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Die Kupplungsvorrichtung 12 umfasst eine Kupplung 26, die wirksam zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem Abtrieb 20 und wirksam zwischen dem ersten Elektromotor 16 und dem zweiten Elektromotor 18 angeordnet ist. Die Kupplung 26 weist einen Kupplungseingang 28, der mit einer Eingangsdrehzahl drehen kann und einen Kupplungsausgang 29, der mit einer Ausgangsdrehzahl drehen kann, auf. Der zweite Elektromotor 18 und der Verbrennungsmotor 12 sind kupplungseingangsseitig und der erste Elektromotor 16 ist kupplungsausgangsseitig angebunden.
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Die Kupplung 26 kann durch einen Betätigungsdruck betätigt werden, der durch eine Fluiddruckpumpe bereitgestellt wird. Durch die Betätigung der Kupplung 26 ist diese zwischen einem ersten Betriebszustand, bei dem eine Drehmomentübertragung über die Kupplung 26 unterbrochen ist und einem zweiten Betriebszustand zur Drehmomentübertragung über die Kupplung 26 umschaltbar. Bei dem zweiten Betriebszustand ist der Kupplungseingang 28 mit dem Kupplungsausgang 29 reibschlüssig verbunden und eine Drehmomentübertragung über die Kupplung eingerichtet. Bei dem ersten Betriebszustand ist die Kupplung 26 geöffnet und eine Drehmomentübertragung über die Kupplung 26 unterbrochen.
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In dem ersten Betriebszustand der Kupplung 26 wird das Fahrzeug ausschließlich durch das zweite Antriebsmoment, das durch den ersten Elektromotor 16 bereitgestellt wird, angetrieben. Dabei kann der Verbrennungsmotor 14 in Betrieb sein oder abgeschaltet sein. Ist der Verbrennungsmotor 14 in Betrieb, kann das erste Antriebsmoment den zweiten Elektromotor 18 betreiben, der das erste Antriebsmoment als Generator in elektrische Energie umwandelt und einem elektrischen Energiespeicher und/oder dem ersten Elektromotor 16 zur Verfügung stellt.
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Bei betriebenem Verbrennungsmotor 14 und bei dem zweiten Betriebszustand der Kupplung 26 steht das erste Antriebsmoment an dem Abtrieb 20 zusätzlich oder alternativ zu dem zweiten Antriebsmoment des ersten Elektromotors 16 bereit.
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In 2 ist eine Hydraulikvorrichtung 30 einer Kupplungsvorrichtung 12 in einer speziellen Ausführung der Erfindung dargestellt. Die Hydraulikvorrichtung 30 ist in dem Fahrzeug angeordnet und stellt über eine Fluiddruckpumpe 32 einen Fluiddruck bereit, der einen Betätigungsdruck zur Betätigung der Kupplung bewirken kann. Die Fluiddruckpumpe 32 ist als Zahnradpumpe ausgeführt und durch einen elektronischen Pumpenaktor 34, der einen Elektromotor 36 aufweist, betätigbar. Der Elektromotor 36 wird durch eine Steuerungseinheit 38 gesteuert.
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Die Fluiddruckpumpe 32 bewirkt einen Fluiddruck in der Hydraulikvorrichtung 30, indem diese mit einer Pumpendrehzahl betrieben wird. Dabei kann die Fluiddruckpumpe 32 bei einer Drehrichtung einen ersten Fluiddruck in einem ersten Fluidstrang 40 und bei einer entgegengesetzten Drehrichtung einen zweiten Fluiddruck in einem zweiten Fluidstrang 42 bereitstellen. Der erste Fluiddruck bewirkt den Betätigungsdruck. Der zweite Fluidstrang 42 ist hierfür einen Versorgungsfluidstrom, der über einen Wärmetauscher 44 geleitet wird, beispielsweise zur Kühlung und/oder zur Schmierung eines Elektromotors und/oder wenigstens eines Lagers, eingerichtet.
