DE102009027907A1

DE102009027907A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Kupplungsweges in einem automatisierten Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009027907A1
Application number: DE200910027907
Authority: DE
Inventors: Ralf Schuler; bürgerl. Name Schmoll Kaspar Eisenwerth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-01-27
Also published as: DE102009027907A8; WO2011009675A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Kupplungsweges in einem automatisierten Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug, bei welchen ein elektromechanischer Aktuator (17) über ein Hydraulikleitungssystem (21) den Kupplungsweg (Δs) einer Kupplung (4) steuert. Um die Genauigkeit des durch die Kupplung übertragenen Drehmomentes in automatisierten Kupplungssystemen zu erhöhen, wird der Kupplungsweg (Δs) der Kupplung (4) aus einem in einem Hydraulikteil (19, 20) des elektromechanischen Aktuators (17) auftretenden Druck bestimmt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsweges in einem automatisierten Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug, bei welchem ein elektromechanischer Aktuator über ein Hydraulikleitungssystem den Kupplungsweg einer Kupplung steuert sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei automatisierten Kupplungssystemen wird der Weg an der ausrückenden Kupplungsscheibe bestimmt, wobei über diesen Ausrückweg das Reibmoment an der Kupplung gesteuert wird. Die Kupplungsbetätigung erfolgt dabei durch einen, von einem Steuergerät angesteuerten elektromechanischen Aktuator, dessen Kräfte hydraulisch auf die Kupplung übertragen werden. Zur direkten Bestimmung des Weges an der ausrückenden Kupplungsscheibe ist an dieser, sofern möglich, eine Wegsensorik angeordnet.
Weiterhin sind indirekte Methoden zur Bestimmung des Weges an der ausrückenden Kupplungsscheibe bekannt, bei welchen in dem mechanischen Teil des elektromechanischen Aktuators absolute oder inkrementelle Wegaufnehmer platziert sind. Dabei ist die Nulllage des mechanischen Teils des elektromechanischen Aktuators in einer Ausführungsform durch einen mechanischen Anschlag festgelegt. Durch eine Betätigung des elektromechanischen Aktuators gegen den Anschlag und der Messung der aufgebrachten Stellenergie wird die Nulllage elektronisch erfasst und den weiteren Messungen zu Grunde gelegt.
Unter idealen Voraussetzungen, bei welchen von einer Inkompressibilität des Fluids und einem steifen System ausgegangen wird, wobei das System auch keine Leckagen aufweist, ist der Weg, welchen der mechanische Teil des elektromechanischen Aktuators zurücklegt, proportional zu dem Weg, welchen die Kupplungsscheibe zurücklegt. In realen Kupplungssystemen treten aber Störungen durch Luft, Temperatur, Elastizitäten und Leckagen auf, so dass die durch die Sensorik erfasste Position der Kupplung nicht der tatsächlichen Position der Kupplung entspricht.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsweges in einem automatisierten Kupplungssystem mit einem Hydrauliksystem in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass der Kupplungsweg ohne Verwendung eines Wegsensors im Nehmerzylinder ermittelt wird. Dadurch, dass der Kupplungsweg der Kupplung aus einem in einem Hydraulikteil des elektromechanischen Aktuators auftretenden Druck bestimmt wird, werden die Bauräume sowohl des elektromechanischen Aktuators als auch der Kupplung selbst reduziert, wodurch auch Kostensenkungen erzielt werden, da an der Kupplung selbst keinerlei Sensorik benötigt wird.
Vorteilhafterweise wird der in dem Hydraulikteil des elektromechanischen Aktuators auftretende Druck gemessen und an eine Steuereinheit zur Auswertung weitergeleitet, welche in Abhängigkeit des ermittelten Drucks die als Trennkupplung ausgebildete Kupplung, welche im geschlossenen Zustand einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, der durch ein erstes Antriebsaggregat angetrieben wird, mit einem zweiten Antriebsaggregat verbindet, steuert. Durch die Korrektur des Kupplungsweges auf der Grundlage einer Druckänderung im elektromechanischen Aktuator ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders für den Einsatz in Hybridfahrzeuges geeignet, wo eine baulich sehr komplexe Trennkupplung Anwendung findet, welche sich drehende Kupplungsbestandsteile zweier Antriebsaggregate miteinander verknüpft.
