WO2015070849A1 - Kolben-zylindereinheit und verfahren zum betreiben dieser - Google Patents

Kolben-zylindereinheit und verfahren zum betreiben dieser Download PDF

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cylinder unit
pressure
clutch
cylinder
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Alexander Dreher
Marco Treder
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a piston-cylinder unit, in particular for the hydraulic actuation of a clutch in a vehicle, with a piston, with a cylinder and with a sealing means, wherein the piston-cylinder unit is fluidly connected to a fluid circuit, wherein the piston axially displaceable in the cylinder and wherein the sealing means is sealingly disposed between the piston and the cylinder.
  • the invention relates to a method for operating the piston-cylinder unit.
  • hydraulic actuators can be used, which allow a targeted closing and opening of the clutch.
  • Such hydraulic actuators are regularly formed by piston-cylinder units. These piston-cylinder units have a cylinder and a piston arranged displaceably therein. For sealing, at least one sealing element is arranged between the piston and the cylinder.
  • a working fluid can be promoted or a pressure can be built up, whereby an adjustment of an actuating element, such as a hydraulically actuated clutch or a brake, can be realized.
  • an actuating element such as a hydraulically actuated clutch or a brake
  • volume change of the working fluid is balanced by an inflow of working fluid from a storage volume or by outflow of working fluid into a storage volume.
  • the inflow or outflow of the working fluid can be achieved for example by a bore or a groove which are arranged in the piston and / or in the cylinder.
  • the sniffing process is triggered by the piston-cylinder unit is moved to a predetermined position, whereby the regulated fluid exchange is made possible.
  • the aim is to operate such piston-cylinder units as quickly as possible in order to quickly open or close a clutch actuated by at least one piston-cylinder unit.
  • by temperature effects it may lead to an increase in friction, which causes the adjustment of a piston-cylinder unit is slower.
  • the different adjustment speeds can lead to the formation of a negative pressure in one of the piston-cylinder units.
  • This negative pressure can lead to leaks, which are caused by the fact that the seals are lifted off their sealing surfaces. This can lead to unwanted suction of air or working fluid in the piston of the affected piston-cylinder unit. In both cases, in particular the characteristic is impaired in terms of the working travel of the piston-cylinder unit. Negative pressure can also arise in a single piston-cylinder unit.
  • the clutch characteristic of the clutch is affected based on the working travel of the piston-cylinder unit, which can lead to loss of comfort, as expected due to the torque control to be transmitted torque on the clutch no longer coincides with the actually transmitted moment.
  • An embodiment of the invention relates to a piston-cylinder unit, in particular for the hydraulic actuation of a clutch in a vehicle, with a piston, with a cylinder and with a sealing means, wherein the piston-cylinder unit is fluidically connected to a fluid circuit, wherein the piston axially in the Cylinder is displaceable and wherein the sealing means is arranged sealingly between the piston and the cylinder, wherein in or on the piston-cylinder unit, a sensor is arranged, through which a pressure in the interior of the piston-cylinder unit and / or in the fluidically connected fluid circuit is measurable ,
  • the senor can also be arranged such that it can detect the pressure within the fluid circuit in which the piston-cylinder unit is integrated.
  • the fluid circuit may advantageously be a hydraulic circuit in which a working fluid flows, through which the adjustment of the piston of the piston-cylinder unit is caused.
  • detecting the pressure of the working fluid which is used in the piston-cylinder unit, also a statement about the occurrence of a negative pressure in the piston-cylinder unit itself can be made.
  • the piston is displaceable by a positioning element, wherein the adjustment speed of the piston can be predetermined by the positioning element as a function of the value output by the sensor.
  • the sensor advantageously detects the pressure in the interior of the piston-cylinder unit or the pressure of the working fluid, with which the piston-cylinder unit is acted upon.
  • the detected measured value can be forwarded by the sensor to a positioning unit and / or an evaluation unit, such as a control unit.
  • an adjustment input is generated on the basis of the sensor signal, which is forwarded to the positioning unit.
  • the positioning unit acts on the adjustment of the piston.
  • the adjustment speed for the piston can be increased or decreased.
  • the influencing of the adjustment speed of the piston ends only after reaching an at least slight overpressure.
  • the value measured by the sensor can be used as a signal directly to control the positioning or first undergo a signal conversion.
  • the measured value can be adjusted in a control unit with a characteristic field stored there, so that a situation-appropriate influencing of the adjustment speed of the piston is made possible.
  • the prevailing pressure conditions and other sizes can be used to generate a control target. These include, for example, temperatures, the transmitted torque or a difference between the transmitted torque and the expected torque.
  • an overpressure and / or a negative pressure can be measured by the sensor, wherein the signal which can be output by the sensor is proportional to the measured pressure.
  • both an overpressure and a negative pressure can be detected by the sensor used.
  • This allows monitoring of the pressure in the piston-cylinder unit or in the connected hydraulic circuit in all relevant pressure ranges.
  • a slight overpressure inside the piston Cylinder unit prevails, for example, the adjustment speed does not have to be directly influenced, since the excess pressure prevents unwanted suction of working fluid or air over the sealant.
  • the signal output by the sensor is proportional to the pressure measured in each case. This means that the output signal changes directly with the measured pressure. In this way, it is also possible to react to slight fluctuations in the pressure.
  • the output signal can be output either by the sensor itself or by a control unit. A proportional relationship between the measured pressure and the output signal is advantageous because it allows a higher dynamics to respond to signal variations. The signal changes with the measured value itself.
  • a correction factor can be provided, with which the signal is weighted. This can be constant or changeable.
  • a variable correction factor can be defined for example by a predefined characteristic field.
  • the senor outputs a constant signal when changing from an overpressure to a negative pressure or when changing from a negative pressure to an overpressure, which is amplitude-independent of the measured value.
  • a sensor which merely indicates the transition from a positive pressure to a negative pressure or vice versa is particularly advantageous, since the construction is much simpler and thus the costs are lower.
  • the sensor advantageously emits a constant signal from the time of the change of sign of the pressure.
  • the sensor thus makes it possible to easily detect the sign range of the prevailing pressure.
  • the adjustment speed can be slowed down until a new sign change occurs and thus the signal previously emitted by the sensor becomes zero. If the sensor outputs a zero signal in the presence of a negative pressure, the achievement of an overpressure can be detected by a signal different from zero.
  • the resolution of the respective prevailing pressure is not as fine as with a sensor which outputs a signal proportional to the measured value.
  • the influence of the system is therefore possible only with a lower quality.
  • the adjustment of the adjustment speed is slowed down by the use of such a sensor.
  • the dynamics of the pressure adjustment is lowered by the use of such a sensor.
  • the sensor provides a simple and robust way to influence the system to minimize or eliminate the build-up of negative pressure.
  • the object of the method is achieved by a method having the features of claim 5.
  • One embodiment relates to a method for adjusting the piston of a piston-cylinder unit for actuating a clutch, wherein the following steps are carried out:
  • the method is particularly advantageous since, starting from the pressure in the interior of the piston-cylinder unit, an influencing of the adjustment speed of the piston can be achieved, whereby the further increase in the negative pressure or the maintenance of a negative pressure can be directly counteracted.
  • the measured pressure is converted by the sensor or a control unit such that a positioning unit adjusts the adjustment of the piston accordingly, that the negative pressure is reduced.
  • the positioning unit can be formed for example by an actuator which influences the adjustment of the piston-cylinder unit.
  • the actuator may be a valve which releases or closes a hydraulic circuit.
  • the actuator may also be formed by a further piston-cylinder unit, which acts on the adjustment of the piston.
  • the pressure is advantageously measured directly in the piston-cylinder unit or in the hydraulic circuit in which the working fluid flows, which also flows within the piston-cylinder unit.
