DE112011101096B4

DE112011101096B4 - Verfahren zum betreiben einer doppelkupplung

Info

Publication number: DE112011101096B4
Application number: DE112011101096.6T
Authority: DE
Inventors: Jürgen Gerhart
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: US8527170B2; CN102822555B; US20130024081A1; CN102822555A; DE112011101096A5; DE102011014575A1; WO2011120496A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Doppelkupplung (4), die mit einem hydrostatischen Betätigungssystem (8) betätigt wird, das zwei Kupplungsaktoren (5,6) umfasst, die zwei Einzelkupplungen (1,2) zugeordnet sind und jeweils einen Drucksensor (11,12) umfassen, der den Arbeitsdruck des jeweiligen Kupplungsaktors (5,6) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summenbetätigungskraft der Doppelkupplung (4) beim Auftreten eines Fehlers mit Hilfe der von den Drucksensoren (11,12) erfassten Druckwerte begrenzt wird, wobei die Summenbetätigungskraft beim Auftreten eines Fehlers so begrenzt wird, dass die Doppelkupplung (4) mit nur einer Einzelkupplung (1,2) ohne die andere Einzelkupplung (2,1) betrieben werden kann, wobei nach dem Erkennen eines Defekts einer der Einzelkupplungen (1,2), eines der Kupplungsaktoren (5,6) oder des hydrostatischen Betätigungssystems (8) in einer übergeordneten Steuerung (20) ein mit der betroffenen Einzelkupplung (1,2) eingelegter Gang ausgelegt wird, wobei der Arbeitsdruck der betroffenen Einzelkupplung (1,2) zu einem Abschaltzeitpunkt erfasst und der erfasste Druckwert in einem Speicher (21,22) der übergeordneten Steuerung (20) gespeichert wird, wobei ein eventuell nach dem Abschaltzeitpunkt auftretender Druckanstieg ermittelt und in dem gespeicherten Druckwert berücksichtigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Doppelkupplung, die mit einem hydrostatischen Betätigungssystem betätigt wird, das zwei Kupplungsaktoren umfasst, die zwei Einzelkupplungen zugeordnet sind und jeweils einen Drucksensor umfassen, der den Arbeitsdruck des jeweiligen Kupplungsaktors erfasst.
DE 10 2004 035 534 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes, wobei Notstrategien vorgesehen sind, wenn eines der Teilgetriebe oder die dazugehörige Kupplung ausfällt oder ein Fehler erkannt wird.
DE 10 2008 045 627 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes, wobei Fehlermaßnahmen vorgesehen sind, wenn in einer der beiden Kupplungen ein Fehler erkannt wird. Zudem ist vorgesehen, dass bei Reduktion einer maximal möglichen Seitenführungskraft unter einen vorgegebenen Wert und im Falle, dass von beiden Kupplungen ein Moment übertragen wird, das Moment der Kupplung reduziert wird.
DE 10 2007 051 064 A1 offenbart ein Fehlererkennungsverfahren für Fahrzeuggetriebe.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 057 844 A1 ist ein Verfahren zum Begrenzen des Drucks in einem hydrostatischen Kupplungsausrücksystem mit einer automatisierten Kupplungsbetätigung bekannt, bei dem bewusst auf Drucksensoren oder Überdruckventile verzichtet und stattdessen anhand charakteristischer Parameter des Kupplungsausrücksystems das Kupplungsmoment erfasst wird, wenn der Betriebsdruck im hydrostatischen Ausrücksystem über einen Maximaldruck ansteigt, welcher zu einer Beschädigung von Bauteilen führen könnte.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebssicherheit einer Doppelkupplung, die mit einem hydrostatischen Betätigungssystem betätigt wird, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben einer Doppelkupplung, die mit einem hydrostatischen Betätigungssystem betätigt wird, das zwei Kupplungsaktoren umfasst, die zwei Einzelkupplungen zugeordnet sind und jeweils einen Drucksensor umfassen, der den Arbeitsdruck des jeweiligen Kupplungsaktors erfasst, dadurch gelöst, dass eine Summenbetätigungskraft der Doppelkupplung beim Auftreten eines Fehlers mit Hilfe der von den Drucksensoren erfassten Druckwerte begrenzt wird. Als Summenbetätigungskraft wird die Summe der Betätigungskräfte der beiden Einzelkupplungen