In einer Ausgestaltung wird aus dem in dem Hydraulikteil des elektromechanischen Aktuators auftretenden Druck und dem von den Hydraulikteil des elektromechanischen Aktuators zurückgelegten Stellweg ein Wegkorrekturwert bestimmt, mittels welchem der von dem Hydraulikteil zurückgelegte Stellweg korrigiert wird, wobei der so korrigierte Stellweg dem Kupplungsweg der Kupplung proportional entspricht. Somit werden insbesondere beim Einsatz des Verfahrens in offenen hydraulischen Systemen alle Effekte kompensiert, welche die Zuordnung des Weges zwischen elektromechanischem Aktuator und Kupplung stören. Durch ein ständiges Lernen der Wegbeziehung zwischen elektromechanischem Aktuator und der Kupplung wird sichergestellt, dass eine Verstellung des zum Öffnen und Schließen der Kupplung notwendigen Weges nicht erfolgt. Das Auftreten einer schleifenden Kupplung wird unterbunden. Daraus ergibt sich eine längere Lebensdauer der Kupplung. Auch unkomfortable oder gar fehlgeschlagene Kupplungsvorgänge werden zuverlässig unterbunden.
In einer Weiterbildung wird der Druck an einer Position des Stellweges des elektromechanischen Aktuators gemessen, an welcher der Systemdruck des Hydrauliksystems einen vorgegebenen Schwellwert erreicht und der zugehörige, durch den elektromechanischen Aktuator zwischen einer Ausgangsposition und der Position, an welcher der Systemdruck den vorgegebenen Wert erreicht hat, zurückgelegte Stellweg gemessen und mit einem bei gleichem Druck bestimmten Referenzstellweg verglichen, wobei bei Vorliegen einer Stellwegdifferenz diese als Wegkorrekturwert zu dem gemessenen Stellweg des elektromechanischen Aktuators addiert wird. Bei hydraulischen Systemen mit einer Ausgleichsbohrung im elektromechanischen Aktuator wird ein Spiel, welches die Komponenten des hydraulischen Systems aufweisen, wenn bei Überfahren der Ausgleichsbohrung durch das mechanische Teil des elektromechanischen Aktuators ein Unterdruck entsteht bzw. bei einer schwimmenden Dichtung an der Kupplung, eliminiert. Dadurch werden Totwegeinflüsse in der Wegzuordnung zwischen elektromechanischem Aktuator und Kupplung bei der Bestimmung des tatsächlichen Kupplungsweges berücksichtigt. Auch ein Drehzahleffekt, bei dem sich die Drehzahl der rotierenden Teile der Kupplung nach dem Verschließen der Ausgleichsöffnung so stark ändert, dass vor dem erneuten Freigeben der Ausgleichsöffnung im Hydrauliksystem Unterdruck entsteht, wird korrigiert. Der entstehende Unterdruck kurz vor der Freigabe der Ausgleichsöffnung wird nicht verhindert. Somit wird jedes nur erdenkliche Spiel in den Komponenten des Hydrauliksystems, dass die Zuordnung zwischen Aktuator und Kupplung stört, unterbunden.
Vorteilhafterweise werden zur Ermittlung des Wegkorrekturwertes mehrere Stellwegpositionen des elektromechanischen Aktuators zur Druckmessung genutzt, wobei die verschiedenen Druckmessungen zur Bestimmung des Wegkorrekturwertes unterschiedlich gewichtet werden. Dadurch wird eine sehr genaue Bestimmung des Wegkorrekturwertes möglich, obwohl das offene Kupplungssystem vielen, ständig schwankenden Einflüssen unterworfen ist.
In einer Ausgestaltung wird der Referenzstellweg aus einer Referenzkennlinie entnommen, welche eine Druck-Stellweg-Beziehung des Kupplungssystems darstellt, wenn sich die Kupplung in einem unbelasteten Zustand befindet. Insbesondere an den rotierenden Kupplungsteilen auftretende Fliehkrafteffekte, welche beim Öffnen der Kupplung entstehen und sich als Drehzahleffekte beim Schließen der Kupplung niederschlagen, bleiben in einer solchen Referenzkennlinie unberücksichtigt, welche somit einen unbelasteten Zustand des Kupplungssystems charakterisiert.
Vorteilhafterweise wird beim Öffnen der Kupplung mindestens zweimal der Druckwert am elektromechanischen Aktuator zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen, wobei eine Druckdifferenz zwischen dem jeweils gemessenen Druckwert und einem, den unbelasteten Zustand der Kupplung repräsentierenden Referenzdruckwert ermittelt wird und aus dieser Druckdifferenz auf den Wegkorrekturwert geschlossen. Mit dieser Ausgestaltung wird berücksichtigt, dass sich die Kupplung nach einer durch einen Drehzahleinfluss bedingten Auslenkung im offenen System auf Grund von Reibung und Klemmen nicht wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückkehrt, sondern eine Hysterese durchläuft. Die sich daraus ergebenden Schwankungen in der Nulllage der Kupplung werden hiermit kompensiert.
