DE102015119621B3

DE102015119621B3 - Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungszustands und einer Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements einer Kupplung sowie Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102015119621B3
Application number: DE102015119621.2A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Rupp; Thorsten Ritter
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Automotive Ltd
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-11-14

Abstract

Verfahren und Kupplungsanordnung zur Bestimmung eines Kupplungszustands und zur Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements (1, 2) einer Kupplung (3) mit einem Sensor (4), wobei die Kupplung (3) zur Übertragung von Drehmomenten zwischen einer Antriebswelle (5) und einer Abtriebswelle (6) über Kupplungselemente (1, 2) geeignet ist, die eine gemeinsame Drehachse (7) aufweisen, wobei die Kupplung (3) ein erstes Kupplungselement (1) aufweist, das in einer axialen Richtung (8) entlang der Drehachse (7) zwischen einer ersten Position (9) und einer zweiten Position (10) bewegbar ist, wobei in der ersten Position (9) die Kupplung (3) geschlossen und das erste Kupplungselement (1) mit einem zweiten Kupplungselement (2) drehmomentübertragend verbunden ist und in der zweiten Position (10) die Kupplung (3) geöffnet und das erste Kupplungselement (1) von dem zweiten Kupplungselement (2) beabstandet angeordnet ist; wobei der eine Sensor (4) so angeordnet und eingerichtet ist, dass der Sensor (4) permanent eine Information über den Kupplungszustand bereitstellt und in der zweiten Position (10) des ersten Kupplungselements (1) eine Drehbewegung (11) des ersten Kupplungselements (1) erfasst und ein Signal (12) zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit generiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungszustands und zur Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements einer Kupplung mit einem Sensor. Insbesondere ist das Verfahren für eine Kupplung in einem Kraftfahrzeug geeignet. Insbesondere wird die Kupplung zwischen einer Antriebseinheit (Verbrennungskraftmaschine, Elektromotor, etc.) und einem Getriebe eingesetzt. Das Verfahren ist aber auch für andere Kupplungen einsetzbar, z. B. innerhalb von Getrieben, bei der Kupplung einer angetriebenen Welle mit einer Abtriebswelle oder an anderen Stellen im Antriebsstrang, z. B. zum zuschaltbaren Antrieb einer Hinterachse.
In einem Kraftfahrzeug treten diverse Steuer- oder Regelvorgänge auf, für deren. Durchführung die Kenntnis des Zustandes einer Kupplung, offen oder geschlossen, erforderlich ist. So wird in EP 0 251 156 A2 eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem zur Erfassung des Zustands der Kupplung an die Stellung des Kupplungspedals gekoppelten Kupplungsschalters beschrieben. Dieser Schalter dient zur Aktivierung einer Bremsdruckhaltevorrichtung, die beim Anfahren an einer Steigung einen Bremsdruck im Bremssystem des Fahrzeugs auch nach Freigabe des Bremspedals so lange aufrechterhält, bis die Kupplung wieder so weit geschlossen ist, dass ein zum Bewegen des Fahrzeugs erforderliches Drehmoment über die Kupplung an die Räder übertragen wird.
Ein anderes bekanntes System ist z. B. ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregler oder Tempomat. Dabei handelt es sich um einen Regelkreis, der eine aktuell gemessene Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit einem Sollwert der Geschwindigkeit vergleicht und die Leistung der Antriebseinheit je nach Art der Abweichung einer festgestellten Abweichung erhöht oder verringert, um die aktuelle Geschwindigkeit dem Sollwert anzugleichen. Bei geöffneter Kupplung hat eine solche Veränderung der Motorleistung durch den Regelkreis keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit. Wenn ein solcher Regelkreis bei geöffneter Kupplung aktiviert wäre und eine Abweichung der Fahrzeuggeschwindigkeit vom Sollwert feststellte, würde er den Motor auf Leistungswerte herauf- oder herunterregeln, die bei einem späteren Schließen der Kupplung unangemessen sind. Um dies zu unterdrücken, kann mit Hilfe eines an das Kupplungspedal gekoppelten Kupplungsschalters die Geschwindigkeitsregelreinrichtung immer dann deaktiviert werden, wenn die Kupplung geöffnet ist.
