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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betätigen einer formschlüssigen Kupplung eines Getriebes. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Kupplungsvorrichtung.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2013 216 142 A1 ist ein Verfahren zur Regelung eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe beschrieben. Ein Schaltelement wird bei diesem Verfahren erst angesteuert, sobald durch eine Getriebesteuerung ein Ist-Drehmoment in einem Antriebsstrang ermittelt oder erfasst wird, bei welchem eine einem Öffnen entgegenwirkende Reibkraft im Schaltelement kleiner als eine zum Öffnen aufbringbare Betätigungskraft wird.
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In der
DE 10 2014 006 290 B4 ist Verfahren zum Betrieb einer Kupplungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug beschrieben.
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Ein Verfahren zur Synchronpunktermittlung eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes ist aus der
DE 10 2008 043 385 A1 bekannt.
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Die
DE 10 2017 202 081 A1 offenbart ein Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer elektromagnetisch betätigten Klauenkupplung.
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Die
DE 10 2018 207 590 A1 beschreibt ein Antriebssystem mit einem elektromagnetischen Schaltaktuator sowie ein Verfahren zum Steuern eines elektromagnetischen Schaltaktuators.
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Darstellung der Erfindung
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer formschlüssigen Kupplung eines Getriebes. Das Getriebe kann dazu ausgebildet sein, schaltbar unterschiedliche Übersetzungsstufen bereitzustellen. Eine Schaltung des Getriebes kann durch die Betätigung der formschlüssigen Kupplung erfolgen. Das Getriebe kann beispielsweise als Fahrzeuggetriebe ausgebildet sein. Das Getriebe kann als Automatikgetriebe ausgebildet sein. Das Getriebe kann als Lastschaltgetriebe ausgebildet sein. Eine Kraft zum Betätigen der Kupplung kann beispielsweise durch einen Aktuator des Getriebes bereitgestellt werden. Der Aktuator kann beispielsweise ein Ventil eines Stellzylinders oder ein elektrischer Stellmotor des Getriebes sein. Eine Kupplung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, zwei Wellen des Getriebes oder andere Drehelemente miteinander zu verbinden. Eine formschlüssige Kupplung kann eine solche Verbindung durch ein Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern bereitstellen. Beispielsweise können für den Formschluss Zapfen oder Verzahnungen miteinander kontaktiert werden. Dadurch ist eine Drehbewegung der beiden Verbindungspartner beispielsweise gleichförmig.
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Die Kupplung ist dazu ausgebildet, durch eine Betätigung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellt zu werden. In der ersten Stellung sind zwei Elemente der Kupplung drehfest miteinander verbunden, beispielsweise ein erstes Element und ein zweites Element der Kupplung. Die zwei Elemente können beispielsweise jeweils eine Kupplungshälfte bilden. In der ersten Stellung können sich die zwei Elemente der Kupplung im formschlüssigen Eingriff miteinander befinden. Die erste Stellung kann eine Schließstellung der Kupplung sein. Durch die Betätigung können die beiden Elemente relativ zueinander verschoben werden, beispielsweise axial. Dadurch kann die drehfeste Verbindung hergestellt oder getrennt werden. In der zweiten Stellung kann die drehfeste Verbindung der beiden Elemente der Kupplung getrennt sein. Beispielsweise kann die Kupplung in der zweiten Stellung keine Kraftübertragung ermöglichen. Die Kupplung kann in der zweiten Stellung in einer Neutralstellung sein. Die zweite Stellung kann eine Offenstellung der Kupplung sein. In der zweiten Stellung kann die Kupplung aber auch eine andere formschlüssige Verbindung bereitstellen. Beispielsweise kann das erste Element der Kupplung in der zweiten Stellung drehfest mit einem dritten Element der Kupplung verbunden sein. Unter einer drehfesten Verbindung zweier Elemente kann beispielsweise eine Verbindung verstanden werden, bei welcher die zwei Elemente des Getriebes starr miteinander gekoppelt sind.