  • the measured value in the hydraulic circuit can be used to directly deduce the pressure in the interior of the piston / cylinder unit, or the pressure can be calculated by means of a conversion.
  • the value measured by the sensor and converted for the positioning unit advantageously leads to a further adjustment of the piston with the setting values that result from the measured value of the sensor.
  • an adjustment speed which is lowered in comparison to the unaffected system, leads to the reduction of a negative pressure.
  • the pressure in the interior of the piston-cylinder unit is detected during the entire process.
  • the adjustment speed can be influenced continuously or at defined intervals.
  • a preferred embodiment is characterized in that the method is repeated in a control loop as long as the pressure detected in the interior of the piston-cylinder unit and / or in a fluidically connected fluid circuit is outside a defined limit range.
  • the defined limit range is limited in particular by a zero value for the pressure or by a slight overpressure downwards. In this way, in particular the emergence or the increase of a negative pressure should be avoided and advantageously an existing negative pressure to be reduced.
  • the method which influences the adjustment speed of the piston is long performed until the vacuum is completely reduced and there is a slight overpressure.
  • the pressure is detected either continuously or at fixed intervals even when it is in the range of an overpressure.
  • the displacement speed of the piston is lowered if the measured value detected by the sensor corresponds to a negative pressure.
  • the setting for the positioning element is formed by the measured value weighted by a variable correction factor, the larger the correction factor being, the greater the negative pressure measured by the sensor.
  • a specially adapted setting for the positioning element can be generated via a correction factor.
  • a stronger weighting of the high negative pressure measured values can be generated in order to achieve a faster compensation.
  • advantageous embodiments can also be connected to the Overall system adapted map to weight the measured values are stored in order to achieve a favorable reduction of the negative pressure.
  • the method is used when opening the clutch, wherein the method is only applied when the gripping point of the clutch, which corresponds to a transmitted torque of about 0 Nm, is reached or fallen below.
  • the method for regulating the negative pressure or for influencing the adjustment speed is advantageously used only during the opening process of the clutch. This is due to the fact that the formation of a negative pressure preferably occurs when opening the clutch.
  • the method is preferably applied only when the gripping point of the clutch has been reached or fallen below this.
  • the gripping point is generally defined as a point in which the friction linings of a clutch still abut each other, but no significant torque is transmitted more. It is particularly advantageous to use the method from this point in time, since then the dynamics in the separation of the power transmission or in the reduction of the torque at the clutch is not adversely affected by the use of the method.
  • the pressure monitoring in the closed state and / or in the open state of the clutch is active.
  • the pressure monitoring is also active, in particular, when a so-called sniffing process takes place, which serves to equalize working fluid due to volume fluctuations.
  • FIG. 1 shows a clutch characteristic of a clutch, which is represented by a piston
  • Cylinder unit is actuated, wherein a scattering range is indicated, which describes the area in which the characteristic can be moved,
  • Figure 2 is a two-part diagram, wherein in the upper part of a pressure curve over the
  • Time is shown, as typically can be detected by a sensor in a hydraulic circuit of a piston-cylinder unit, which is provided for actuating a clutch of a vehicle, wherein in the lower part of the path of a piston of a piston-cylinder unit is shown over time,
  • FIG. 3 is a flow chart illustrating the successive steps of the method according to the invention in successive blocks.
  • Figure 4 is a schematic view of a piston-cylinder unit, which fluidly with a
  • Fluid circuit is connected, wherein in the piston-cylinder unit and in the fluid circuit, a sensor for pressure monitoring is arranged.
  • FIG. 1 shows a diagram 1, which shows the working path of an actuator of a piston-cylinder unit on the X axis designated by the reference numeral 5.
  • Y-axis of the resulting pressure at the contact point between the drive side and output side of a clutch is shown.
  • the characteristic curve 2 of the clutch follows the principle that with increasing working travel of the actuator, a higher pressure prevails at the point of contact between clutch drive and clutch output. The clutch is consequently closed with increasing working travel of the actuator. This is due to a stronger pressure in the contact point due to the extending actuator of the piston-cylinder unit.
  • the reference numeral 2 is a common characteristic of a clutch shown in this, the pressure in the contact point increases only slightly at first, until a sufficiently large concern of the drive-side pads on the driven side pads of the clutch is reached. From this point, the pressure at this point of contact then increases sharply, which is indicated by a significantly steeper slope of the characteristic curve 2.
  • the course of the characteristic 2 is influenced by properties of the coupling, such as the dimensioning of the springs, the properties of the friction linings, the geometric alignment of the elements to each other or the manufacturing tolerances.
  • the characteristic curve 2 can be determined individually for each coupling and is very similar or even identical within the scope of a certain tolerance for couplings of a construction type.
  • the area 3 is a scattering area in which the characteristic curve 2 can be moved due to disturbing influences.
  • This interference can arise in particular by the occurrence of a negative pressure in the hydraulic circuit or in the piston-cylinder unit itself.
  • the occurrence of a negative pressure leads in particular to unpredictable fluctuations in the characteristic curve 2, which can result, for example, in a parallel displacement or in a tilting of the steeper part of the characteristic curve 2.
  • the poor predictability of the fluctuations is disadvantageous for the comfort, since it can lead to a deviation from the expected moment to be transmitted and the actually transmitted torque in the clutch. Such an unpredictable deviation of the characteristic curve 2 is therefore to be avoided for reasons of comfort.
  • the axis 1 1 shows a range in which there is an overpressure in the hydraulic system or in the piston-cylinder unit.
  • the axis 1 1 corresponds to a time axis with the time increasing from left to right. Below the axis 1 1, the range of negative pressure is shown. Thus, starting from the point of intersection of the axes 11, 12, an overpressure is applied to the axis 12, and a negative pressure is applied downward.
  • the characteristic 13 is shown.
  • the piston-cylinder unit which serves to actuate the clutch, in a so-called sniffing operation.
  • the piston is moved relative to the cylinder such that a defined volume compensation can take place within the piston-cylinder unit.
  • the actuated by the piston-cylinder unit clutch transmits no moment.
  • the vertical lines 16, 17 designate a time 16 at which the piston-cylinder unit stops the sniffing process by moving the piston relative to the cylinder. This can be achieved, for example, by closing an overflow opening.
  • the time 17 describes the time at which the piston-cylinder unit starts again a snooping operation.
  • the actuator is extended, whereby the clutch is closed.
  • a slight overpressure arises, as can be seen on the characteristic curve 10 in the upper area.
  • the overpressure results from a compression of the working fluid in the piston-cylinder unit or in the connected hydraulic circuit.
  • the overpressure increases until the clutch has reached range 21 of the characteristic curve 13.
  • the area 21 represents a stationary area in which the clutch is closed and the actuator is not moved.
  • the overpressure consequently also remains constant in the region 22 of the characteristic curve 10.
  • This curve 23 includes the pressure curve 25 of the characteristic curve 10 from the upper section.
  • the pressure falls almost abruptly in an area in which there is a negative pressure. In this state, it may happen that uncontrolled by the non-vacuum-tight sealant between the piston and the cylinder air or working fluid is sucked, whereby the characteristic of the piston-cylinder unit and thus the characteristic of the actuated clutch is changed uncontrollably.
  • the adjustment speed of the actuator is reduced, resulting in the curve 24 of the characteristic curve 13.
  • the smaller inclination of the characteristic curve 13 shows that the adjustment speed is lower than in the course 23.
  • the adjustment speed is increased again, whereby the actuator, as originally provided in the course 23, to a level well below the axis 14th drops.
  • the pressure curve 26 corresponds to the inventive method of the actuator after the course 24.
  • a negative pressure is generated at any time, whereby the negative influence of the characteristic curve 2 of the clutch is avoided.