Weiter ist bekannt, in Fahrzeugen Sensoren zur Ermittlung der Drehzahl einer Antriebswelle einzusetzen, z. B. um Anzeigesignale für den Kilometerstand, für ein Tachometer und/oder für ein Navigationssystem zu liefern.
Die Anordnung weiterer Sensoren zur Bestimmung von Drehzahlen von Antriebswellen und Abtriebswellen in einem Kraftfahrzeug ist wünschenswert, z. B. um die Synchronisierung der Wellen bei Schaltvorgängen zu verbessern. Die Anordnung von zusätzlichen Sensoren verursacht jedoch höhere Kosten, beispielsweise hinsichtlich der Stückkosten eines jeden Sensors und/oder hinsichtlich der technischen Anpassungen zur Einbindung der erzeugten Signale in die bestehenden Steuereinheiten des Kraftfahrzeugs.
Die DE 10 2012 219 172 A1 ist auf eine Kupplungsvorrichtung gerichtet. Dabei wird ein berührungslos funktionierender Sensor so angeordnet, dass eine Veränderung eines axialen Abstands (Verschleißmessung) ermittelt werden kann. Der Sensor ist entsprechend ein Wirbelfeldsensor, der ständig die Kupplungskomponenten erfasst und so Messsignale erzeugt.
Die DE 44 37 017 A1 ist auf eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der axialen Lage zweier Kupplungskomponenten gerichtet. Dabei erfasst ein Sensor ständig die gewellt aufgeführten Randbereiche der rotierenden Kupplungskomponenten.
Die DE 10 2009 054 459 A1 offenbart eine Klauenkupplung mit einer Sensoranordnung. Ein Hall- oder optischer Sensor erfasst ständig die Position und Geschwindigkeit der Klauen beider Kupplungskomponenten.
Die DE 197 54 523 A1 betrifft eine Anordnung zum Ermitteln eines Verschleißes einer Kupplung. Dabei erfasst ein Sensor die Veränderung einer Form einer Kupplungskomponente, während diese in der axialen Richtung infolge eines Verschleißes verschoben wird.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungszustands und zur Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements einer Kupplung mit einem (einzelnen) Sensor angegeben werden. Hier soll durch einen (einzelnen) Sensor sowohl der Zustand der Kupplung (also „geöffnet” oder „geschlossen”) als auch die Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements bestimmt werden können.
Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und mit einer Kupplungsanordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 5 gelöst. 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.
Hierzu trägt ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungszustands und zur Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements einer Kupplung mit einem Sensor bei, wobei die Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle über Kupplungselemente geeignet ist, die eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Die Kupplung weist ein erstes Kupplungselement auf, das in einer axialen Richtung entlang der Drehachse zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist. In der ersten Position ist die Kupplung geschlossen und das erste Kupplungselement mit einem zweiten Kupplungselement drehmomentübertragend verbunden. In der zweiten Position ist die Kupplung geöffnet und das erste Kupplungselement von dem zweiten Kupplungselement beabstandet angeordnet. Der eine Sensor ist so angeordnet und eingerichtet, dass dieser (während des Betriebs bzw. während allen Schaltpositionen der Kupplung) permanent eine Information über den Kupplungszustand (insbesondere: „geschlossen”/„geöffnet” oder „erste Position”/„zweite Position” des ersten Kupplungselements) bereitstellt und (im Wesentlichen) nur in der zweiten Position des ersten Kupplungselements eine Drehbewegung des ersten Kupplungselements erfasst sowie ein Signal zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit generiert.
Ganz besonders bevorzugt ist, dass der Sensor in einem ersten Zeitabschnitt, nämlich wenn das erste Kupplungselement in der ersten Position bzw. nicht in der zweiten Position ist, ein (erstes) charakteristisches Signal bereitstellt, das auf einen entsprechenden Kupplungszustand schließen lässt. Dieses (erste) charakteristische Signal kann ein gleichbleibendes oder sogar ein „Null-Signal” sein. Ganz besonders bevorzugt ist auch, dass der Sensor in einem zweiten Zeitabschnitt, nämlich wenn das erste Kupplungselement in der zweiten Position ist, ein (zweites) charakteristisches Signal bereitstellt, das einerseits auf einen anderen bzw. vordefinierten Kupplungszustand schließen lässt und zusätzlich die (aktuelle) Drehgeschwindigkeit des ersten Kupplungselements bestimmen lässt. Dieses (zweite) charakteristische Signal weicht signifikant von den sonst generierten Signalen des Sensors ab und kann ein variables oder jedenfalls von einem „Null-Signal” verschiedenes Signal sein.
