WO2020182883A1 - Verfahren zur ansteuerung einer kupplung mit einem aktuator - Google Patents

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Markus Weller
Marcel Richter
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a clutch with an actuator, in particular a clutch arranged in a motor vehicle.
  • the actuator is provided for actuating the clutch, in particular a hitch acting exclusively via a frictional connection, eg. B. a multi-plate clutch.
  • the coupling is on one, for. B. two axles of the motor vehicle torque-transmitting interconnecting longitudinal shaft or arranged on a side shaft of an axle of a motor vehicle.
  • the entire axle (here the activated clutch is referred to as a booster) or even just one wheel (here the activated clutch is referred to as a twinster) of the motor vehicle can be connected to a drive unit of the motor vehicle in a torque-transmitting manner by closing the clutch become.
  • the actuator is in particular an electromechanical actuator.
  • An actuator includes e.g. B. an (electric) drive motor and a control device.
  • An actuator can e.g. B. have a ramp mechanism with a rotatable first disc (collar), which has first ramps (grooves), a second disk (collar) which can only be displaced along one axial direction and which has second ramps (grooves), and balls in the first Ramps and second ramps are arranged between the discs, and at least one spring for displacing the second disc along the axial direction.
  • the second disk can be displaced along the axial direction.
  • a clutch can be operated.
  • the drive motor can be connected to the first disk via one or more gear pairs for transmitting a rotary movement.
  • a clutch can be used to increase the speed of a propeller shaft with a speed z. B. a front axle of a To synchronize motor vehicle. This can lead to undesirable noise development (NVH noise, vibration, harshness). So far, the only way to reduce the noise development is to reduce the delivery speed of the actuator and thus the clutch: This measure leads to a loss of time, since the actuator also activates the clutch in the area between a mechanical end stop (clutch fully ge opens) and the contact point of the coupling (kiss point, coupling begins to transmit torque) slowly move.
  • the structure of a clutch and an actuator is z. B. from DE 100 65 355 C2. There the focus is on realizing a fast return for the actuator with a dampened stop behavior.
  • the comfort of a motor vehicle should always be improved. In particular, all the noises and noticeable operating forces from the drive train that can be heard by an occupant of the motor vehicle when the motor vehicle is in operation are to be reduced or avoided.
  • At least one first shaft can be connected to a second shaft to transmit torque via the clutch (clutch closed: first shaft and second shaft connected to transmit torque; clutch open: first shaft and second shaft separated from one another).
  • the clutch is in at least three states, with no torque being transmitted in an open first state (clutch open), with a torque just being transmitted in a second state, so that in the second state a synchronization of the speeds of the first shaft and second shaft takes place, wherein in a closed third state a requested torque can be transmitted (clutch closed).
  • the method comprises at least the following steps:
  • the clutch be adjusted in different states at different speeds.
  • the clutch is thus adjusted at an adapted speed as a function of an existing state of the clutch.
  • a required change in the present state is recognized. For example, there is a command to switch on a further axle, ie for example a rear axle should also be connected to a drive unit in addition to a front axle.
  • the actuator is then actuated to adjust the clutch.
  • the state of the clutch changes at least once, in particular at least twice, until a required (final) state of the clutch can be achieved.
  • the speed is changed accordingly at least once, in particular at least twice.
  • a first speed predetermined by a first operating mode in the first state is higher than a second speed predetermined by a second operating mode in the second state.
  • the clutch be adjusted at a first (fast) speed starting from the first state (clutch opened, that is to say there is no torque-transmitting connection between the first shaft and the second shaft).
  • first state clutch opened, that is to say there is no torque-transmitting connection between the first shaft and the second shaft.
  • the speed is reduced to the second speed.
  • the clutch is only moved at the reduced second speed.
  • the clutch or the actuator is adjusted at a constant speed in each state. It is also possible for the clutch or the actuator to act in at least one state (possibly in all states) a varying speed is adjusted, in which case a highest speed can then be assigned to the state or the operating mode of the state. If the speed varies, an arithmetic average value of the speed can be determined if necessary. A maximum speed used in the state, which is considered in the context of the proposed method, is particularly relevant for each state.
  • acceleration phases or deceleration phases are provided between the states, in which the speed of one state is increased or decreased to the speed of the next state.
  • these acceleration phases or deceleration phases are shorter in terms of time and / or the adjustment path compared to the time and / or the adjustment path of the respective state.
  • the time (ie the time interval) of at least one (or all) acceleration phase or deceleration phase is at most 50%, preferably at most 25%, of the time or duration (or time interval) of the following state.
  • the adjustment path (of the clutch or actuator) of at least one (or all) acceleration phase or deceleration phase is at most 50%, preferably at most 25%, of the adjustment path provided in the following state (of the clutch or actuator).
  • the different (highest) speeds of steps b) and c) differ by at least 10%, preferably by at least 20% or by at least 50%, particularly preferably by at least 75%, of the respective higher of the speeds considered.
  • the third speed predetermined by a third operating mode in the third state is higher than a second speed predetermined by a second operating mode in the second state.
  • the clutch be adjusted at a second speed starting from the second state. As soon as the clutch changes to the third state (clutch synchronized and closed, a requested torque is transmitted between the first shaft and the second shaft via the clutch), the speed is accelerated to the third speed.
  • the third speed predetermined by a third operating mode in the third state is at least as high as a first speed predetermined by a first operating mode in the first state.
  • the third speed is higher or even significantly higher than the first speed.
  • the third state is defined in that the shafts connected via the coupling, ie the first shaft and the second shaft, rotate at the same speed, so the coupling is synchronized.
  • the clutch can be adjusted further at a third speed.
  • This third speed is in particular a nominal speed of the actuator, that is to say the highest adjustable speed of the actuator.
  • the actuator is in particular an electromechanical actuator.
  • a actuator includes z. B. an (electric) drive motor and a control device.
  • An actuator can e.g. B. have a ramp mechanism with a rotatable first disc (collar), which has first ramps (grooves), a second disk (collar) which can only be displaced along one axial direction and which has second ramps (grooves), and balls in the first Ramps and second ramps are arranged between the discs, and at least one spring for displacing the second disc along the axial direction.
  • the second disc can be displaced along the axial direction.
  • the clutch can be actuated via this displacement along the axial direction.
  • the drive motor can be connected to the first disk via one or more gear wheel pairs to transmit a rotary movement.
  • the speed of the actuator can be specified in tics per second and, with a constant gradient of the ramps of the actuator, is proportional to the speed at which the second disc (and thus the clutch linings to be brought into contact) in translational direction.
  • the unit tics describes a rotation of the drive motor of the actuator by a certain angular range, that is, the rotation of the disks relative to one another or only the first disk. In particular, between 30 and 50 tics, in particular between 40 and 45 tics, are required for a rotation of one disk to the other disk by 360 degrees. In particular, a rotation of the disks relative to one another by 360 degrees causes a translational displacement of the second disk by 0.1 to 3.0 millimeters, preferably by 0.5 to 1.5 millimeters.
  • the second speed is in particular at least 300 tics / second, preferably at least 450 tics / second.
  • the second speed is in particular at most 2,000 tics / second, preferably at most 1,500 tics / second, particularly preferably at most 1,000 tics / second.
  • the third speed is in particular higher than the second speed and / or is in particular at least 2,000 tics / second, preferably at least 2,500 or even at least 3,000 tics / second.
  • the first speed corresponds at most to the third speed and is higher than the second speed.
  • the delivery speed of the second disk in meters per second [m / s] can be determined from the rotational speed of the first disk in tics per second [tics / s].
  • the following equation can be used for this: ((180 / p) * (1 / 8,5714)) / (gear ratio * ball ramp ratio).
  • gear ratio z. B a range of 42 to 76 and a range of 740 to 848 for the Ku gel ramp translation.
  • the method is only used when the clutch is closed, that is, starting from the first state and towards at least the second state, possibly up to the third state.
  • the method can also be used when opening the clutch (that is, proceeding from the third state to the second state, possibly up to the first state).