In einer Ausgestaltung wird der Wegkorrekturwert ermittelt, indem der zuletzt gemessenen Druckwert in die Referenzkennlinie, welche eine Druck-Stellweg-Beziehung des elektromechanischen Aktuators aufweist, eingetragen wird und als Wegkorrekturwert der Abstand des zuletzt gemessenen Druckwertes von dem vergleichbaren Druckwert auf der Referenzkennlinie bestimmt wird. Die zum Messzeitpunkt eingenommene Nulllage der Kupplung wird somit hochgenau bestimmt.
In einer Weiterbildung wird bei geöffneter Kupplung das Fahrzeug nur von dem ersten Antriebsaggregat angetrieben. Damit werden Einflüsse des zweiten Antriebsaggregates auf die Nulllage der Kupplung unterbunden.
Vorteilhafterweise wird der Wegkorrekturwert beim Schließen der Kupplung von einer Steuereinheit in den Kupplungsweg eingerechnet. Damit wird die Genauigkeit hinsichtlich des übertragenen Drehmomentes der Kupplung während des Kupplungsvorganges verbessert, wobei eine hohe Momentengenauigkeit erreicht wird.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Kupplungsweges in einem automatisierten Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug, bei welchen ein elektromechanischer Aktuator über ein Hydraulikleitungssystem den Kupplungsweg einer Kupplung steuert. Um die Genauigkeit des durch die Kupplung übertragenen Drehmomentes in automatisierten Kupplungssystemen zu erhöhen, sind Mittel vorhanden, welche den Kupplungsweg der Kupplung zusätzlich über ein Hydraulikteil des elektromechanischen Aktuators auftretenden Druck bestimmen. Damit erfolgt eine Bestimmung des Kupplungsweges ohne eine Sensorik in der Kupplung und eine Reduzierung des Bauraumes genauso wie der damit verbundenen Kosten.
Vorteilhafterweise ist ein Drucksensor in dem Hydraulikteil des elektromechanischen Aktuators angeordnet, welcher mit einer Steuereinheit zur Bestimmung des tatsächlichen Kupplungsweges der Kupplung verbunden ist. Da es sich bei einem Drucksensor um eine baulich sehr kleine Einheit handelt, ist nur unwesentlich mehr Platz für diesen in dem elektromechanischen Aktuator erforderlich. Baukonzeptliche Veränderungen des elektromechanischen Aktuators können somit entfallen.
In einer Weiterbildung sind der elektromechanische Aktuator und die Kupplung örtlich getrennt angeordnet und über mindestens eine, eine Hydraulikflüssigkeit enthaltende Leitung miteinander verbunden. Durch die räumliche Trennung von elektromechanischen Wandler und Kupplung lassen sich die einzelnen Komponenten wesentlich einfacher in dem baulichen Gesamtkonzept eines Fahrzeuges realisieren, da sie Platz sparend angeordnet werden können.
In einer Ausgestaltung ist die Kupplung als Trennkupplung ausgebildet, welche den Antriebsstrang des Fahrzeuges, welcher von einem Elektromotor angetrieben wird, mit einem Verbrennungsmotor verbindet oder entkoppelt. Solche Trennkupplungen kommen in Hybridfahrzeugen zum Einsatz und bilden dort ein zentrales Element für den Antrieb des Fahrzeuges.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: schematische Darstellung für ein als Parallelhybrid ausgeführtes Hybridfahrzeug
2: Prinzipdarstellung eines automatisierten Kupplungssystems
3: mechanisches Ersatzmodell des Nehmerzylinders in der Trennkupplung
4: Druck-Weg-Kupplungskennlinie mit Fliehkrafteinfluß bzw. mit mangelndem hydraulischem Volumen
5: Druck-Weg-Kupplungskennlinie mit Totwegeinfluß
6: schematisches Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation von Totwegeinflüssen und Spiel
7: schematisches Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation von Drehzahleinflüssen
8: Druck-Weg-Kupplungskennlinie zur Bestimmung der Nulllage der Trennkupplung
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt ein als Parallelhybrid ausgebildetes Hybridfahrzeug. In dieser Ausbildung ist ein Elektromotor 1 auf der Antriebswelle 2 eines Verbrennungsmotors 3 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 3 ist über eine Trennkupplung 4 mit dem Elektromotor 1 verbunden. Der Elektromotor 1 führt über einen Drehmomentwandler 6, welcher mit einem Getriebe 7 verbunden ist und die Funktion einer Anfahrkupplung übernimmt. Das Getriebe 7 ist an eine Achse 8 geführt, an welcher die Räder 9, 10 angeordnet sind, die von dem beschriebenen Antriebsstrang angetrieben werden.