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Der erste Fluidstrang 40 verbindet die Fluiddruckpumpe 32 hydraulisch über ein Ventil 46 mit einer Parksperre 48 und der Kupplungsvorrichtung 12. Je nach Ventilstellung des Ventils 46 kann die Parksperre 48 durch den ersten Fluiddruck und/oder die Kupplung 26 durch den als Betätigungsdruck wirkenden ersten Fluiddruck über eine Betätigungsvorrichtung 50 hydraulisch betätigt werden. Die Betätigungsvorrichtung 50 kann eine CSC-Betätigung sein, die einen konzentrisch zu der Drehachse der Kupplung 26 angeordneten Nehmerzylinder 52 aufweist. Bei betätigter Kupplung 26 kann eine Drehmomentübertragung zwischen dem Kupplungseingang und dem Kupplungsausgang der Kupplung 26 vorliegen. Bei geöffneter Kupplung 26 ist die Drehmomentübertragung über die Kupplung 26 unterbrochen.
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Die Parksperre 48 weist einen Wegsensor 54 auf, der mit einem dem ersten Fluiddruck zugeordneten Drucksensor 56 zur Erfassung des ersten Fluiddrucks elektrisch mit der Steuerungseinheit 38 verbunden ist. Die Steuerungseinheit 38 ist, beispielsweise über eine CAN-Datenleitung 58, mit einer Leistungssteuerungseinheit 60, die beispielsweise wenigstens einen ein Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeugs bereitstellenden Elektromotor steuert, verbunden.
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Die Fluiddruckpumpe 32 kann zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet werden. In dem ersten Betriebsmodus kann die Fluiddruckpumpe 32 den Versorgungsfluidstrom in dem zweiten Fluidstrang 42 bewirken und in dem zweiten Betriebsmodus den ersten Fluiddruck als Betätigungsdruck zur Betätigung der Kupplung 26 und/oder zur Betätigung der Parksperre 48 in dem ersten Fluidstrang 40 bereitstellen.
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Die Fluiddruckpumpe 32 wird in den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet, wenn die Kupplung 26 von dem ersten in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet wird oder wenn der durch den Drucksensor 56 gemessene erste Fluiddruck einen Druckwert unterschreitet. Die Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand dauert eine Betätigungszeit an. Soll die Kupplung 26 möglichst schnell betätigt werden, dann ist die Betätigungszeit kurz. Eine zu lange Betätigungszeit verringert die Dynamik der Kupplung 26, andererseits ist die Haltbarkeit der Kupplung 26 bei einer zu kurzen Betätigungszeit beeinträchtigt.
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Zur Verbesserung der Haltbarkeit der Kupplung 26 und zur Erfüllung der Dynamikanforderungen an die Kupplung 26 ist es vorteilhaft, wenn die Betätigungszeit möglichst gleichbleibend und unabhängig von äußeren Einflüssen ist und die vorgegebenen Betätigungszeit zur Umschaltung möglichst genau einhält.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Nach einem Start 102 des Verfahrens 100 erfolgt eine Initialisierung 104 und eine anschließende Abfrage 106, die eine Absicht zur Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand der Kupplung überprüft. Soll der erste Betriebszustand beibehalten werden, erfolgt eine Rekursion, ansonsten wird eine Zeiterfassung 108 eingeleitet, mit der die Betätigungszeit beginnend mit einem Startzeitpunkt gemessen wird. Der Startzeitpunkt entspricht insbesondere einem Beginn der Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand.
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Nach Start der Zeiterfassung 108 erfolgt eine Schließung 110 eines Ablassventils und eine Steuerung 112 eines Betätigungsventils, durch welche der Betätigungsdruck beispielsweise in dem Nehmerzylinder aufgebaut werden kann. Die anschließende Einstellung 114 der Pumpendrehzahl der Fluiddruckpumpe mit einer Vorgabedrehzahl bewirkt eine Bereitstellung des Betätigungsdrucks zur Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand. Die Vorgabedrehzahl wird abhängig von einer vorliegenden Fluidtemperatur eingestellt, beispielsweise durch Abruf von einer hinterlegten Vorsteuerungstabelle.
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Anschließend erfolgt eine Abfrage 116, bei der der Betätigungsdruck überprüft und mit einem Solldruckwert verglichen wird. Ist der Betätigungsdruck unterhalb von dem Solldruckwert, erfolgt eine Rekursion und ansonsten erfolgt eine Abschaltung 118 der Fluiddruckpumpe und eine anschließende Statusausgabe 120, die die Umschaltung der Kupplung zu dem zweiten Betriebszustand verkündet. Daraufhin erfolgt ein Abschluss 122 der Zeiterfassung, mit der ein Zielzeitpunkt der Betätigungszeit festgehalten und die Zeitdifferenz zwischen dem Startzeitpunkt und dem Zielzeitpunkt als Betätigungszeit erfasst wird.