  • the curves 24 and 26 shown in FIG. 2 thus represent the pressure curve 26 and the working path 24 of the actuator over time, which are achieved when the method according to the invention is used. Both courses only deviate from the unchanged courses 23 and 25, when the gripping point of the clutch is undershot and thus no torque transfer takes place in the clutch. As a result, the dynamics of the clutch in the range of the normal closing operation and the normal opening operation is not adversely affected.
  • FIG. 3 shows a flowchart which describes a particularly advantageous method for reducing or avoiding a negative pressure in the hydraulic circuit of the piston-cylinder unit or in the piston-cylinder unit itself.
  • the signal of the pressure sensor can be processed in the block by the reference numeral 31. In this case, it may in particular be provided with a weighting factor or adjusted with a predefined characteristic field.
  • the value detected by the sensor is converted into a setting input for the positioning element, which influences the position and the adjustment speed of the actuator. Subsequently, in block 33, the adjustment speed of the actuator is adjusted in accordance with the specification made in block 32.
  • any number of passes of the method along the flowchart of FIG. 3 can be realized. This depends primarily on the quality of the control, the speed of the control and the goals set.
  • FIG. 4 shows a schematic view of a piston-cylinder unit 40, which is essentially formed by a cylinder 41, a piston 42 and a sealing means 43.
  • the piston 42 is axially displaceable in the cylinder 41, while it is sealed relative to the cylinder 41 by the sealing means 43.
  • a positioning element 45 is furthermore arranged in the fluid circuit.
  • the positioning element 45 may, for example, be a further piston-cylinder unit, which may cause a movement of the working fluid in the piston-cylinder unit 40, whereby an adjustment of the piston 42 relative to the cylinder 41 can be generated.
  • the positioning element 45 can also be formed by a valve in an advantageous embodiment, which can influence the flow of the working fluid accordingly.
  • the piston 42 may also be mechanically connected to a piston of another piston-cylinder unit.
  • the movement of the piston 42 is then caused by the movement of the piston, not shown.
  • the pressure may be measured either in the piston-cylinder unit 40 or in the non-illustrated piston-cylinder unit acting as a positioning element.
  • the pressure in the piston-cylinder unit 40 can then be determined by conversion if the geometric properties of the two piston-cylinder units are known.
  • the piston-cylinder unit 40 is fluidically connected to a fluid circuit 44.
  • the work spaces 47, 48 are connected to a fluid circuit 44.
  • a pressure sensor can be arranged, for example, in one of the working spaces 47, 48.
  • a pressure sensor may be connected to the piston-cylinder unit 40 from outside or integrated into the fluid circuit 44. It is essential that it can be concluded by the pressure sensor on the pressure conditions in the piston-cylinder unit 40, for example by a direct measurement or by a conversion.
  • a coupling can, for example, to the left projecting piston rod 46th
  • Range of characteristic 13 (actuator rest position, clutch closed)
  • Range of characteristic 10 (constant overpressure)

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  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit (40) zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung in einem Fahrzeug, mit einem Kolben (42), mit einem Zylinder (41) und mit einem Dichtungsmittel (43), wobei die Kolben-Zylindereinheit an einen Fluidkreislauf (44) fluidisch angebunden ist, wobei der Kolben (42) axial in dem Zylinder verschiebbar ist und wobei das Dichtungsmittel dichtend zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Kolben-Zylindereinheit ein Sensor angeordnet ist, durch welchen ein Druck im Inneren der Kolben-Zylindereinheit und/oder in dem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf messbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Kolben-Zylindereinheit.

Description

Kolben-Zylindereinheit und Verfahren zum Betreiben dieser
Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit, insbesondere zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung in einem Fahrzeug, mit einem Kolben, mit einem Zylinder und mit einem Dichtungsmittel, wobei die Kolben-Zylindereinheit an einen Fluidkreislauf fluidisch angebunden ist, wobei der Kolben axial in dem Zylinder verschiebbar ist und wobei das Dichtungsmittel dichtend zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Kolben-Zylindereinheit.
Zur Betätigung von Kupplungen können hydraulische Aktuatoren eingesetzt werden, die ein zielgerichtetes Schließen und Öffnen der Kupplung erlauben. Solche hydraulischen Aktuatoren sind regelmäßig durch Kolben-Zylindereinheiten gebildet. Diese Kolben-Zylindereinheiten weisen einen Zylinder und einen darin verlagerbar angeordneten Kolben auf. Zur Abdichtung ist zwischen dem Kolben und dem Zylinder zumindest ein Dichtungselement angeordnet. Durch das Verschieben des Kolbens relativ zum Zylinder kann ein Arbeitsfluid gefördert werden beziehungsweise ein Druck aufgebaut werden, wodurch eine Verstellung eines Stellelementes, wie beispielsweise einer hydraulisch betätigten Kupplung oder einer Bremse, realisiert werden kann. Eine solche Kolben-Zylindereinheit ist beispielsweise durch die DE 195 23 215 A1 bekannt geworden.
Durch Temperaturveränderungen oder durch andere Einflüsse kann es zu einer Veränderung des Volumens des Arbeitsfluids kommen. Diese Volumenänderung kann sich negativ auf den Betrieb der Kolben-Zylindereinheit auswirken. Daher muss die Volumenänderung ausgeglichen werden. Ein solcher Volumenausgleich wird beispielsweise durch einen so genannten Schnüffelvorgang ermöglicht. Während des Schnüffelvorgangs wird die Volumenänderung des Arbeitsfluids durch ein Zuströmen von Arbeitsfluid aus einem Speichervolumen oder durch Abströmen von Arbeitsfluid in ein Speichervolumen ausgeglichen. Das Zuströmen beziehungsweise das Abströmen des Arbeitsfluids kann dabei beispielsweise durch eine Bohrung oder eine Nut erreicht werden, die im Kolben und/oder im Zylinder angeordnet sind. Der Schnüffelvorgang wird dabei ausgelöst, indem die Kolben-Zylindereinheit in eine vorbestimmte Position verfahren wird, wodurch der geregelte Fluidaustausch ermöglicht wird. lm Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei welcher zwei Kolben-Zylindereinheiten derart miteinander verschaltet sind, dass über die Betätigung einer Kolben-Zylindereinheit die jeweils zweite Kolben-Zylindereinheit betätigt wird. Hierbei weist eine der Kolben- Zylindereinheiten den Nehmerzylinder und die andere Kolben-Zylindereinheit den Geberzylinder auf, wobei die Betätigung des Kolbens im Nehmerzylinder über den Kolben des Geberzylinders verursacht wird.
Um eine möglichst dynamische Ansteuerung zu ermöglichen, ist es das Ziel solche Kolben- Zylindereinheiten möglichst schnell zu betätigen, um eine durch zumindest eine Kolben- Zylindereinheit betätigte Kupplung schnell zu öffnen oder zu schließen. Unter anderem durch Temperatureinflüsse kann es zu einer Reibungserhöhung kommen, welche dazu führt, dass das Verstellen einer Kolben-Zylindereinheit langsamer geschieht. Durch die unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten kann es dabei zur Bildung eines Unterdrucks in einer der Kolben- Zylindereinheiten kommen. Dieser Unterdruck kann zu Undichtigkeiten führen, welche dadurch verursacht werden, dass die Dichtungen von ihren Dichtflächen abgehoben werden. Hierbei kann es zum ungewollten Ansaugen von Luft oder Arbeitsfluid in den Kolben der betroffenen Kolben-Zylindereinheit kommen. In beiden Fällen wird insbesondere die Kennlinie hinsichtlich des Arbeitsweges der Kolben-Zylindereinheit beeinträchtigt. Unterdruck kann auch in einer einzelnen Kolben-Zylindereinheit entstehen.