  • the first state is limited in particular by a (mechanical) end stop of the clutch, possibly of the actuator. Starting from this end stop, the actuator or the clutch can be adjusted or moved towards the second state.
  • the second state includes in particular the point of contact (kiss point) of the coupling.
  • the speeds of the shafts to be connected are synchronized.
  • Components of the clutch are successively brought into torque-transmitting contact with one another, so that a The coupling of the shafts can be brought about as smoothly as possible.
  • only this area of the adjustment path of the clutch is passed through at reduced speed, so that the reaction time of the clutch or the time for connecting or disconnecting the shafts is only insignificantly extended.
  • a reduction in the noise from the drive train can be achieved without having to accept an increase in the reaction time of the clutch.
  • At least one position of the actuator in which there is a change from the first state to the second state is calibrated as a function of wear on the clutch. Calibrated here means that the position that changes as a function of wear on the clutch is recorded and this change in position is taken into account in subsequent actuations of the clutch.
  • the positions of the actuator that is to say the positions which the actuator controls and which are assigned to the specific adjustment paths of the clutch, can thus be adapted continuously or gradually over the running time of the clutch or a motor vehicle.
  • an infeed path of the clutch that changes due to wear of the clutch and required to drive through a state is taken into account by changing the speed, which is specified by the operating mode assigned to the state, so that the state is independent of wear Time interval is passable.
  • this wear-dependent change in the feed path be taken into account by regulating the speed. Since this increases z. B. the first speed is required, this increase should be taken into account at the beginning of the term of the clutch who the. The first speed of a new clutch should therefore be set lower than a maximum possible speed so that a wear-dependent change over the life of the clutch remains possible.
  • a fourth operating mode with a predetermined speed.
  • Further stages are preferably provided, each with a different speed, so that any influencing factors that generate noise can be taken into account by an adapted control of the clutch by the actuator.
  • a motor vehicle having at least one drive unit (e.g. an internal combustion engine and / or an electrical machine) for driving the motor vehicle, a first shaft driven by the drive unit and a second shaft driving at least one wheel, one of which is switchable connecting clutch and an actuator for actuating the clutch.
  • the actuator can be operated via a control device, the control device being suitable for carrying out the described method or being able to carry it out or carrying it out.
  • the motor vehicle has a first axle that can be driven by the drive unit (in particular permanently) and a second axle, the second axle being connectable to the drive unit via the clutch (switchable) to transmit torque.
  • the first axis can be coupled to the second axis via a longitudinal shaft, the clutch being arranged for the switchable connection of the first axis and the longitudinal shaft.
  • the actuator is provided for actuating the clutch, in particular a clutch that acts exclusively via a frictional connection, e.g. B. a multi-plate clutch.
  • the clutch arranged on a side shaft the entire axle (here the activated clutch is referred to as a booster) or even just one wheel (here the activated clutch is referred to as a twinster) of the motor vehicle can be connected to a drive unit of the motor vehicle in a torque-transmitting manner by closing the clutch become.
  • the actuator is in particular an electromechanical actuator.
  • the method can also be carried out by a computer or with a processor of a control device.
  • a data processing system which comprises a processor which is adapted / configured in such a way that it carries out the method or part of the steps of the proposed method.
  • a computer-readable storage medium can be provided which comprises instructions which, when executed by a computer / processor, cause the latter to to carry out the method or at least some of the steps of the proposed method.
  • FIG. 1 a motor vehicle with a clutch and an actuator in one
  • Fig. 2 a motor vehicle; 3: a first diagram; 4: a second diagram;
  • Fig. 5 a third diagram
  • Fig. 10 an eighth diagram.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 15 with a clutch 1, an actuator 2 in a side view and with a control device 18.
  • the actuator 2 comprises an electric drive motor 22 and a control device 18, a ramp mechanism 23 and a transmission 24.
  • a rotary movement of the drive motor 22 is transmitted to the ramp mechanism 23 via the transmission 24 (the gear pairings).
  • the rotary movement of the drive motor 22 is converted into a displacement 25 along an axial direction via the ramp mechanism 23.
  • the displacement 25 is used to actuate the clutch 1.
  • the clutch 1 is used for the torque-transmitting connection between the drive unit 16 and at least one component of the drive train (first axle 19, second axle 20, transmission, side shaft, longitudinal shaft 21) for driving the wheels 17 of the motor vehicle 15.
  • FIG. 2 shows a motor vehicle 15, with a control device 18, a drive unit 16 (e.g. an internal combustion engine or an electrical machine), a first axle 19 permanently driven by the drive unit 16, a longitudinal shaft 21 which can be switched on via the clutch 1 and a second axle 20 which can be driven via the longitudinal shaft 21 as well as having wheels 17 which are arranged on the axles 19, 20 respectively.
  • a drive unit 16 e.g. an internal combustion engine or an electrical machine
  • first axle 19 permanently driven by the drive unit 16
  • a longitudinal shaft 21 which can be switched on via the clutch 1
  • a second axle 20 which can be driven via the longitudinal shaft 21 as well as having wheels 17 which are arranged on the axles 19, 20 respectively.
  • FIG 3 shows a first diagram.
  • the position 13 of the actuator 2 is shown (here in tics, i.e. units that correspond to a rotation of the drive motor 22 of the actuator 2 by angular ranges and thus a displacement 25 of the clutch 1 or a feed path of the clutch 1).
  • the speed 9 of the actuator 2 (here in tics per second) is shown on the vertical axis.
  • the first curve 26 thus shows the change in speed 9 as a function of the present state 5, 6, 7 of clutch 1.
  • the actuator 2 Starting from an end stop (at position "0" of position 13), for example. B. the actuator 2, move successively until the clutch 1 was a closed to, the third state 7, reached.
  • a successively higher torque 8 can be transmitted via the clutch 1.
  • the clutch 1 is in three states 5, 6, 1 here.
  • an open first state 5 no torque 8 can be transmitted (clutch 2 open).
  • a torque 8 can just be transmitted, so that in the second state 6 the speeds of the first shaft 19 and the second shaft 20 are synchronized.
  • a closed third state 7 a requested torque 8 can be transmitted (clutch 2 closed).
  • step a) a required change in the present state (here first state 5) in which clutch 1 is located is recognized.
  • the actuator 2 is operated in an operating mode assigned to the present state 5, 6, 7 for adjusting the clutch 1, the clutch 1 from the present first state 5 to the required third actuation. stand 7 is adjusted at a speed 10, 11, 12 predetermined by the different operating modes. I.e. As soon as the state 5, 6 changes, the actuator 2 is operated in a different operating mode assigned to the newly present state 6, 7 for adjusting the clutch 1, the clutch 1 in the newly present state 6, 7 at a different speed 11, 12 is adjusted.
  • the clutch 1 in the second state 6, in which the contact point of the clutch 1 lies, the clutch 1 is moved at a lower second speed 11, while in the first state 5 and in the third state 7 there is a higher speed 9, in which case the first speed 10 and the third speed 12 are equally fast.
  • the third speed 12 can also be significantly faster than the first speed 10.
  • the first curve 26 in the area of the third state 7 would run at a higher value of the speed 9 than the illustrated third speed 12, i.e. H.
  • the speed 9 would be accelerated from the second speed 11 to an even higher third speed 12. This course of the speed 9 is shown in Fig. 3 as the eleventh course.
  • FIG. 4 shows a second diagram.
  • Fig. 5 shows a third diagram.
  • Fig. 6 shows a fourth diagram.
  • FIGS. 4 to 6 are described together below. Reference is made to the statements relating to FIGS. 1 to 3.
  • the time 27 (here in milliseconds) is plotted on the horizontal axis of the diagrams.
  • the requirement for transmitting a torque 8 (here in Newton meters) is plotted on the vertical axis of the second diagram (FIG. 4).
  • the second diagram shows a second profile 28 of a requested torque as a function of time 27.
  • the position 13 of the actuator 2 required for the transmission of the requested torque 8 is plotted on the vertical axis of the third diagram (FIG. 5) and the fourth diagram (FIG. 6).