Das Verfahren umfasst insbesondere folgende Schritte:

a. Erzeugen einer Drehbewegung des ersten Kupplungselements;
b. Ermitteln eines Signals des Sensors;
c. Auswerten des Signals des Sensors in einer Steuereinheit, wobei in Abhängigkeit des Signals des Sensors entweder Prozess A mit folgenden Teilschritten
A.1 Bestimmen einer Drehzahl des ersten Kupplungselements; und
A.2 Festlegen, dass sich das erste Kupplungselement in der zweiten Position befindet; oder Prozess B mit folgendem Teilschritt
B.1 Festlegen, dass sich das erste Kupplungselement in der ersten Position befindet

Die Prozesse A und/oder B werden bevorzugt in bzw. von der Steuereinheit durchgeführt, wobei insbesondere die Ergebnisse aus den jeweiligen Teilschritten der Steuereinheit und/oder einer übergeordneten Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs als Regelparameter zur Verfügung gestellt werden. Die Entscheidung, welcher Prozess A oder B durchgeführt wird, kann durch eine Analyse des ermittelten Signals des Sensors vorgenommen werden, wobei das ermittelte Signal mit vorgegebenen Referenzsignalen verglichen wird.
Die Kupplung ist z. B. eine Reibungskupplung, wobei das erste Kupplungselement z. B. eine entlang der Drehachse in der axialen Richtung bewegliche Kupplungsscheibe ist, die zwischen einer in der axialen Richtung beweglichen Anpressplatte und einer in der axialen Richtung nicht beweglichen Gegendruckplatte angeordnet ist. Die Gegendruckplatte ist hier das zweite Kupplungselement. Die Kupplungsscheibe ist drehfest mit einer Abtriebswelle (z. B. einer Getriebeeingangswelle) verbunden. Wird die Kupplung betätigt, wird die Anpressplatte hin zur Gegendruckplatte bewegt, so dass die Kupplungsscheibe zwischen Anpressplatte und Gegendruckplatte eingeklemmt ist. In dieser ersten Position ist die Kupplung geschlossen und es wird ein Drehmoment zwischen einer Antriebswelle (drehfest zumindest mit der Gegendruckplatte verbunden) und einer Abtriebswelle übertragen.
Die Kupplung ist bevorzugt eine Klauenkupplung, bei der zwei Kupplungselemente unmittelbar und insbesondere formschlüssig ineinandergreifen und so eine drehfeste Verbindung erzeugen. Gleichwohl ist das Verfahren auch für andere Kupplungen einsetzbar, insbesondere wenn ein Kupplungselement in einer axialen Richtung entlang der Drehachse zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei in der ersten Position die Kupplung geschlossen und das erste Kupplungselement mit einem zweiten Kupplungselement drehmomentübertragend verbunden ist und in der zweiten Position die Kupplung geöffnet und das erste Kupplungselement von dem zweiten Kupplungselement beabstandet angeordnet ist.
Der Sensor ist insbesondere ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor, der mit einem Signalgeber am ersten Kupplungselement zur Erzeugung eines Signals zusammenwirkt. Eine Drehbewegung des ersten Kupplungselements am Sensor vorbei wird somit durch den Sensor registriert und dieser erzeugt ein hierfür charakteristisches Signal.
Der Sensor ist also insbesondere zur Bestimmung einer Drehzahl des ersten Kupplungselements geeignet. Gleichzeitig dient er auch als Positionssensor. Dabei erfasst der Sensor einen Signalgeber, der z. B. am ersten Kupplungselement angeordnet ist. Befindet sich das erste Kupplungselement in der zweiten Position ist der Signalgeber innerhalb des Erfassungsbereichs des Sensors angeordnet, so dass die Bewegung des Signalgebers relativ zum Sensor vom Sensor erfasst wird. Wird das erste Kupplungselement nun entlang der axialen Richtung hin zur ersten Position bewegt, entfernt sich der Signalgeber aus dem Erfassungsbereich des Sensors. Dieses Nicht-Vorliegen eines Signals („Null-Signal”)) in der ersten Position wird als Positionsbestimmung genutzt. Erzeugt der Sensor also trotz Drehung des ersten Kupplungselements kein Signal, wird angenommen, dass sich das erste Kupplungselement in der ersten Position (Kupplung geschlossen) befindet.