Sofern die betroffene Kolben-Zylindereinheit zur Ansteuerung einer Kupplung verwendet wird, wird somit auch die Kupplungskennlinie der Kupplung bezogen auf den Arbeitsweg der Kolben-Zylindereinheit beeinflusst, was zu Komforteinbußen führen kann, da das aufgrund der Momentenregelung erwartete zu übertragende Moment an der Kupplung nicht mehr mit dem tatsächlich übertragenen Moment übereinstimmt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kolben-Zylindereinheit zu schaffen, die es ermöglicht eine dynamische Verstellung des Kolbens herbeizuführen, wobei die Entstehung eines Unterdrucks innerhalb der Kolben-Zylindereinheit reduziert oder gänzlich ausgeschlossen ist. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Kolben- Zylindereinheit zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung bezüglich der Kolben-Zylindereinheit wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit, insbesondere zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung in einem Fahrzeug, mit einem Kolben, mit einem Zylinder und mit einem Dichtungsmittel, wobei die Kolben-Zylindereinheit an einen Fluidkreislauf fluidisch angebunden ist, wobei der Kolben axial in dem Zylinder verschiebbar ist und wobei das Dichtungsmittel dichtend zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet ist, wobei in oder an der Kolben-Zylindereinheit ein Sensor angeordnet ist, durch welchen ein Druck im Inneren der Kolben-Zylindereinheit und/oder in dem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf messbar ist.
Insbesondere durch ein zu schnelles Verfahren des Kolbens in einer Kolben-Zylindereinheit kann ein Unterdruck in der Kolben-Zylindereinheit entstehen. Dadurch kann es vorkommen, dass Arbeitsfluid oder Luft durch die zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordneten Dichtungsmittel angesaugt wird. Dadurch wird ein nicht eingeplanter und nicht vorhersehbarer Volumenausgleich im Inneren der Kolben-Zylindereinheit erzeugt, der zu einer Veränderung der Verstellcharakteristik der Kolben-Zylindereinheit führt. Diese Veränderung wirkt sich somit auch auf eine Kupplung aus, welche durch die betreffende Kolben-Zylindereinheit verstellbar ist. Folglich wird auch die Kennlinie der Kupplung unvorhergesehen verändert.
Ursächlich für diese Veränderung ist der Volumenausgleich, der infolge des in der Kolben- Zylindereinheit herrschenden Unterdrucks entsteht. Durch das Vorsehen eines Sensors, durch welchen der Druck im Inneren der Kolben-Zylindereinheit erfasst werden kann, kann erkannt werden, wann ein Unterdruck entsteht. Dadurch kann vorteilhafterweise durch einen Eingriff ins mechanische und/oder hydraulische System eine Beeinflussung vorgenommen werden, die einer Veränderung der Verstellcharakteristik und/oder der Kennlinie der Kupplung entgegenwirkt.
Der Sensor kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch derart angeordnet sein, dass er den Druck innerhalb des Fluidkreislaufes, in welchen die Kolben-Zylindereinheit eingebunden ist, erfassen kann. Der Fluidkreislauf kann dabei vorteilhafterweise ein Hydraulikkreislauf sein, in welchem ein Arbeitsfluid strömt, durch welches die Verstellung des Kolbens der Kolben- Zylindereinheit verursacht wird. Durch ein Erfassen des Drucks des Arbeitsfluids, welches in der Kolben-Zylindereinheit verwendet wird, kann auch eine Aussage über das Entstehen eines Unterdrucks in der Kolben-Zylindereinheit selbst gemacht werden. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kolben durch ein Positionierelement verschiebbar ist, wobei die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens abhängig von dem durch den Sensor ausgegebenen Wert durch das Positionierelement vorgebbar ist.
Der Sensor erfasst vorteilhafterweise den Druck im Inneren der Kolben-Zylindereinheit beziehungsweise den Druck des Arbeitsfluids, mit welchem die Kolben-Zylindereinheit beaufschlagt ist. Den erfassten Messwert kann der Sensor an eine Positioniereinheit und/oder eine Auswerteeinheit, wie beispielsweise ein Steuergerät, weitergeben. In der Positioniereinheit selbst oder in der Auswerteeinheit wird auf Grundlage des Sensorsignals eine Stellvorgabe erzeugt, die an die Positioniereinheit weitergeleitet wird. Abhängig von der an die Positioniereinheit weitergeleiteten Stellvorgabe, wirkt die Positioniereinheit auf die Verstellung des Kolbens ein. Beispielsweise kann die Verstellgeschwindigkeit für den Kolben erhöht oder erniedrigt werden. Insbesondere durch eine Erniedrigung der Verstellgeschwindigkeit kann dabei das Entstehen eines Unterdrucks reduziert werden oder ein vorhandener Unterdruck abgebaut werden. Vorteilhafterweise endet die Beeinflussung der Verstellgeschwindigkeit des Kolbens erst nach dem Erreichen eines zumindest leichten Überdrucks.
Der vom Sensor gemessene Wert kann dabei als Signal direkt zur Steuerung der Positioniereinheit verwendet werden oder zuerst eine signaltechnische Umwandlung durchlaufen. Insbesondere kann der gemessene Wert in einer Steuereinheit mit einem dort hinterlegten Kennfeld abgeglichen werden, so dass eine situationsgerechte Beeinflussung der Verstellgeschwindigkeit des Kolbens ermöglicht wird. Neben den vorherrschenden Druckverhältnissen können auch weitere Größen zur Erzeugung einer Stellvorgabe herangezogen werden. Hierzu zählen beispielsweise Temperaturen, das übertragene Drehmoment oder eine Differenz zwischen dem übertragenen Drehmoment und dem erwarteten Drehmoment.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn durch den Sensor ein Überdruck und/oder ein Unterdruck messbar ist, wobei das durch den Sensor ausgebbare Signal proportional zum gemessenen Druck ist.
Vorteilhafterweise kann durch den verwendeten Sensor sowohl ein Überdruck als auch ein Unterdruck erfasst werden. Dies ermöglicht eine Überwachung des Drucks in der Kolben- Zylindereinheit beziehungsweise in dem angeschlossenen Hydraulikkreislauf in allen relevanten Druckbereichen. Für den Fall, dass ein leichter Überdruck im Inneren der Kolben- Zylindereinheit herrscht, muss beispielsweise die Verstellgeschwindigkeit nicht direkt beeinf- lusst werden, da durch den Überdruck ein ungewolltes Ansaugen von Arbeitsfluid oder Luft über das Dichtungsmittel hinweg ausgeschlossen ist.
Vorteilhafterweise ist das vom Sensor ausgegebene Signal proportional zum jeweils gemessenen Druck. Dies bedeutet, dass sich das ausgegebene Signal direkt mit dem jeweils gemessenen Druck verändert. Auf diese Weise kann auch auf geringe Schwankungen des Drucks reagiert werden. Das ausgegebene Signal kann dabei entweder durch den Sensor selbst oder durch eine Steuereinheit ausgegeben werden. Ein proportionaler Zusammenhang zwischen dem gemessenen Druck und dem ausgegebenen Signal ist vorteilhaft, da es dadurch ermöglicht wird mit einer höheren Dynamik auf Signalveränderungen zu reagieren. Das Signal verändert sich dabei mit dem gemessenen Wert selbst.
Es kann ein Korrekturfaktor vorgesehen werden, mit dem das Signal gewichtet wird. Dieser kann konstant sein oder veränderlich. Ein veränderlicher Korrekturfaktor kann beispielsweise durch ein vorgegebenes Kennfeld definiert werden.
Auch kann es zweckmäßig sein, wenn der Sensor beim Wechsel von einem Überdruck zu einem Unterdruck oder beim Wechsel von einem Unterdruck zu einem Überdruck ein konstantes Signal ausgibt, welches amplitudenunabhängig vom gemessenen Wert ist.