  • the third diagram shows a third curve 29 of the fastest possible adjustment of the clutch 1 (only theoretically possible) and a fourth curve 30 of a known deliberately slowed adjustment of the clutch 1 over the entire adjustment path.
  • the fourth diagram shows a fifth curve 31 proposed here, in which the actuator 2 is moved at different speeds 10, 11, 12 as a function of the position 13.
  • FIG. 7 shows a fifth diagram. 8 shows a sixth diagram.
  • FIGS. 7 and 8 are described together below. Reference is made to the statements relating to FIGS. 4 to 6.
  • the time 27 (here in milliseconds) is plotted on the horizontal axis of the diagrams.
  • FIG. 7 On the vertical axis of the fifth diagram (FIG. 7) the speed 9 of the actuator 2 stored in a control device 18 for the respective state 5, 6, 1 (here in tics per second) is shown.
  • the sixth curve 32 shown in FIG. 7 shows the speed values required to generate the fifth curve 31 shown in FIG. 6, in which the actuator 2 is moved at different speeds 10, 11, 12 as a function of the position 13 9 of the actuator 2.
  • the individual values of the speed 9 are z. B. in a control device 18 for the respective State 5, 6, 7 deposited.
  • the actuator 2 In the first state 5, the actuator 2 is to be moved at a first speed 10, in the second state 6 at a second speed 11 and in the third state 7 at a third speed 12.
  • the clutch 1 in the second state 6, in which the contact point of the clutch 1 lies, the clutch 1 is moved at a lower second speed 11, while in the first state 5 and in the third state 7 there is a higher speed 9, in which case the first speed 10 and the third speed 12 are equally fast.
  • the third speed 12 can also be significantly faster than the first speed 10 (see FIG. 3).
  • the position 13 of the actuator 2 required for the transmission of the requested torque 8 is plotted on the vertical axis of the sixth diagram (FIG. 8).
  • the seventh curve 33 shown in FIG. 8 shows the actual curve (e.g. measured by sensors) of the adjustment of the actuator 2 over the time 27.
  • the actuator 2 is controlled so that it follows the fifth curve 31 (see Fig. 6) is shifted accordingly.
  • the eighth curve 34 shown in FIG. 8 shows the actual curve (e.g. measured by sensors) of the adjustment of the actuator 2 over the time 27.
  • the actuator 2 is controlled in such a way that it follows the known fourth curve 30 (see FIG Fig. 6) is shifted accordingly.
  • FIGS. 4 to 8 clarify the boundaries of the individual states 5, 6, 7 (see identification in FIGS. 6, 7 and 8).
  • 9 shows a seventh diagram.
  • Fig. 10 shows an eighth diagram.
  • FIGS. 9 and 10 are described together below. Reference is made to the statements relating to FIGS. 5, 6 and 8.
  • the time 27 (here in milliseconds) is plotted on the horizontal axis of the diagrams.
  • the position 13 of the actuator 2 required for the transmission of a requested torque 8 is plotted on the vertical axis of the diagrams.
  • a ninth curve 35 represents the change in position 13 of actuator 2 as a function of time 27. In this case, actuator 2 is adjusted in a first state 5 at a first speed 10.
  • a position 13 of the actuator 2 in which there is a change from the first state 5 to the second state 6 is calibrated as a function of wear on the clutch 1. Calibrated here means that position 13, which changes as a function of wear on clutch 1, is detected and this change in position 13 is taken into account in subsequent actuations of clutch 1. This fact is illustrated in FIGS. 9 and 10.
  • a tenth curve 36 shows the change in position 13 of actuator 2 as a function of time 27. Compared to FIG. 9, position 13, in which first state 5 changes to second state 6, is shifted here.
  • the actuator 2 is adjusted in a first state 5 at a higher first speed 10 (compared to the first speed 10 according to FIG. 9), so that despite wear (and the position 13 shifted as a result, at which the second state 6 is reached) the clutch 1 travels through the first state 5 in the same (as in FIG. 9), constant time interval 14 and can thus be actuated by a user without changes overall.
  • an adjustment path of the clutch 1 that changes due to wear of the clutch 1 and is required for passing through the first state 5 can be achieved by changing the speed 9 (here the first speed 10), which is predetermined by the operating mode assigned to the first state 5, must be taken into account, so that the first state 5 can be passed through in a time interval 14 that is independent of wear.
  • the second speeds 11 can be seen to be the same in both diagrams. The same applies to the third speeds 12. Furthermore, the second speed 11 and the third speed 12 are different from one another in each diagram.

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Abstract

Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung (1) mit einem Aktuator (2), wobei durch die Kupplung (1) zumindest eine erste Welle (3) mit einer zweiten Welle (4) drehmomentübertragend verbindbar ist; wobei die Kupplung (1) in zumindest drei Zuständen (5, 6, 7) vorliegt, wobei in einem offenen ersten Zustand (5) kein Drehmoment (8) übertragbar ist, wobei in einem zweiten Zustand (6) ein Drehmoment (8) gerade übertragbar ist, so dass in dem zweiten Zustand (6) eine Synchronisierung der Drehzahlen von erster Welle (3) und zweiter Welle (4) erfolgt, wobei in einem geschlossenen dritten Zustand (7) ein angefordertes Drehmoment (8) übertragbar ist; wobei der Aktuator (2) in unterschiedlichen Zuständen in einer dem jeweiligen Zustand (5, 6, 7) jeweils zugeordneten Betriebsart zum Verstellen der Kupplung (1) mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit (9) verstellt wird.

Description

Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung mit einem Aktuator
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung mit einem Aktuator, insbesondere einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Kupplung. Insbesondere ist der Aktuator zur Betätigung der Kupplung vorgesehen, insbesondere einer ausschließlich über einen Kraftschluss wirkenden Kupp lung, z. B. einer Lamellenkupplung. Insbesondere ist die Kupplung an einer, z. B. zwei Achsen des Kraftfahrzeugs drehmomentübertragend miteinander verbindenden, Längswelle oder an einer Seitenwelle einer Achse eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Mit der an einer Seitenwelle angeordneten Kupplung kann durch das Schließen der Kupplung die ganze Achse (hier wird die aktuierte Kupplung als Booster bezeichnet) oder auch nur ein Rad (hier wird die aktuierte Kupplung als Twinster bezeichnet) des Kraftfahrzeuges mit einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeuges drehmomentübertragend verbunden werden. Der Aktuator ist insbesondere ein elektromechanischer Aktuator.
Ein Aktuator umfasst z. B. einen (elektrischen) Antriebsmotor und eine Steuereinrichtung. Ein Aktuator kann z. B. einen Rampenmechanismus aufweisen mit einer drehbaren ersten Scheibe (Stellring), die erste Rampen (Rillen) aufweist, einer nur entlang einer axialen Richtung verlagerbaren zweiten Scheibe (Stellring), die zweite Rampen (Rillen) aufweist, und Kugeln, die in den ersten Rampen und zweiten Rampen zwischen den Scheiben angeordnet sind, sowie mindestens einer Feder zur Verlagerung der zweiten Scheibe entlang der axialen Richtung. Durch die Drehung des Stellrings durch den Antriebsmotor kann die zweite Scheibe entlang der axialen Richtung verlagert werden. Über diese Verlagerung entlang der axialen Richtung kann z. B. eine Kupplung betätigt werden. Der Antriebsmotor kann mit der ersten Scheibe über eine oder mehrere Zahnradpaarungen zur Über tragung einer Drehbewegung verbunden sein.
