DE102016203370A1

DE102016203370A1 - Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer im unbetätigten Zustand geschlossenen Kupplung

Info

Publication number: DE102016203370A1
Application number: DE102016203370.0A
Authority: DE
Inventors: Alejandro Munoz Casas; Jürgen Eich; Rashad Mustafa
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2016-09-22
Also published as: DE112016001227B4; CN107429763B; CN107429763A; WO2016146118A1; DE112016001227A5; KR20170129736A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer im unbetätigten Zustand geschlossenen Kupplung, bei welchem die in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem (1) angeordnete Kupplung (9) von einem hydrostatischen Kupplungsaktor (3) betätigt wird und ein Druck des hydrostatischen Kupplungsaktors (3) zur Adaption des Tastpunktes (TP) verwendet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem bei „normally closed“ Kupplungen eine Tastpunktadaption mittels des Druckes erfolgen kann, wird ein Ausgangstastpunkt (TPSt) bestimmt, von welchem ausgehend die Adaption des Tastpunktes (TP) in Abhängigkeit von einer Verschiebung einer Druckkennlinie (A, B) des Kupplungsaktors (3) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer im unbetätigten Zustand geschlossenen Kupplung, bei welchem die in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem angeordnete Kupplung von einem hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt wird, wobei ein Druck des hydrostatischen Kupplungsaktors zur Adaption des Tastpunktes verwendet wird.
In Kraftfahrzeugen ist es zur Verbesserung des Fahrkomforts notwendig, die Ansteuerung einer Kupplung besonders zuverlässig zu gestalten. Dabei ist sowohl die Kupplungskennlinie als auch der Tastpunkt von Bedeutung. Die Kupplungskennlinie kann nicht nur von Fahrzeug zu Fahrzeug variieren, sondern auch über die Lebensdauer und im Betrieb, z.B. wegen wechselnder Kupplungstemperaturen. Aus diesem Grund muss die Kupplungskennlinie anhand bestimmter Adaptionsmechanismen online angepasst werden.
Aus der DE 10 2011 014 572 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer automatisierten Kupplung bekannt, welche Bestandteil eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems ist, das einen hydrostatischen Aktor umfasst, dessen Druck bestimmt wird. Der Druck des hydrostatischen Aktors wird dabei zur Kupplungskennlinienadaption verwendet. Für eine Kupplungskennlinienadaption ist die Tastpunktbestimmung von besonderer Bedeutung, wobei ein Drucksignal des hydrostatischen Aktors zur Adaption des Tastpunktes verwendet wird. Die vorgeschlagene Tastpunktadaption ist aber nur bei einer „normally-open“ Kupplung anwendbar, bei welcher eine Korrelation zwischen dem Verlauf der Momentenkennlinie und einer Druckkennlinie herstellbar ist.
Es wird zwischen “normally-open“ und „normally closed“ Kupplungen unterschieden, bei welchen die Art der Verspannung eines Hebelsystems mit dem Kupplungsgehäuse festlegt, ob es sich um eine zu- oder aufgedrückte Kupplung handelt.
Die Korrelation zwischen Momentenkennlinie und Druckkennlinie des hydrostatischen Kupplungsaktors gilt nicht für „normally-closed“ Kupplungen, da die Momentenkennlinie und die Druckkennlinie einer solchen „normally-closed“ Kupplung keinen vergleichbaren Verlauf aufweisen. Das bedeutet, dass bei solchen „normally closed“ Kupplungen nur eine momentenbasierte Adaption der Kupplungskennlinie stattfinden kann, welche Nachteile aufweist, wie z.B. die Abhängigkeit von der Genauigkeit des Momentensignals oder eine starke Einschränkung bezüglich der auswertbaren Betriebszustände, beispielsweise bei einem Kupplungsschlupf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer im unbetätigten Zustand geschlossenen Kupplung anzugeben, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik unterbunden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Ausgangstastpunkt bestimmt wird, von welchem ausgehend die Adaption des Tastpunktes in Abhängigkeit von einer Verschiebung einer Druckkennlinie des Kupplungaktors erfolgt. Ausgehend von einem Ausgangstastpunkt, welcher unabhängig vom Druck in dem hydrostatischen Kupplungsaktor ermittelt wird, lässt sich während des Betriebes des Fahrzeuges eine Änderung des Tastpunktes einfach aus der Druckkennlinie des hydrostatischen Kupplungsaktors adaptieren. Unter dem Tastpunkt einer Kupplungseinrichtung soll dabei eine Position des Kupplungsaktors verstanden werden, bei welcher die Kupplung gerade nicht mehr geöffnet ist und ein im Wesentlichen geringes vorbestimmtes Moment übertragen wird.