bezeichnet. Bei Doppelkupplungen gibt es Bauteile, die mit der Summenbetätigungskraft beaufschlagt werden. Bei der Doppelkupplung handelt es sich vorzugsweise um eine direkt betätigte Kupplung, bei der zum Beispiel ein Einrücklager, ein Kupplungsdeckel und Bauteile, die den Kupplungsdeckel mit einer Zentralplatte verbinden, mit der Summenbetätigungskraft beaufschlagt werden. Wenn die beiden Einzelkupplungen gleichzeitig betätigt werden, kann es vorkommen, dass die Summenbetätigungskraft höher wird als die maximale Betätigungskraft einer Einzelkupplung. Im regulären Betrieb kann dies zum Beispiel während einer Überschneidungsschaltung stattfinden. Dabei können Kräfte von zum Beispiel bis zu 120 Prozent der maximalen Betätigungskraft einer Einzelkupplung auftreten. Durch die erfindungsgemäße Begrenzung der Summenbetätigungskraft werden die Bauteile der Doppelkupplung im regulären Betrieb nicht so stark belastet und können demzufolge schwächer, das heißt kostengünstiger, ausgelegt werden. Darüber hinaus kann es Fahrsituationen geben, bei der höhere Summenbetätigungskräfte auftreten als im Normalbetrieb. Wenn zum Beispiel im Fehlerfall eine der Einzelkupplungen durch einen Defekt nicht mehr öffnet, könnte die maximal zulässige Summenbetätigungskraft überschritten werden. Bei dem hydrostatischen Betätigungssystem handelt es sich vorzugsweise um ein hydrostatisches Einrücksystem einer automatisierten Doppelkupplung. Demzufolge handelt es sich bei der Summenbetätigungskraft vorzugsweise um eine Summeneinrückkraft, die sich aus der Summe der Einrückkräfte der beiden Einzelkupplungen ergibt. Als Einrücken wird das Schließen einer Kupplung bezeichnet, so dass sie ein Drehmoment übertragen kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Summenbetätigungskraft beim Auftreten eines Fehlers so begrenzt wird, dass die Doppelkupplung mit nur einer Einzelkupplung ohne die andere Einzelkupplung betrieben werden kann. Dadurch werden zum einen Beschädigungen der mit der Summenbetätigungskraft beaufschlagten Bauteile der Doppelkupplung vermieden. Darüber hinaus wird gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung eine so genannte Limp-Home-Funktion ermöglicht, das heißt ein Heimhinken mit Hilfe der Betätigung von nur einer Einzelkupplung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach dem Erkennen eines Defekts einer der Einzelkupplungen, eines der Kupplungsaktoren oder des hydrostatischen Betätigungssystems in einer übergeordneten Steuerung ein mit der betroffenen Einzelkupplung eingelegter Gang ausgelegt wird. Bei der übergeordneten Steuerung handelt es sich vorzugsweise um eine Getriebesteuerung. Nach dem Auslegen des entsprechenden Ganges kann mit der nicht betroffenen Einzelkupplung weitergefahren werden. Dabei wird die Betätigungskraft, insbesondere Einrückkraft, der nicht betroffenen Einzelkupplung so begrenzt, dass beim Heimhinken (Limp-Home) keine unzulässig hohe Summenbetätigungskraft, insbesondere Summeneinrückkraft, auftritt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Arbeitsdruck der betroffenen Einzelkupplung zu einem Abschaltzeitpunkt oder vor dem Auslegen des eingelegten Ganges erfasst und der erfasste Druckwert in einem Speicher der übergeordneten Steuerung gespeichert wird. Bei dem Speicher handelt es sich zum Beispiel um einen RAM-Speicher (Random Access Memory) in Form eines Speicherchips, der schnelle Zugriffe ermöglicht, die Daten aber nur flüchtig speichert. Bei einem Ausschalten (Shut-Down) des übergeordneten Steuergeräts, zum Beispiel nach einem Ausschalten der Zündung, wird der erfasste und gespeicherte Druckwert daher gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung in einem nicht flüchtigen Speicher, zum Beispiel einem EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), das heißt einem elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher gespeichert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein eventuell nach dem Abschaltzeitpunkt auftretender Druckanstieg