Insbesondere in Allradsystemen kann eine Kupplung eingesetzt werden, um eine Drehzahl einer Längswelle mit einer Drehzahl z. B. einer vorderen Achse eines Kraftfahrzeuges zu synchronisieren. Hierbei kann es zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung ( NVH-noise , Vibration, harshness ) kommen. Eine Verringe rung der Geräuschentwicklung konnte bisher nur durch eine Verringerung der Zu stellgeschwindigkeit des Aktuators und damit der Kupplung erreicht werden: Die- se Maßnahme fuhrt aber zu einem Zeitverlust, da der Aktuator die Kupplung auch in dem Bereich zwischen einem mechanischen Endanschlag (Kupplung voll ge öffnet) und dem Berührpunkt der Kupplung (Kisspoint, Kupplung beginnt ein Drehmoment zu übertragen) langsam verfahrt. Der Aufbau einer Kupplung und eines Aktuators ist z. B. aus der DE 100 65 355 C2 bekannt. Dort liegt der Fokus darauf, für den Aktuator einen schnellen Rück lauf mit einem gedämpften Anschlagverhalten zu realisieren.
Der Komfort eines Kraftfahrzeugs soll stets verbessert werden. Insbesondere sind möglichst alle im Betrieb des Kraftfahrzeugs für einen Insassen des Kraftfahrzeu ges hörbaren Geräusche und spürbaren Betriebskräfte aus dem Antriebsstrang zu reduzieren oder zu vermeiden.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusam- menhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Es soll insbesondere ein Verfahren zur Steuerung eines Aktuators vorgeschlagen werden, durch das eine weitere Reduzierung der hörbaren Geräusche oder spürbaren Betriebskräfte ermöglicht wird. Hierzu trägt ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden. Es wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung mit einem Aktuator vorgeschlagen. Über die Kupplung ist zumindest eine erste Welle mit einer zweiten Welle drehmomentübertragend verbindbar (Kupplung geschlossen: erste Welle und zweite Welle drehmomentübertragend verbunden; Kupplung offen: erste Welle und zweite Welle voneinander getrennt). Die Kupplung liegt in zumindest drei Zuständen vor, wobei in einem offenen ersten Zustand kein Drehmoment übertragbar ist (Kupplung geöffnet), wobei in einem zweiten Zustand ein Dreh moment gerade übertragbar ist, so dass in dem zweiten Zustand eine Synchronisierung der Drehzahlen von erster Welle und zweiter Welle erfolgt, wobei in einem geschlossenen dritten Zustand ein angefordertes Drehmoment übertragbar ist (Kupplung geschlossen).
Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
a) Erkennen einer geforderten Änderung des vorliegenden Zustands, in dem sich die Kupplung (aktuell) befindet;
b) Betreiben des Aktuators in einer dem vorliegenden Zustand zugeordneten Betriebsart zum Verstellen der Kupplung, wobei die Kupplung von dem vorliegenden Zustand hin zum geforderten Zustand mit einer durch die Betriebsart vorgegebenen (höchsten) Geschwindigkeit verstellt wird;
und sobald sich der Zustand ändert:
c) Betreiben des Aktuators in einer dem neu vorliegenden Zustand zugeordneten anderen Betriebsart zum Verstellen der Kupplung, wobei die Kupplung in dem neu vorliegenden Zustand mit einer anderen (höchsten) Geschwin digkeit verstellt wird.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Kupplung in unterschiedlichen Zuständen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verstellt wird. Insbesondere wird die Kupplung also in Abhängigkeit von einem vorliegenden Zustand der Kupplung mit einer angepassten Geschwindigkeit verstellt. Gemäß Schritt a) erfolgt ein Erkennen einer geforderten Änderung des vorliegenden Zustands. Zum Beispiel erfolgt ein Befehl zur Zuschaltung einer weiteren Achse, d. h. beispielsweise soll eine Hinterachse zusätzlich zu einer Vorderachse ebenfalls mit einer Antriebseinheit verbunden werden. Insbesondere wird dabei auch festgelegt, wie hoch das über die Kupplung zu übertragende Drehmoment ist. Gemäß Schritt b) erfolgt dann eine Betätigung des Aktuators zum Verstellen der Kupplung. Insbesondere verändert sich der Zustand der Kupplung mindestens einmal, insbesondere mindestens zweimal, bis ein geforderter (End-)Zustand der Kupplung erreichbar ist. Entsprechend wird mindestens einmal, insbesondere mindestens zweimal die Geschwindigkeit verändert.
Insbesondere ist eine in dem ersten Zustand durch eine erste Betriebsart vorgegebene erste Geschwindigkeit höher ist als eine in dem zweiten Zustand durch eine zweite Betriebsart vorgegebene zweite Geschwindigkeit.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Kupplung ausgehend von dem ersten Zustand (Kupplung geöffnet, also drehmomentübertragende Verbindung zwischen erster Welle und zweiter Welle liegt nicht vor) mit einer ersten (schnellen) Geschwindigkeit verstellt wird. Sobald die Kupplung in den zweiten Zustand über geht (Bereich des sog. Kisspoints, Kupplung beginnt, ein Drehmoment zwischen erster Welle und zweiter Welle zu übertragen), wird die Geschwindigkeit auf die zweite Geschwindigkeit reduziert. Die Kupplung wird in dem zweiten Zustand nur mit der reduzierten zweiten Geschwindigkeit verfahren.
Infolge des Verfahrens mit der reduzierten zweiten Geschwindigkeit können Geräusche aus dem Antriebsstrang, also Geräusche z. B. von den Wellen, der Kupplung, des Aktuators, von Zahnradpaarungen usw., signifikant verringert werden.
Insbesondere wird die Kupplung bzw. der Aktuator in jedem Zustand mit einer jeweils konstanten Geschwindigkeit verstellt. Es ist auch möglich, dass die Kupplung bzw. der Aktuator in zumindest einem Zustand (ggf. in allen Zuständen) mit einer variierenden Geschwindigkeit verstellt wird, wobei dann dem Zustand bzw. der Betriebsart des Zustands eine höchste Geschwindigkeit zugeordnet werden kann. Bei einer variierenden Geschwindigkeit kann ggf. ein arithmetischer Durch schnittswert der Geschwindigkeit bestimmt werden. Dabei ist insbesondere für jeden Zustand eine in dem Zustand verwendete höchste Geschwindigkeit relevant, die im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens betrachtet wird.
Insbesondere sind zwischen den Zuständen Beschleunigungsphasen oder Abbremsphasen vorgesehen, in denen die Geschwindigkeit des einen Zustands auf die Geschwindigkeit des nächsten Zustands angehoben oder abgesenkt wird. Insbesondere sind diese Beschleunigungsphasen oder Abbremsphasen kürzer hin sichtlich der Zeit und/oder des Verstell wegs gegenüber der Zeit und/oder dem Verstellweg des jeweiligen Zustands. Insbesondere beträgt die Zeit (also das Zeitintervall) zumindest einer (oder aller) Beschleunigungsphase oder Abbremsphase höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 25 %, der Zeit bzw. Dauer (bzw. Zeitinter vall) des folgenden Zustands. Insbesondere beträgt der Verstellweg (der Kupplung oder des Aktuators) zumindest einer (oder aller) Beschleunigungsphase oder Abbremsphase höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 25 %, des im folgenden Zustand vorgesehenen Verstellwegs (der Kupplung oder des Aktuators).
Insbesondere unterscheidet sich die unterschiedlichen (höchsten) Geschwindigkeiten der Schritte b) und c) um mindestens 10 %, bevorzugt um mindestens 20 % oder um mindestens 50 %, besonders bevorzugt um mindestens 75 % der jeweils höheren der betrachteten Geschwindigkeiten. Insbesondere beträgt z. B. die zweite Geschwindigkeit nur höchstens 90 %, bevorzugt höchstens 80 % oder nur höchstens 50 %, besonders bevorzugt nur höchstens 25 %, der ersten Geschwindigkeit.
Insbesondere ist die in dem dritten Zustand durch eine dritte Betriebsart vorgegebene dritte Geschwindigkeit höher als eine in dem zweiten Zustand durch eine zweite Betriebsart vorgegebene zweite Geschwindigkeit. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Kupplung ausgehend von dem zweiten Zustand mit einer zweiten Geschwindigkeit verstellt wird. Sobald die Kupplung in den dritten Zustand übergeht (Kupplung synchronisiert und geschlossen, ein angefordertes Drehmoment wird zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle über die Kupplung übertragen) wird die Geschwindigkeit auf die dritte Geschwin digkeit beschleunigt.