Ein Sensor, welcher lediglich den Übergang von einem positiven Druck auf einen negativen Druck oder umgekehrt anzeigt, ist besonders vorteilhaft, da der Aufbau wesentlich einfacher ist und somit die Kosten geringer sind. Der Sensor gibt dabei vorteilhafterweise ab dem Zeitpunkt des Vorzeichenwechsels des Drucks ein konstantes Signal aus. Der Sensor ermöglicht es so auf einfache Weise den Vorzeichenbereich des herrschenden Drucks zu erfassen. Durch eine Beeinflussung der Verstellgeschwindigkeit kann dabei der herrschende Druck be- einflusst werden. Die Verstellgeschwindigkeit kann dabei soweit verlangsamt werden, bis ein erneuter Vorzeichenwechsel eintritt und somit das vom Sensor zuvor ausgesandte Signal gleich Null wird. Sofern der Sensor beim Vorliegen eines Unterdrucks ein Null-Signal ausgibt, kann das Erreichen eines Überdrucks durch ein von Null verschiedenes Signal erkannt werden. Die Auflösung des jeweils herrschenden Drucks ist dabei nicht so fein wie bei einem Sensor, der ein zum Messwert proportionales Signal ausgibt. Die Beeinflussung des Systems ist daher nur mit einer geringeren Güte möglich. Auch die Anpassung der Verstellgeschwindigkeit ist durch die Verwendung eines solchen Sensors verlangsamt. Die Dynamik der Druckanpassung ist durch die Verwendung eines solchen Sensors erniedrigt. Dennoch bildet der Sensor eine einfache und robuste Möglichkeit zur Beeinflussung des Systems, um das Entstehen von Unterdrücken zu minimieren oder gänzlich zu vermeiden.
Die Aufgabe des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Verstellen des Kolbens einer Kolben- Zylindereinheit zur Betätigung einer Kupplung, wobei die nachfolgenden Schritte ausgeführt werden:
Erfassen des Drucks im Inneren der Kolben-Zylindereinheit und/oder in dem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf mittels eines Sensors in Form eines Messwertes.
Umwandeln des Messwertes in eine Stellvorgabe für das Positionierelement.
Vorgeben einer Verstellgeschwindigkeit für den Kolben durch das Positionierelement.
Verstellen des Kolbens durch das Positionierelement.
Erfassen des Drucks im Inneren der Kolben-Zylindereinheit und/oder in dem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, da ausgehend von dem Druck im Inneren der Kolben- Zylindereinheit eine Beeinflussung der Verstellgeschwindigkeit des Kolbens erreicht werden kann, wodurch dem weiteren Ansteigen des Unterdrucks oder dem Beibehalten eines Unterdrucks direkt entgegenwirkt werden kann. Vorteilhafterweise wird der gemessene Druck durch den Sensor oder eine Steuereinheit derart umgewandelt, dass eine Positioniereinheit die Verstellung des Kolbens entsprechend anpasst, dass der Unterdruck abgebaut wird. Die Positioniereinheit kann beispielsweise durch einen Aktuator gebildet sein, welcher die Verstellung der Kolben-Zylindereinheit beeinflusst. Beispielsweise kann der Aktuator ein Ventil sein, welches einen Hydraulikkreislauf freigibt oder verschließt. Alternativ kann der Aktuator auch durch eine weitere Kolben-Zylindereinheit gebildet sein, welche auf die Verstellung des Kolbens einwirkt.
Der Druck wird vorteilhafterweise direkt in der Kolben-Zylindereinheit gemessen oder in dem Hydraulikkreislauf, in welchem das Arbeitsfluid strömt, welches auch innerhalb der Kolben- Zylindereinheit strömt. Je nach Ausgestaltung kann dabei von dem gemessenen Wert im Hydraulikkreislauf direkt auf den Druck im Inneren der Kolben-Zylindereinheit geschlossen werden oder es kann der Druck mittels einer Umrechnung errechnet werden.
Der von Sensor gemessene und für die Positioniereinheit umgewandelte Wert führt vorteilhafterweise zu einer weiteren Verstellung des Kolbens mit den Stellvorgaben, die aus dem Messwert des Sensors resultieren. Wobei insbesondere eine Verstellgeschwindigkeit, welche im Vergleich zum nicht beeinflussten System erniedrigt ist, zum Abbau eines Unterdrucks führt.
Vorteilhafterweise wird während des gesamten Verfahrens der Druck im Inneren der Kolben- Zylindereinheit erfasst. Die Verstellgeschwindigkeit kann dabei fortwährend oder in definierten Intervallen beeinflusst werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Regelschleife wiederholt wird, solange der im Inneren der Kolben-Zylindereinheit und/oder in einem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf erfasste Druck außerhalb eines definierten Grenzbereichs liegt.
Der definierte Grenzbereich ist dabei insbesondere durch einen Nullwert für den Druck beziehungsweise durch einen leichten Überdruck nach unten hin begrenzt. Auf diese Weise soll insbesondere das Entstehen beziehungsweise das Erhöhen eines Unterdrucks vermieden werden und vorteilhafterweise ein vorhandener Unterdruck abgebaut werden. Vorteilhafterweise wird das Verfahren, welches die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens beeinflusst, so- lange durchgeführt bis der Unterdruck vollständig abgebaut ist und ein leichter Überdruck vorliegt.
In einer vorteilhaften Ausführung wird der Druck entweder fortlaufend oder in festgelegten Intervallen auch dann erfasst, wenn dieser im Bereich eines Überdrucks liegt. Dadurch kann eine besonders schnelle Reaktion auf das Auftreten eines Unterdrucks erreicht werden, wodurch die Qualität der Kupplungsbetätigung verbessert wird.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens erniedrigt wird, wenn der durch den Sensor erfasste Messwert einem Unterdruck entspricht.
Durch ein Erniedrigen der Verstellgeschwindigkeit des Kolbens kann dem Ansteigen des Unterdrucks beziehungsweise dem weiteren Bestehen des Unterdrucks entgegen gewirkt werden. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, dass die Verstellgeschwindigkeit solange im Vergleich zu der normal vorgegebenen Verstellgeschwindigkeit erniedrigt bleibt, dass der Unterdruck abgebaut werden kann. Durch eine langsamere Kolbenbewegung können Ausgleichsprozesse, wie etwa das Nachströmen von Arbeitsfluid, besser stattfinden, wodurch das Entstehen eines Unterdrucks vermieden wird.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass die Stellvorgabe für das Positionierelement durch den mit einem veränderlichen Korrekturfaktor gewichteten Messwert gebildet ist, wobei der Korrekturfaktor umso größer ist, je größer der durch den Sensor gemessene Unterdruck ist.
Es ist besonders vorteilhaft den Messwert mit einem Korrekturfaktor zu gewichten, um eine höhere Dynamik bei der Kompensation zu erreichen. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Verstellgeschwindigkeit bei einem großen Unterdruck stärker reduziert wird als bei einem kleinen Unterdruck. Durch die stärkere Reduzierung kann der Unterdruck schneller abgebaut werden, was insgesamt zu einer schnelleren Kompensation des Unterdrucks führt.
Über einen Korrekturfaktor kann, je nach Gestaltung des Korrekturfaktors, eine besonders angepasste Stellvorgabe für das Positionierelement erzeugt werden. Dabei kann beispielsweise eine stärkere Gewichtung der hohen Unterdruckmesswerte erzeugt werden, um eine schnellere Kompensation zu erreichen. In vorteilhaften Ausführungen kann auch ein an das Gesamtsystem angepasstes Kennfeld zur Gewichtung der Messwerte hinterlegt werden, um einen vorteilhaften Abbau des Unterdrucks zu erreichen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren beim Öffnen der Kupplung angewendet wird, wobei das Verfahren erst angewendet wird, wenn der Greifpunkt der Kupplung, welcher einem übertragenem Drehmoment von ungefähr 0 Nm entspricht, erreicht beziehungsweise unterschritten ist.