Der Elektromotor 1 wird von einer Hochvoltbatterie 11 mit Energie versorgt, welche über einen Inverter 12 mit dem Elektromotor 1 verbunden ist. Gesteuert werden der Elektromotor 1 und der Verbrennungsmotor 3 von einem Steuergerät 13. Das Steuergerät 13 umfasst einen Speicher 14, in welchem Kennlinien für verschieden Betriebsparameter ablegt sind.
Es gibt verschiedene Betriebsbereiche, in welchen ein Parallelhybrid betrieben werden kann. Ein erster Betriebsbereich, in welchem die Trennkupplung 4 geöffnet ist und der Verbrennungsmotor 3 vom Antriebsstrang getrennt und automatisch gestoppt ist, wird als eDrive bezeichnet, da das Hybridfahrzeug rein elektrisch durch den motorisch geschalteten Elektromotor 1 und die in der Hochvoltbatterie 11 gespeicherte Energie angetrieben wird. Besteht ein Energiebedarf, welcher von dem Elektromotor 1 allein nicht mehr aufgebracht werden kann, wird der Verbrennungsmotor 3 automatisch gestartet und an den Antriebsstrang angekuppelt, was durch Schließung der Trennkupplung 4 erfolgt. Der Verbrennungsmotor 3 trägt nun zum Antrieb des Hybridfahrzeuges bei.
Das die Trennkupplung 4 enthaltende automatisierte Kupplungssystem 15 ist in 2 näher dargestellt. Das Steuergerät 13 ist über ein Kommunikationsnetzwerk 16, welches beispielsweise als CAN-Bus ausgebildet sein kann, mit einem elektrohydraulischen Stellelement 17 verbunden. Dieses elektrohydraulische Stellelement 17 weist einen elektrischen Schaltkreis 18 und einen hydraulischen Geberzylinder 19 auf, wobei die von dem Steuergerät 13 ausgegebenen elektrischen Signale in eine Bewegung des hydraulischen Geberzylinders 19 des elektrohydraulischen Stellelementes 17 umgewandelt werden, so dass sich in dem hydraulischen Geberzylinder 19 befindliche Hydraulikflüssigkeit mittels eines Kolbens 20 in dem hydraulischen Gesamtsystem bewegt wird, wobei der hydraulische Geberzylinder 19 mit einem hydraulischem Leitungssystem 21 verbunden ist. Das hydraulische Leitungssystem 21 verbindet das elektrohydraulische Stellelement 17 mit der Trennkupplung 4, welche beide räumlich getrennt im Fahrzeug angeordnet sind, wobei die hydraulischen Stellsignale des elektrohydraulischen Stellelementes 17 über das hydraulische Leitungssystem 21 an die Trennkupplung 4 weiter gegeben und von dieser ausgeführt werden.
Zum hydraulischen Gesamtsystem zählen der hydraulische Geberzylinder 19, ein in der Zeichnung nicht weiter dargestellter Nehmerzylinder, das aus starren und flexiblen Leitungen bestehende Leitungssystem 21 sowie nicht weiter differenzierte Anschlusstücke der Leitungen.
Das elektrohydraulische Stellelement 17 weist eine Ausgleichsöffnung 22 (Schnüffelloch) auf, die bei der Bewegung des Kolbens 20 des Geberzylinders 19 geöffnet oder verschlossen wird und im geöffneten Zustand mit einem nicht weiter dargestellten Ausgleichsbehälter des Hydrauliksystems in Verbindung steht. Bei der Bewegung des Kolbens 20 aus seiner Ruhestellung wird diese Ausgleichsöffnung 22 überfahren, wodurch die Verbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem hydraulischen Leitungssystem 21 unterbrochen wird. Die Trennkupplung 4 ist mechanisch derart konzipiert, dass sie drucklos geschlossen ist. Ab dieser Position erfolgt der Aufbau eines Druckes in der Trennkupplung 4, da sich die Drehzahl der Trennkupplung 4 nach dem Verschließen der Ausgleichsöffnung 22 und dem Öffnen der Trennkupplung 4, wo die Drehzahl der Kupplungsöffnungsmechanik nahezu auf Null zurück geht, stark ändert.