Insbesondere ist die in dem dritten Zustand durch eine dritte Betriebsart vorgegebene dritte Geschwindigkeit mindestens so hoch wie eine in dem ersten Zustand durch eine erste Betriebsart vorgegebene erste Geschwindigkeit. Insbesondere ist die dritte Geschwindigkeit höher oder sogar deutlich höher als die erste Geschwindigkeit.
Insbesondere ist der dritte Zustand dadurch definiert, dass sich die über die Kupp lung verbundenen Wellen, also die erste Welle und die zweite Welle, mit einer gleichen Geschwindigkeit drehen, die Kupplung also synchronisiert ist. Ausgehend von dem Erreichen dieses dritten Zustands kann die Kupplung mit einer dritten Geschwindigkeit weiter verstellt werden. Diese dritte Geschwindigkeit ist ins besondere eine Nenngeschwindigkeit des Aktuators, also die höchste einstellbare Geschwindigkeit des Aktuators.
Der Aktuator ist insbesondere ein elektromechanischer Aktuator. Ein solcher Ak tuator umfasst z. B. einen (elektrischen) Antriebsmotor und eine Steuereinrichtung. Ein Aktuator kann z. B. einen Rampenmechanismus aufweisen mit einer drehbaren ersten Scheibe (Stellring), die erste Rampen (Rillen) aufweist, einer nur entlang einer axialen Richtung verlagerbaren zweiten Scheibe (Stellring), die zweite Rampen (Rillen) aufweist, und Kugeln, die in den ersten Rampen und zweiten Rampen zwischen den Scheiben angeordnet sind, sowie mindestens einer Feder zur Verlagerung der zweiten Scheibe entlang der axialen Richtung. Durch die Drehung der ersten Scheibe durch den Antriebsmotor kann die zweite Scheibe entlang der axialen Richtung verlagert werden. Über diese Verlagerung entlang der axialen Richtung kann die Kupplung betätigt werden. Der Antriebsmotor kann mit der ersten Scheibe über eine oder mehrere Zahnradpaarungen zur Übertragung einer Drehbewegung verbunden sein.
Die Geschwindigkeit des Aktuators kann in tics pro Sekunde angegeben werden und ist bei konstanter Steigung der Rampen des Aktuators proportional zur Zu stellgeschwindigkeit der zweiten Scheibe (und damit der miteinander in Kontakt zu bringenden Kupplungsbeläge) in translatorischer Richtung. Die Einheit tics beschreibt eine Verdrehung des Antriebsmotors des Aktuators um einen bestimmten Winkelbereich, also der Verdrehung der Scheiben gegeneinander bzw. allein der ersten Scheibe. Insbesondere sind für eine Verdrehung der einen Scheibe zur anderen Scheibe um 360 Winkelgrad zwischen 30 und 50 tics erforderlich, insbesondere zwischen 40 und 45 tics. Insbesondere bewirkt eine Verdrehung der Scheiben zueinander um 360 Winkelgrad eine translatorische Verlagerung der zweiten Scheibe um 0,1 bis 3,0 Millimeter, bevorzugt um 0,5 bis 1,5 Millimeter.
Die zweite Geschwindigkeit beträgt insbesondere mindestens 300 tics/Sekunde, bevorzugt mindestens 450 tics/Sekunde. Die zweite Geschwindigkeit beträgt ins- besondere höchstens 2.000 tics/Sekunde, bevorzugt höchstens 1.500 tics/Sekunde, besonders bevorzugt höchstens 1.000 tics/Sekunde. Die dritte Geschwindigkeit ist insbesondere höher als die zweite Geschwindigkeit und/oder beträgt insbesondere mindestens 2.000 tics/Sekunde, bevorzugt mindestens 2.500 oder sogar mindes tens 3.000 tics/Sekunde. Die erste Geschwindigkeit entspricht insbesondere höchstens der dritten Geschwindigkeit und ist höher als die zweite Geschwindigkeit.
Insbesondere kann die Zustellgeschwindigkeit der zweiten Scheibe in Meter pro Sekunde [m/s] aus der Drehgeschwindigkeit der ersten Scheibe in tics pro Sekun- de [tics/s] ermittelt werden. Insbesondere kann dafür die folgende Gleichung verwendet werden: ((180 / p) * (1 / 8,5714)) / (Getriebeübersetzung * Kugelrampenübersetzung).
Der Term„180 / p“ ermöglicht die Umrechnung rad in grad und der Term„1 / 8,5714“ die Umrechnung grad in tics. Die Gleichung ergibt die Übersetzung von tics/s in m/s.
Für die Getriebeübersetzung kann z. B. ein Bereich von 42 bis 76 und für die Ku gelrampenübersetzung ein Bereich von 740 bis 848 angesetzt werden.
Mit diesen Werten erhält man einen Umrechnungsfaktor von 2,1507 *104 (für Getriebeübersetzung 42 und Kugelrampenübersetzung 740) bis 1,0372 *10-4 (für Getriebeübersetzung 76 und Kugelrampenübersetzung 848).
Für eine Drehgeschwindigkeit von 3000 tics/s ergibt sich also eine Zustellgeschwindigkeit der zweiten Scheibe von 0,64521 m/s (für den Faktor 2,1507 *10-4) bis 0.31117 m/s (für den Faktor 1,0372 *104).
Insbesondere wird das Verfahren nur beim Schließen der Kupplung, also ausgehend von dem ersten Zustand und hin zumindest zum zweiten Zustand, ggf. bis hin zum dritten Zustand, angewendet. Das Verfahren kann jedoch auch beim Öff nen der Kupplung (also ausgehend von dem dritten Zustand hin zum zweiten Zustand, ggf. bis hin zum ersten Zustand) eingesetzt werden.
Der erste Zustand wird insbesondere von einem (mechanischen) Endanschlag der Kupplung, ggf. des Aktuators begrenzt. Ausgehend von diesem Endanschlag kann der Aktuator bzw. die Kupplung hin zum zweiten Zustand verstellt bzw. verfahren werden.
Der zweite Zustand umfasst insbesondere den Berührpunkt (Kisspoint) der Kupplung. In diesem Zustand erfolgt eine Synchronisierung der Drehzahlen der miteinander zu verbindenden Wellen. Dabei werden Komponenten der Kupplung miteinander sukzessive in drehmomentübertragenden Kontakt gebracht, so dass eine möglichst ruckfreie Kopplung der Wellen herbeigeführt werden kann. Insbesondere wird nur dieser Bereich des Verstellweges der Kupplung mit reduzierter Ge schwindigkeit durchfahren, so dass die Reaktionsszeit der Kupplung bzw. die Zeit zur Verbindung bzw. zur Trennung der Wellen nur unwesentlich verlängert wird. Demgegenüber kann so eine Reduzierung der Geräusche aus dem Antriebstrang erreicht werden, ohne dass eine Verlängerung der Reaktionszeit der Kupplung in Kauf genommen werden muss.
Insbesondere wird zumindest eine Position des Aktuators, bei dem ein Wechsel von dem ersten Zustand hin zum zweiten Zustand erfolgt, in Abhängigkeit von einem Verschleiß der Kupplung kalibriert. Kalibriert heißt hier, dass die sich in Abhängigkeit von einem Verschleiß der Kupplung verändernde Position erfasst wird und diese Veränderung der Position in nachfolgenden Betätigungen der Kupplung berücksichtigt wird.
Damit können die Positionen des Aktuators, also die Positionen, die der Aktuator ansteuert und die bestimmten Verstellwegen der Kupplung zugeordnet sind, über Laufzeit der Kupplung bzw. eines Kraftfahrzeuges, kontinuierlich oder schrittweise angepasst werden.
Insbesondere wird ein sich durch einen Verschleiß der Kupplung verändernder, zum Durchfahren eines Zustands benötigter, Zustellweg der Kupplung durch eine Änderung der Geschwindigkeit, die durch die dem Zustand zugeordnete Betriebs art vorgegeben ist, berücksichtigt, so dass der Zustand in einem, von dem Verschleiß unabhängigen Zeitintervall durchfahrbar ist.
