WO2015110106A1 - Hydrostatisch betätigtes kupplungssystem - Google Patents

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Erhard Hodrus
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Definitions

  • the invention relates to a hydrostatically actuated clutch system with a hydrostatic clutch actuator for the hydrostatic actuation of a clutch, in particular a pulse clutch of a hybrid drive.
  • the invention further relates to a method for operating such a hydrostatically actuated clutch system.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2013 207 263 A1 discloses a method and a device for adapting a clutch characteristic of an automatically operable friction clutch, with a clutch actuator having an actuating device with a fluid column between a master cylinder and a slave cylinder, wherein the
  • Coupling actuator has a sniffer opening.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2013 205 237 A1 discloses a method for controlling an actuator system for the hydraulic actuation of a clutch, wherein the actuator system has a master cylinder with a master piston, a secondary reservoir for receiving hydraulic fluid, a connection opening between the slave reservoir and the master cylinder Hydrostatic actuator for controlling a position of the master piston and a control device for controlling the hydrostatic actuator has.
  • the object of the invention is to simplify the hydrostatic actuation of a clutch, in particular a pulse clutch of a hybrid drive.
  • the object is achieved in a hydrostatically actuated clutch system, with a hydrostatic clutch actuator for hydrostatic actuation of a clutch, in particular a pulse clutch of a hybrid drive, characterized in that the hydrostatic
  • the hybrid drive is a drive which, in addition to a primary drive, for example an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine, also comprises a secondary drive, for example an electric machine.
  • the primary drive and the secondary drive may be used together or alone to drive a motor vehicle equipped with the hybrid drive.
  • the motor vehicle with the hybrid drive is also referred to as a hybrid vehicle.
  • the clutch is preferably located in the hybrid vehicle between the primary drive and the secondary drive arranged. By opening the clutch, the primary drive can be disconnected from the drive train. If the hybrid vehicle is driven solely by the secondary drive, then it is possible in the context of a so-called impulse start to switch on the primary drive while driving.
  • By actively openable valve device advantageously a very fast closing of the clutch is possible.
  • a preferred embodiment of the hydrostatically actuated clutch system is characterized in that the clutch is designed as a disconnect clutch with a pulse start function.
  • the separating clutch is designed as a normally closed clutch, which is closed in the unactuated state and is opened by the hydrostatic clutch actuator.
  • a further preferred embodiment of the hydrostatically actuated clutch system is characterized in that the clutch in an unactuated state by a spring device, in particular a disc spring device, is closed and can be opened by the hydrostatic clutch actuator.
  • the hydrostatic clutch actuator has proven to be advantageous in the context of the present invention in view of the available space in a hybrid vehicle. However, it has also been found within the scope of the present invention that the hydrostatic clutch actuator can not close the clutch fast enough. Due to the supposed disadvantage of an additional valve device, a very fast closing of the clutch can also be made possible with the hydrostatic clutch actuator.
  • the inventive combination of the hydrostatic clutch actuator with the actively opening valve device, the clutch can be extremely fast, for example, within less than a hundred milliseconds, completely closed.
  • a further preferred embodiment of the hydrostatically actuated clutch system is characterized in that the valve device is designed and arranged so that the valve device allows rapid pressure reduction on a donor side.
  • a master cylinder On the encoder side, for example, a master cylinder is arranged with a master piston, which can be moved by an electric motor via a gear and a piston rod in the master cylinder.
  • the master cylinder is connected via a hydrostatic path with a slave cylinder, in which a slave piston is arranged.
  • the clutch can be operated, in particular be opened.
  • the actively opening Valve device is assigned, for example, the master cylinder on the encoder side. The pressure in the master cylinder can be reduced quickly via the active opening valve device.
  • a further preferred embodiment of the hydrostatically actuated clutch system is characterized in that the valve device has a clutch pressure port and a tank port, which allows a rapid pressure reduction to open the clutch.
  • the tank connection is connected, for example, to a reservoir.
  • the reservoir contains hydraulic medium which, for example, is exposed to ambient pressure.
  • a further preferred embodiment of the hydrostatically actuated clutch system is characterized in that the clutch pressure port and the tank port of the valve device are closed by a valve piston in a closed position of the valve device.
  • the valve piston is biased by a biasing spring into its closed position, for example.
  • electromagnetic actuation of the valve piston can be moved from its closed position to an open position in which the coupling pressure port is connected to the tank port.
