DE10225262B4 - Verfahren zum Ermitteln von Kupplungsparametern - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
- Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 198 23 089 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung. - Die
US Patentschrift US 4,646,891 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln der Betätigungskraft einer automatisierten Kupplung. - Die
DE 199 27 432 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit in einem hydraulischen Stellantrieb einer automatisierten Kupplung - Die
DE 198 23 772 A1 offenbart ein Verfahren zur Überprüfung eines Temperatursensors in einer automatisierten Kupplung. - Automatisierte Kupplungen finden nicht nur wegen des mit ihnen erzielten Komfortgewinns, sondern auch wegen möglicher Verbrauchseinsparungen in Kraftfahrzeugen zunehmend Verwendung.
-
9 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild eines Antriebsstrangs eines mit einer automatisierten Kupplung ausgerüsteten Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang enthält einen Verbrennungsmotor2 , eine Kupplung4 und ein Getriebe6 , von dem aus eine Antriebswelle8 zu nicht dargestellten Antriebsrädern führt. Das Getriebe6 ist beispielsweise ein automatisiertes Handschaltgetriebe oder ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung. Zur Betätigung bzw. zum Schalten des Getriebes6 dient eine Stelleinrichtung9 , die von einer Wähleinrichtung10 aus mittels eines Wählhebels12 über ein Steuergerät14 in an sich bekannter Weise steuerbar ist. Es versteht sich, daß die Wähleinrichtung auch anders ausgebildet sein kann, beispielsweise als klassischer Schalthebel (H-Kulisse) oder als Hebel mit Tippstellungen zum Hoch- und Runterschalten. Die Kupplung4 ist beispielsweise eine Reibscheibenkupplung an sich bekannter Bauart mit einer Betätigungseinrichtung16 , die hydraulisch, elektrisch, elektrohydraulisch oder in sonstwie bekannter Weise ausgebildet ist. - Im Antriebsstrang gegebenenfalls enthaltene Sensoren, wie beispielsweise ein Drucksensor
18 zur Erfassung des Ansaugdruckes des Motors2 , ein Drehzahlsensor20 zum Erfassen der Drehzahl nM der Kurbelwelle des Motors, ein Sensor22 zum Erfassen der Stellung α eines Fahrpedals24 , ein Sensor28 zum Erfassen der Stellung des Wählhebels12 und ein weiteres Drehzahlsensor28 zur Erfassung der Drehzahl der Antriebswelle2 sind mit den Eingängen des Steuergeräts14 verbunden. - In dem Steuergerät
14 , das in an sich bekannter Weise einen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichern29 enthält, sind Kennfelder und Programme abgelegt, mit denen Aktoren, wie ein Laststellglied30 zum Einstellen der Last des Motors2 , die Betätigungseinrichtung16 der Kupplung4 sowie die Stelleinrichtung9 des Getriebes6 gesteuert werden. Die einzelnen Aktoren können derart aufgebaut sein, daß ihre Stellung unmittelbar im Steuergerät14 bekannt ist, beispielsweise als Schrittmotoren, oder es können zusätzliche Stellungsgeber, wie ein Stellungsgeber32 zum Erfassen eines für die Stellung sK der Kupplung relevanten Parameters, vorgesehen sein. - Aufbau und Funktion der beschriebenen Vorrichtung sind an sich bekannt und werden daher nicht im einzelnen erläutert. Je nach über das Fahrpedal
24 mitgeteiltem Fahrwunsch und über den Wählhebel12 mitgeteilten Wunsch nach einem Fahrprogramm bzw. einer Fahrtrichtung werden das Laststellglied30 , die Betätigungsvorrichtung16 und die Stellvorrichtung9 in gegenseitig abgestimmter Weise in Abhängigkeit von von den Sensoren gelieferten Signalen betätigt, so daß sich ein komfortables und/oder sparsames Fahren ergibt. - Für die Betätigung der Kupplung
4 beispielsweise ist in einem Speicher des Steuergerätes14 eine Kennlinie abgelegt, die eine von der Betätigungsvorrichtung16 eingestellte Sollstellung der Kupplung4 in Abhängigkeit von dem jeweils von der Kupplung4 zu übertragenden Moment festlegt. Aus Gründen der Regelungsgüte, des Kupplungsverschleißes und des Energieverbrauches der Betätigungsvorrichtung soll das jeweils übertragbare Kupplungsmoment nur so groß sein, wie unbedingt erforderlich. Das erforderliche, zu übertragende Moment ergibt sich aus dem Fahrerwunsch bzw. der Stellung des Fahrpedals24 und beispielsweise der von dem Sensor18 erfaßten Last des Verbrennungsmotors2 sowie ggf. weiteren Betriebsparametern, wie der Drehzahl des Motors2 usw.. - Die im Steuergerät