Insbesondere soll gewährleistet werden, dass für einen Nutzer eines Kraftfahrzeu ges eine Veränderung der Ansteuerung einer Kupplung zu keinem Zeitpunkt erkennbar ist. Üblicherweise fuhrt ein Verschleiß der Kupplung, also z. B. eine Reduktion der Dicke von Reibbelägen, dazu, dass sich ein für ein Schließen der Kupplung erfor derlicher Verstell weg (ausgehend von einem Endanschlag im ersten Zustand der Kupplung) verlängert. Diese Verlängerung des Verstellwegs führt bisher insbesondere zu einer verzögerten Herstellung der drehmomentübertragenden Verbindung der Wellen.
Es wird also vorgeschlagen, diese verschleißabhängige Veränderung des Zustellwegs durch eine Regelung der Geschwindigkeit zu berücksichtigen. Da hierbei über Laufzeit eine Erhöhung z. B. der ersten Geschwindigkeit erforderlich ist, sollte diese Erhöhung am Beginn der Laufzeit der Kupplung berücksichtigt wer den. Die erste Geschwindigkeit einer neuwertigen Kupplung sollte also niedriger als eine maximal mögliche Geschwindigkeit eingestellt werden, so dass eine verschleißabhängige Veränderung über die Laufzeit der Kupplung möglich bleibt.
Insbesondere liegt neben einer dem ersten Zustand zugeordneten ersten Betriebsart, einer dem zweiten Zustand zugeordneten zweiten Betriebsart und einer dem dritten Zustand zugeordneten dritten Betriebsart zumindest eine vierte Betriebsart mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit vor. Bevorzugt sind weitere Stufen mit jeweils unterschiedlicher Geschwindigkeit vorgesehen, so dass ggf. Geräusche erzeugende Einflussfaktoren durch eine angepasste Ansteuerung der Kupplung durch den Aktuator berücksichtigt werden können.
Es wird zudem ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine Antriebseinheit (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine) zum Antrieb des Kraftfahrzeuges, eine von der Antriebseinheit angetriebene erste Welle sowie eine zumindest ein Rad antreibende zweite Welle, eine die Welle schaltbar verbindende Kupplung sowie einen Aktuator zur Betätigung der Kupplung. Der Aktuator ist über eine Steuereinrichtung betreibbar wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignet ist bzw. dieses durchführen kann bzw. durchführt. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug eine durch die Antriebseinheit (insbesonde re dauerhaft) antreibbare erste Achse und eine zweite Achse auf, wobei die zweite Achse über die Kupplung (schaltbar) drehmomentübertragend mit der Antriebseinheit verbindbar ist.
Bevorzugt ist die erste Achse mit der zweiten Achse über eine Längswelle koppel bar, wobei die Kupplung zur schaltbaren Verbindung der ersten Achse und der Längswelle angeordnet ist.
Der Aktuator ist zur Betätigung der Kupplung vorgesehen, insbesondere einer ausschließlich über einen Kraftschluss wirkenden Kupplung, z. B. einer Lamellenkupplung. Bevorzugt ist die Kupplung an einer, z. B. zwei Achsen des Kraftfahrzeugs drehmomentübertragend miteinander verbindenden, Längswelle oder an einer Seitenwelle einer Achse eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Mit der an einer Seitenwelle angeordneten Kupplung kann durch das Schließen der Kupplung die ganze Achse (hier wird die aktuierte Kupplung als Booster bezeichnet) oder auch nur ein Rad (hier wird die aktuierte Kupplung als Twinster bezeichnet) des Kraftfahrzeuges mit einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeuges drehmomentübertragend verbunden werden. Der Aktuator ist insbesondere ein elektromechanischer Aktuator.
Das Verfahren kann auch von einem Computer bzw. mit einem Prozessor einer Steuereinrichtung ausgefuhrt werden.
Es wird auch ein System zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, das einen Prozessor umfasst, der so angepasst/konfiguriert ist, dass er das Verfahren bzw. einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens durchführt.
Es kann ein computerlesbares Speichermedium vorgesehen sein, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer/Prozessor diesen veranlassen, das Verfahren bzw. mindestens einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.
Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf das Kraftfahrzeug oder das computerimplementierte Verfahren übertragbar und umgekehrt.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“,„zwei te“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Fi guren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch: Fig. 1: ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplung und einem Aktuator in einer
Seitenansicht sowie mit einer Steuereinrichtung;
Fig. 2: ein Kraftfahrzeug; Fig. 3: ein erstes Diagramm; Fig. 4: ein zweites Diagramm;
Fig. 5: ein drittes Diagramm;
Fig. 6: ein viertes Diagramm;
Fig. 7: ein fünftes Diagramm;
Fig. 8: ein sechstes Diagramm;
Fig. 9: ein siebtes Diagramm; und
Fig. 10: ein achtes Diagramm.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 15 mit einer Kupplung 1, einem Aktuator 2 in einer Seitenansicht sowie mit einer Steuereinrichtung 18.
Der Aktuator 2 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 22 und eine Steuereinrichtung 18, einen Rampenmechanismus 23 sowie eine Übersetzung 24. Eine Drehbewegung des Antriebsmotors 22 wird über die Übersetzung 24 (die Zahnradpaarungen) auf den Rampenmechanismus 23 übertragen. Über den Rampenmechanismus 23 wird die Drehbewegung des Antriebsmotors 22 in eine Verlagerung 25 entlang einer axialen Richtung umgewandelt. Die Verlagerung 25 wird zur Betätigung der Kupplung 1 genutzt. Die Kupplung 1 dient der drehmoment- übertragenden Verbindung von Antriebseinheit 16 und zumindest einer Komponente des Antriebsstrangs (erste Achse 19, zweite Achse 20, Getriebe, Seitenwelle, Längswelle 21) zum Antrieb der Räder 17 des Kraftfahrzeugs 15.
Fig. 2 zeigt ein Kraftfahrzeug 15, mit einer Steuereinrichtung 18, einer Antriebs- einheit 16 (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine oder eine elektrische Maschine), einer von der Antriebseinheit 16 permanent angetriebenen ersten Achse 19, einer über die Kupplung 1 zuschaltbaren Längswelle 21 und einer über die Längswelle 21 antreibbaren zweiten Achse 20 sowie mit Rädern 17, die an den jeweili gen Achsen 19, 20 angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt ein erstes Diagramm. An der horizontalen Achse ist die Position 13 des Aktuators 2 dargestellt (hier in tics, also Einheiten, die einer Verdrehung des Antriebsmotors 22 des Aktuators 2 um Winkelbereiche und damit einer Verlage rung 25 der Kupplung 1 bzw. eines Zustellwegs der Kupplung 1 entsprechen). An der vertikalen Achse ist die Geschwindigkeit 9 des Aktuators 2 (hier in tics pro Sekunde) dargestellt.
Der erste Verlauf 26 zeigt also die Änderung der Geschwindigkeit 9 in Abhängigkeit von dem vorliegenden Zustand 5, 6, 7 der Kupplung 1. Die Kupplung 1 wird ausgehend von einem Endanschlag (bei Position„0“ der Position 13) z. B. des Aktuators 2, sukzessive verfahren, bis die Kupplung 1 einen geschlossenen Zu stand, den dritten Zustand 7, erreicht. Durch ein weiteres Verfahren in dem dritten Zustand 7 kann ein sukzessive höheres Drehmoment 8 über die Kupplung 1 übertragen werden.
Die Kupplung 1 liegt hier in drei Zuständen 5, 6, 1 vor. In einem offenen ersten Zustand 5 ist kein Drehmoment 8 übertragbar ist (Kupplung 2 geöffnet). In einem zweiten Zustand 6 ist ein Drehmoment 8 gerade übertragbar, so dass in dem zweiten Zustand 6 eine Synchronisierung der Drehzahlen von erster Welle 19 und zweiter Welle 20 erfolgt. In einem geschlossenen dritten Zustand 7 ist ein angefordertes Drehmoment 8 übertragbar (Kupplung 2 geschlossen).