  • a further preferred embodiment of the hydrostatically actuated clutch system is characterized in that the valve piston radially inwardly defines an annular space which is delimited in the axial direction by two seals and which is bounded radially on the outside by a valve housing with the tank connection.
  • the connections of the valve device are preferably designed as or as similar as sniffer holes in conventional clutch master cylinders.
  • sniffer holes in conventional clutch master cylinders.
  • a pressure can be built up by a master piston movement in the master cylinder, which is then selectively discharged through the actively opening valve device, which can be sensed for diagnostic purposes.
  • This "diagnostic operation" can be used, for example, to provide a signal when the system starts up that the clutch, in particular the pulse clutch, is available.
  • the above-stated object is alternatively or additionally achieved in that the opened clutch is quickly closed by an active opening of the valve device. It is deliberately not used for actively closing the clutch, the hydrostatic clutch actuator, because this is too slow.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that when closing the clutch by the active opening of the valve device, a master piston is moved in the direction of a minimum position.
  • the minimum position of the master piston corresponds to an end position of the master piston.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the valve device remains open until the master piston has reached its minimum position. Only then is the system fully functional again. By keeping the valve device open, it is advantageously prevented that a vacuum is created in the master cylinder or incorrectly air enters the master cylinder past the seals.
  • Figure 1 is a schematic representation of a hydrostatic clutch system with an actively openable valve device
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of the actively openable valve device from FIG. 1 in a closed position
  • FIG 3 shows the valve device of Figure 2 in its open position.
  • a hydraulic clutch system 1 is shown schematically using the example of a hydraulic, hydrostatic clutch actuator (HCA) shown schematically.
  • HCA hydraulic, hydrostatic clutch actuator
  • a donor side 15 a designated as a master cylinder cylinder 4 with a piston or master piston 19 is arranged.
  • the hydraulic clutch system 1 comprises on the encoder side 15, a control unit 2 as a control unit, which drives an actuator 3.
  • a control unit 2 as a control unit, which drives an actuator 3.
  • the volume of the cylinder 4 is changed, whereby a pressure P is built up in the cylinder 4, via a pressure medium 7 via a hydraulic line 9 is transmitted to the slave side 16 of the hydraulic clutch system 1.
  • the hydraulic line 9 is in terms of their length and shape of the space situation of
  • the pressure P in the cylinder 4 on the encoder side 15 of the hydraulic clutch system 1 can be determined by means of a first sensor 5.
  • the first sensor 5 is preferably a pressure sensor.
  • the second sensor 6 can either be a displacement sensor which determines the distance covered by the actuator relative to a reference position, or preferably a sensor which detects the number of revolutions of the actuator drive, which can be, for example, an electric motor 10, and determines the actuator travel therefrom.
  • the cross section of a sniffer opening 18 for volume compensation is advantageously carried out with the lowest possible flow resistance.
  • the clutch 8 is designed as a disconnect clutch and biased by a spring device 20, in particular a disc spring device in its closed position.
  • a valve device 40 is assigned to the master cylinder 4.
  • the valve device 40 is designed as a pressure reduction valve 42, which allows a rapid pressure reduction in the master cylinder 4, if necessary.
  • the pressure reduction valve 42 has a pressure reduction opening 44, which is also referred to as a tank connection.
  • the pressure reduction valve 42 to the reservoir 17th
  • the pressure reduction valve 42 is connected. Via an inlet opening 46, which is also referred to as a coupling pressure port, the pressure reduction valve 42 is connected to the master cylinder 4. The pressure reduction valve 42 is actuated via an actuator 60.
  • a connection between the master cylinder 4 and the reservoir 17 is interrupted.
  • a connection between the inlet opening or the pressure connection or coupling pressure connection 46 and the pressure reduction opening or the tank connection 44 is released by the pressure reduction valve 42.
  • valve means 40 with the pressure reduction valve 42 for
  • the pressure reduction valve 42 comprises a pressure reduction opening 44 in a valve housing 45 of the valve device 40.
  • About the pressure reduction opening 44 can pressure in a low pressure area or in a
  • Hydraulic medium reservoir (17 in Figure 1) are degraded, which is acted upon by low pressure or ambient pressure.
  • the valve housing 45 further includes an input port 46, which is also referred to as a clutch pressure port.
  • the valve housing 45 includes a receiving space 48, in which a valve piston 50 is received reciprocally movable.