14 abgelegte Kennlinie, die den Sollweg eines von der Betätigungsvorrichtung16 bewegten Stellgliedes der Kupplung in Abhängigkeit von dem errechneten, zu übertragenden Drehmoment angibt, hat entscheidenden Einfluss auf ein komfortables Anfahren und eine komfortable Abwicklung des Schaltvorgangs. Die Kennlinie ändert sich kurzzeitig, beispielsweise infolge von Temperaturänderungen, und langfristig im Verlauf der Lebensdauer der Kupplung, beispielsweise infolge von Verschleiß. Sie wird daher bei Vorliegen vorbestimmter Betriebsbedingungen nach unterschiedlichsten Strategien ständig überprüft und entsprechende Steuerungsparameter werden adaptiert. -
10 zeigt im Detail ein Beispiel einer Betätigungsvorrichtung16 . - In einem mit Hydraulikfluid gefüllten Geberzylinder
36 arbeitet ein Kolben38 , dessen Schaft40 eine Außenverzahnung aufweist, die mit einer Innenverzahnung eines Zahnrades41 kämmt, das wiederum mit der Außenverzahnung eines Ritzels42 eines Elektromotors43 in Eingriff ist, der von dem Steuergerät14 (4 ) angesteuert wird. Der Elektromotor kann jedwelcher geeigneter Bauart sein und wird beispielsweise mittels eines PWM-Signals angesteuert. Vorteilhaft ist der Elektromotor ein Schrittschaltmotor. Der Geberzylinder36 weist Schnüffelbohrung44 auf, die über eine Leitung45 mit einem Ausgleichsbehälter (nicht dargestellt) verbunden ist. Von dem Druckraum46 des Zylinders geht eine Leitung48 ab, die zu einem Nehmerzylinder50 führt, in dem ein Kolben52 arbeitet, der über seine Kolbenstange beispielsweise mit dem ein Stellglied bildenden Ausrückhebel54 der Kupplung verbunden ist. Die Position A, die allgemein als Schnüffelposition bezeichnet wird, ist die Position, bei deren Überfahren durch den Kolben38 gemäß4 nach rechts sich im Druckraum46 Druck zur Kupplungsbetätigung aufbaut. - Zur Positionsermittlung ist beispielsweise am Zahnrad
41 , ein in seinem Aufbau bekannter inkrementeller Stellungsgeber32 vorgesehen, der die sich an ihm vorbei bewegenden Zähne des Zahnrades41 zählt und entsprechende Impulse an das Steuergerät14 abgibt. Die Anzahl dieser Impulse ist ein direktes Maß für die Verschiebung des Geberkolbens38 bzw. wenn sich der Geberkolben38 gemäß9 rechts von der Schnüffelposition A befindet, der Bewegung des Ausrückhebels54 . - Bei einem sogenannten Schnüffelvorgang wird der Geberkolben
38 , in den vorteilhafterweise ein nicht dargestelltes Rückschlagventil integriert ist, sodass bei Überdruck linksseitig des Kolbens38 öffnet, nach links bis über die Schnüffelposition A bewegt, das die zwischen den Kolben38 und52 befindliche Hydraulikstrecke mit der Leitung45 verbunden ist und drucklos ist. In diesem drucklosen Zustand der Hydraulikstrecke nimmt der Ausrückhebel54 seine der voll geschlossenen bzw. Schließstellung der Kupplung entsprechende Stellung ein. Wenn anschließend der Geberzylinder38 von dem Elektromotor42 nach rechts verfahren wird, setzt eine Betätigung des Ausrückhebels54 in dem Moment ein, in dem der Geberkolben38 die Schnüffelposition A überfährt. Diese Stellung des Geberkolbens38 kann auf unterschiedlichste Weise erfaßt werden, wobei der jeweilige Zählstand des Stellungsgebers32 als Schließstellung im Steuergerät14 gespeichert wird. - Insgesamt stellt die Betätigungsvorrichtung gemäß
10 , ausgehend von einer Stellung des Geberkolbens38 links von der Schnüffelposition eine Übertragungseinrichtung dar, bei dem der als ein Betätigungsglied wirksame Geberkolben gemäß11 in einem Bereich1 , der links der Schnüffelposition A liegt, mit einer kleinen, annähernd konstanten Kraft K bewegbar ist und beim Überfahren der Schnüffelbohrung, d. h. rechts von der Schnüffelposition A, mit zunehmender Kraft K gegen die Kraft der nicht dargestellten Kupplungsschließfeder bewegbar ist, um die Kupplung zu öffnen. Im dargestellten Beispiel ist eine lineare Kraft-Weg-Kennlinie der Kupplung angenommen. - Eine solche Auslegung der Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit zwei unterschiedlichen Bereichen, deren Übergangsstelle einer bestimmten Kupplungsstellung, vorzugsweise der voll geschlossenen Kupplungsstellung entspricht, hat, wie geschildert, den großen Vorteil, daß die vorbestimmte Kupplungsstellung sicher erkannt werden.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit zwei Bereichen zu schaffen, wobei eine Betätigung eines von einem motorischen Kupplungsaktor betätigten Betätigungsgliedes innerhalb des ersten Bereiches nicht zu einer Kupplungsverstellung, beispielsweise Verstellung der Kupplung in Öffnungsrichtung, führt, ohne daß die an sich bekannte, geschilderte hydraulische Strecke mit Schnüffelbohrung benutzt wird.
- Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, Verfahren anzugeben, mit denen die Vorteile einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit zwei Betätigungsbereichen vorteilhaft genutzt wird.
- Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Ermitteln der Schließstellung einer Kupplung vorgesehen, die von einer Betätigungsvorrichtung mit einem motorischen Kupplungsaktor zum Betätigen eines Betätigungsgliedes betätigt wird, welches Betätigungsglied über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist. Die Übertragungseinrichtung weist einen ersten Bereich auf, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und weist einen zweiten Bereich auf, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsgliedes zu einer Verstellung der Kupplung führt. Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren der Kupplungsaktor derart betätigt, daß zumindest der Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich durchfahren wird, ein sich beim Übergang von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich in vorbestimmter Weise ändernder Parameter erfasst wird, und als Schließstellung die Stellung gewertet wird, bei der sich der Parameter in der vorbestimmten Weise ändert, wobei die Übertragungseinrichtung eine hydraulische Strecke mit einer Schnüffelbohrung enthält und die Schließstellung der Kupplung durch einen Schnüffelzyklus ermittelt wird, wobei die Schließstellung der Kupplung unmittelbar nach einem Einschalten der Steuereinheit, vor dem Anlassen eines Verbrennungsmotors, der über die Kupplung mit einem Antriebsstrang verbunden ist, und vor einem ersten Öffnen und anschließendem Schließen der Kupplung bis zu ihrem Greifpunkt erfolgt.
- Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Ermitteln der Schließstellung einer Kupplung vorgesehen, die von einer Betätigungsvorrichtung mit einem motorischen Kupplungsaktor zum Betätigen eines Betätigungsgliedes betätigt wird, welches Betätigungsglied über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist. Die Übertragungseinrichtung weist einen ersten Bereich auf, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und weist einen zweiten Bereich auf, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsgliedes zu einer Verstellung der Kupplung führt. Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren der Kupplungsaktor derart betätigt, daß zumindest der Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich durchfahren wird, ein sich beim Übergang von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich in vorbestimmter Weise ändernder Parameter erfasst wird und als Schließstellung die Stellung gewertet wird, bei der sich der Parameter in der vorbestimmten Weise ändert, wobei die Übertragungseinrichtung eine hydraulische Strecke mit einer Schnüffelbohrung enthält und die Schließstellung der Kupplung durch einen Schnüffelzyklus ermittelt wird, wobei die Schließstellung bei laufendem Motor, stillstehendem Fahrzeug und betätigter Bremse sowie von einem Betätigungssystem kurzzeitig auf Neutral geschaltetem Getriebe ermittelt wird.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass bei der Betätigung des Kupplungsaktors eine Schwingung mit gegenüber dem Betätigungshub kleiner Amplitude aufgeschaltet wird.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass als der Parameter der Hydraulikdruck stromabwärts der Schnüffelbohrung erfasst wird.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der erfasste Parameter wenigstens ein Betriebsparameter des Kupplungsaktors ist.
- Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Ermitteln der Betätigungskraft einer Kupplung vorgesehen, die von einer Betätigungsvorrichtung mit einem motorischen Kupplungsaktor zum Betätigen eines Betätigungsgliedes betätigt wird, welches Betätigungsglied über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist. Die Übertragungseinrichtung weist einen ersten Bereich auf, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und weist einen zweiten Bereich auf, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsgliedes zu einer Verstellung der Kupplung führt, wobei eine Kraft-Weg-Kennlinie des Betätigungsgliedes in dem ersten Bereich verschieden von der im zweiten Bereich ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass während des Durchfahrens zumindest eines Teils des ersten Bereiches ein der von dem Kupplungsaktor aufzubringenden vorbekannten Kraft entsprechender Betriebsparameter des Kupplungsaktors ermittelt wird, während des Durchfahrens zumindest eines Teils des zweiten Bereiches ein der von dem Kupplungsaktor aufzubringenden Betätigungskraft entsprechender Betriebsparameter des Kupplungsaktors ermittelt wird, und die Betätigungskraft aus der vorbekannten Kraft und den ermittelten Betriebsparametern bestimmt wird, wobei das Durchfahren jeweils mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.
- Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Ermitteln der Temperatur eines elektromotorischen Kupplungsaktors, zur Betätigung einer Kupplung vorgesehen, welcher Kupplungsaktor ein Betätigungsgliedes betätigt, das über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist. Die Übertragungseinrichtung weist einen ersten Bereich auf, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und weist einen zweiten Bereich auf, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsglied zu einer Verstellung der Kupplung führt. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass eine Kraft-Weg-Kennlinie des Betätigungsgliedes in dem ersten Bereich verschieden von der im zweiten Bereich ist, bei welchem Verfahren während des Durchfahrens zumindest eines Teils des ersten Bereiches wenigstens ein Betriebsparameter des Kupplungsaktors gemessen wird, der von der Temperatur des Kupplungsaktors abhängt, der wenigstens eine Betriebsparameter mit in ihrer Temperaturabhängigkeit gespeicherten Betriebsparameter verglichen wird und die Temperatur desjenigen gespeicherten Betriebsparameters als die Temperatur des Kupplungsaktors gewonnen wird, der mit dem gemessenen Betriebsparameter übereinstimmt, wobei das Durchfahren zumindest eines Teils des ersten Bereichs mit konstanter Drehzahlvorgabe an den Elektromotor des Kupplungsaktors erfolgt und der wenigstens eine gemessene Betriebesparameter des Kupplungsaktors die Ankerspannung ist.
- Die Erfindung, die auf alle Arten von motorisch betätigten Kupplungen anwendbar ist, wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
- Es stellen dar:
-
1 eine erste Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung, -
2 eine gegenüber1 abgeänderte Betätigungsvorrichtung, -
3 eine Kraft-Weg-Kennlinie eines Betätigungsgliedes für eine Kupplung, -
4 eine Spannung-Weg-Kennlinie eines Aktors zur Betätigung einer Kupplung, -
5 eine Drehzahl-Weg-Kennlinie eines Aktors zur Betätigung einer Kupplung, -
6 und7 Kurven zur Erläuterung der Ermittlung einer Kupplungsbetätigungskraft, -
8 eine Schar von Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien eines Elektromotors, -
9 eine Prinzipdarstellung eines an sich bekannten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges mit zugehörigem Steuergerät, -
10 eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit hydraulischer Strecke, -
11 eine Kraft-Weg-Kennlinie der Betätigungsvorrichtung gemäß10 . - Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich jeweils auf Kupplungen, die beispielsweise in einem Antriebsstrang gemäß
9 enthalten sind und die von einem Motor, vorzugsweise einem Elektromotor unter Zwischenschaltung unterschiedlicher Übertragungseinrichtungen betätigt werden. -
1 zeigt ein erstes Beispiel einer mechanischen Übertragungsstrecke ohne integrierte Nachstellung. Ein Kupplungsaktor56 , beispielsweise ein Elektromotor, bewegt linear einen Stößel58 , der gelenkig mit einer Ausrückgabel60 verbunden ist, die wiederum gelenkig mit einem Ausrücklager62 der Kupplung4 verbunden ist. Das Ausrücklager62 ist linear beweglich und befindet sich in der dargestellten Stellung im Abstand von Tellerfederzungen64 der Kupplung, bei deren Bewegung gemäß1 nach links die im dargestellten Zustand vollständig geschlossene Kupplung geöffnet wird. Die kinematische Zuordnung ist derart, daß das Ausrücklager62 jeweils in eine Stellung bewegbar ist, in der es sich in einem Abstand von den Tellerfederzungen64 befindet, so daß bei Inbetriebsetzen des Kupplungsaktors56 aus einer Nullstellung heraus das Ausrücklager62 zunächst im wesentlichen kraftlos nach links bewegt wird und dann gegen den Widerstand der Tellerfedern die Kupplung öffnet. Auf diese Weise ist die Kraft-Weg-Kennlinie des Ausrücklagers62 ähnlich der in11 angegebenen. -
2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung. Sie unterscheidet sich von der der1 dadurch, daß die Ausrückgabel60 ein zweiarmiger Hebel ist und das Ausrücklager62 von einer Vorlastfeder70 mit einer deutlich schwächeren Kraft als die der Tellerfederzungen64 in Anlage an die Tellerfederzungen64 gedrängt wird. Der Stößel58 ist mit der Ausrückgabel60 über ein Zugseil68 verbunden, das in Ausgangsstellung des Aktors56 lose durchhängt. Wie ohne weiteres verständlich, ergibt sich auch mit der Ausführungsform gemäß2 eine Kraft-Weg-Kennlinie gemäß11 für die Verstellung des Stößels58 in Richtung des mit s bezeichneten Pfeils der2 . - Abhängig von der kinematischen Gestaltung des Aktors und der Ausführung einer Kompensationsfeder sind verschiedene Kraft-Weg-Kennlinien für die Verstellung des Stößels