Vorteilhafterweise wird der Ausgangstastpunkt in Abhängigkeit von einer Momentenkennlinie des Kupplungsaktors bestimmt. Durch die Bestimmung des Ausgangstastpunktes über die Momentenkennlinie des Kupplungsaktors und die Ermittlung der Adaption in Abhängigkeit von einer Druckkennlinie wird der Zusammenhang zwischen der Verschiebung der Druckkennlinie (Druck-über-Weg) und der Verschiebung der Momentenkennlinie (Moment-über-Weg) des Kupplungsaktors genutzt. Bei Nutzung dieses Zusammenhangs ist es einfach möglich, die Druckänderung zur Adaption des Tastpunktes zu nutzen.
In einer Ausgestaltung werden die Momentenkennlinie oder ein Teil davon und die Druckkennlinie des Kupplungsaktors annähernd zum selben Zeitpunkt ausgemessen, wobei der aus der Momentenkennlinie bestimmte, den Ausgangstastpunkt kennzeichnende Weg des Kupplungsaktors in die Druckkennlinie zur Kennzeichnung des Tastpunktes übertragen wird. Durch die gleichzeitige Aufnahme von Druck- bzw. Momentenkennlinie wird sichergestellt, dass bei der Tastpunktübertragung von der Momentenkennlinie in die Druckkennlinie vergleichbare Verhältnisse des hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems zugrunde liegen.
In einer Variante werden die Verschiebungen der Druckkennlinie während des normalen Betriebes der Kupplung ermittelt. Da ein linearer Zusammenhang zwischen der Verschiebung der Druckkennlinie und der Verschiebung der Momentenkennlinie besteht, kann die einfach zu bestimmende verschobene Druckkennlinie ausgehend von dem Ausgangstastpunkt zu der Adaption des Tastpunktes im normalen Betrieb der Kupplung verwendet werden.
Vorteilhafterweise wird die Verschiebung der Druckkennlinie in einem Bereich der Druckkennlinie ermittelt, wo ein Betrag des Gradienten am größten ist. In diesem Bereich des größten Betrages werden Schwankungen bei der Verschiebung der Druckkennlinie minimiert, so dass eine zuverlässige Adaption des Tastpunktes möglich wird.
In einer Weiterbildung wird die druckbasierte Adaption mit einer momentenbasierten Adaption des Tastpunktes abgeglichen. Damit wird sichergestellt, dass die über die Druckkennlinie ausgeführte Tastpunktadaption während der Fahrt des Fahrzeuges robust bleibt und Abweichungen zuverlässig erkannt werden. Die momentenbasierte Adaption des Tastpunktes, welche vorzugsweise nur in bestimmten Betriebszuständen erfolgen kann, stellt dabei eine redundante Maßnahme dar.
In einer Ausführungsform erfolgt die druckbasierte Tastpunktadaption bei einer Betätigung der Kupplung aus einer vollständig geöffneten Position in Richtung „Kupplung geschlossen“ oder von einer vollständig geschlossenen Position in Richtung „Kupplung offen“. Da in beiden Fällen im Verlauf der Druckkennlinie lineare Bereiche mit einem großen Gradienten auftreten, ist somit in beiden Fällen die Möglichkeit der Tastpunktadaption gegeben.
In einer Variante wird die Verschiebung der Druckkennlinie mit Hilfe eines regelungstechnischen Beobachters bestimmt. Der als technisches System aus der Regelungstechnik bekannte Beobachter stellt somit ein Instrument dar, mit dem sich nicht messtechnisch erfasste Signale rekonstruieren lassen. Der Einsatz des regelungstechnischen Beobachters gewährleistet somit eine zuverlässige Erkennung der Verschiebung der Druckkennlinie.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen schematischen Aufbau eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Druckkennlinie eines Kupplungsaktors einer „normally-closed“ Kupplung,
3 ein Ausführungsbeispiel für eine Momentenkennlinie eines Kupplungsaktors einer „normally-closed“ Kupplung.