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Das Verfahren weist einen Schritt eines Ansteuerns wenigstens eines ersten Aktuators der Kupplung auf, um eine pulsierende Betätigungskraft zu erzeugen. Dieser Schritt kann in Reaktion auf einen Betätigungsbefehl für die Kupplung erfolgen. Beispielsweise kann ein Ventil mit einem pulsierenden Steuersignal angesteuert werden, um die pulsierende Betätigungskraft zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Ventil periodisch geöffnet und geschlossen werden während der Betätigung, um die pulsierende Betätigungskraft zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Ventil oder ein elektrischer Stellmotor mit einer pulsierenden Stromversorgung verbunden werden, um die pulsierende Betätigungskraft zu erzeugen. Die Betätigungskraft kann durch den ersten Aktuator selbst erzeugt werden oder der Aktuator kann aufgrund dessen Ansteuerung ein Verhalten einer Betätigungsvorrichtung bewirken, welche in einer pulsierenden Betätigungskraft resultiert. Eine pulsierende Betätigungskraft kann eine Kraft sein, deren Größe sich periodisch ändert. Beispielsweise kann die Betätigungskraft während der Betätigung der Kupplung wenigstens während eines gewissen Zeitraums um einen Sollwert schwanken. Alternativ oder zusätzlich kann sich auch eine Richtung der Kraft periodisch ändern. Das Getriebe kann auch mehr als einen Aktuator aufweisen. Es können mehrere Aktuatoren an dem Erzeugen der pulsierenden Betätigungskraft beteiligt sein.
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Eine Betätigungskraft kann eine Kraft sein, welche darauf gerichtet ist, eine Stellung der Kupplung zu ändern und die Kupplung so zu betätigen. Die pulsierende Betätigungskraft ist dafür vorgesehen, die zwei Elemente der Kupplung relativ zueinander zu bewegen. Es kann also als Resultat der Ansteuerung des ersten Aktors eine Relativbewegung der zwei Elemente der Kupplung erfolgen. Dadurch kann die Kupplung betätigt werden. Die Bewegung der zwei Elemente relativ zueinander kann axial erfolgen. Eine axiale Richtung der Kupplung kann beispielsweise durch jeweilige Drehachsen von mit den Elementen verbundenen Wellen definiert sein. Die Betätigungskraft kann beispielsweise hydraulisch, elektromotorisch oder pneumatisch erzeugt werden.
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Üblicherweise werden jeweilige Aktuatoren eines Getriebes so angesteuert, dass eine konstante Betätigungskraft erzeugt wird. Eine konstante Betätigungskraft kann dabei auch eine Betätigungskraft sein, welche sich kontinuierlich von einem Startwert zu einem Sollwert aufbaut. Beispielsweise kann eine Ausschaltkraft zum Öffnen einer Kupplung statisch sein und wenig Dynamik aufweisen, bis eine Sollkraft erreicht wird. Bei Auftreten von Schleppmomenten oder Restmomenten im Antriebsstrang kann es häufig zu einem Betätigungsproblem kommen. Beispielsweise werden die zwei Elemente der Kupplung dann nicht relativ zueinander bewegt, sondern bleiben stecken. Sofern ein Getriebe auch darauf ausgelegt werden soll, bei Schleppmomenten und Restmomenten betätigbar zu sein, führt dies zu einer für die meisten Fälle überdimensionierten Gestaltung. Eine Schaltung erst nachdem diese Schleppmomente oder Restmomente unter einen Schwellwert fallen, kann ein Betätigen der Kupplung verzögern oder in bestimmten Fahrzuständen, zum Beispiel bei Gefällen, gänzlich verhindern. Gerade Lastkraftwagengetriebe haben eine hohe Massenträgheit, womit ein solches Vorgehen unzureichend sein kann.