  • the valve piston 50, two seals 51, 52 are assigned in a similar manner as in a master cylinder with a sniffer bore.
  • the seals 51, 52 are axially fixed in the valve housing 45.
  • the seals 51, 52 are designed as ring seals, the radially inner one
  • the valve piston 50 is biased by a closing spring 55 in its closed position shown in Figure 2.
  • a closing spring 55 In the closed position, the valve piston 50, with its upper end in FIGS. 2 and 3, abuts against a closing stop 56, which is formed on the valve housing 45.
  • the closing spring 55 is supported on an opening stop 58, which is also provided on the valve housing 45.
  • the valve piston 50 is in the axial direction, ie in Figures 2 and 3 up and down, between the two stops 56 and 58 movable back and forth.
  • valve piston 50 closes the pressure reduction opening 44.
  • valve piston 50 is shown in its open position. In the open position, the valve piston releases a connection between the inlet opening 46 and the pressure reduction opening 44, so that pressure can be reduced via the pressure reduction opening 44, as indicated by an arrow 59 in FIG.
  • the valve piston 50 is electrically actuated by an actuator 60.
  • an actuator 60 When the actuator 60 is energized, a force directed downward in FIGS. 2 and 3 is applied to the valve piston 50 by the actuator 60. This force acts counter to the closing force of the closing spring 55.
  • the actuator 60 When the actuator 60 is de-energized, then the actuator 60 does not apply force to the valve piston 50. In the de-energized state of the actuator 60, the valve piston 50 is biased by the closing spring 55 in its closed position.
  • the pressure reduction valve 42 is closed.
  • the closing spring 55 also referred to as a biasing spring, keeps the de-energized pressure reduction valve 42 closed. If the pressure reduction valve 42 is energized, then a force acts on the valve piston 50 via the actuator 60 or a piston rod so that the pressure reduction valve 42 is opened.
  • the pressure relief valve 42 is shown in its open position.
  • An arrow 59 indicates how pressurized hydraulic medium is discharged from the master cylinder through the inlet opening 46 past the open valve piston 50 through the pressure reduction opening 44 into the reservoir.
  • the function of the pressure relief valve 42 can be easily checked.
  • a pressure can be built up for diagnostic purposes, which pressure is then discharged through the pressure reduction valve 42.
  • the actuator 60 is de-energized for the purpose of diagnosis in order to check whether the pressure in the master cylinder 4 immediately, as it is expected, is reduced via the pressure reduction opening 44.
  • this information may be used, for example at system start-up, to generate a "pulse clutch available" signal, and in the event of stalling of the valve piston 50, this may be stored in a fault memory of the controller (2 in FIG Regardless of the diagnostic function that is optional, the pressure relief valve 42 has very little leakage.
  • the clutch When an error occurs, that is, when the hydrostatic clutch actuator 3 is defective, because the transmission or the spindle can not move, the clutch should remain in its current position. In particular, the clutch should not be closed further. In such an error case, the master piston 19 is at its necessary for maximum opening of the clutch position. The slave piston 22 is then also at its necessary for the maximum opening of the clutch position.
  • the hydraulic medium 7 can be discharged from the master cylinder 4 into the reservoir 17.
  • the slave piston 22 is pressed by the restoring force of the plate spring to its minimum position.
  • the master piston 19 is still at its maximum position.
  • the pressure reduction valve 42 must remain open to 19 in the process of the master piston of the maximum the minimum position - the master cylinder 4 now has to be filled with hydraulic medium - to allow the hydraulic medium exchange with the reservoir 17. If the pressure reduction valve 42 were not opened, a vacuum would occur in the master cylinder 4 or incorrectly air would pass the seals, which is undesirable.

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Abstract

Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem (1), mit einem hydrostatischen Kupplungsaktor (3) zur hydrostatischen Betätigung einer Kupplung (8), insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs, so dass der hydrostatische Kupplungsaktor mit einer aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung (40) kombiniert ist, die ein schnelles Schließen der Kupplung (8) ermöglicht.

