DE10244393A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung (12). Eine Bestimmung des Eingriffspunkts (t¶3¶) der hydraulisch betätigten Kupplung (12), wobei ein Hydraulikfluid in einen die Kupplung betätigenden Hydraulikzylinder (14) strömt, erfolgt dadurch, dass ein Druckverlauf (44) am Hydraulikzylinder (14) gemessen und der Eingriffspunkt der Kupplung (12) mittels der ersten Ableitung des Druckverlaufs (44) am Hydraulikzylinder (14) nach der Zeit ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs.
  • In Kraftfahrzeugen mit einer hydraulisch betätigten Kupplung soll diese schnell und zuverlässig angesteuert werden. Um insbesondere eine nasse Kupplung präzise steuern zu können, ist die Kenntnis einer Arbeitskennlinie, die das übergegangene Drehmoment in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck beschreibt, erforderlich. Diese Arbeitskennlinie ist jedoch von den Betriebsumständen, insbesondere der Temperatur, abhängig. Der Eingriffspunkt der Kupplung ist derjenige Punkt auf der Arbeitskennlinie, an dem eine Übertragung von Drehmoment beginnt.
  • Die DE 199 39 818 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs mit elektrisch angesteuertem Doppelkupplungsgetriebe. Der Eingriffspunkt einer zur aktiven Kupplung parallelen Kupplung wird durch einen instationären Einrückvorgang ermittelt. Die DE 199 51 946 beschreibt ein Kraftfahrzeug, bei dem der Verlauf der Kupplungskennlinie durch Messung einer in einen Druckwert umgewandelten Drehmomentdifferenz ermittelt wird. Die US 5 853 076 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer Kupplungsfüllrate. Hierzu wird der Druck im Fluid ermittelt, um Verzögerungszeiten zu bestimmen und bei der Steuerung der Kupplung zu berücksichtigen. Die zuvor genannten Verfahren bzw. Vorrichtungen sind noch nicht optimal ausgebildet, insbesondere sehr aufwendig und durch die erforderliche Sonsorik sehr kostenintensiv.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugebend, wobei die Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung mit geringem Aufwand, insbesondere auf kostengünstige Weise ermöglicht ist.
    •
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
  • In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung gemäß der Erfindung, und
  • 2 einen Verlauf einer Arbeitskennlinie einer Kupplung und deren Auswertung gemäß der Erfindung.
  • In 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten nassen Kupplung 12 dargestellt. Die Kupplung 12 wird über ein mechanisches Betätigungssystem betätigt, bei dem ein Hydraulikzylinder 14 mit einem Stempel 16 gegen Rückstellfedern 18 die im unbelasteten Zustand geöffnete Kupplung schließt. Die Motorausgangswelle und die Getriebeeingangswelle, die über die Kupplung kraftschlüssig verbunden werden können, sind hier nicht dargestellt. Die hydraulische Anbindung ist hier dargestellt durch eine Pumpe 20, die über ein Ventil 22 und eine Drossel 24 Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikzylinder 14 pumpt. Der Hydraulikdruck PA zwischen Ventil 22 und der Drossel 24 wird durch den Drucksensor 26 gemessen und der Hydraulikdruck PB zwischen der Drossel 24 und dem Hydraulikzylinder 14 wird durch den Drucksensor 28 gemessen. Das Ventil 22 ist ein elektrisch gesteuertes Ventil, das an seinem Ausgang einen zu seinem Steuerstrom proportionalen Druck erzeugt.
  • Die Steuerung des Systems erfolgt durch eine Recheneinheit 30, die über Sensorleitungen 32 und 34 Signale der Drucksensoren 26 und 28 erhält und über die Steuerleitung 36 das Ventil 22 steuert. Eine Ausgestaltung der Drossel 24 als durch die Recheneinheit 30 steuerbare Ausführung ist möglich, aber in 1 nicht dargestellt.
  • Anhand von 2 wird nun die Steuerung der Kupplung beschrieben. 2 zeigt in Diagramm 40 einen Ausschnitt einer rampenförmigen Stromkurve 42 des Steuerstroms I des Ventils 22 und einer Druckverlaufskurve 44 des mit Drucksensor 28 gemessenen Drucks PB am Hydraulikzylinder 14, abhängig von der Zeit t. Die Steuerung wird nun für einen rampenförmigen Druckanstieg beschrieben.
  • Zu Beginn des rampenförmigen Druckanstiegs bei t0 ist der Steuerstrom I null und die Drücke PA und PB sind ebenfalls annähernd nuII. Der Strom I wird nun rampenförmig erhöht in hinreichend kleinen Inkrementen. Bis zum Zeitpunkt t1 ist das Ventil 22 geschlossen, da es erst ab dem korrespondierenden Strom I1 öffnet. Mit der Anhebung des Ventilstromes I stellt das Ventil 22 einen zum Strom (I-I1) proportionalen Druck PA an der Drossel 24 ein. Der Druck PB folgt dem Druck PA ohne Verzögerung bis zum Zeitpunkt t2, entsprechend dem Strom I2. Dann nämlich hat PB jenen Druck erreicht, der die Federvorspannung der Federn 18 in der Kupplung 12 exakt ausgleicht. Nun beginnt die Kupplung zu schließen. Im Hydraulikzylinder 14 vergrößert sich das Volumen der Hydraulikflüssigkeit und dies bewirkt aufgrund der Volumenverschiebung in der Drossel 24 einen Druckabfall von PB gegenüber PA. Dieser Effekt wird erst umgekehrt im Zeitpunkt t3, also bei dem Strom I3, wo die Kupplung einzugreifen beginnt. Ab dem Zeitpunkt t3 kommt die Volumenverschiebung zum Erliegen, wenn der Hydraulikzylinder 14 gefüllt und die Kupplung geschlossen ist und sich der Druckabfall von PB gegen über PA reduziert.