In 1 ist schematisch der Aufbau eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems 1 am Beispiel eines hydrostatischen Kupplungsaktors dargestellt. Diese schematische Darstellung zeigt einen Aufbau zur Betätigung einer Kupplung, wie er in Kupplungsbetätigungssystemen mit Einzelkupplungen aber auch mit Doppelkupplungssystemen eingesetzt werden kann. In Doppelkupplungssystemen ist für die zweite Kupplung ein analoger Aufbau vorhanden.
Das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem 1 umfasst ein Steuergerät 2, das einen hydrostatischen Kupplungsaktor 3 ansteuert. Bei einer Lageveränderung des Kupplungsaktors 3 wird ein Kolben 4 eines Geberzylinders 5 entlang des Aktorweges nach rechts bewegt, wodurch das Volumen im Geberzylinder 5 verändert und ein Druck p in dem Geberzylinder 5 aufgebaut wird. Dieser Druck p wird über eine Hydraulikflüssigkeit 6, welche als Druckmittel dient, über eine Hydraulikleitung 7 zu einem Nehmerzylinder 8 übertragen, der die Kupplung 9 über eine Vorlastfeder 12 betätigt. Der Druck p der Hydraulikflüssigkeit 6 verursacht dabei in dem Nehmerzylinder 8 eine Wegänderung, was sich in der Betätigung der Kupplung 9 niederschlägt.
Der Druck p wird in dem Geberzylinder 5 mittels einer Druckmesseinrichtung 10 ermittelt, die mit dem Steuergerät 2 verbunden ist. Die von dem Kupplungsaktor 3 zurückgelegte Wegstrecke s wird von einem Wegsensor 11 bestimmt. Der von dem Kupplungsaktor 3 zurückgelegte Weg wird im Weiteren mit dem Weg der Kupplung 9 gleichgesetzt.
Bei der Kupplung 9 handelt es sich um eine im unbetätigten Zustand geschlossene Kupplung, welche auch als „normally closed“ Kupplung bezeichnet wird. Eine solche „normally closed“ Kupplung ist im unbetätigten Zustand über eine Vorlastfeder 12 geschlossen. Soll die Kupplung 9 geöffnet werden, so wird über ein Ausrücklager 13 eine Kraft auf die Vorlastfeder 12 ausgeübt, wodurch die Kupplung 9 solange entlastet wird, bis diese vollständig geöffnet ist.
Wenn der Kupplungsaktor 3 der „normally closed“-Kupplung 9 von einer vollständig geöffneten Position in Richtung „Kupplung geschlossen“ verfährt, muss der Kolben 4 des Geberzylinders 5 die Flüssigkeit 6 verschieben. Das Volumen der Hydraulikflüssigkeit 6 im Kupplungsaktor 3 ändert sich z.B. mit der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit 6. Bei einer Temperaturerhöhung erhöht sich entsprechend das Volumen der Hydraulikflüssigkeit 6 und somit der vom Kupplungsaktor 3 aufgebaute Druck p bei der gleichen Position des Kupplungsaktors 3. Da der Druck p des Kupplungsaktors 3 sich ändert, wird die Kupplung 9 mit einem unterschiedlichen Druck p gepresst. Das übertragbare Kupplungsmoment M ist folglich ein anderes. Obwohl sich der Verlauf des in der Hydraulikflüssigkeit 6 erzeugten Drucks p über dem Weg s des Kupplungsaktors 3 anders verhält als der Verlauf des in der Kupplung 9 übertragbaren Momentes M über dem Weg s, was aus den 2 und 3 ersichtlich ist, haben beide Verläufe einige gemeinsame Abhängigkeiten, die eine druckbasierte Adaption des Tastpunktes TP ermöglichen.