Darüber hinaus ist an dem hydraulischen Geberzylinder 19 ein Wegsensor 23 angeordnet, welcher den Weg des Kolbens 20 ausgehend von einer Nulllage bestimmt. Weiterhin misst ein Drucksensor 24 den Gesamtdruck in dem hydraulischen Gesamtsystem. Dieser Drucksensor 24 ist im Verdrängungsbereich des Kolbens 20 des Geberzylinders 19 angeordnet. Sowohl der Wegsensor 23 als auch der Drucksensor 24 sind über das Kommunikationsnetzwerk 16 mit dem Steuergerät 13 verbunden.
Die Trennkupplung 4 weist einen nicht weiter dargestellten deckelfesten Zentralausrücker mit gezogener oder gedrückter hydraulischer Betätigung auf.
Es kann bei hydraulischen Systemen mit einer Ausgleichsbohrung 22 im Geberzylinder 19 auf Grund von durch die Drehzahl bedingten Fliehkräften an den rotierenden Teilen der Kupplung zu einer unerwünschten Bewegung am Nehmerzylinder kommen, welche infolge der Verformung des mechanischen Ausrückersystems auftreten. Solche Bewegungen können nicht über das hydraulische System am Geberzylinder 19 erkannt werden. Es ergibt sich ein so genannter „Drehzahl-Memory-Effekt”, welcher anhand der 3 aufgezeigt werden soll. Nach einer durch den Drehzahleinfluß bedingten Auslenkung durch die Kraft F_DZ kehrt der Zentralausrückerkolben 33, der die Masse m aufweist, auf Grund von Reibung, Klemmen usw. nicht wieder in seine ursprüngliche Lage zurück. Dies führt zu Schwankungen in der Nulllage des Zentralausrückerkolbens 33.
Um die verschiedenen Betriebszustände, welche bei der Verwendung eines automatisierten Kupplungssystems in einem Fahrzeug auftreten können, besser zu verdeutlichen, wird auf 4 verwiesen. Eine Referenzkennlinie (Kurve I) stellt einen Zusammenhang zwischen dem im Geberzylinder 19 des elektrohydraulischen Stellgliedes 17 mittels des Drucksensors 24 gemessenen Druck und dem von dem Kolben 20 des Geberzylinders 19 verstellten Weg dar. Dies erfolgt bei einer Drehzahl n = 0 U/min, also in einem unbelasteten Zustand der Trennkupplung 4. Wie daraus ersichtlich, ist die Ausgleichsbohrung 22 verschlossen. Der weitere Stellweg des Kolbens 20 hat einen Druckanstieg gemäß der Kennliniencharakteristik der Tellerfeder 34 der Trennkupplung 4 zur Folge.
Ergänzend ist in 4 in der Kurve II der Einfluss einer Fliehkraft dargestellt, wenn die Drehzahl des mechanischen Ausrückersystems n ≠ 0 ist. Die Kurve II stellt sich auf Grund der Drehbewegung des mechanischen Ausrückersystems in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Lage des Massenschwerpunktes zum Zentralausrückerkolben 33 ein. Im dargestellten Fall wurde angenommen, dass der Fliehkraftanteil über den gesamten Weg des Kolbens des Geberzylinders 19 annähernd konstant ist. Die Kurve III in 4 zeigt einen Verlauf der Druck-Weg-Kupplungskennlinie, der sich einstellt, wenn durch die oben genannten Effekte wie Drehzahlverringerung oder Abkühlung des Mediums zu wenig hydraulisches Volumen im hydraulischen Gesamtsystem eingeschlossen ist, um die Ausgleichbohrung 22 mit einem Druck zu überfahren, der größer ist als der Druck im Ausgleichsbehälter.