  • Gemäß der Erfindung ist erkannt worden, dass sich der Zeitpunkt des Eingriffs der Kupplung als der Zeitpunkt t3 bestimmen läßt, in dem die Druckverlaufskurve 44 einen Wendepunkt aufweist. Dieser Wendepunkt wird mittels der ersten Ableitung des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder nach der Zeit ermittelt. Im Falle der Druckverlaufskurve 44 aus 2 entspricht dem Wendepunkt zum Zeitpunkt t3 ein Minimum der ersten Ableitung bzw. eine Nullstelle der zweiten Ableitung. Dabei korrespondiert aufgrund des rampenartigen und bei vernachlässigbaren Inkrementen linearen Steuerstromes I für die aufsteigende Rampe eine eindeutige Abhängigkeit zwischen dem Steuerstrom I und dem Druck PB, und insbesondere kann der Strom I3 bestimmt werden, bei dem die Kupplung beginnt einzugreifen. Mit Kenntnis dieses Stroms kann die Kupplung 12 präzise gesteuert werden.
  • Der Drucksensor 26 ist für die Auswertung der Druckverlaufskurve 44 nicht erforderlich, kann aber zweckmäßigerweise für Kontrollmessungen verwendet werden. Üblicherweise ist der Drucksensor 28 bereits vorhanden so dass gegenüber dem Stand der Technik keine weitere Sensorik notwendig ist und das Verfahren bzw. die Vorrichtung kostengünstig realisierbar ist.
  • Insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben besteht häufig der Bedarf, beide Kupplungen überschneidend derart zu steuern, dass die eine Kupplung exakt dann einzugreifen beginnt, wenn die andere zu öffnen beginnt. Dabei muß ein gleichzeitiges volles Greifen unter allen Umständen vermieden werden. Die Ermittlung des Eingriffspunkts der Kupplung in lastfreiem Zustand ermöglicht es nun, diesen Eingriffspunkt unter den aktuell gültigen Betriebsparametern zu ermitteln und einzustellen. So kann ein Überschneiden des Kupplungseingriffs beider Kupplungen unter Vermeidung eines gleichzeitigen vollen Greifens exakt gesteuert werden, etwa mit Hilfe eines Microcontrollers als eine Recheneinheit.
    • 10
    Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts
    12
    Kupplung
    14
    Hydraulikzylinder
    16
    Stempel
    18
    Rückstellfedern
    20
    Pumpe
    22
    Ventil
    24
    Drossel
    26
    Drucksensor
    28
    Drucksensor
    30
    Recheneinheit
    32
    Sensorleitungen
    34
    Sensorleitungen
    36
    Steuerleitung
    40
    Diagramm
    42
    Stromkurve
    44
    Druckverlaufskurve

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Eingriffspunkts (t3) einer hydraulisch betätigten Kupplung (12), wobei ein Hydraulikfluid in einen die Kupplung (12) betätigenden Hydraulikzylinder (14) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckverlauf (44) am Hydraulikzylinder (14) gemessen und der Eingriffspunkt der Kupplung (12) mittels der ersten Ableitung des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder (14) nach der Zeit ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikfluid über eine Volumenstrom-Begrenzungsdrossel (24) in den Hydraulikzylinder (14) strömt und die Begrenzungsdrossel (24) mit einem rampenförmigen Druckverlauf beaufschlagt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffspunkt der Kupplung mittels eines Wendepunktes des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder (14) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) eine von zwei Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Eingriffspunkts der Kupplung (12) in lastfreiem Zustand erfolgt.
  6. Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts (t3) einer hydraulisch betätigten Kupplung (12), insbesondere arbeitend nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Hydraulikfluid in einen die Kupplung (12) betätigenden Hydraulikzylinder (14) strömt, gekennzeichnet durch eine Recheneinheit (30), die aus einem am Hydraulikzylinder (14) gemessenen Druckverlauf (44) den Eingriffspunkt der Kupplung (12) mittels der ersten Ableitung des Druckverlaufs (44) am Hydraulikzylinder (14) nach der Zeit ermittelt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Volumenstrom-Begrenzungsdrossel (24) über die das Hydraulikfluid in den Hydraulikzylinder (14) strömt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) eine von zwei Kupplungen (12) eines Doppelkupplungsgetriebes ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Eingriffspunkts der Kupplung (12) in lastfreiem Zustand erfolgt.
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