Insbesondere ist der (einzelne) Sensor also so angeordnet, dass, wenn er eine Drehbewegung des ersten Kupplungselements erfasst, darauf geschlossen werden kann, dass die Kupplung sich nicht in der ersten Position befindet, also nicht geschlossen ist. Während der Bewegung von der ersten Position hin zur zweiten Position entlang der axialen Richtung gelangt das Kupplungselement in den Erfassungsbereich des Sensors. Das bedeutet insbesondere, dass nicht nur in der zweiten Position, sondern auch auf dem Weg dahin die Drehbewegung des Kupplungselements durch den Sensor erfasst wird. Befindet sich das Kupplungselement in der ersten Position (Kupplung geschlossen), ist es außerhalb des Erfassungsbereiches des Sensors.
Durch das vorliegende Verfahren bzw. die hier erläuterte Anordnung wird ermöglicht, dass durch nur einen (einzelnen) Sensor beide Informationen erzeugt werden: 1. Position und damit Zustand der Kupplung, also geöffnet oder geschlossen, und 2. die Drehzahl des ersten Kupplungselements und aller mit diesem Kupplungselement drehfest verbundenen Komponenten.
Der Sensor ist insbesondere an einem (feststehenden, nicht drehenden) Gehäuse angeordnet, z. B. dem Gehäuse der Kupplung. Insbesondere führt das Gehäuse der Kupplung eine Drehbewegung zusammen mit dem zweiten Kupplungselement aus, wobei der Sensor dann eine relative Drehbewegung zwischen erstem Kupplungselement und zweitem Kupplungselement detektiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Kupplungselement drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wobei mit dem Signal des Sensors eine Drehgeschwindigkeit des ersten Kupplungselements bestimmt und eine Synchronisierung der Drehzahlen der Kupplungselemente durchgeführt wird. Eine „Synchronisierung” umfasst dabei das Einstellen eines vorgebbaren Verhältnisses der Drehzahl des ersten Kupplungselements zu der Drehzahl des zweiten Kupplungselements, insbesondere die Einstellung einer (etwa) gleichen Drehzahl beider Kupplungselemente. Insbesondere ist z. B. die Drehzahl des zweiten Kupplungselements bereits bekannt (z. B. durch die Bestimmung der Drehzahl einer Motorwelle/Kurbelwelle einer Antriebseinheit durch einen üblicherweise dort angeordneten weiteren Sensor). Die Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle können aufeinander abgestimmt werden, bevor die Kupplung vollständig geschlossen wird. Dadurch können Schaltvorgänge besser synchronisiert durchgeführt werden, so dass sie durch einen Fahrzeuginsassen nicht oder signifikant schwächer wahrnehmbar sind.
Insbesondere ist das erste Kupplungselement drehfest mit der Antriebswelle verbunden, wobei mit dem Signal des Sensors eine Drehbewegung/Drehgeschwindigkeit des ersten Kupplungselements bestimmt und eine Bestimmung der Drehzahl der Antriebswelle, insbesondere einer Motorwelle, durchgeführt wird. Insbesondere kann so in der Kupplung die Drehzahl einer Motorwelle/Kurbelwelle bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Kupplungsanordnung vorgeschlagen, wobei die Kupplungsanordnung eine Kupplung zur drehmomentübertragenden Verbindung einer Antriebswelle mit einer Abtriebswelle über Kupplungselemente umfasst, die eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Die Kupplung weist ein erstes Kupplungselement auf, das in einer axialen Richtung entlang der Drehachse zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist. In der ersten Position ist die Kupplung geschlossen und das erste Kupplungselement mit einem zweiten Kupplungselement drehmomentübertragend verbunden. In der zweiten Position ist die Kupplung geöffnet und das erste Kupplungselement von dem zweiten Kupplungselement beabstandet angeordnet. Weiter ist ein (einzelner) Sensor so angeordnet und eingerichtet, dass nur in der zweiten Position eine Drehbewegung des ersten Kupplungselements durch den Sensor ermittelbar ist.