5 zeigt den veränderten Verlauf der Referenzkennlinie (Kurve IV) bei Vorhandensein eines Totweges in der Druck-Weg-Kupplungskennlinie, wie er infolge eines Spiels oder beim Vorhandensein einer schwimmenden Dichtung am Zentralausrückerkolben 33 auftritt. Bei einer von dem Zentralausrückerkolben 33 abgehobenen Dichtung wird diese beim Verfahren des Kolbens 20 des Geberzylinders 19, was mit einem Druckaufbau in der Trennkupplung 4 verbunden ist, zunächst wieder an den Zentralausrückerkolben 33 angedrückt. In diesem Bereich Δs ist nur der durch die Reibkraft im System Dichtung-Zentralausrückerkolben resultierende Druck detektierbar. Nach Anlegen der Dichtung an den Zentralausrückerkolben 33 wird dieser weiter verfahren und lenkt das mechanische Ausrückersystem der Trennkupplung 4, welche eine Tellerfeder 34 enthält, aus. Das weitere Druck-Weg-Verhalten entspricht einer bekannten Tellerfedercharakteristik, wie sie in Kurve I dargestellt ist. Die Druck-Weg-Kupplungskennlinie verschiebt sich also um den Weg Δs. Im Falle des Vorhandenseins eines Spiels wird beim Verfahren des Kolbens 20 des Geberzylinders 19 beim Druckaufbau zunächst das Spiel abgebaut, bis ein Druckanstieg der Charakteristik der Tellerfeder 34 erfolgt. Auch hier erfolgt eine Verschiebung der Referenzkennlinie um den Weg Δs.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Weiteren unter Bezugnahme auf 6 erläutert. Im Block 100 wird eine Referenzkennlinie bei einer Drehzahl des mechanischen Ausrückersystems der Trennkupplung 4 von n = 0 U/min aufgenommen, wie sie der Kurve I in 4 entspricht. Diese Referenzkennlinie repräsentiert den hydraulischen Druck im Geberzylinder 19 über dem von dem Kolben 20 des Geberzylinders 19 zurückgelegten Weg. Da die Referenzkennlinie im unbelasteten Zustand (es liegt keine Drehzahl an der Tellerfeder 34 an) der Trennkupplung 4 aufgenommen wird, ist sie proportional zu dem Weg, welchen die Tellerfeder 34 der Trennkupplung 4 tatsächlich zurücklegt.
Die Referenzkennlinie wird im Block 101 im Speicher 14 des Steuergerätes 13 abgespeichert und dient als Grundlage für die Ansteuerung des Stellgliedes 17 bei Öffnen und Schließen der Trennkupplung 4. Zur Feststellung der tatsächlichen, von der Tellerfeder 34 der Trennkupplung 4 eingenommenen Lage wird im Block 102 der Stellweg des Kolbens 20 des Geberzylinders 19 gemessen, welchen dieser zwischen einer Ruheposition und einer Position zurücklegt, in welcher der Druck im Hydrauliksystem einen vorgegebenen Druckschwellwert erreicht. Dieser vorgegebene Druckschwellwert ist so gewählt, dass er höher liegt, als der durch die Reibung entstehende Systemdruck. Der so ermittelte Stellweg wird mit dem Weg, welcher bei gleichem Druck in der Referenzkennlinie erzielt wird, im Block 103 verglichen. Beim Auftreten einer Wegdifferenz Δs1 wird diese Wegdifferenz als Wegkorrektur Δs1 auf den Sollweg des Kolbens 18 des Geberzylinders 19 dazu addiert, woraus sich die tatsächliche, von der Tellerfeder 34 eingenommenen Nulllage ergibt. Die der Berechnung der Wegkorrektur zugrunde liegende eine oder mehreren Stützstellen sind im Bereich eines geringen Druckes der Druck-Weg-Kupplungskennlinie gewählt und liegen bei 300°–1000° des Weges des Kolbens 20 des Geberzylinders 19.
Zur Kompensation von Drehzahleinflüssen wird im Zusammenhang mit 7 und 8 Stellung genommen. Im Block 201 der 7 wird die Trennkupplung 4 geöffnet und der Antriebsstrang nur durch den Elektromotor 1 angetrieben. Im Block 202 werden als Berechnungsstützstellen die Drücke P3, P4 (9) festgelegt, die bei geöffneter Trennkupplung 4 betrachtet werden. Dazu korrespondierende Druckstützstellen P1, P2 werden auf der Referenzkennlinie (Kurve I) festgelegt. Diese Referenzkennlinie ist dabei eine im Speicher 14 des Steuergerätes 13 hinterlegte Kennlinie oder sie entspricht einem als erfolgreich bewerteten Kupplungsvorgang mit für gültig befundenen und ebenfalls im Speicher 14 gespeicherten Druckwerten des vorhergegangenen Kupplungsvorganges.
Im Block 203 der 7 wird der Kolben 20 des Geberzylinders 19 bewegt, wobei der Zentralausrückerkolben der Trennkupplung 4 vom Zustand „Öffnen” in Richtung des Zustands „Schließen” bewegt wird. Im Block 204 wird der Tastpunkt der Trennkupplung 4 erreicht, in welchem die Trennkupplung 4 beginnt, eine Drehzahl zu übertragen. Bei der Umkehr der Bewegungsrichtung wird in der Steuerung ein Übergang von Punkt P₁ nach P₂ auf der Referenzkennlinie erwartet. Tatsächlich stellt sich aber durch Setzeffekte in der Kupplung ein Punkt P₃ ein, welcher um den Druck Δp1 vom erwarteten Druck in p1 abweicht. Eine weitere Bewegung in Richtung Schließen der Trennkupplung 4 führt deshalb gegenüber der Referenzkennlinie zu einem früheren Druckabfall, was in der Linie III dargestellt ist.