Description

Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem, mit einem hydrostatischen Kupplungsaktor zur hydrostatischen Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen hydrostatisch betätigten Kupplungssystems.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 207 263 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung einer Kupplungskennlinie einer automatisiert betätigbaren Reibungskupplung bekannt, mit einer Kupplungsaktorik mit einer Betätigungsvorrichtung mit einer Fluidsäule zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder, wobei die
Kupplungsaktorik eine Schnüffelöffnung aufweist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 205 237 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Aktorsystems zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung bekannt, wobei das Aktorsystem einen Geberzylinder mit einem Geberkolben, einen Nachlaufbehälter zur Aufnahme von Hydraulikfluid, eine Verbindungsöffnung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Geberzylinder, einen hydrostatischen Aktor zur Steuerung einer Stellung des Geberkolbens und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des hydrostatischen Aktors aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die hydrostatische Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs, zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem hydrostatisch betätigten Kupplungssystem, mit einem hydrostatischen Kupplungsaktor zur hydrostatischen Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs, dadurch gelöst, dass der hydrostatische
Kupplungsaktor mit einer aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung kombiniert ist, die ein schnelles Schließen der Kupplung ermöglicht. Bei dem Hybridantrieb handelt es sich um einen Antrieb, der neben einem primären Antrieb, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, noch einen sekundären Antrieb umfasst, zum Beispiel eine elektrische Maschine. Der primäre Antrieb und der sekundäre Antrieb können zusammen oder jeweils alleine zum Antrieb eines mit dem Hybridantrieb ausgestatteten Kraftfahrzeugs verwendet werden. Das Kraftfahrzeug mit dem Hybridantrieb wird auch als Hybridfahrzeug bezeichnet. Die Kupplung ist in dem Hybridfahrzeug vorzugsweise zwischen dem primären An- trieb und dem sekundären Antrieb angeordnet. Durch Öffnen der Kupplung kann der primäre Antrieb vom Antriebsstrang getrennt werden. Wenn das Hybridfahrzeug alleine durch den sekundären Antrieb angetrieben wird, dann ist es im Rahmen eines so genannten Impulsstarts möglich, den primären Antrieb während der Fahrt zuzuschalten. Durch die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung wird vorteilhaft ein sehr schnelles Schließen der Kupplung ermöglicht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Trennkupplung mit einer Impulsstartfunktion ausgeführt ist. Die Trennkupplung ist als normalerweise geschlossene Kupplung ausgeführt, die im unbetätigten Zustand geschlossen ist und durch den hydrostatischen Kupplungsaktor geöffnet wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung in einem unbetätigten Zustand durch eine Federeinrichtung, insbesondere eine Tellerfedereinrichtung, geschlossen ist und durch den hydrostatischen Kupplungsaktor geöffnet werden kann. Der hydrostatische Kupplungsaktor hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum in einem Hybridfahrzeug als vorteilhaft erwiesen. Allerdings hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls herausgestellt, dass der hydrostatische Kupplungsaktor die Kupplung nicht schnell genug schließen kann. Durch den vermeintlichen Nachteil einer zusätzlichen Ventileinrichtung kann auch mit dem hydrostatischen Kupplungsaktor ein sehr schnelles Schließen der Kupplung ermöglicht werden. Durch die erfindungsgemäße Kombination des hydrostatischen Kupplungsaktors mit der aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung kann die Kupplung extrem schnell, zum Beispiel innerhalb von weniger als hundert Millisekunden, vollständig geschlossen werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung so ausgeführt und angeordnet ist, dass die Ventileinrichtung einen schnellen Druckabbau auf einer Geberseite ermöglicht. Auf der Geberseite ist zum Beispiel ein Geberzylinder mit einem Geberkolben angeordnet, der durch einen Elektromotor über ein Getriebe und ein Kolbengestänge in dem Geberzylinder bewegt werden kann. Der Geberzylinder ist über eine hydrostatische Strecke mit einem Nehmerzylinder verbunden, in welchem ein Nehmerkolben angeordnet ist. Über den Nehmerkolben kann die Kupplung betätigt werden, insbesondere geöffnet werden. Die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung ist zum Beispiel dem Geberzylinder auf der Geberseite zugeordnet. Über die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung kann der Druck im Geberzylinder schnell