Die vorstehende Anordnung ist insbesondere zur Durchführung des hier ebenfalls vorgeschlagenen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet. Der Sensor ist insbesondere mit einer Steuereinheit elektronisch bzw. datenleitend verbunden, die selbst zur Durchführung des hier ebenfalls vorgeschlagenen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist.
Insbesondere ist der Sensor ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor. Die Wirkungsweise und der Aufbau von Hall-Sensoren und optischen Sensoren sind dem Fachmann bekannt.
Die Ausführungen zum Aufbau einer Kupplungsanordnung, wie sie hier im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, können auch unabhängig von der konkreten Eignung für das Verfahren gleichermaßen zur Beschreibung der Kupplungsanordnung herangezogen werden – und umgekehrt. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Ausgestaltung der Kupplung, der Kupplungselemente, des Sensors sowie deren Lagepositionen, Wirkweisen, etc. zueinander.
Weiter wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, dass zumindest eine Antriebseinheit und mindestens eine hier vorgeschlagene Kupplungsanordnung sowie eine Steuereinheit aufweist, welche selbst zur Verarbeitung des Signals des Sensors gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren eingerichtet ist.
Die Erfindung, sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist, 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 zu kombinieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:
1: ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Ausführungsvariante einer Kupplungsanordnung;
2: ein Detail der Kupplungsanordnung aus 1 in einem anderen Zustand;
3: eine zweite Ausführungsvariante einer Kupplungsanordnung, wobei sich das erste Kupplungselement in einer zweiten Position befindet; und
4: die Kupplungsanordnung aus 3, wobei sich das erste Kupplungselement in einer ersten Position befindet.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 15 mit einer Antriebseinheit 16 und einer Kupplungsanordnung 14 gemäß einer ersten Ausführungsvariante, die zur Anwendung des Verfahrens geeignet ist. Die Kupplungsanordnung 14 umfasst eine Kupplung 3 zur drehmomentübertragenden Verbindung einer Antriebswelle 5 (Motorwelle 13) mit einer Abtriebswelle 6 über ein erstes Kupplungselement 1 und ein zweites Kupplungselement 2, die eine gemeinsame Drehachse 7 aufweisen. Die Kupplung 3 weist ein erstes Kupplungselement 1 auf, dass in einer axialen Richtung 8 entlang der Drehachse 7 zwischen der ersten Position 9 und der zweiten Position 10 bewegbar ist, wobei in der ersten Position 9 die Kupplung 3 geschlossen (also in Wirkeingriff miteinander) und das erste Kupplungselement 1 mit einem zweiten Kupplungselement 2 drehmomentübertragend verbunden ist und in der zweiten Position 10 die Kupplung 3 geöffnet ist (also nicht in Wirkeingriff miteinander) und das erste Kupplungselement 1 von dem zweiten Kupplungselement 2 beabstandet angeordnet ist.
Die Kupplung 3 kann über ein Kupplungspedal 22 betätigt werden. Hier ist das Kupplungspedal 22 mit einem Geberzylinder 23 verbunden. Der Geberzylinder 23 ist über eine Druckleitung 25 mit einem Nehmerzylinder 24 verbunden. Eine Betätigung des Kupplungspedals 22 führt hier also zu einer Betätigung des Betätigungselements 19 (z. B. eine Tellerfeder) und damit zur Bewegung einer Anpressplatte 28 entlang einer axialen Richtung 8. Dabei verschiebt die Anpressplatte 28 die zwischen Anpressplatte 28 und Gegendruckplatte (zweites Kupplungselement 2) angeordnete Kupplungsscheibe 21 (erstes Kupplungselement 1) entlang der axialen Richtung 8 hin zu einer ersten Position 9.