Die über einen Drucksensor ermittelte Druckdifferenz Δp1 wird als Indikator für einen möglichen Setzeffekt (Veränderung der Kupplungskennlinie während geöffneter Kupplung durch Spiel oder Reibung) herangezogen. Falls dieser Fall tatsächlich eingetreten ist, führt eine weitere Betätigung der Trennkupplung 4 in Richtung Schließen zu einem früheren Druckabfall entlang der Linie III. Dieser Betrag Δp₂ wird ermittelt. Überschreitet der Betrag Δp₂ eine definierte Grenze, erfolgt eine Korrektur um den Wert Δs. Dieser entspricht der Differenz zwischen tatsächlicher Position im Punkt P₄ und der Position des entsprechenden Druckwertes auf der Referenzkennlinie.
Nach einem ersten Zeitraum, in welchem der Druck von P₁ nach P₃ springt, wird die Druckdifferenz Δp₁ = P₂ – P₃ gemessen (Block 205). Diese Druckdifferenz wird dahingehend ausgewertet, ob sich die mechanischen Verspannungen der Trennkupplung gelöst haben. Dabei entspricht P₂ dem theoretisch erwartetem Druck und P3 dem realen Druck.
Im Block 206 wird der Kolben 20 des Geberzylinder 19 weiter in Richtung Schließen bewegt, wobei nach einem vorgegebenen Verfahrweg des Kolbens 20 der Druck P₄ gemessen wird. Eine Druckdifferenz Δp₂ = P₂ – P₄ wird ermittelt. Ausgehend von dem Druck P4, welcher auf der Kurve III liegt, die ein mangelndes hydraulisches Volumen im Gesamtsystem kennzeichnet, wird ein zweiter Wegkorrekturwert bestimmt. Da sich die Position des Kolbens 20 des Geberzylinders 19 nicht ändert, wohl aber die Kupplungskennlinie (Kurve III im Vergleich zur Referenzkurve I), ergibt sich beim Schließen der Trennkupplung 4 ein durch die Kurve III dargestellter Druckverlauf. Über die herrschenden Druckdifferenz Δp₂ wird der zweite Wegkorrekturwert Δs2 einfach dadurch ermittelt, dass der Unterschied im Stellweg von P4 (Kurve III) zu dem korrespondierenden Druckwert auf der Referenzkennlinie (Kurve I) bestimmt wird. Dieser Wegkorrekturwert Δs2 wird ebenfalls im Speicher 14 abgelegt und bei einer Ansteuerung des Kolbens 20 des Geberzylinders 19 zum Schließen der Trennkupplung 4 durch das Steuergerät 13 auf den Stellweg des Kolbens 20 mit angerechnet. Der Stellweg des Kolbens 20 wird somit entsprechend vorgesteuert und entspricht genau dem von der Tellerfeder 34 der Trennkupplung 4 zurückgelegten Weg.
Der Kupplungsweg Δs der Trennkupplung 4 entspricht somit dem korrigierten Stellweg des Geberzylinders 19, wobei Δs = Δs1 + Δs2. Auf Grund der Berechnung der beiden Wegkorrekturwerte Δs1 und Δs2 durch das Steuergerät 13 wird sichergestellt, dass im beschriebenen automatisierten Kupplungssystem 15 der Verbrennungsmotor 1 vom Triebstrang entkoppelt und momentengenau wieder gestartet wird.
Die Stützstellen P1 und P2 in 8 zeigen den Drucksprung, der sich beim Übergang vom Öffnen zum Schließen der Trennkupplung 4 auf einer stationären Druck-Weg-Kupplungskennlinie ergeben würde. In realen Fall entfällt in der Regel bei einer geöffneten Trennkupplung 4 der Fliehkraftanteil, da die Drehzahl der Tellerfeder 34 n = 0 entspricht. Darüber hinaus führt das Öffnen der Trennkupplung zu einem Lösen von Verklemmungen. Daher verläuft der Drucksprung nicht vertikal von P1 zu P2 innerhalb der Hysterese der Referenzkennlinie, sondern von P1 zu P3. Die Lage von P3 variiert bei jedem Kupplungsvorgang und hängt von den herrschenden Randbedingungen, insbesondere den bestehenden mechanische Verspannungen ab.