abgebaut werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung einen Kupplungsdruckanschluss und einen Tankanschluss aufweist, der einen schnellen Druckabbau zum Öffnen der Kupplung ermöglicht. Der Tankanschluss ist zum Beispiel mit einem Reservoir verbunden. Das Reservoir enthält Hydraulikmedium, das zum Beispiel mit Umgebungsdruck beaufschlagt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdruckanschluss und der Tankanschluss der Ventileinrichtung in einer Schließstellung der Ventileinrichtung durch einen Ventilkolben verschlossen sind. Der Ventilkolben ist zum Beispiel durch eine Vorspannfeder in seine Schließstellung vorgespannt. Durch eine zum Beispiel elektromagnetische Betätigung kann der Ventilkolben aus seiner Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegt werden, in welcher der Kupplungsdruckanschluss mit dem Tankanschluss verbunden wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben radial innen einen Ringraum begrenzt, der in axialer Richtung von zwei Dichtungen begrenzt wird und der radial außen von einem Ventilgehäuse mit dem Tankanschluss begrenzt wird. Die Anschlüsse der Ventileinrichtung sind vorzugsweise so oder so ähnlich ausgeführt wie Schnüffelbohrungen bei herkömmlichen Kupplungsgeberzylindern. Dadurch kann der Druck auf der Geberseite, insbesondere im Geberzylinder, über die geöffnete Ventileinrichtung schnell abgebaut werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung diagenosefähig und weist eine sehr geringe Leckage auf. Im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung weisen einfache und kostengünstige Schieberventile verschmutzungsbedingt oft eine hohe Leckage auf. Bei Bedarf kann durch eine Geberkolbenbewegung in dem Geberzylinder ein Druck aufgebaut werden, der dann gezielt durch die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung abgelassen wird, was zu Diagnosezwecken sensiert werden kann. Dieser„Diagnosevorgang" kann zum Beispiel verwendet werden, um beim Hochfahren des Systems ein Signal bereitzustellen, dass die Kupplung, insbesondere die Impulskupplung, verfügbar ist. Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die geöffnete Kupplung durch ein aktives Öffnen der Ventileinrichtung schnell geschlossen wird. Dabei wird zum aktiven Schließen der Kupplung bewusst nicht der hydrostatische Kupplungsaktor verwendet, weil dieser zu langsam ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen der Kupplung durch das aktive Öffnen der Ventileinrichtung ein Geberkolben in Richtung einer minimalen Position gefahren wird. Die minimale Position des Geberkolbens entspricht einer Endposition des Geberkolbens.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung geöffnet bleibt, bis der Geberkolben seine minimale Position erreicht hat. Erst dann ist das System wieder voll funktionsfähig. Durch das Geöffnethalten der Ventileinrichtung wird vorteilhaft verhindert, dass im Geberzylinder ein Vakuum entsteht oder fehlerhaft Luft an den Dichtungen vorbei in den Geberzylinder eintritt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines hydrostatischen Kupplungssystems mit einer aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung;
Figur 2 eine detaillierte Darstellung der aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung aus Figur 1 in einer Schließstellung und
Figur 3 die Ventileinrichtung aus Figur 2 in ihrer Öffnungsstellung.
In Figur 1 ist schematisch der Aufbau eines hydraulischen Kupplungssystems 1 am Beispiel eines schematisch dargestellten hydraulischen, hydrostatischen Kupplungsaktors (HCA) dargestellt. Auf einer Geberseite 15 ist ein auch als Geberzylinder bezeichneter Zylinder 4 mit einem Kolben oder Geberkolben19 angeordnet. Das hydraulische Kupplungssystem 1 umfasst auf der Geberseite 15 ein Steuergerät 2 als Steuereinheit, das einen Aktuator 3 ansteuert. Bei einer Lageveränderung des Aktuators 3 respektive des Ausgangselements des Aktuators und damit des Kolbens 19 im Zylinder 4 entlang des Aktuatorwegs nach rechts, wird das Volumen des Zylinders 4 verändert, wodurch ein Druck P in dem Zylinder 4 aufgebaut wird, der über ein Druckmittel 7 über eine Hydraulikleitung 9 zur Nehmerseite 16 des hydraulischen Kupplungssystems 1 übertragen wird.
Die Hydraulikleitung 9 ist bezüglich ihrer Länge und Form der Bauraumsituation des
Fahrzeugs angepasst. Auf der Nehmerseite 16 verursacht der Druck P des Druckmittels (Fluid) 7 in einem Zylinder 4, der auch als Nehmerzylinder bezeichnet wird, eine Wegänderung der Kolbenposition eines Kolbens oder Nehmerkolbens 22 im Nehmerzylinder, die über ein Betätigungslager 24 auf eine Kupplung 8 übertragen wird, um diese zu betätigen. Der Druck P in dem Zylinder 4 auf der Geberseite 15 des hydraulischen Kupplungssystems 1 kann mittels eines ersten Sensors 5 ermittelt werden. Bei dem ersten Sensor 5 handelt es sich bevorzugt um einen Drucksensor.