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Durch die pulsierende Betätigungskraft können kurzfristig hohe und alternativ oder zusätzlich hochdynamische Betätigungskräfte erzeugt werden, welche auch bei einer Auslegung für eine durchschnittliche geringere Betätigungskraft ausreichend sind, um das Getriebe zu Betätigen. Zudem können durch pulsierende Betätigungskräfte mit geringem Aufwand eine Haftreibung überwunden werden, um dann mit einer geringen Durchschnittskraft die zwei Elemente relativ zueinander unter Überwindung einer kleineren Gleitreibung zu bewegen. Die pulsierende Betätigungskraft kann die zwei Elemente losreißen und somit auch eine Betätigung einer klemmenden Kupplung ermöglichen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Betätigung der Kupplung ein Trennen der drehfesten Verbindung der zwei Elemente der Kupplung aufweist. Entsprechend kann ein formschlüssiger Eingriff der zwei Elemente miteinander getrennt werden. Die Trennung der zwei Elemente kann häufig bei nicht pulsierenden Betätigungskräften klemmen, da eine Haftreibung nicht überwunden werden kann. Durch die pulsierende Betätigungskraft kann die Haftreibung gut überwunden werden, auch bei einer ansonsten gleichen durchschnittlichen Betätigungskraft und alternativ oder zusätzlich gleicher Betätigungsleistung. Bei dem Trennen wird beispielsweise ein Gang des Getriebes ausgelegt. Durch das Trennen kann die Kupplung in eine Neutralstellung verstellt werden oder auch direkt ein anderer Formschluss hergestellt werden.
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Es ist vorgesehen, dass der Schritt des Ansteuerns zudem ein Ansteuern eines zweiten Aktuators der Kupplung aufweist, wobei die pulsierende Betätigungskraft durch die Ansteuerung der beiden Aktuatoren der Kupplung erzeugt wird. Die Ansteuerung kann beispielsweise aufeinander abgestimmt sein. Beispielsweise kann der zweite Aktuator eine statische Grundkraft erzeugen oder eine solche Erzeugung bewirken, während der erste Aktuator die Betätigungskraft durch Erzeugen einer gepulsten Kraft oder das Bewirken von deren Erzeugung moduliert. Beispielsweise kann ein Ventil eines Stellzylinders offengehalten werden und ein anderes Ventil eines Stellzylinders periodisch wenigstens teilweise Öffnen und Schließen. Die beiden Aktuatoren können auch abwechselnd Kräfte in entgegengesetzte Richtungen erzeugen oder deren Erzeugung bewirken, um die pulsierende Betätigungskraft bereitzustellen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Betätigungskraft mit einer Grundkraft und einer überlagerten pulsierenden Kraft erzeugt wird. So kann die pulsierende Betätigungskraft mit geringem Aufwand erzeugt werden. Beispielsweise kann ein Aktuator für eine hohe Grundkraft ausgelegt sein. Dieser Aktuator kann nur für eine geringe Verstelldynamik ausgelegt sein. Dagegen kann ein anderer Aktuator nur für eine geringe Kraft ausgelegt sein, jedoch für eine hohe Verstelldynamik. Es kann sich eine funktionale Trennung ergeben, die kostengünstig und bauraumsparend realisiert werden kann. Zudem kann so mit geringem Aufwand eine statische Grundkraft bereitgestellt werden, welche im Normalfall für die Betätigung der Kupplung ausreichend sein kann.
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Es ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner einen Schritt eines Ansteuerns jeweiliger Aktuatoren der Kupplung, um eine pulsfreie Betätigungskraft zu erzeugen, aufweist. Beispielsweise kann die pulsfreie Betätigungskraft ohne periodische Kraftanteile aufgebaut werden. Mit der pulsfreien Betätigungskraft kann die Betätigung der Kupplung bewirkt werden. Sofern die pulsfreie Betätigungskraft ausreichend ist, um die zwei Elemente der Kupplung relativ zueinander zu bewegen, kann so bereits die Kupplung betätigt werden. Dadurch kann mit geringem Aufwand die Betätigung der Kupplung erfolgen, beispielsweise wenn keine Schleppmomente das Betätigen behindern.