ermittelt und in dem gespeicherten Druckwert berücksichtigt wird. Wenn in einer der Einzelkupplungen ein Fehler auftritt, dann wird diese Kupplung abgeschaltet und der Arbeitsdruck zum Abschaltzeitpunkt erfasst und gespeichert. Falls die betroffene Einzelkupplung beim Auftreten des Fehlers gerade betätigt wurde, kann es sein, dass die Einzelkupplung nach dem Abschalten noch etwas weiter bewegt wird, und so der Arbeitsdruck noch geringfügig weiter ansteigt. Dieser zusätzliche Druckanstieg, den man in diesem Fall nicht mitmessen würde, wird zum Beispiel über ein einfaches Modell des Betätigungssystems, insbesondere des Einrücksystems, mathematisch ermittelt und berücksichtigt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des gespeicherten Druckwerts eine Betätigungskraft berechnet wird, mit der das hydrostatische Betätigungssystem auf die betroffene Einzelkupplung drückt. Dabei wird gleichzeitig der Arbeitsdruck der nicht betroffenen Kupplung erfasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass aus der berechneten Betätigungskraft der betroffenen Einzelkupplung und dem Arbeitsdruck der nicht betroffenen Einzelkupplung die Summenbetätigungskraft der Doppelkupplung ermittelt wird. Das kann zum Beispiel in der übergeordneten Steuerung erfolgen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsdruck der nicht betroffenen Einzelkupplung auf einen zulässigen Wert der Summenbetätigungskraft begrenzt wird. Nachdem der Defekt der betroffenen Kupplung erkannt wurde, wird, zum Beispiel über die übergeordnete Steuerung, der eingelegte Gang der entsprechenden Ganggruppe ausgelegt. Daraufhin kann das Kraftfahrzeug, das mit der Doppelkupplung ausgestattet ist, mit der nicht betroffenen Kupplung weiter betrieben werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal zulässiges Kupplungsmoment, mit der die maximal zulässige Summenbetätigungskraft erreicht wird, berechnet wird. Dabei wird berücksichtigt, dass mit der nicht betroffenen Einzelkupplung ein im regulären Betrieb gegebenenfalls mögliches Kupplungsmoment nicht mehr erreicht werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das maximal zulässige Kupplungsmoment an eine Motorsteuerung weitergegeben wird, die ein Motormoment auf das maximal zulässige Kupplungsmoment begrenzt. Dadurch kann zum Beispiel ein unerwünschtes Schlupfen der nicht betroffenen Einzelkupplung durch ein zu hohes Motormoment verhindert werden. Das dient zum einen zum Schutz der nicht betroffenen Einzelkupplung. Zum anderen wird ein komfortabler Limp-Home-Betrieb ermöglicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Die einzige beiliegende Figur zeigt eine Prinzipdarstellung einer Doppelkupplung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann.
In 1 ist eine zwei Einzelkupplungen 1, 2 umfassende Doppelkupplung 4 stark vereinfacht dargestellt. Die beiden Einzelkupplungen 1, 2 werden über hydrostatische Aktoren 5, 6 eines hydrostatischen Betätigungssystems 8 betätigt. Den Aktoren 5, 6 der Einzelkupplungen 1, 2 ist jeweils ein Drucksensor 11, 12 zugeordnet, der den Arbeitsdruck des jeweiligen Kupplungsaktors im Betrieb der Doppelkupplung 4 umfasst.
Die Aktoren 5, 6 umfassen neben den Drucksensoren 11, 12 jeweils eine Ansteuerelektronik 15, 16. Über die Ansteuerelektronik 15, 16 werden die Aktoren 5, 6 von einer übergeordneten Getriebesteuerung 20 gesteuert. Die Getriebesteuerung 20 umfasst einen flüchtigen Speicher 21, zum Beispiel einen RAM-Speicher, und einen nicht flüchtigen Speicher 22, zum Beispiel einen EEPROM.
Die Getriebesteuerung 20 ist steuerungsmäßig mit einer Motorsteuerung 30 verbunden, die einen Verbrennungsmotor 40 eines Kraftfahrzeugs steuert. Für den Fall, dass an einer der Einzelkupplungen 1, 2 ein Defekt auftritt, wird die Einrückkraft der defekten Einzelkupplung aus dem Drucksignal des Drucksensors 11, 12 der betroffenen Einzelkupplung 1, 2 wie folgt berechnet: $F_Einr \ddot{u} ck_def_Kupp = (p_def_Kupp + p_Dynamik) * A_Nehmer_def_Kupp - F_Reib$
Es sind dabei:

F_Einrück_def_Kupp: berechnete Einrückkraft der defekten Kupplung
p_def_Kupp: gespeicherter Druck der defekten Kupplung im Abschaltzeitpunkt;
p_Dynamik: Druckerhöhung aufgrund einer eventuellen Eigendynamik im Einrücksystem nach Abschalten der defekten Kupplung;
A_Nehmer_der_Kupp: wirksame Fläche des Nehmerkolbens der defekten Kupplung;
F_Reib: Reibungen der defekten Kupplung inklusive Nehmerreibung.

Der gespeicherte Druck der defekten Einzelkupplung wird in dem flüchtigen Speicher 21 und bei einem Shut-Down der Getriebesteuerung 20 in dem nicht flüchtigen Speicher 22 gespeichert.
Ein maximal zulässiges Kupplungsmoment wird wie folgt berechnet: $M_Kupp_max = (F_Summe_max - F_Einr \ddot{u} ck_def_Kupp) * Kupplungsreibwert$
Es sind dabei:

M-Kupp_max: maximal zulässiges Kupplungsmoment der in Ordnung befindlichen Kupplung im Fehlerzustand;
F_Summe_max: maximal zulässige Summeneinrückkraft;
Kupplungsreibwert: aktueller Reibwert der in Ordnung befindlichen Kupplung. Dieser ist in der Kupplungssteuerung bekannt.

Die Berechnungen erfolgen zum Beispiel in der übergeordneten Getriebesteuerung 20. Der berechnete Wert des maximal einstellbaren Kupplungsmoments M_Kupp_max wird von der Getriebesteuerung 20 an die Motorsteuerung 30 weitergegeben. Über die Motorsteuerung 30 wird dann das Verbrennungsmotormoment auf den entsprechenden Wert begrenzt.
Bezugszeichenliste

1: Einzelkupplung
2: Einzelkupplung
4: Doppelkupplung
5: Aktor
6: Aktor
8: hydrostatisches Betätigungssystem
11: Drucksensor
12: Drucksensor
15: Ansteuerelektronik
16: Ansteuerelektronik
20: Getriebesteuerung
21: Speicher
22: Speicher
30: Motorsteuerung
40: Verbrennungsmotor

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Doppelkupplung (4), die mit einem hydrostatischen Betätigungssystem (8) betätigt wird, das zwei Kupplungsaktoren (5,6) umfasst, die zwei Einzelkupplungen (1,2) zugeordnet sind und jeweils einen Drucksensor (11,12) umfassen, der den Arbeitsdruck des jeweiligen Kupplungsaktors (5,6) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summenbetätigungskraft der Doppelkupplung (4) beim Auftreten eines Fehlers mit Hilfe der von den Drucksensoren (11,12) erfassten Druckwerte begrenzt wird, wobei die Summenbetätigungskraft beim Auftreten eines Fehlers so begrenzt wird, dass die Doppelkupplung (4) mit nur einer Einzelkupplung (1,2) ohne die andere Einzelkupplung (2,1) betrieben werden kann, wobei nach dem Erkennen eines Defekts einer der Einzelkupplungen (1,2), eines der Kupplungsaktoren (5,6) oder des hydrostatischen Betätigungssystems (8) in einer übergeordneten Steuerung (20) ein mit der betroffenen Einzelkupplung (1,2) eingelegter Gang ausgelegt wird, wobei der Arbeitsdruck der betroffenen Einzelkupplung (1,2) zu einem Abschaltzeitpunkt erfasst und der erfasste Druckwert in einem Speicher (21,22) der übergeordneten Steuerung (20) gespeichert wird, wobei ein eventuell nach dem Abschaltzeitpunkt auftretender Druckanstieg ermittelt und in dem gespeicherten Druckwert berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des gespeicherten Druckwerts eine Betätigungskraft berechnet wird, mit der das hydrostatische Betätigungssystem (8) auf die betroffene Einzelkupplung (1,2) drückt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der berechneten Betätigungskraft der betroffenen Einzelkupplung (1,2) und dem Arbeitsdruck der nicht betroffenen Einzelkupplung (2,1) die Summenbetätigungskraft der Doppelkupplung (4) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsdruck der nicht betroffenen Einzelkupplung (1,2) auf einen zulässigen Wert der Summenbetätigungskraft begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal zulässiges Kupplungsmoment, mit der die maximal zulässige Summenbetätigungskraft erreicht wird, berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal zulässige Kupplungsmoment an eine Motorsteuerung (30) weitergegeben wird, die ein Motormoment auf das maximal zulässige Kupplungsmoment begrenzt.