Die von dem Aktuator 3 respektive des Kolbens des Geberzylinders zurückgelegte
Wegstrecke entlang des Aktuatorwegs wird mittels eines zweiten Sensors 6 ermittelt. Der zweite Sensor 6 kann entweder ein Wegsensor sein, der den vom Aktuator zurückgelegten Weg relativ zu einer Referenzstellung ermittelt, oder bevorzugt ein Sensor, der die Anzahl der Umdrehungen des Aktuatorantriebs, der beispielsweise ein Elektromotor 10 sein kann, erfasst und daraus den Aktuatorweg ermittelt.
Der Querschnitt einer Schnüffelöffnung 18 zum Volumenausgleich wird vorteilhaft mit möglichst geringem Durchflusswiderstand ausgeführt. Die Kupplung 8 ist als Trennkupplung ausgeführt und durch eine Federeinrichtung 20, insbesondere eine Tellerfedereinrichtung, in ihre geschlossene Stellung vorgespannt.
Eine Ventileinrichtung 40 ist dem Geberzylinder 4 zugeordnet. Die Ventileinrichtung 40 ist als Druckabbauventil 42 ausgeführt, das bei Bedarf einen schnellen Druckabbau in dem Geberzylinder 4 ermöglicht. Zu diesem Zweck weist das Druckabbauventil 42 eine Druckabbauöffnung 44 auf, die auch als Tankanschluss bezeichnet wird. Über die Druckabbauöffnung 44 ist das Druckabbauventil 42 an das Reservoir 17
angeschlossen. Über eine Eingangsöffnung 46, die auch als Kupplungsdruckanschluss bezeichnet wird, ist das Druckabbauventil 42 an den Geberzylinder 4 angeschlossen. Das Druckabbauventil 42 wird über einen Aktor 60 betätigt.
In einem geschlossenen Zustand des Druckabbauventils 42 ist eine Verbindung zwischen dem Geberzylinder 4 und dem Reservoir 17 unterbrochen. In einem durch den Aktor 60 betätigten Zustand des Druckabbauventils 42 ist eine Verbindung zwischen der Eingangsöffnung beziehungsweise dem Druckanschluss oder Kupplungsdruckanschluss 46 und der Druckabbauöffnung beziehungsweise dem Tankanschluss 44 durch das Druckabbauventil 42 freigegeben.
Im geöffneten Zustand des Druckabbauventils 42 gelangt zur Darstellung eines schnellen Druckabbaus in dem Hydraulikzylinder 4 Druckmittel oder Hydraulikmedium 7 aus dem Geberzylinder 4 über die Eingangsöffnung 46 und die Druckabbauöffnung 44 des Druckabbauventils 42 in das Reservoir 17. Dadurch kann die Kupplung 8 in kürzester Zeit, zum Beispiel in fünfzig Millisekunden, mit Hilfe der Tellerfedereinrichtung 20 geschlossen werden.
In den Figuren 2 und 3 ist die Ventileinrichtung 40 mit dem Druckabbauventil 42 zur
Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion vereinfacht dargestellt. Das Druckabbauventil 42 umfasst eine Druckabbauöffnung 44 in einem Ventilgehäuse 45 der Ventileinrichtung 40.
Über die Druckabbauöffnung 44 kann Druck in einen Niederdruckbereich oder in ein
Hydraulikmediumreservoir (17 in Figur 1) abgebaut werden, das mit Niederdruck oder Umgebungsdruck beaufschlagt ist. Das Ventilgehäuse 45 umfasst des Weiteren eine Eingangsöffnung 46, die auch als Kupplungsdruckanschluss bezeichnet wird.