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Das Verfahren weist einen Schritt eines Prüfens, ob die Kupplung erfolgreich mit der pulsfreien Betätigungskraft betätigt wurde, auf. Sofern die Kupplung erfolgreich betätigt wurde, kann das Verfahren abgebrochen werden. Andernfalls kann das Ansteuern der jeweiligen Aktuatoren der Kupplung erfolgen, um eine pulsierende Betätigungskraft zu erzeugen und damit die zwei Elemente der Kupplung relativ zueinander zu bewegen. Das Ansteuern der jeweiligen Aktuatoren zum Erzeugen der pulsierenden Betätigungskraft kann nur erfolgen, wenn die Betätigung mit der pulsierenden Betätigungskraft nicht erfolgreich war. Somit kann dann die Kupplung mit der pulsierenden Betätigungskraft betätigt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die pulsierende Betätigungskraft auch erzeugt wird, wenn dies gar nicht nötig ist. Dadurch können ein Verschleiß und Betätigungsaufwand gering sein.
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Das Prüfen, ob die Kupplung erfolgreich mit der pulsfreien Betätigungskraft betätigt wurde, kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Stellung der Kupplung und alternativ oder zusätzlich einem Zustand des Getriebes erfolgen. Beispielsweise kann ein eingelegter Gang des Getriebes erfasst werden und in Abhängigkeit von diesem erfassten Gang die Prüfung erfolgen. Beispielsweise kann das Getriebe einen Sensor zum Erfassen eines Verstellwegs aufweisen und in Abhängigkeit von diesem erfassten Verstellweg die Prüfung erfolgen.
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Es ist vorgesehen, dass das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens eines an der Kupplung anliegenden Drehmoments aufweist. Das Bestimmen kann beispielsweise durch Erfassen des Drehmoments durch einen Sensor des Getriebes erfolgen. Das Drehmoment kann aber auch beispielsweise in Abhängigkeit von einem Fahrzustand des Fahrzeugs und alternativ oder zusätzlich einem Zustand des Getriebes berechnet werden. Das Drehmoment kann beispielsweise an einem der beiden Elemente des Getriebes anliegen, wie einem abtriebsseitigen Element oder einem antriebsseitigen Element. Das bestimmte Drehmoment kann beispielsweise einem Schleppmoment entsprechen. Beispielsweise kann das Drehmoment in Abhängigkeit von einem Gefälle der Straße bestimmt werden. Faktoren, welche das an der Kupplung anliegende Drehmoment erhöhen können und damit einem Betätigungsvorgang entgegenwirken können, sind beispielsweise eine niedrige Betriebstemperatur, eine niedrige Außentemperatur, eine hohe Massenträgheit aufgrund einer E-Maschine am Getriebeeingang von Hybridantriebssträngen, generelle Kupplungstrennprobleme, eine Entnahme von Zapfleistung, oder ein Elektroantrieb mit Schalteinheit.
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Das Ansteuern der jeweiligen Aktuatoren der Kupplung, um eine pulsierende Betätigungskraft zu erzeugen und damit die zwei Elemente der Kupplung relativ zueinander zu bewegen kann nur erfolgen, falls das an der Kupplung anliegende bestimmte Drehmoment größer als ein Grenzdrehmoment ist. Andernfalls kann beispielsweise nur ein Ansteuern jeweiliger Aktuatoren der Kupplung, um eine pulsfreie Betätigungskraft zu erzeugen, erfolgen. Das Grenzdrehmoment kann beispielsweise einem Drehmoment entsprechen, bei welchem die Kupplung mit der pulsfreien Betätigungskraft nicht betätigt werden kann oder zumindest nicht sicher genug betätigt werden kann. Das Grenzdrehmoment kann eine fest vorgegebene Größe sein oder in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Kupplung, wie beispielsweise einer Temperatur, bestimmt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die pulsierende Betätigungskraft auch erzeugt wird, wenn dies gar nicht nötig ist. Dadurch können ein Verschleiß und Betätigungsaufwand gering sein. Zudem kann so vermieden werden, dass zunächst ein wahrscheinlich erfolgloser Betätigungsversuch der Kupplung mit der pulsfreien Betätigungskraft erfolgt.