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Anschließend erfolgt eine Abfrage 124, die ein Verhältnis zwischen einer Vorgabezeit und der Betätigungszeit überprüft. Ist die Betätigungszeit größer als die Vorgabezeit, erfolgt eine Erhöhung 126 der Vorgabedrehzahl für die jeweils vorliegende Fluidtemperatur, insbesondere um einen vorgegebenen ersten Drehzahlwert. Ist dies nicht der Fall, wird an eine weitere Abfrage 128 weitergereicht, mit der eine Überprüfung dahingehend erfolgt, ob die Betätigungszeit um eine festgelegte Zeitdifferenz kleiner als die Vorgabezeit ist. Ist dies zutreffend, erfolgt eine Verringerung 130 der Vorgabezeit bei der jeweils vorliegenden Fluidtemperatur, insbesondere um einen festgelegten zweiten Drehzahlwert. Ansonsten erfolgt eine Beibehaltung 132 der Vorgabedrehzahl.
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In 4 ist ein Kurvenverlauf eines Betätigungsdrucks p und einer Pumpendrehzahl n bei der Durchführung eines Verfahrens in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Mit Einleitung der Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand zu einem Startzeitpunkt t0 wird der Betätigungsdruck p erhöht, indem die Pumpendrehzahl n bis auf eine von der vorliegenden Fluidtemperatur abhängige Vorgabedrehzahl ng erhöht wird.
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Wird ein Solldruckwert pg bei dem Betätigungsdruck p erreicht, erfolgt eine Abschaltung der Fluiddruckpumpe, deren Pumpendrehzahl n damit abfällt. Der Betätigungsdruck p erhöht sich dabei weiter, bis zu einem Zielzeitpunkt t1 ein Zielbetätigungsdruck pb zur Betätigung der Kupplung erreicht ist. Die zwischen dem Startzeitpunkt t0 und dem Zielzeitpunkt t1 liegende Betätigungszeit wird erfasst und die Vorgabedrehzahl ng für den nächsten Umschaltprozess abhängig von der Betätigungszeit bei der vorliegenden Fluidtemperatur eingestellt.
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5 zeigt eine Drehzahlkennlinie zur Anwendung in einem Verfahren in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Vorgabedrehzahl ng ist abhängig von der Fluidtemperatur T dargestellt. Beispielhaft ist dabei eine Anpassung der Vorgabedrehzahl ng bei der vorliegenden Temperatur T1 abhängig von der Betätigungszeit dargestellt. Dabei wird die Vorgabedrehzahl ng um einen ersten Drehzahlwert n1 erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hybridantriebsstrang
- 12
- Kupplungsvorrichtung
- 14
- Verbrennungsmotor
- 16
- erster Elektromotor
- 18
- zweiter Elektromotor
- 20
- Abtrieb
- 22
- Getriebe
- 24
- Fahrzeugrad
- 26
- Kupplung
- 28
- Kupplungseingang
- 29
- Kupplungsausgang
- 30
- Hydraulikvorrichtung
- 32
- Pumpe
- 34
- elektronischer Pumpenaktor
- 36
- Elektromotor
- 38
- Steuerungseinheit
- 40
- erster Fluidstrang
- 42
- zweiter Fluidstrang
- 44
- Wärmetauscher
- 46
- Ventil
- 48
- Parksperre
- 50
- Betätigungsvorrichtung
- 52
- Nehmerzylinder
- 54
- Wegsensor
- 56
- Drucksensor
- 58
- CAN-Datenleitung
- 60
- Leistungssteuerungseinheit
- 100
- Verfahren
- 102
- Start
- 104
- Initialisierung
- 106
- Abfrage
- 108
- Zeitmessung
- 110
- Schließung
- 112
- Steuerung
- 114
- Einstellung
- 116
- Abfrage
- 118
- Abschaltung
- 120
- Statusausgabe
- 122
- Abschluss
- 124
- Abfrage
- 126
- Erhöhung
- 128
- Abfrage
- 130
- Verringerung
- 132
- Beibehaltung
- n
- Pumpendrehzahl
- ng
- Vorgabedrehzahl
- p
- Betätigungsdruck
- pb
- Zielbetätigungsdruck
- pg
- Solldruckwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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