58 realisierbar. -
3 zeigt eine Kraft-Weg-Kennlinie, die im Bereich1 eine nur schwach von dem Stellweg abhängige Kraft aufweist und im Bereich2 , in dem die Kupplung verstellt wird, zunächst bei zunehmender Öffnung der Kupplung stark zunimmt und dann nach Durchlaufen eines Maximums abnimmt bis die Kupplung voll geöffnet ist und beim Schließen bei gleichem grundsätzlichen Verlauf mit Hysterese sich zum Bereich1 zurückbewegt. Ein solcher Kennlinienverlauf läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass in die Anordnung der1 eine eingezeichnete Feder72 eingefügt wird, die zwischen der Ausrückgabel60 und einer gehäusefesten Abstützung wirkt. Der gekrümmte Kennlinienverlauf des Bereiches2 , der sich dem linearen Verlauf des Bereiches1 überlagert, ist durch entsprechende Ausbildung der Tellerfedern realisiert. - a) Schließstellungsermittlung
- Die Stelle P (
3 entsprechend der Stelle A der10 ), in der der Bereich1 in den Bereich2 übergeht und die der Schließstellung der Kupplung entspricht, kann infolge der auf beiden Seiten unterschiedlichen Kennlinie bzw. Verhältnisse genau detektiert werden. Bei der Ausführungsform gemäß10 ist es beispielsweise möglich, am Druckraum46 einen Drucksensor anzubringen, der das Ansteigen des Drucks anzeigt, oder ein Verschwenken des Ausrückhebels54 mit einem Sensor zu erfassen. Die jeweils zugehörige Stellung des Stellungsgebers32 (9 ) kann im Steuergerät14 gespeichert werden, so daß die Schließstellung der Kupplung in Form der Drehstellung des Aktors genau bekannt ist. - Vorteilhaft kann die Position P durch unmittelbares Abgreifen von Betriebsparametern des Elektromotors bzw. Aktors
56 ermittelt werden. Beispielsweise kann aus einem jeweiligen Drehzahl- und Spannungsverlauf des Elektromotors das aktuelle Lastmoment errechnet werden, das der Kraft entspricht, wenn die Massenträgheit des Elektromotors bei instationären Vorgängen herausgerechnet wird. - Wenn der Elektromotor mit konstanter Drehzahl betrieben wird, ergibt sich bei einem Kennlinieverlauf gemäß
3 ein Verlauf der Spannung U, mit der der Elektromotor betrieben wird, gemäß4 . Dabei ist die Betätigungsrichtung entsprechend dem in4 dargestellten Pfeil. Der Knick der Spannung U kann vom Steuergerät14 erfaßt werden und die Drehstellung, die der Elektromotor an der Knickstelle hat, wird als Schließstellung P gespeichert. -
5 zeigt die Situation für den Fall, dass der Elektromotor mit konstanter Spannung betrieben wird und seine Drehzahl n erfaßt wird. Die KurveI gibt den Fall an, bei dem der Elektromotor mit verhältnismäßig großer Spannung betrieben wird; dabei ist der Knick in der Drehzahl-Weg-Kennlinie stark verrundet, wohingegen die KurveII die Verhältnisse bei kleiner Spannung angibt, bei der der Knick an der Stelle P deutlich ausgeprägt ist. - Es versteht sich, daß die Schließstellung der Kupplung auch bei der Anordnung gemäß
10 (Stellung des Elektromotors43 derart, daß sich der Kolben38 an der Stelle A befindet) ebenfalls nach den Prinzipien der4 und5 ermittelt werden kann, wobei bei Betätigen der Kupplung in Schließrichtung sich an der Stelle A das vom Motor aufzubringende Drehmoment plötzlich ändert. - Vorteilhaft ist, insbesondere, wenn die vom Aktor aufzubringende Kraft im Bereich
1 sehr klein ist, wie bei einer hydraulischen Strecke gem.10 , den Aktor derart zu betätigen, dass er in dem Bereich, in dem der Übergang zwischen dem Bereich1 und dem Bereich2 liegt, derart zu betätigen, dass der Richtungsbewegung vom Bereich1 in den Bereich2 oder umgekehrt eine Schwingung bzw. Hin- und Herbewegung mit vorbestimmter Amplitude oder vorbestimmtem Drehmoment überlagert wird. Aus der Leistungsaufnahme des Aktors während einer Periode der Schwingung oder der Bewegungsantwort bei vorbestimmten Drehmoment kann die Stelle A (10 ) oder P (3 ) genau ermittelt werden. - Betätigungszyklen der Kupplung, innerhalb der die Schließstellung der Kupplung ermittelt werden kann, lassen sich während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs immer dann einfügen, wenn eine Betätigung der Kupplung aus der Schließstellung in eine zumindest teilweise geöffnete Stellung möglich ist, ohne daß der Fahrer das merkt, beispielsweise bei stillstehenden Fahrzeug und eingelegtem Nullgang, wobei zusätzlich die Bremse vom Fahrer oder von einem ABS System oder Fahrzeugstabilisierungssystem betätig sein kann, bei im Nullgang rollendem Fahrzeug oder auch kurzzeitig bei mit geringem Antriebsmoment betriebenen Fahrzeug.