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Betätigung der Kupplung immer mit der pulsierenden Betätigungskraft erfolgt. Dadurch kann das Verfahren einfach implementiert werden. Zudem kann so die Betätigung der Kupplung mit hoher Sicherheit erfolgreich durchgeführt werden. Beispielsweise kann die pulsierende Betätigungskraft immer in Reaktion auf einen Betätigungsbefehl erzeugt werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass ferner einen Schritt eines Bestimmens eines Störmoments aufweist. Das Störmoment kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem Getriebezustand und alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit von einem Fahrzustand bestimmt werden. Dafür können jeweilige Zustandsgrößen mittels eines oder mehrerer Sensoren erfasst werden. Beispielsweise kann das Störmoment in Abhängigkeit von einer oder mehrerer der folgenden Größen bestimmt werden: Einer Betriebstemperatur, einer Außentemperatur, einer Massenträgheit des Antriebsstrangs oder Teile des Antriebsstrangs, eine Fahrbahnneigung, einem Fahrwiderstand, einer Fahrgeschwindigkeit, einem eingelegten Gang, einer Zapfleistung, einem Antriebsmoment und einem Fahrzeuggewicht. Das Störmoment kann beispielsweise ein Drehmoment sein, welches einer Betätigung der Kupplung entgegenwirkt oder die Betätigung anderweitig behindert. Das Störmoment kann beispielsweise berechnet oder erfasst werden. Das Störmoment kann auf die Elemente der Kupplung wirken.
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Beispielsweise kann das Ansteuern zum Erzeugen der pulsierenden Betätigungskraft in Abhängigkeit von dem bestimmten Störmoment erfolgen. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von dem bestimmten Störmoment die Modulation der pulsierenden Betätigungskraft gesteuert werden. Auch eine Größe und alternativ oder zusätzlich Frequenz des pulsierenden Anteils der Betätigungskraft kann in Abhängigkeit von dem bestimmten Störmoment gesteuert werden. Dadurch kann die Betätigung besonders zuverlässig erfolgen, während ein Verschleiß und ein Betätigungsaufwand so gering wie möglich für die erfolgreiche Betätigung gehalten werden kann.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für ein Getriebe, beispielsweise ein automatisiertes Lastschaltgetriebe für Lastkraftwagen. Die Kupplungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar.
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Die Kupplungsvorrichtung weist eine formschlüssige Kupplung auf. Die Kupplung ist dazu ausgebildet, durch eine Betätigung zwischen einer ersten Stellung, in welcher zwei Elemente der Kupplung drehfest miteinander verbunden sind, und einer zweiten Stellung, verstellt zu werden. Die Kupplung kann entsprechend wenigstens ein erstes Element und ein zweites Element aufweisen.
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Die Kupplungsvorrichtung weist einen ersten Aktuator auf, welcher dazu ausgebildet ist, eine Betätigungskraft für die Kupplung bereitzustellen. Zusätzlich kann die Kupplungsvorrichtung einen zweiten Aktuator aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, eine Betätigungskraft für die Kupplung bereitzustellen, beispielsweise gemeinsam mit dem ersten Aktuator. Die Aktuatoren können in der Kupplung integriert sein. Die Aktuatoren können einen Teil der Kupplung bilden.
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Die Kupplungsvorrichtung weist eine Steuerungsvorrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, den ersten Aktuator und optional den zweiten Aktuator anzusteuern, um die Kupplung durch Bewegen der zwei Elemente der Kupplung relativ zueinander mit einer pulsierenden Betätigungskraft zu betätigen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, jeweilige Betätigungssignale an die Aktuatoren auszugeben. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, die Betätigungssignale in Abhängigkeit von jeweilige Zustandssignalen zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung ist es vorgesehen, dass die Kupplung dazu ausgebildet ist, durch die Betätigung zwischen der ersten Stellung, der zweiten Stellung und einer dritten Stellung verstellt zu werden. Die Kupplung kann zusätzlich ein drittes Element aufweisen. In der zweiten Stellung kann die Kupplung in einer Neutralstellung sein, bei welcher keines der Elemente miteinander drehfest verbunden ist. In der dritten Stellung können das erste Element und das dritte Element drehfest miteinander verbunden sein. In der ersten Stellung können das erste Element und das zweite Element drehfest miteinander verbunden sein. Die Kupplung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, zwischen der ersten Stellung und der dritten Stellung nur über die zweite Stellung verstellt zu werden. Dafür kann das erste Element zwischen dem zweiten Element und dem dritten Element axial verschoben werden, sodass das erste Element immer nur entweder in das zweite Element oder das dritte Element formschlüssig eingreift.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Kupplungsvorrichtung.