In 2 ist eine Druckkennlinie eines Kupplungsaktors 3 der „normally closed“ Kupplung 9 dargestellt, welche den Druck p über dem Weg s dargestellt, während 3 eine Momentenkennlinie darstellt, bei welcher das Moment M der Kupplung 9 über dem Weg s gezeigt ist. Eine solche Druckkennlinie und eine solche Momentenkennlinie werden in einem Initialisierungsprozess aufgenommen und durch das Steuergerät 2 ausgewertet und abgespeichert. Dabei wird aus der Momentenkennlinie ein Ausgangstastpunkt TP_St der Kupplung 9 ermittelt. Dieser Ausgangstastpunkt TP_St entspricht einem Weg s, den der Kupplungsaktor 3 zurückgelegt hat. Dieser Ausgangstastpunkt TP_St wird in die Druckkennlinie übertragen und bildet den Ausgangspunkt für eine Adaption des Tastpunktes TP während des Betriebes der Kupplung 9 mit Hilfe der Druckkennlinie. Die Festlegung des Ausgangstastpunktes TP_St aus der Momentenkennlinie ist notwendig, da sich dieser in der Druckkennlinie nicht eindeutig erkennen lässt. Deshalb wird er anhand eines von der Druckkennlinie unabhängigen Verfahrens initial bestimmt. Variationen des Tastpunktes TP werden während des Betriebes der Kupplung 9 aus der Verschiebung der Druckkennlinie ermittelt. Als Zielbereich für die Verschiebung wird ein Gradient der Druckkennlinie genutzt, vorzugsweise ein Bereich, in welchem der Gradient am größten ist.
In 2 ist die während der Initialisierungsphase ermittelte Druckkennlinie durch die Kurve A gekennzeichnet, während die Kurve B die während des Fahrbetriebes verschobene Druckkennlinie darstellt. 3 zeigt mit der Kurve C die Momentenkennlinie, die während des Initialisierungsprozesses aufgenommen wurde, wohingegen die Kurve D die Momentenkennlinie während des normalen Betriebes der Kupplung 9 kennzeichnet.
Es besteht die Möglichkeit, dass während des Fahrbetriebes die druckbasierte Adaption des Tastpunktes TP durch eine momentenbasierte Adaption des Tastpunktes TP überprüft wird.
Die vorgeschlagene Lösung nutzt die Tatsache, dass man eine Wegverschiebung der Momentenkurve aus einer gleichartigen Wegverschiebung der Druckkurve ableitet, weshalb die Tastpunktadaption auch bei einer „normally closed“ Kupplung 9 über eine Druckkennlinie möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem
2: Steuergerät
3: Hydrostatischer Kupplungsaktor
4: Kolben des Geberzylinders
5: Geberzylinder
6: Hydraulikflüssigkeit
7: Hydraulikleitung
8: Nehmerzylinder
9: Kupplung
10: Druckmesseinrichtung
11: Wegmesseinrichtung
12: Vorlastfeder
13: Ausrücklager
14: Kolben des Nehmerzylinders

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011014572 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer im unbetätigten Zustand geschlossenen Kupplung, bei welchem die in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem (1) angeordnete Kupplung (9) von einem hydrostatischen Kupplungsaktor (3) betätigt wird und ein Druck des hydrostatischen Kupplungsaktors (3) zur Adaption des Tastpunktes (TP) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangstastpunkt (TP_St) bestimmt wird, von welchem ausgehend die Adaption des Tastpunktes (TP) in Abhängigkeit von einer Verschiebung einer Druckkennlinie (A, B) des Kupplungsaktors (3) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangstastpunkt (TP_St) in Abhängigkeit von einer Momentenkennlinie (C) des Kupplungsaktors (3) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenkennlinie (C) und die Druckkennlinie (A) des Kupplungsaktors (3) annähernd zum selben Zeitpunkt ausgemessen werden, wobei der aus der Momentenkennlinie (C) bestimmte, den Ausgangstastpunkt (TP_St) kennzeichnende Weg (s) des Kupplungsaktors (3) in die Druckkennlinie (A) zur Kennzeichnung des Ausgangstastpunktes (TP_St) übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungen der Druckkennlinie (B) während des normalen Betriebes der Kupplung (9) ermittelt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Druckkennlinie (B) anhand eines Gradienten der Druckkennlinie (A, B) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Druckkennlinie (B) in einem Bereich der Druckkennlinie (B) ermittelt wird, wo ein Betrag des Gradienten am größten ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbasierte Adaption mit einer momentenbasierten Adaption des Tastpunktes (TP) abgeglichen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbasierte Tastpunktadaption bei einer Betätigung der Kupplung (9) aus einer vollständig geöffneten Position in Richtung „Kupplung geschlossen“ oder von einer vollständig geschlossenen Position in Richtung „Kupplung offen“ erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Druckkennlinie (B) mit Hilfe eines regelungstechnischen Beobachters bestimmt wird.