- Eine genaue Kenntnis der Schließstellung der Kupplung bzw. des Ausgangspunktes oder Nullpunktes von deren Betätigung ist wichtig, weil der Greifpunkt der Kupplung beim Anfahren oder beim Schalten rasch angefahren werden muß, was dadurch möglich ist, daß der Abstand zwischen Schließstellung der Kupplung und Greifpunkt der Kupplung (Kupplungsstellung, bei der ein vorgegebenes, kleines Drehmoment übertragen wird) im Steuergerät
14 abgespeichert ist, so daß bei bekannter Lage der Schließstellung der Greifpunkt durch entsprechende Ansteuerung des Aktors sofort angefahren werden kann. Da sich der Abstand zwischen Greifpunkt und Schließstellung durch unterschiedlichste Einflüsse, beispielsweise aufgrund von Setzverlusten oder thermisch bedingt, ändert, muß sowohl die Schließstellung als auch die Greifstellung der Kupplung aktualisiert werden. - Dabei kann, wenn nach einer Greifpunktadaption keine Nullpunkts- bzw. Schließstellungsadaption möglich ist, der Abstand zwischen Greifpunkt und Schließstellung zunächst als konstant angenommen werden und die im Steuergerät
14 abgelegte Schließstellung entsprechend einer Verschiebung des Greifpunktes bei dessen Aktualisierung verschoben werden, bis eine erneute Aktualisierung der Schließstellung erfolgt und der Abstand gegebenenfalls korrigiert wird. Umgekehrt kann, wenn nach einer Schließstellungaktualisierung keine Greifpunktaktualisierung möglich ist, der Greifpunkt zunächst entsprechend der aktualisierten Schließstellung verschoben werden und erst später aktualisiert werden, wobei dann gegebenenfalls auch der Abstand zwischen Greifpunkt und Schließpunkt aktualisiert wird. - b) Betätigungskraftermittlung
- Für viele Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, die Betätigungskraft der Kupplung zu kennen, um Verstellgeschwindigkeiten, die das Schalt- und/oder Anfahrverhalten beeinflussen, durch entsprechend andere Ansteuerung des Elektromotors einhalten zu können. Des weiteren können Veränderungen der Betätigungskräfte auf Fehler in der Kupplung hindeuten.
- Bei Kraft-Weg-Kennlinien mit zwei unterschiedlichen Bereichen, wie beispielsweise gemäß den
3 und11 , ist es möglich, die Betätigungskraft dadurch zu ermitteln, daß zunächst die erforderliche Betätigungskraft bzw. das zur Verstellung erforderliche Drehmoment des Motors im Bereich1 durch Messung eines entsprechenden Betriebsparameters des Motors ermittelt wird und dann der entsprechende Betriebsparameter in dem Bereich2 gemessen wird, um aus der bekannten Kraft im Bereich1 und den Beziehungen zwischen den Betriebsparametern im Bereich1 und im Bereich2 auf die Kraft im Bereich2 zu schließen. Im allgemeinen verändert sich die Betätigungskraft im Bereich1 während der Einsatzdauer der Kupplung wenig, so daß eine verhältnismäßig genaue Bestimmung der Betätigungskraft im Bereich2 möglich ist. Es versteht sich, daß die Kraft im Bereich1 nicht absolut bestimmt werden muß, sondern aus Veränderungen der Beziehungen zwischen den Betriebsparametern im Bereich und im Bereich2 auf relative Kraftveränderungen im Bereich2 geschlossen werden kann. - Ein Beispiel einer Testroutine zur Ermittlung der Betätigungskraft der Kupplung wird anhand der
6 und7 erläutert, die die Spannung des Elektromotors56 abhängig vom Stellweg s zusammen mit der jeweiligen Stellrichtung (Pfeil) darstellen. - – In einem Betriebszustand, in dem mit sehr kleinem Moment gefahren wird oder sich das Getriebe in Neutralstellung befindet, wird die Kupplung über das Ausrückkraftmaximum (
3 ) hinaus voll geöffnet werden; - – die Kupplung wird voll geschlossen (Durchfahren des Bereiches
1 ), wobei der Elektromotor mit konstanter Geschwindigkeit betrieben wird, sodass die Spannung U ein Maß für die aufgebrachte Kraft ist. Die zum Durchfahren des Bereiches1 (in der einen oder anderen Richtung) anliegende Spannung U wird als U1 gespeichert (6 ); - – nach rechsseitigem Durchfahren des Bereiches
1 wird der Bereich2 wiederum mit konstanter Geschwindigkeit über das Ausrückkraftmaximum hinaus durchfahren. Die während dieser Bewegung aufgetretene maximale Ankerspannung Umax wird ermittelt und gespeichert (7 ). - – Anschließend wird die maximale Ausrückkraft Fmax unter Zuhilfenahme der bekannten Kompensationskraft F1 im Bereich
1 und der Kompensationskraft Fsmax an der Stelle der maximalen Ausrückkraft und der gespeicherten Spannungen nach folgender Formel berechnet:Fmax = (Umax/U1) × F1 + FSmax. - Es versteht sich, daß auch instationäre Ermittlungsverfahren möglich sind, wobei dabei dynamische Anteil infolge von Massenträgheit herausgerechnet werden.