Gemäß Schritt a) erfolgt ein Erkennen einer geforderten Änderung des vorliegen den Zustands (hier erster Zustand 5), in dem sich die Kupplung 1 befindet. Gemäß Schritt b) erfolgt ein Betreiben des Aktuators 2 in einer dem vorliegenden Zustand 5, 6, 7 zugeordneten Betriebsart zum Verstellen der Kupplung 1, wobei die Kupplung 1 von dem vorliegenden ersten Zustand 5 hin zum geforderten dritten Zu- stand 7 mit einer durch die unterschiedlichen Betriebsarten vorgegebenen Geschwindigkeiten 10, 11, 12 verstellt wird. D. h. sobald sich der Zustand 5, 6 ändert erfolgt ein Betreiben des Aktuators 2 in einer dem neu vorliegenden Zustand 6, 7 zugeordneten anderen Betriebsart zum Verstellen der Kupplung 1, wobei die Kupplung 1 in dem neu vorliegenden Zustand 6, 7 mit einer anderen Geschwindigkeit 11, 12 verstellt wird.
Erkennbar wird die Kupplung 1 in dem zweiten Zustand 6, in dem der Berührpunkt der Kupplung 1 liegt, mit einer geringeren zweiten Geschwindigkeit 11 verfahren, während in dem ersten Zustand 5 und in dem dritten Zustand 7 jeweils eine höhere Geschwindigkeit 9, vorliegt, wobei hier die erste Geschwindigkeit 10 und die dritte Geschwindigkeit 12 gleich schnell sind. Die dritte Geschwindigkeit 12 kann auch deutlich schneller sein als die erste Geschwindigkeit 10. In diesem Fall würde der erste Verlauf 26 in dem Bereich des dritten Zustands 7 auf einem höheren Wert der Geschwindigkeit 9 als der dargestellten dritten Geschwindigkeit 12 verlaufen, d. h. ausgehend von dem zweiten Zustand 6 würde die Geschwindigkeit 9 von der zweiten Geschwindigkeit 11 auf eine noch höhere dritte Geschwindigkeit 12 beschleunigt werden. Dieser Verlauf der Geschwindigkeit 9 ist in Fig. 3 als elfter Verlauf dargestellt.
Fig. 4 zeigt ein zweites Diagramm. Fig. 5 zeigt ein drittes Diagramm. Fig. 6 zeigt ein viertes Diagramm. Die Fig. 4 bis 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 bis 3 wird Bezug genommen.
An der horizontalen Achse der Diagramme ist jeweils die Zeit 27 (hier in Millisekunden) aufgetragen.
An der vertikalen Achse des zweiten Diagramms (Fig. 4) ist die Anforderung zur Übertragung eines Drehmoments 8 (hier in Newtonmeter) aufgetragen. Das zweite Diagramm zeigt einen zweiten Verlauf 28 eines angeforderten Drehmoments in Abhängigkeit von der Zeit 27. An der vertikalen Achse des dritten Diagramms (Fig. 5) und des vierten Dia gramms (Fig. 6) ist jeweils die für die Übertragung des angeforderten Drehmo ments 8 erforderliche Position 13 des Aktuators 2 aufgetragen.
Das dritte Diagramm zeigt einen dritten Verlauf 29 einer möglichst schnellen Ver stellung der Kupplung 1 (nur theoretisch möglich) und einen vierten Verlauf 30 einer bekannten vorsätzlich verlangsamten Verstellung der Kupplung 1 über den gesamten Verstellweg hinweg.
Das vierte Diagramm zeigt zusätzlich zum dritten Verlauf 29 und dem vierten Verlauf 30 einen hier vorgeschlagenen fünften Verlauf 31, bei dem der Aktuator 2 in Abhängigkeit von der Position 13 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten 10, 11, 12 verfahren wird.
Fig. 7 zeigt ein fünftes Diagramm. Fig. 8 zeigt ein sechstes Diagramm. Die Fig. 7 und 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 4 bis 6 wird Bezug genommen. An der horizontalen Achse der Diagramme ist jeweils die Zeit 27 (hier in Millisekunden) aufgetragen.
An der vertikalen Achse des fünften Diagramms (Fig. 7) ist die in einer Steuerein richtung 18 für den jeweiligen Zustand 5, 6, 1 hinterlegte Geschwindigkeit 9 des Aktuators 2 (hier in tics pro Sekunde) dargestellt.
Der in Fig. 7 dargestellte sechste Verlauf 32 zeigt die, zur Erzeugung des in Fig. 6 dargestellten fünften Verlaufs 31 , bei dem der Aktuator 2 in Abhängigkeit von der Position 13 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten 10, 11, 12 verfahren wird, erforderlichen Werte der Geschwindigkeit 9 des Aktuators 2. Die einzelnen Werte der Geschwindigkeit 9 sind z. B. in einer Steuereinrichtung 18 für den jeweiligen Zustand 5, 6, 7 hinterlegt. Im ersten Zustand 5 soll der Aktuator 2 mit einer ersten Geschwindigkeit 10, im zweiten Zustand 6 mit einer zweiten Geschwindigkeit 11 und im dritten Zustand 7 mit einer dritten Geschwindigkeit 12 verfahren werden.
Erkennbar wird die Kupplung 1 in dem zweiten Zustand 6, in dem der Berührpunkt der Kupplung 1 liegt, mit einer geringeren zweiten Geschwindigkeit 11 verfahren, während in dem ersten Zustand 5 und in dem dritten Zustand 7 jeweils eine höhere Geschwindigkeit 9, vorliegt, wobei hier die erste Geschwindigkeit 10 und die dritte Geschwindigkeit 12 gleich schnell sind. Die dritte Geschwindigkeit 12 kann auch deutlich schneller sein als die erste Geschwindigkeit 10 (siehe Fig. 3).
An der vertikalen Achse des sechsten Diagramms (Fig. 8) ist die für die Übertragung des angeforderten Drehmoments 8 erforderliche Position 13 des Aktuators 2 aufgetragen.
Der in Fig. 8 dargestellte siebte Verlauf 33 zeigt den tatsächlichen Verlauf (z. B. über Sensoren gemessen) der Verstellung des Aktuators 2 über der Zeit 27. Dabei wird der Aktuator 2 so angesteuert, dass er möglichst dem fünften Verlauf 31 (sie he Fig. 6) entsprechend verlagert wird.
Der in Fig. 8 dargestellte achte Verlauf 34 zeigt den tatsächlichen Verlauf (z. B. über Sensoren gemessen) der Verstellung des Aktuators 2 über der Zeit 27. Dabei wird der Aktuator 2 so angesteuert, dass er möglichst dem bekannten vierten Verlauf 30 (siehe Fig. 6) entsprechend verlagert wird.
Die in den Fig. 4 bis 8 eingetragenen vertikalen Linien verdeutlichen die Grenzen der einzelnen Zustände 5, 6, 7 (siehe Kennzeichnung in Fig. 6, 7 und 8). Fig. 9 zeigt ein siebtes Diagramm. Fig. 10 zeigt ein achtes Diagramm. Die Fig. 9 und 10 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 5, 6 und 8 wird verwiesen.
An der horizontalen Achse der Diagramme ist jeweils die Zeit 27 (hier in Millisekunden) aufgetragen. An der vertikalen Achse der Diagramme ist jeweils die für die Übertragung eines angeforderten Drehmoments 8 erforderliche Position 13 des Aktuators 2 aufgetragen.
In dem siebten Diagramm stellt ein neunter Verlauf 35 die Veränderung der Position 13 des Aktuators 2 in Abhängigkeit von der Zeit 27 dar. Dabei wird der Ak tuator 2 in einem ersten Zustand 5 mit einer ersten Geschwindigkeit 10 verstellt.