- 2 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Betätigen einer Kupplung der Kupplungsvorrichtung gemäß 1.
- 3 veranschaulicht mit Kennlinien eine Betätigung der Kupplung mit einer pulsfreien Betätigungskraft.
- 4 veranschaulicht mit Kennlinien eine Betätigung der Kupplung mit einer pulsierenden Betätigungskraft.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 veranschaulicht schematisch eine Kupplungsvorrichtung eines Getriebes. Die Kupplungsvorrichtung weist eine formschlüssige Kupplung 10 auf. Die Kupplung 10 weist ein erstes Element 12 auf, welches mit einer ersten Eingangswelle verbunden ist. Die Kupplung 10 weist ein zweites Element 14 auf, welches mit einer zweiten Eingangswelle verbunden ist. Zudem weist die Kupplung 10 ein drittes Element 16 auf, welches mit einer Abtriebswelle verbunden ist. Das dritte Element ist als Schaltmuffe ausgebildet. Das dritte Element 16 ist axial verschiebbar gelagert, um das dritte Element 16 in einen formschlüssigen Eingriff wahlweise mit dem ersten Element 12 oder dem zweiten Element 14 zu bringen. Dadurch kann das dritte Element 16 in einer ersten Stellung drehfest mit dem ersten Element 12 und damit die Abtriebswelle mit der ersten Eingangswelle verbunden werden. In einer zweiten Stellung ist das dritte Element 16 weder mit dem ersten Element 12 noch dem zweiten Element 14 drehfest verbunden, womit sich die Kupplung 10 in einer Neutralstellung befindet. Diese zweite Stellung ist in 1 gezeigt. In einer dritten Stellung der Kupplung 10 ist das dritte Element 16 drehfest mit dem zweiten Element 14 und damit die Abtriebswelle mit der zweiten Eingangswelle verbunden.
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Damit das dritte Element 16 axial bewegt werden kann, weist die Kupplung 10 einen Stellzylinder 18 auf, welcher auf das dritte Element 16 eine Betätigungskraft ausüben kann. Die Kupplungsvorrichtung weist einen ersten Aktuator 20 und einen zweiten Aktuator 22 auf. Der erste Aktuator 20 ist als Ventil ausgebildet, welches eine Druckluftzufuhr zu einer ersten Kammer des Stellzylinders 18 steuert. Der zweite Aktuator 22 ist als Ventil ausgebildet, welches eine Druckluftzufuhr zu einer gegenüberliegenden zweiten Kammer des Stellzylinders 18 steuert. Die Aktuatoren 20, 22 sind damit dazu ausgebildet, eine Betätigungskraft für die Kupplung 10 bereitzustellen.
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Zudem weist die Kupplungsvorrichtung eine Steuervorrichtung 24 auf, welche dazu ausgebildet ist, die beiden Aktuatoren 20, 22 zu steuern. Die Steuervorrichtung 24 bestimmt mit jeweiligen Steuersignalen, wann und wie lange die beiden Aktuatoren 20, 22 jeweils offen bzw. geschlossen sind. Korrespondierend ergibt sich die Kraft zum Bewegen des Stellzylinders 18 und damit zur Betätigung der Kupplung 10.