- Die vorgenannten oder ähnliche Betätigungsermittlungen durch Vergleich der Betätigungskraft mit der Kompensationskraft ist insbesondere für eine Kupplung mit gezielter Überwegnachstellung (keine Selbstnachstellung) von Bedeutung. Durch den Vergleich der Betätigungskraft mit der weitgehend unveränderlichen Kompensationskraft kann der Verschleißzustand der Kupplung und damit die Notwendigkeit einer gezielten Nachstellung detektiert werden. Eine Nachstellnotwendigkeit ist gegeben, wenn die Betätigungskraft um ein vorbestimmtes Maß angewachsen ist.
- c) Temperaturermittlung
- Für viele Anwendungszwecke ist es vorteilhaft, die Temperatur des Elektromotors zu kennen, der die Kupplung betätigt. Beispielsweise ist das maximale Drehmoment des Motors und damit die maximale Kraft zum Verstellen der Kupplung von der Temperatur abhängig, so daß die Kupplungsverstellgeschwindigkeit, die im Zusammenwirken von Laststellgliedbetätigung des Motors und gegebenenfalls Getriebebetätigung berücksichtigt wird, Grenzen hat.
- Die Temperatur des Elektromotors kann anhand des Spannungs-Drehzahlverlaufs ermittelt werden, den der Motor beim Durchfahren des Bereiches
1 , bei dem nur gegen die in ihrem Verhalten weitgehend konstante Kompensationsfeder gearbeitet wird, ermittelt wird und der Spannungs-Drehzahlverlauf mit abgespeicherten temperaturabhängigen Kennfeldern des Elektromotors verglichen wird. -
8 zeigt eine Schar von Kennlinien K für verschiedene Temperaturen T, die die Abhängigkeit der Drehzahl n vom Motormoment M, jeweils bei einer Referenzspannung URef angeben. - Die Temperatur des Elektromotors kann, wie folgt, ermittelt werden:
- – Zunächst wird die Kupplung vollständig geschlossen. Dann wird der Bereich
1 mit kleiner und konstanter Drehzahlvorgabe nTest durchfahren. - – Der Betriebspunkt des Aktors, d. h. die Ankerspannung UTest wird ermittelt, wobei das zugehörige Moment MTest durch die Kompensationsfeder konstruktiv vorgegeben ist.
- – Aus dem ermittelten Testbetriebspunkt MTest, nTest, der bei der Spannung UTest ermittelt wurde, wird der Referenzspannung URef, die beispielsweise die maximal mögliche Spannung ist, gehörende Referenzbetriebspunkt MRef, nRef nach folgenden Formeln ermittelt:
MRef = (URef/UTest) × MTest nRef = (URef/UTest) × nTest - – Der ermittelte Referenzbetriebspunkt wird in das Kennfeld der
8 eingetragen. Die zugehörige Kennlinie gibt die Temperatur des Motors an, mit der die Kupplung bei maximaler Ankerspannung betrieben werden kann. - Die beispielhaft beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können in vielfältiger Weise abgeändert werden. Die Kupplung kann in kinematischer Umkehr eine Kupplung sein, die im nicht betätigten Zustand offen ist. Der Aktor muss nicht ein Elektromotor sein; er kann hydraulisch, pneumatisch oder sonstwie sein. Die Sensorbestückung kann anderer Art sein usw.
Claims (7)
- Verfahren zum Ermitteln der Schließstellung einer Kupplung, die von einer Betätigungsvorrichtung mit einem motorischen Kupplungsaktor zum Betätigen eines Betätigungsgliedes betätigt wird, welches Betätigungsglied über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist, welche Übertragungseinrichtung einen ersten Bereich aufweist, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und einen zweiten Bereich aufweist, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsgliedes zu einer Verstellung der Kupplung führt, bei welchem Verfahren der Kupplungsaktor derart betätigt wird, daß zumindest der Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich durchfahren wird, ein sich beim Übergang von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich in vorbestimmter Weise ändernder Parameter erfasst wird und als Schließstellung die Stellung gewertet wird, bei der sich der Parameter in der vorbestimmten Weise ändert, wobei die Übertragungseinrichtung eine hydraulische Strecke mit einer Schnüffelbohrung enthält und die Schließstellung der Kupplung durch einen Schnüffelzyklus ermittelt wird, wobei die Schließstellung der Kupplung unmittelbar nach einem Einschalten der Steuereinheit, vor dem Anlassen eines Verbrennungsmotors, der über die Kupplung mit einem Antriebsstrang verbunden ist, und vor einem ersten Öffnen und anschließendem Schließen der Kupplung bis zu ihrem Greifpunkt erfolgt.