Das Ventilgehäuse 45 umfasst einen Aufnahmeraum 48, in welchem ein Ventilkolben 50 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Dem Ventilkolben 50 sind in ähnlicher Weise wie bei einem Geberzylinder mit einer Schnüffelbohrung zwei Dichtungen 51 , 52 zugeordnet. Die Dichtungen 51 , 52 sind axial in dem Ventilgehäuse 45 festgelegt. Dabei sind die Dichtungen 51 , 52 als Ringdichtungen ausgeführt, die radial innen eine
Dichtlippe aufweisen, die, wie man in den Figuren 2 und 3 sieht, an dem Ventilkolben 50 anliegen. Die Dichtungen 51 , 52 begrenzen in axialer Richtung einen Ringraum 53, der radial innen von dem Ventilkolben 50 begrenzt ist. Radial außen wird der Ringraum 53 von dem Ventilgehäuse 45 begrenzt. Von dem Ringraum 53 geht die Druckabbauöffnung 44 aus.
Der Ventilkolben 50 ist durch eine Schließfeder 55 in seine in Figur 2 dargestellte Schließstellung vorgespannt. In der Schließstellung schlägt der Ventilkolben 50 mit seinem in den Figuren 2 und 3 oberen Ende an einen Schließanschlag 56 an, der an dem Ventilgehäuse 45 ausgebildet ist. Dabei stützt sich die Schließfeder 55 an einem Öffnungsanschlag 58 an, der ebenfalls an dem Ventilgehäuse 45 vorgesehen ist. Der Ventilkolben 50 ist in axialer Richtung, also in den Figuren 2 und 3 nach oben und nach unten, zwischen den beiden Anschlägen 56 und 58 hin und her bewegbar.
In der in Figur 2 dargestellten Schließstellung verschließt der Ventilkolben 50 die Druckabbauöffnung 44. In Figur 3 ist der Ventilkolben 50 in seiner Öffnungsstellung dargestellt. In der Öffnungsstellung gibt der Ventilkolben eine Verbindung zwischen der Eingangsöffnung 46 und der Druckabbauöffnung 44 frei, so dass Druck über die Druckabbauöffnung 44 abgebaut werden kann, wie in Figur 3 durch einen Pfeil 59 angedeutet ist.
Der Ventilkolben 50 wird durch einen Aktor 60 elektrisch betätigt. Bei einem Bestromen des Aktors 60 wird durch den Aktor 60 eine in den Figuren 2 und 3 nach unten gerichtete Kraft auf den Ventilkolben 50 aufgebracht. Diese Kraft wirkt entgegen der Schließkraft der Schließfeder 55.
Wenn der Aktor 60 stromlos geschaltet wird, dann bringt der Aktor 60 keine Kraft auf den Ventilkolben 50 auf. Im stromlosen Zustand des Aktors 60 wird der Ventilkolben 50 durch die Schließfeder 55 in seine Schließstellung vorgespannt.
In Figur 2 ist das Druckabbauventil 42 geschlossen. Die auch als Vorspannfeder bezeichnete Schließfeder 55 hält das unbestromte Druckabbauventil 42 geschlossen. Wird das Druckabbauventil 42 bestromt, dann wirkt eine Kraft über den Aktor 60 beziehungsweise ein Kolbengestänge so auf den Ventilkolben 50, dass das Druckabbauventil 42 geöffnet wird. ln Figur 3 ist das Druckabbauventil 42 in seiner Öffnungsstellung dargestellt. Durch einen Pfeil 59 ist angedeutet, wie unter Druck stehendes Hydraulikmedium aus dem Geberzylinder durch die Eingangsöffnung 46 an dem geöffneten Ventilkolben 50 vorbei durch die Druckabbauöffnung 44 in das Reservoir abgelassen wird.
Im Betrieb kann die Funktion des Druckabbauventils 42 auf einfache Art überprüft werden. So kann zum Beispiel über den hydrostatischen Kupplungsaktor 3 und den Geberkolben 19 in dem Geberzylinder 4 zu Diagnosezwecken ein Druck aufgebaut werden, der dann durch das Druckabbauventil 42 abgelassen wird.
Dabei wird der Aktor 60 zum Zweck der Diagnose stromlos geschaltet, um zu prüfen, ob der Druck im Geberzylinder 4 sofort, wie es zu erwarten ist, über die Druckabbauöffnung 44 abgebaut wird.
Wenn das der Fall ist, dann kann diese Information, zum Beispiel beim Hochfahren des Systems, verwendet werden, um ein Signal„Impulskupplung verfügbar" zu erzeugen. Im Fall eines Festsetzens des Ventilkolbens 50 kann dies in einem Fehlerspeicher des Steuergeräts (2 in Figur 1) gespeichert und angezeigt werden. Unabhängig von der Diagnosefunktion, die optional ist, hat das Druckabbauventil 42 eine sehr geringe Leckage.