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2 veranschaulicht ein Verfahren zum Betätigen der Kupplung 10. In einem Schritt 50 wird ein Betätigungssignal von der Steuervorrichtung 24 empfangen, welches der Steuervorrichtung 24 signalisiert, dass ein Stellungswechsel der Kupplung 10 gewünscht ist. In Schritt 52 erfolgt eine Bestimmung eines anliegenden Drehmoments, welches auf die Kupplung 10 wirkt. Diese Bestimmung erfolgt durch die Steuervorrichtung 24. Das bestimmte anliegende Drehmoment wird in Schritt 54 mit einem vorgegebenen Grenzdrehmoment durch die Steuervorrichtung 24 verglichen.
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Sofern die Prüfung 54 ergibt, dass das anliegende Drehmoment kleiner als oder gleich das Grenzdrehmoment ist, wird mit Schritt 56 fortgefahren. In Schritt 56 erfolgt ein Ansteuern der beiden Aktuatoren 20, 22, um eine pulsfreie Betätigungskraft zu erzeugen und so das dritte Element 16 relativ zu dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 zu bewegen. Die Erzeugung der pulsfreien Betätigungskraft wird noch anhand von 3 weiter erläutert.
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In Schritt 58 wird geprüft, ob die Kupplung 10 erfolgreich mit der pulsfreien Betätigungskraft betätigt wurde. Sofern die Kupplung 10 nicht erfolgreich mit der pulsfreien Betätigungskraft betätigt wurde oder die Prüfung in Schritt 54 ergeben hat, dass das anliegende Drehmoment größer als das Grenzdrehmoment ist, wird mit Schritt 60 fortgefahren. In Schritt 60 werden die jeweiligen Aktuatoren 20, 22 angesteuert, um eine pulsierende Betätigungskraft zu erzeugen und damit das dritte Element 16 relativ zu dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 zu bewegen. Die Erzeugung der pulsierenden Betätigungskraft wird noch anhand von 4 weiter erläutert.
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3 veranschaulicht die Erzeugung einer pulsfreien Betätigungskraft um das dritte Element 16 aus einem Kontakt mit einem der beiden anderen Elementen 12, 14 zu bewegen. Eine drehfeste Verbindung des dritten Elements 16 mit dem ersten Element 12 oder dem zweiten Element 14 wird dabei getrennt. Eine Kennlinie 80 zeigt einen Zustand des ersten Aktuators 20 und eine Kennlinie 82 einen Zustand des zweiten Aktuators 22 an. Bei einem Wert von Null ist der jeweilige Aktuator 20, 22 geschlossen und es findet keine Druckänderung in der korrespondierenden Kammer des Stellzylinders 18 statt. Bei einem Wert von 1 ist der jeweilige Aktuator 20, 22 geöffnet und es findet eine Druckänderung in der korrespondierenden Kammer des Stellzylinders 18 statt.
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Zu einem Zeitpunkt T ist eine Betätigung der Kupplung 10 mit einer pulsfreien Betätigungskraft gewünscht. Beide Aktuatoren 20, 22 werden gleichzeitig voll geöffnet und bleiben danach auch geöffnet. Damit wird eine pulsfreie Betätigungskraft erzeugt. Die Kennlinie 84 veranschaulicht einen Betrag einer Druckänderung in der ersten Kammer des Stellzylinders 18 und die Kennlinie 86 den Druck in der zweiten Kammer des Stellzylinders 18. Beide Kennlinien 84, 86 steigen quasi kontinuierlich und weitestgehend gleich zu einem Zieldruck an, während ein durch Kennlinie 88 veranschaulichter Versorgungsdruck von einem Sollversorgungsdruck, veranschaulicht durch Kennlinie 90, abfällt und dann wieder aufgebaut wird. Die Druckänderungen in den Kammern gemäß den Kennlinien 84, 86 sind proportional zu der Betätigungskraft, welche sich also kontinuierlich aufbaut und keinen periodisch schwankenden Anteil aufweist.
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Durch das Bedrucken der beiden Kammern des Stellzylinders 18 wird dessen Kolben in eine andere Stellung gedrückt, wodurch das dritte Element 16 entsprechend bewegt wird. Für die Erzeugung der pulsfreien Betätigungskraft wird keiner der Aktuatoren 20, 22 periodisch geöffnet und geschlossen. Die pulsfreie Betätigungskraft kann jedoch unzureichend sein, um eine Haftreibung zu überwinden und einen Wirkeingriff des dritten Elements 16 mit dem ersten Element 12 oder dem zweiten Element 14 zu trennen.