Das Verfahren zur Regulierung des Unterdrucks beziehungsweise zur Beeinflussung der Verstellgeschwindigkeit wird vorteilhafterweise nur während des Öffnungsvorgangs der Kupplung angewendet. Dies liegt darin begründet, dass die Entstehung eines Unterdrucks vorzugsweise beim Öffnen der Kupplung auftritt. Außerdem wird das Verfahren bevorzugt erst dann angewandt, wenn der Greifpunkt der Kupplung erreicht beziehungsweise dieser unterschritten ist. Der Greifpunkt ist allgemein als ein Punkt definiert, in welchem die Reibbeläge einer Kupplung zwar noch aneinander anliegen, jedoch kein nennenswertes Drehmoment mehr übertragen wird. Es ist besonders vorteilhaft das Verfahren ab diesem Zeitpunkt einzusetzen, da dann durch die Verwendung des Verfahrens die Dynamik bei der Trennung der Kraftübertragung beziehungsweise beim Abbau des Moments an der Kupplung nicht negativ beeinflusst wird.
Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die Drucküberwachung im geschlossenen Zustand und/oder im offenen Zustand der Kupplung aktiv ist.
Durch eine fortwährende Überwachung des Drucks in der Kolben-Zylindereinheit kann insgesamt schneller auf den Aufbau eines Unterdrucks reagiert werden. Dadurch kann die Verstellcharakteristik positiv beeinflusst werden. Dabei ist die Drucküberwachung insbesondere auch dann aktiv, wenn ein so genannter Schnüffelvorgang stattfindet, welcher dem Ausgleich von Arbeitsfluid aufgrund von Volumenschwankungen dient.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
Dabei zeigen: Figur 1 eine Kupplungskennlinie einer Kupplung, welche durch eine Kolben-
Zylindereinheit betätigbar ist, wobei ein Streubereich angedeutet ist, welcher den Bereich beschreibt in den die Kennlinie verschoben werden kann,
Figur 2 ein zweiteiliges Diagramm, wobei im oberen Bereich ein Druckverlauf über der
Zeit aufgezeigt ist, wie er typischerweise von einem Sensor in einem Hydraulikkreislauf einer Kolben-Zylindereinheit, welche zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeugs vorgesehen ist, erfasst werden kann, wobei im unteren Bereich der Weg eines Kolbens einer Kolben-Zylindereinheit über der Zeit dargestellt ist,
Figur 3 ein Ablaufdiagramm, welches die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in aufeinanderfolgenden Blöcken darstellt, und
Figur 4 eine schematische Ansicht einer Kolben-Zylindereinheit, die fluidisch mit einem
Fluidkreislauf verbunden ist, wobei in der Kolben-Zylindereinheit und im Fluid- kreislauf ein Sensor zur Drucküberwachung angeordnet ist.
Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm 1 , welches auf der mit dem Bezugszeichen 5 bezeichneten X- Achse den Arbeitsweg eines Aktuators einer Kolben-Zylindereinheit zeigt. Auf der mit dem Bezugszeichen 4 bezeichneten Y-Achse ist der an der Berührungsstelle zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite einer Kupplung entstehende Druck dargestellt. Die Kennlinie 2 der Kupplung folgt dabei dem Prinzip, dass mit zunehmendem Arbeitsweg des Aktuators ein höherer Druck an der Berührungsstelle zwischen Kupplungsantrieb und Kupplungsabtrieb herrscht. Die Kupplung wird folglich mit zunehmendem Arbeitsweg des Aktuators geschlossen. Dies ist auf eine stärkere Pressung in der Berührstelle infolge des ausfahrenden Aktuators der Kolben-Zylindereinheit zurückzuführen.
Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine gewöhnliche Kennlinie einer Kupplung dargestellt, bei dieser erhöht sich der Druck in der Berührstelle zuerst nur in geringem Maße, bis ein ausreichend großes Anliegen der antriebsseitigen Beläge an den abtriebsseitigen Belägen der Kupplung erreicht ist. Ab diesem Zeitpunkt nimmt der Druck an dieser Berührungsstelle dann stark zu, was durch eine wesentlich steilere Steigung der Kennlinie 2 angedeutet ist. Der Verlauf der Kennlinie 2 ist durch Eigenschaften der Kupplung, wie etwa die Dimensionierung der Federn, die Eigenschaften der Reibbeläge, die geometrische Ausrichtung der Elemente zueinander oder die Fertigungstoleranzen beeinflusst. Die Kennlinie 2 kann jedoch für jede Kupplung individuell ermittelt werden und ist im Rahmen einer gewissen Toleranz für Kupplungen eines Bautyps sehr ähnlich oder sogar identisch.
Mit dem Bereich 3 ist ein Streubereich bezeichnet, in welchem die Kennlinie 2 aufgrund von Störeinflüssen verschoben werden kann. Diese Störeinflüsse können dabei insbesondere durch das Auftreten eines Unterdrucks im Hydraulikkreislauf oder in der Kolben- Zylindereinheit selbst entstehen. Das Auftreten eines Unterdrucks führt dabei insbesondere zu nicht vorhersehbaren Schwankungen der Kennlinie 2, welche beispielsweise in einer Parallelverschiebung oder in einem Kippen des steileren Teils der Kennlinie 2 resultieren können. Insbesondere die schlechte Vorhersehbarkeit der Schwankungen ist dabei nachteilhaft für den Komfort, da es zu einer Abweichung von dem erwarteten zu übertragenden Moment und dem tatsächlich übertragenen Moment in der Kupplung kommen kann. Eine solche unvorhersehbare Abweichung der Kennlinie 2 ist daher aus Komfortgründen zu vermeiden.
Die Figur 2 zeigt im oberen Bereich eine Kennlinie 10, welche oberhalb der Achse 1 1 einen Bereich zeigt, in welchem ein Überdruck im hydraulischen System beziehungsweise in der Kolben-Zylindereinheit herrscht. Die Achse 1 1 entspricht einer Zeitachse wobei die Zeit von links nach rechts zunimmt. Unterhalb der Achse 1 1 ist der Bereich des Unterdrucks dargestellt. Auf der Achse 12 ist somit ausgehend vom Schnittpunkt der Achsen 1 1 , 12 nach oben hin ein Überdruck und nach unten hin ein Unterdruck aufgetragen.
Im unteren Bereich der Figur 2 ist die Kennlinie 13 gezeigt. Die Achse 14, welche zur oberen Achse 1 1 parallel verläuft, zeigt ebenfalls einen Zeitverlauf, welcher mit dem der Achse 1 1 identisch ist. Auf der mit dem Bezugszeichen 15 bezeichneten Achse ist die Position des Ak- tuators der Kolben-Zylindereinheit dargestellt.
Unterhalb der Achse 14 befindet sich die Kolben-Zylindereinheit, welche der Betätigung der Kupplung dient, in einem so genannten Schnüffelvorgang. In diesem ist der Kolben relativ zum Zylinder derart verfahren, dass ein definierter Volumenausgleich innerhalb der Kolben- Zylindereinheit stattfinden kann. Die durch die Kolben-Zylindereinheit betätigte Kupplung überträgt hierbei kein Moment. Die senkrecht verlaufenden Linien 16, 17 bezeichnen einen Zeitpunkt 16, bei welchen die Kolben-Zylindereinheit den Schnüffelvorgang durch Verfahren des Kolbens relativ zum Zylinder beendet. Dies kann beispielsweise durch ein Verschließen einer Überströmöffnung erreicht werden. Der Zeitpunkt 17 beschreibt den Zeitpunkt, an welchem die Kolben- Zylindereinheit wieder einen Schnüffelvorgang beginnt.