Beim Auftreten eines Fehlers, das heißt, wenn der hydrostatische Kupplungsaktor 3 defekt ist, weil sich das Getriebe oder die Spindel nicht mehr bewegen kann, soll die Kupplung an ihrer aktuellen Position verharren. Insbesondere soll die Kupplung nicht weiter geschlossen werden. In einem derartigen Fehlerfall befindet sich der Geberkolben 19 an seiner zum maximalen Öffnen der Kupplung notwendigen Position. Der Nehmerkolben 22 befindet sich dann ebenfalls an seiner zum maximalen Öffnen der Kupplung notwendigen Position.
Durch ein aktives Öffnen des Druckabbauventils 42 kann das Hydraulikmedium 7 aus dem Geberzylinder 4 in das Reservoir 17 abgelassen werden. Der Nehmerkolben 22 wird durch die Rückstellkraft der Tellerfeder auf seine minimale Position aufgedrückt. Der Geberkolben 19 befindet sich immer noch an seiner maximalen Position.
Nachdem der Druck im Geberzylinder 4 abgefallen ist, muss das Druckabbauventil 42 weiterhin geöffnet bleiben, um beim Verfahren des Geberkolbens 19 von der maximalen auf die minimale Position - der Geberzylinder 4 muss jetzt mit Hydraulikmedium gefüllt werden - den Hydraulikmediumaustausch mit dem Reservoir 17 zu erlauben. Würde das Druckabbauventil 42 nicht geöffnet, würde ein Vakuum im Geberzylinder 4 entstehen oder fehlerhaft Luft an den Dichtungen vorbei eintreten, was unerwünscht ist.
Bezugszeichenliste
hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem Steuergerät
hydrostatischer Kupplungsaktor
Zylinder
erster Sensor
zweiter Sensor
Druckmittel
Kupplung
Hydraulikleitung
Elektromotor
Geberseite
Nehmerseite
Reservoir
Schnüffelöffnung
Geberkolben
Tellerfedereinrichtung Nehmerkolben Betätigungslager
Ventileinrichtung Druckabbauventil Druckabbauöffnung Ventilgehäuse Eingangsöffnung Aufnahmeraum Ventilkolben Dichtung
Dichtung
Ringraum Schließfeder Schließanschlag Öffnungsanschlag Pfeil
Aktor

Claims

Patentansprüche
1. Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem (1), mit einem hydrostatischen
Kupplungsaktor (3) zur hydrostatischen Betätigung einer Kupplung (8), insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Kupplungsaktor (3) mit einer aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung (40) kombiniert ist, die ein schnelles Schließen der Kupplung (8) ermöglicht.
2. Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (8) als Trennkupplung mit einer Impulsstartfunktion ausgeführt ist.
3. Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (8) in einem unbetätigten Zustand durch eine Federeinrichtung (20), insbesondere eine Tellerfedereinrichtung, geschlossen ist und durch den hydrostatischen Kupplungsaktor (3) geöffnet werden kann.
4. Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (40) so ausgeführt und angeordnet ist, dass die Ventileinrichtung (40) einen schnellen Druckabbau auf einer Geberseite (15) ermöglicht.
5. Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (40) einen Kupplungsdruck- anschluss (46) und einen Tankanschluss (44) aufweist, der einen schnellen Druckabbau zum Öffnen der Kupplung (8) ermöglicht.
6. Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdruckanschluss (46) und der Tankanschluss (44) der Ventileinrichtung (40) in einer Schließstellung der Ventileinrichtung (40) durch einen Ventilkolben (50) verschlossen sind.
7. Hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (50) radial innen einen Ringraum (53) begrenzt, der in axialer Richtung von zwei Dichtungen (51 ,52) begrenzt wird und der radial außen von einem Ventilgehäuse (45) mit dem Tankanschluss (44) begrenzt wird.
8. Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch betätigten Kupplungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geöffnete Kupplung (8) durch ein aktives Öffnen der Ventileinrichtung (40) schnell geschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen der Kupplung (8) durch das aktive Öffnen der Ventileinrichtung (40) ein Geberkolben (19) in Richtung einer minimalen Position gefahren wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (40) geöffnet bleibt, bis der Geberkolben (19) seine minimale Position erreicht hat.
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