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Deshalb ist die Steuervorrichtung 24 dazu ausgebildet, die jeweiligen Aktuatoren 20, 22 so anzusteuern, dass das dritte Element 16 relativ zu dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 mit einer pulsierenden Betätigungskraft bewegt werden kann, um die Kupplung 10 zu betätigen.
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Eine solche Ansteuerung der Aktuatoren 20, 22 ist in 4 veranschaulicht. Bei der dort gezeigten Betätigung wird ein Eingriff des dritten Elements 16 mit dem ersten Element 12 getrennt. Dafür wird zunächst nur der erste Aktuator 20 zum Zeitpunkt T geöffnet, was gut bei der Kennlinie 80 zu erkennen ist. Der Versorgungsdruck fällt so weniger stark ab als bei der Betätigung wie in 3, was an Kennlinie 88 zu erkennen ist.
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Für das Erzeugen der pulsierenden Betätigungskraft wird der erste Aktuator 20 dann immer wieder periodisch geschlossen und erneut geöffnet. Das periodische Öffnen und Schließen erfolgt in der gezeigten Ausführungsform mit zum Teil unterschiedlich langen Pulsdauern eines Zustands, wie in 4 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann jede Ansteuerperiode zu einer vorhergehenden Ansteuerperiode gleich sein, also jeder Offenzustand des ersten Aktuators 20 und alternativ oder zusätzlich jeder Schließzustand jeweils die gleiche Zeitdauer aufweisen. Durch das periodische Öffnen und Schließen baut sich der Versorgungsdruck gemäß Kennlinie 88 während des Schaltvorgangs immer wieder auf und erreicht oder überschreitet sogar den Sollversorgungsdruck gemäß Kennlinie 90. Da sich der Versorgungsdruck während des geschlossenen Zustands des ersten Aktuators 20 erneut aufbaut, kommt es zu Druckstößen und damit auch Betätigungskraftstößen. Der Druck in der ersten Kammer ändert sich so auch periodisch, was anhand von Kennlinie 84 zu erkennen ist. Der Druck in der zweiten Kammer ändert sich dagegen zunächst nicht, was anhand von Kennlinie 86 zu erkennen ist.
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Durch die so erzeugte pulsierende Betätigungskraft kann auch ein klemmendes drittes Element 16 losgerissen werden. Um eine Bewegung des Kolbens und damit des dritten Elements 16 in der Neutralstellung zu beenden, wird zu einem zweiten Zeitpunkt T2 auch der zweite Aktuator 22 geöffnet und entsprechend ein Druck in der zweiten Kammer geändert. Zudem wird bei Erreichen der Neutralstellung das periodische Öffnen und Schließen des ersten Aktuators 20 beendet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kupplung
- 12
- erstes Element
- 14
- zweites Element
- 16
- drittes Element
- 18
- Stellzylinder
- 20, 22
- Aktuatoren
- 24
- Steuerungsvorrichtung
- 50
- Empfangen eines Betätigungssignals
- 52
- Bestimmung eines anliegenden Drehmoments
- 54
- Vergleich mit einem Grenzdrehmoment
- 56
- Ansteuern wenigstens eines Aktuators
- 58
- Prüfung der erfolgreichen Betätigung der Kupplung
- 60
- Ansteuern wenigstens eines Aktuators
- 80
- Zustand des ersten Aktuators
- 82
- Zustand des zweiten Aktuators
- 84
- Druck in der ersten Kammer des Stellzylinders
- 86
- Druck in der zweiten Kammer des Stellzylinders
- 88
- Versorgungsdruck
- 90
- Sollversorgungsdruck
- T
- Zeitpunkt eines Verstellens wenigstens des ersten Aktuators
- T2
- Zeitpunkt eines Verstellens des zweiten Aktuators