Mit der horizontal verlaufenden Linie 18 ist der so genannte Greifpunkt der Kupplung dargestellt. An dem Greifpunkt beginnt der Aufbau der Momentenübertragung durch die Kupplung, wenn die Linie 18 am Punkt 19 von unten nach oben durchschritten wird. Die Momentenübertragung endet am Greifpunkt, wenn die Linie 18 an dem Punkt 20 von oben nach unten unterschritten wird. Am Greifpunkt ist der Aktuator derart verfahren, dass die Reibbeläge der Kupplung aneinander anliegen, jedoch noch keine nennenswerte Momentenübertragung stattfindet.
Ausgehend von der linken Seite der Figur 2 wird der Aktuator ausgefahren, wodurch die Kupplung geschlossen wird. Ab dem Zeitpunkt 16, an welchem die Kupplung den Schnüffelbereich verlässt, entsteht ein leichter Überdruck, wie an der Kennlinie 10 im oberen Bereich erkennbar ist. Im Schnittpunkt der Kennlinie 13 mit der den Greifpunkt symbolisierenden Linie 18 beginnt der Überdruck stärker anzusteigen. Der Überdruck resultiert dabei aus einer Kompression des Arbeitsfluids in der Kolben-Zylindereinheit bzw. in dem angebundenen Hydraulikkreislauf. Der Überdruck steigt so lange an bis die Kupplung im Bereich 21 der Kennlinie 13 angelangt ist. Der Bereich 21 stellt dabei einen stationären Bereich dar, in dem die Kupplung geschlossen ist und der Aktuator nicht bewegt wird. Der Überdruck bleibt folglich im Bereich 22 der Kennlinie 10 ebenfalls konstant.
Schließlich wird der Aktuator wieder zurückgefahren, wodurch der Verlauf der Kennlinie 13 absinkt. Der entstandene Überdruck, welcher durch die Kennlinie 10 dargestellt ist, nimmt ebenfalls ab. Sowohl die Druckzunahme als auch die Druckabnahme sind durch lineare Verläufe dargestellt. Sie werden durch den ebenfalls linearen Verlauf der Bewegung des Aktua- tors verursacht.
Ab dem Unterschreiten der Linie 18, welche den Greifpunkt darstellt, befindet sich die
Kupplung in einem Zustand, in welchem keine Momente mehr übertragen werden. In einem System ohne das erfindungsgemäße Verfahren, also mit einer gleich bleibenden Verstellge- schwindigkeit für den Aktuator, verläuft der Arbeitsweg des Aktuators wie in dem mit dem Bezugszeichen 23 bezeichneten Bereich der Kennlinie 13. Die Bewegung wird hierbei mit gleich bleibender Geschwindigkeit fortgeführt, bis in der Kolben-Zylindereinheit schließlich wieder ein Schnüffelvorgang beginnt.
Zu diesem Verlauf 23 gehört der Druckverlauf 25 der Kennlinie 10 aus dem oberen Abschnitt. Der Druck fällt dabei fast schlagartig in einen Bereich, in welchem ein Unterdruck herrscht. In diesem Zustand kann es passieren, dass durch die nicht unterdruckdichten Dichtungsmittel zwischen dem Kolben und dem Zylinder unkontrolliert Luft oder Arbeitsfluid angesaugt wird, wodurch die Kennlinie der Kolben-Zylindereinheit und damit auch die Kennlinie der betätigten Kupplung unkontrolliert verändert wird.
Daher wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verstellgeschwindigkeit des Aktuators reduziert, wodurch sich der Verlauf 24 der Kennlinie 13 ergibt. Die geringere Neigung der Kennlinie 13 zeigt, dass die Verstellgeschwindigkeit geringer ist als bei dem Verlauf 23. Beim Schneiden der Achse 14 wird die Verstellgeschwindigkeit wieder erhöht, wodurch der Aktuator, wie ursprünglich auch im Verlauf 23 vorgesehen, auf ein Niveau deutlich unterhalb der Achse 14 abfällt. Im oberen Abschnitt entspricht der Druckverlauf 26 dem erfindungsgemäßen Verfahren des Aktuators nach dem Verlauf 24. Im Druckverlauf 26 wird zu keiner Zeit ein Unterdruck erzeugt, wodurch auch die negative Beeinflussung der Kennlinie 2 der Kupplung vermieden wird.
Die in der Figur 2 gezeigten Verläufe 24 und 26 stellen somit den Druckverlauf 26 und den Arbeitsweg 24 des Aktuators über der Zeit dar, die erreicht werden, wenn das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung findet. Beide Verläufe weichen erst dann von den unveränderten Verläufen 23 und 25 ab, wenn der Greifpunkt der Kupplung unterschritten ist und somit keine Momentenübertragung mehr in der Kupplung stattfindet. Dadurch ist die Dynamik der Kupplung im Bereich des normalen Schließvorgangs und des normalen Öffnungsvorgangs nicht negativ beeinflusst.
Die Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Reduktion beziehungsweise zur Vermeidung von einem Unterdruck im Hydraulikkreislauf der Kolben-Zylindereinheit beziehungsweise in der Kolben-Zylindereinheit selbst beschreibt. Ausgehend von dem Pfeil 30, welcher den Signaleingang an einem Sensor darstellt, kann das Signal des Drucksensors in dem Block mit dem Bezugszeichen 31 verarbeitet werden. Es kann hierbei insbesondere mit einem Gewichtungsfaktor versehen werden, oder mit einem vordefinierten Kennfeld abgeglichen werden.
In Block 32 wird der vom Sensor erfasste Wert in eine Stellvorgabe für das Positionierelement, welches die Position und die Verstellgeschwindigkeit des Aktuators beeinflusst, umgewandelt. Anschließend wird in Block 33 die Verstellgeschwindigkeit des Aktuators entsprechend der im Block 32 getroffenen Vorgabe angepasst.
Schließlich wird in Block 34 die Verstellung des Aktuators beziehungsweise des Kolbens der Kolben-Zylindereinheit vorgenommen. In Block 35 wird wiederum der Druck im Hydraulikkreislauf beziehungsweise in der Kolben-Zylindereinheit erfasst. Die Erfassung des Drucks kann abweichend zu dem Ablaufdiagramm der Figur 3 auch fortlaufend während der anderen Verfahrensschritte stattfinden.
Schließlich wird das Verfahren entlang des Pfeils 36 entweder beendet, wenn der Aktuator ohne das Entstehen eines Unterdrucks an der Zielposition angekommen ist, oder das Verfahren wird entlang des Pfeils 37 wiederholt, wodurch ein weiteres hinsichtlich der Verstellgeschwindigkeit angepasstes Verfahren des Aktuators möglich ist. Es können in vorteilhaften Ausgestaltungen beliebig viele Durchläufe des Verfahrens entlang des Ablaufdiagramms der Figur 3 realisiert werden. Dies hängt in erster Linie von der Regelgüte, der Regelgeschwindigkeit und den gemachten Zielvorgaben ab.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Kolben-Zylindereinheit 40, welche im Wesentlichen durch einen Zylinder 41 , einen Kolben 42 und Dichtmittel 43 gebildet ist. Der Kolben 42 ist dabei axial im Zylinder 41 verlagerbar, während er gegenüber dem Zylinder 41 durch die Dichtmittel 43 abgedichtet ist.
Links des Kolbens 42 ist der Arbeitsraum 48 angeordnet und rechts vom Kolben ist der Arbeitsraum 47 angeordnet. Die Arbeitsräume 47, 48 sind fluidisch an einen Fluidkreislauf 44 angebunden. In der Figur 4 ist weiterhin im Fluidkreislauf ein Positionierelement 45 angeordnet. Das Positionierelement 45 kann beispielsweise eine weitere Kolben-Zylindereinheit sein, welche eine Bewegung des Arbeitsfluids in der Kolben-Zylindereinheit 40 verursachen kann, wodurch eine Verstellung des Kolbens 42 relativ zum Zylinder 41 erzeugt werden kann. Das Positionierelement 45 kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch durch ein Ventil gebildet sein, welches den Fluss des Arbeitsfluids entsprechend beeinflussen kann.