- Verfahren zum Ermitteln der Schließstellung einer Kupplung, die von einer Betätigungsvorrichtung mit einem motorischen Kupplungsaktor zum Betätigen eines Betätigungsgliedes betätigt wird, welches Betätigungsglied über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist, welche Übertragungseinrichtung einen ersten Bereich aufweist, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und einen zweiten Bereich aufweist, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsgliedes zu einer Verstellung der Kupplung führt, bei welchem Verfahren der Kupplungsaktor derart betätigt wird, daß zumindest der Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich durchfahren wird, ein sich beim Übergang von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich in vorbestimmter Weise ändernder Parameter erfasst wird und als Schließstellung die Stellung gewertet wird, bei der sich der Parameter in der vorbestimmten Weise ändert, wobei die Übertragungseinrichtung eine hydraulische Strecke mit einer Schnüffelbohrung enthält und die Schließstellung der Kupplung durch einen Schnüffelzyklus ermittelt wird, wobei die Schließstellung bei laufendem Motor, stillstehendem Fahrzeug und betätigter Bremse sowie von einem Betätigungssystem kurzzeitig auf Neutral geschaltetem Getriebe ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Betätigung des Kupplungsaktors eine Schwingung mit gegenüber dem Betätigungshub kleiner Amplitude aufgeschaltet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als der Parameter der Hydraulikdruck stromabwärts der Schnüffelbohrung erfasst wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erfasste Parameter wenigstens ein Betriebsparameter des Kupplungsaktors ist.
- Verfahren zum Ermitteln der Betätigungskraft einer Kupplung, die von einer Betätigungsvorrichtung mit einem motorischen Kupplungsaktor zum Betätigen eines Betätigungsgliedes betätigt wird, welches Betätigungsglied über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist, welche Übertragungseinrichtung einen ersten Bereich aufweist, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und einen zweiten Bereich aufweist, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsgliedes zu einer Verstellung der Kupplung führt, wobei eine Kraft-Weg-Kennlinie des Betätigungsgliedes in dem ersten Bereich verschieden von der im zweiten Bereich ist, bei welchem Verfahren während des Durchfahrens zumindest eines Teils des ersten Bereiches ein der von dem Kupplungsaktor aufzubringenden vorbekannten Kraft entsprechender Betriebsparameter des Kupplungsaktors ermittelt wird, während des Durchfahrens zumindest eines Teils des zweiten Bereiches ein der von dem Kupplungsaktor aufzubringenden Betätigungskraft entsprechender Betriebsparameter des Kupplungsaktors ermittelt wird, und die Betätigungskraft aus der vorbekannten Kraft und den ermittelten Betriebsparametern bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchfahren jeweils mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.
- Verfahren zum Ermitteln der Temperatur eines elektromotorischen Kupplungsaktors, zur Betätigung einer Kupplung, welcher Kupplungsaktor ein Betätigungsgliedes betätigt, das über eine Übertragungseinrichtung mit einem in der Kupplung enthaltenen, gegen die Kraft einer Kupplungsfeder bewegbaren Bauteil zum Verstellen der Kupplung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verbunden ist, welche Übertragungseinrichtung einen ersten Bereich aufweist, innerhalb dessen eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Kupplungsöffnungsrichtung keine Verstellung der Kupplung aus der Schließstellung bewirkt, und einen zweiten Bereich aufweist, innerhalb dessen die Bewegung des Betätigungsgliedes zu einer Verstellung der Kupplung führt, wobei eine Kraft-Weg-Kennlinie des Betätigungsgliedes in dem ersten Bereich verschieden von der im zweiten Bereich ist, bei welchem Verfahren während des Durchfahrens zumindest eines Teils des ersten Bereiches wenigstens ein Betriebsparameter des Kupplungsaktors gemessen wird, der von der Temperatur des Kupplungsaktors abhängt, der wenigstens eine Betriebsparameter mit in ihrer Temperaturabhängigkeit gespeicherten Betriebsparameter verglichen wird und die Temperatur desjenigen gespeicherten Betriebsparameters als die Temperatur des Kupplungsaktors gewonnen wird, der mit dem gemessenen Betriebsparameter übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchfahren zumindest eines Teils des ersten Bereichs mit konstanter Drehzahlvorgabe an den Elektromotor des Kupplungsaktors erfolgt und der wenigstens eine gemessene Betriebesparameter des Kupplungsaktors die Ankerspannung ist.
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