Eine Position 13 des Aktuators 2, bei dem ein Wechsel von dem ersten Zustand 5 hin zum zweiten Zustand 6 erfolgt, wird in Abhängigkeit von einem Verschleiß der Kupplung 1 kalibriert. Kalibriert heißt hier, dass die sich in Abhängigkeit von einem Verschleiß der Kupplung 1 verändernde Position 13 erfasst wird und diese Veränderung der Position 13 in nachfolgenden Betätigungen der Kupplung 1 berücksichtigt wird. Dieser Sachverhalt ist in den Fig. 9 und 10 verdeutlicht.
In Fig. 10 zeigt ein zehnter Verlauf 36 die Veränderung der Position 13 des Aktuators 2 in Abhängigkeit von der Zeit 27. Gegenüber Fig. 9 ist hier die Position 13, bei der der erste Zustand 5 in den zweiten Zustand 6 wechselt, verschoben.
Hier wird der Aktuator 2 in einem ersten Zustand 5 mit einer höheren ersten Geschwindigkeit 10 (gegenüber der ersten Geschwindigkeit 10 gemäß Fig. 9) verstellt, so dass trotz Verschleiß (und der dadurch verschobenen Position 13, bei der der zweite Zustand 6 erreicht wird) die Kupplung 1 den ersten Zustand 5 in dem gleichen (wie in Fig. 9), konstanten Zeitintervall 14 durchfährt und damit insgesamt für einen Nutzer unverändert betätigbar ist. Somit kann ein sich durch einen Verschleiß der Kupplung 1 verändernder, zum Durchfahren des ersten Zustands 5 benötigter, Zustellweg der Kupplung 1 durch eine Änderung der Geschwindigkeit 9 (hier der ersten Geschwindigkeit 10), die durch die dem ersten Zustand 5 zugeordnete Betriebsart vorgegeben ist, berück- sichtigt werden, so dass der erste Zustand 5 in einem, von dem Verschleiß unabhängigen Zeitintervall 14 durchfahrbar ist. Erkennbar sind in beiden Diagrammen die zweiten Geschwindigkeiten 11 gleich groß. Dasselbe gilt für die dritten Ge schwindigkeiten 12. Weiter sind in jedem Diagramm die zweite Geschwindigkeit 11 und die dritte Geschwindigkeit 12 voneinander unterschiedlich.
Damit kann gewährleistet werden, dass für einen Nutzer eines Kraftfahrzeuges 15 eine Veränderung der Ansteuerung einer Kupplung 1 zu keinem Zeitpunkt erkennbar ist.
Bezugszeichenliste
I Kupplung
2 Aktuator
3 erste Welle
4 zweite Welle
5 erster Zustand
6 zweiter Zustand
7 dritter Zustand
8 Drehmoment
9 Geschwindigkeit
10 erste Geschwindigkeit
I I zweite Geschwindigkeit
12 dritte Geschwindigkeit
13 Position
14 Zeitintervall
15 Kraftfahrzeug
16 Antriebseinheit
17 Rad
18 Steuereinrichtung
19 erste Achse
20 zweite Achse
21 Längswelle
22 Antriebsmotor
23 Rampenmechanismus
24 Übersetzung
25 Verlagerung
26 erster Verlauf
27 Zeit
28 zweiter Verlauf 29 dritter Verlauf
30 vierter Verlauf
31 fünfter Verlauf
32 sechster Verlauf 33 siebter Verlauf
34 achter Verlauf
35 neunter Verlauf
36 zehnter Verlauf
37 elfter Verlauf

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung (1) mit einem Aktuator (2), wo bei durch die Kupplung (1) zumindest eine erste Welle (3) mit einer zweiten Welle (4) drehmomentübertragend verbindbar ist; wobei die Kupplung (1) in zumindest drei Zuständen (5, 6, 7) vorliegt, wobei in einem offenen ers ten Zustand (5) kein Drehmoment (8) übertragbar ist, wobei in einem zwei ten Zustand (6) ein Drehmoment (8) gerade übertragbar ist, so dass in dem zweiten Zustand (6) eine Synchronisierung der Drehzahlen von erster Welle (3) und zweiter Welle (4) erfolgt, wobei in einem geschlossenen dritten Zustand (7) ein angefordertes Drehmoment (8) übertragbar ist; wobei das Ver fahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
a) Erkennen einer geforderten Änderung des vorliegenden Zustands (5, 6, 7), in dem sich die Kupplung (1) befindet;
b) Betreiben des Aktuators (2) in einer dem vorliegenden Zustand (5, 6, 7) zugeordneten Betriebsart zum Verstellen der Kupplung (1), wobei die Kupplung (1) von dem vorliegenden Zustand (5, 6, 7) hin zum geforderten Zustand (5, 6, 7) mit einer durch die Betriebsart vorgegebenen Geschwindigkeit (9) verstellt wird und
sobald sich der Zustand (5, 6, 7) ändert;
c) Betreiben des Aktuators (2) in einer dem neu vorliegenden Zustand (5, 6, 7) zugeordneten anderen Betriebsart zum Verstellen der Kupplung (1), wobei die Kupplung (1) in dem neu vorliegenden Zustand (5, 6, 7) mit einer anderen Geschwindigkeit (9) verstellt wird
wobei die in dem ersten Zustand (5) durch eine erste Betriebsart vorgegebene erste Geschwindigkeit (10) höher ist als eine in dem zweiten Zustand (6) durch eine zweite Betriebsart vorgegebene zweite Geschwindigkeit (11) und wobei die in dem dritten Zustand (7) durch eine dritte Betriebsart vorgegebene dritte Geschwindigkeit (12) höher als die zweite Geschwindigkeit (11) ist und der ersten Geschwindigkeit (10) entspricht oder höher als die erste Geschwindigkeit (10) ist.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei zumindest eine Position (13) des Aktuators (2), bei dem ein Wechsel von dem ersten Zustand (5) hin zum zweiten Zustand (6) erfolgt, in Abhängigkeit von einem Verschleiß der Kupplung (1) kalibriert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein sich durch einen Verschleiß der Kupplung (1) verändernder, zum Durchfahren eines Zustands (5, 6, 7) benötigter, Zustellweg (14) der Kupplung (1) durch eine Änderung der Geschwindigkeit (10, 11, 12), die durch die dem Zustand
(5, 6, 7) zugeordnete Betriebsart vorgegeben ist, berücksichtigt wird, so dass der Zustand (5, 6, 7) in einem, von dem Verschleiß unabhängigen Zeitintervall (14) durchfahrbar ist. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei neben einer dem ersten Zustand (5) zugeordneten ersten Betriebsart, einer dem zweiten Zustand (6) zugeordneten zweiten Betriebsart und einer dem dritten Zustand (7) zugeordneten dritten Betriebsart zumindest eine vierte Betriebsart mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (9) vorliegt.
5. Kraftfahrzeug (15), zumindest aufweisend eine Antriebseinheit (16) zum Antrieb des Kraftfahrzeuges (15), eine von der Antriebseinheit (16) angetriebene erste Welle (3) sowie eine zumindest ein Rad (17) antreibende zweite Welle (4), eine die Wellen (3, 4) schaltbar verbindende Kupplung (1) sowie einen Aktuator (2) zur Betätigung der Kupplung (1); wobei der Aktuator (2) über eine Steuereinrichtung (18) betreibbar ist wobei die Steuereinrichtung (18) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherge henden Patentansprüche geeignet ist. 6. Kraftfahrzeug (15) nach Patentanspruch 5, wobei das Kraftfahrzeug (15) eine durch die Antriebseinheit (16) antreibbare erste Achse (19) und eine zweite Achse (20) aufweist, wobei die zweite Achse (20) über die Kupplung (1) drehmomentübertragend mit der Antriebseinheit (16) verbindbar ist.
7. Kraftfahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 5 und 6, wobei die erste Achse (3) mit der zweiten Achse (4) über eine Längswelle
(21) koppelbar ist, wobei die Kupplung (1) zur schaltbaren Verbindung der ersten Achse (3) und der Längswelle (21) angeordnet ist.
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