In einer alternativen Ausführung kann der Kolben 42 auch mechanisch an einen Kolben einer weiteren Kolben-Zylindereinheit angebunden sein. Die Bewegung des Kolbens 42 wird dann durch die Bewegung des nicht gezeigten Kolbens verursacht. In diesem Fall ist die Kopplung zwischen dem Kolben 42 und dem nicht gezeigten Kolben, welcher als Positionierelement dient, mechanisch und nicht hydraulisch. In diesem Fall kann der Druck entweder in der Kolben-Zylindereinheit 40 gemessen werden oder in der als Positionierelement agierenden nicht gezeigten Kolben-Zylindereinheit. Der Druck in der Kolben-Zylindereinheit 40 kann dann über eine Umrechnung ermittelt werden, wenn die geometrischen Eigenschaften der beiden Kolben-Zylindereinheiten bekannt sind. Auch bei einer mechanischen Anbindung des Kolbens 42 ist die Kolben-Zylindereinheit 40 fluidisch an einen Fluidkreislauf 44 angebunden. Insbesondere die Arbeitsräume 47, 48 sind dabei an einen Fluidkreislauf 44 angebunden.
Ein Drucksensor kann beispielsweise in einem der Arbeitsräume 47, 48 angeordnet sein. Alternativ kann ein Drucksensor von außen an die Kolben-Zylindereinheit 40 angebunden sein oder in den Fluidkreislauf 44 integriert sein. Wesentlich ist, dass durch den Drucksensor auf die Druckverhältnisse in der Kolben-Zylindereinheit 40 geschlossen werden kann, beispielsweise durch eine direkte Messung oder durch eine Umrechnung.
Eine Kupplung kann beispielsweise an die nach links abragende Kolbenstange 46
angebunden sein. Durch ein Verfahren des Kolbens 42 wird dabei die Kupplung geöffnet oder geschlossen.
Von den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen geht insbesondere hinsichtlich des besonders vorteilhaften Verfahrens sowie der geometrischen Ausgestaltung keine beschränkende Wirkung aus. Die Figuren dienen insbesondere der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens. Bezuqszeichenliste Diagramm
Kennlinie
Streubereich
Achse (Druck)
Achse (Aktuatorposition)
Kennlinie (Druckverlauf im Hydraulikkreislauf bzw. in der Kolben-Zylindereinheit) Achse (Zeit)
Achse (Druck)
Kennlinie (Aktuatorposition)
Achse (Zeit)
Achse ( Aktuatorposition)
Beenden des Schnüffelvorgangs
Beginnen des Schnüffelvorgangs
Greifbereich der Kupplung
Schnittpunkt
Schnittpunkt
Bereich der Kennlinie 13 (Ruheposition Aktuator, Kupplung geschlossen) Bereich der Kennlinie 10 (konstanter Überdruck)
Verlauf der Kennlinie 13 ohne Verfahrensanwendung
Verlauf der Kennlinie 13 mit Verfahrensanwendung
Verlauf der Kennlinie 10 ohne Verfahrensanwendung
Verlauf der Kennlinie 10 mit Verfahrensanwendung
Signaleingang am Sensor (Signal entspricht gemessenem Druck)
Verarbeitung des Messwertes
Umwandlung des Messwertes in eine Stellvorgabe
Anpassung der Verstellgeschwindigkeit
Verstellung des Aktuators
Messung des Drucks
Beendung des Verfahrens
Wiederholung des Verfahrens
Kolben-Zylindereinheit
Zylinder Kolben
Dichtungsmittel Fluidkreislauf Positioniermittel Kolbenstange Arbeitsraum Arbeitsraum

Claims

Patentansprüche
1 . Kolben-Zylindereinheit (40), insbesondere zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung in einem Fahrzeug, mit einem Kolben (42), mit einem Zylinder (41 ) und mit einem Dichtungsmittel (43), wobei die Kolben-Zylindereinheit (40) an einen Fluidkreislauf (44) fluidisch angebunden ist, wobei der Kolben (42) axial in dem Zylinder (41 ) verschiebbar ist und wobei das Dichtungsmittel (43) dichtend zwischen dem Kolben (42) und dem Zylinder (41 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Kolben-Zylindereinheit (40) ein Sensor angeordnet ist, durch welchen ein Druck im Inneren der Kolben-Zylindereinheit (40) und/oder in dem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf (44) messbar ist.
2. Kolben-Zylindereinheit (40) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (42) durch ein Positionierelement (45) verschiebbar ist, wobei die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens (42) abhängig von dem durch den Sensor ausgegebenen Wert durch das Positionierelement (45) vorgebbar ist.
3. Kolben-Zylindereinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Sensor ein Überdruck und/oder ein Unterdruck messbar ist, wobei das durch den Sensor messbare Signal proportional zum gemessenen Druck ist.
4. Kolben-Zylindereinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor beim Wechsel von einem Überdruck zu einem Unterdruck oder beim Wechsel von einem Unterdruck zu einem Überdruck ein konstantes Signal ausgibt, welches amplitudenunabhängig vom gemessenen Wert ist.
5. Verfahren zum Verstellen des Kolbens (42) einer Kolben-Zylindereinheit (40) zur Betätigung einer Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgenden Schritte ausgeführt werden:
Erfassen des Drucks (30, 35) im Inneren der Kolben-Zylindereinheit (40) und/oder in dem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf (44) mittels eines Sensors in Form eines Messwertes. ■ Umwandeln des Messwertes (31 ) in eine Stellvorgabe (32) für das Positionierelement (45).
■ Vorgeben einer Verstellgeschwindigkeit (33) für den Kolben (42) durch das Positionierelement (45).
■ Verstellen des Kolbens (34) durch das Positionierelement (45).
■ Erfassen des Drucks (35) im Inneren der Kolben-Zylindereinheit (40) und/oder in dem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf (44).
6. Verfahren zum Verstellen des Kolbens (42) einer Kolben-Zylindereinheit (40) zur Betätigung einer Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Regelschleife (37) wiederholt wird, solange der im Inneren der Kolben- Zylindereinheit (40) und/oder in einem fluidisch angebundenen Fluidkreislauf (44) er- fasste Druck (30, 35) außerhalb eines definierten Grenzbereichs liegt.
7. Verfahren zum Verstellen des Kolbens (42) einer Kolben-Zylindereinheit (40) zur Betätigung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens (42) erniedrigt wird (24), wenn der durch den Sensor erfasste Messwert einem Unterdruck (25) entspricht.
8. Verfahren zum Verstellen des Kolbens (42) einer Kolben-Zylindereinheit (40) zur Betätigung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorgabe für das Positionierelement (45) durch den mit einem veränderlichen Korrekturfaktor gewichteten Messwert gebildet ist, wobei der Korrekturfaktor umso größer ist, je größer der durch den Sensor gemessene Unterdruck ist.
9. Verfahren zum Verstellen des Kolbens (42) einer Kolben-Zylindereinheit (40) zur Betätigung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren beim Öffnen der Kupplung angewendet wird, wobei das Verfahren erst angewendet wird, wenn der Greifpunkt der Kupplung, welcher einem übertragenem Drehmoment von ungefähr 0 Nm entspricht, erreicht beziehungsweise unterschritten ist.
10. Verfahren zum Verstellen des Kolbens (42) einer Kolben-Zylindereinheit (40) zur Betätigung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucküberwachung im geschlossenen Zustand und/oder im offenen Zustand der Kupplung aktiv ist.
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