Claims

Verfahren zur Einstellung eines Kupplungsweges in einem automatisierten Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug, bei welchem ein elektromechanischer Aktuator (17) über ein Hydraulikleitungssystem (21) den Kupplungsweg (Δs) einer Kupplung (4) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsweg (Δs) der Kupplung (4) aus einem in einem Hydraulikteil (19, 20) des elektromechanischen Aktuators (17) auftretenden Druck bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Hydraulikteil (19, 20) des elektromechanischen Aktuators (17) auftretende Druck gemessen und an eine Steuereinheit (13) zur Auswertung weitergeleitet wird, welche in Abhängigkeit des ermittelten Drucks die als Trennkupplung ausgebildete Kupplung (4), welche im geschlossenen Zustand einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, der durch ein erstes Antriebsaggregat (1) angetrieben wird, mit einem zweiten Antriebsaggregat (3) verbindet, steuert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass aus dem in dem Hydraulikteil (19, 20) des elektromechanischen Aktuators (17) auftretenden Druck und dem von dem Hydraulikteil (19, 20) des elektromechanischen Aktuators (17) zurückgelegten Stellweg ein Wegkorrekturwert (Δs1, Δs2) bestimmt wird, mittels welchem der von dem Hydraulikteil (19, 20) zurückgelegte Stellweg korrigiert wird, wobei der so korrigierte Stellweg dem Kupplungsweg (Δs) der Kupplung (4) proportional entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Druck an einer Position des Stellweges des elektromechanischen Aktuators (17) gemessen wird, an welcher der Systemdruck des Hydrauliksystems einen vorgegebenen Schwellwert erreicht und der zugehörige, durch den elektromechanischen Aktuator (17) zwischen einer Ausgangsposition und der Position, an welcher der Systemdruck den vorgegebenen Wert erreicht hat, zurückgelegte Stellweg gemessen und mit einem sich bei gleichem Druck bestimmten Referenzstellweg verglichen wird, wobei bei Vorliegen einer Stellwegdifferenz diese als Wegkorrekturwert (Δs1) zu dem gemessenen Stellweg des elektromechanischen Aktuators (17) addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Wegkorrekturwertes (Δs1) mehrere Stellwegpositionen des elektromechanischen Aktuators (17) zur Druckmessung genutzt werden, wobei die verschiedenen Druckmessungen zur Bestimmung des Wegkorrekturwertes (Δs1) unterschiedlich gewichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzstellweg aus einer Referenzkennlinie entnommen wird, welche eine Druck-Stellweg-Beziehung des Kupplungssystems (4, 17, 19, 20) aufweist, wenn sich die Kupplung (4) in einem unbelasteten Zustand befindet.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen der Kupplung (4) mindestens zweimal der Druckwert im elektromechanischen Aktuators (17) zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen wird, wobei eine Druckdifferenz zwischen dem jeweils gemessenen Druckwert und einem, einen unbelasteten Zustand der Kupplung repräsentierenden Referenzdruckwert ermittelt wird und aus dieser Druckdifferenz auf den Wegkorrekturwert (Δs2) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Wegkorrekturwert (Δs2) ermittelt wird, indem der zuletzt gemessenen Druckwert in die Referenzkennlinie, welche eine Druck-Stellweg-Beziehung des elektromechanischen Aktuators (17) aufweist, eingetragen wird und als Wegkorrekturwert (Δs2) der Wegabstand des zuletzt gemessenen Druckwertes von dem vergleichbaren Druckwert auf der Referenzkennlinie bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Kupplung (4) das Fahrzeug nur von dem ersten Antriebsaggregat (1) angetrieben wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 7, 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Wegkorrekturwert (Δs2) beim Schließen der Kupplung (4) von einer Steuereinheit (13) in den Kupplungsweg (Δs) eingerechnet wird.
Vorrichtung zur Einstellung eines Kupplungsweges in einem automatisierten Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug, bei welchem ein elektromechanischer Aktuator (17) über ein Hydraulikleitungssystem (21) den Kupplungsweg (Δs) einer Kupplung (4) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (13, 23, 24) vorhanden sind, welche den Kupplungsweg (Δs) der Kupplung (4) über ein Hydraulikteil (19, 20) des elektromechanischen Aktuators (17) auftretenden Druck bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (24) in dem Hydraulikteil (19, 20) des elektromechanischen Aktuators (17) angeordnet ist, welcher mit einer Steuereinheit (13) zur Bestimmung des tatsächlichen Kupplungsweges (Δs) der Kupplung (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (17) und die Kupplung (4) örtlich getrennt angeordnet sind und über mindestens eine, eine Hydraulikflüssigkeit enthaltende Leitung (21) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) als Trennkupplung ausgebildet ist, welche den Antriebsstrang des Fahrzeuges, welcher von einem Elektromotor (1) angetrieben wird, mit einem Verbrennungsmotor (3) verbindet oder entkoppelt.