Ein Sensor 4 ist an einem Gehäuse 20 der Kupplung 3 so angeordnet, dass nur in der zweiten Position 10 (hier dargestellt) eine Drehbewegung 11 des ersten Kupplungselements 1 durch den Sensor 4 ermittelbar ist. Nur in der zweiten Position 10 befindet sich ein Signalgeber 27 (ggf. speziell für den Sensor vorgesehenes separates und an dem ersten Kupplungselement befestigtes Bauteil) des ersten Kupplungselements 1 in einem Erfassungsbereich 26 des Sensors 4. Nur in dieser zweiten Position 10 wird also von dem Sensor 4 ein Signal 12 über eine Steuerleitung 18 an eine Steuereinheit 17 übermittelt.
2 zeigt die Kupplungsanordnung 14 aus 1, wobei das erste Kupplungselement 1 sich in einer zweiten Position 10 befindet. Die 2 veranschaulicht auch, dass die erste Position 9 von der zweiten Position 10 beabstandet, nämlich näher an dem zweiten Kupplungselement 2 vorgegeben ist. Hier ist ein an dem ersten Kupplungselement 1 angeordneter Signalgeber 27 in einem Erfassungsbereich 26 des Sensors 4 angeordnet, so dass eine Drehbewegung 11 des ersten Kupplungselements 1 gegenüber dem Sensor 4 feststellbar ist.
Der Sensor 4 ist bei dieser Ausführungsvariante der einzige Sensor im Gehäuse 20 der Kupplung 3 und erlaubt gleichermaßen die Bestimmung des Kupplungszustandes und der Drehbewegung des ersten Kupplungselements 1.
3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Kupplungsanordnung 14, die ebenfalls zur Anwendung des Verfahrens geeignet ist, wobei sich das erste Kupplungselement 1 in einer zweiten Position 10 befindet. Hier ist das erste Kupplungselement 1 mit einer Abtriebswelle 6 drehfest verbunden und das zweite Kupplungselement 2 mit einer Antriebswelle 5. Die Kupplung 3 ist hier als Klauenkupplung ausgeführt, wobei das erste Kupplungselement 1 und das zweite Kupplungselement 2 eine formschlüssige und damit drehfeste Verbindung zur Übertragung von Drehmomenten ausbilden.
Ein Sensor 4 ist an einem Gehäuse 20 der Kupplung 3 so angeordnet, dass nur in der zweiten Position 10 (hier dargestellt) eine Drehbewegung 11 des ersten Kupplungselements 1 durch den Sensor 4 ermittelbar ist. Nur in der zweiten Position 10 befindet sich ein Signalgeber 27 des ersten Kupplungselements 1 in einem Erfassungsbereich 26 des Sensors 4. Nur in dieser zweiten Position 10 wird also von dem Sensor 4 ein Signal 12 über eine Steuerleitung 18 an eine Steuereinheit 17 übermittelt. In dieser zweiten Position 10 kann eine Drehbewegung 11 des Signalgebers 27 gegenüber dem Sensor 4 sensiert werden, so dass eine Drehzahl des ersten Kupplungselements 1 gegenüber dem Sensor 4 bestimmt werden kann (Schritt b1 des Verfahrens).
4 zeigt die Kupplungsanordnung 14 aus 3, wobei sich das erste Kupplungselement 1 in einer ersten Position 9 befindet. In dieser ersten Position 9 ist die Kupplung 3 geschlossen und das erste Kupplungselement 1 mit einem zweiten Kupplungselement 2 drehmomentübertragend verbunden.
Der Signalgeber 27 ist nun außerhalb des Erfassungsbereichs 26 des Sensors 4 angeordnet. Dieses Nicht-Vorliegen eines Signals 12 in der ersten Position 9 wird als Positionsbestimmung genutzt. Erzeugt der Sensor 4 also trotz Drehbewegung 11 des ersten Kupplungselements 1 kein Signal 12, wird angenommen, dass sich das erste Kupplungselement 1 in der ersten Position 9 (Kupplung 3 geschlossen) befindet.
Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und/oder der hier vorgeschlagenen Kupplungsanordnung gelingt es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere wurde ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungszustands und zur Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements einer Kupplung mit einem (einzelnen) Sensor angegeben. Dieser kann sowohl den Zustand der Kupplung (also „geöffnet” oder „geschlossen”) als auch die Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements bestimmen. Damit ist ein gut regelbares System mit überraschend geringem Aufwand bzw. Kosten bereitgestellt.
Bezugszeichenliste

1: erstes Kupplungselement
2: zweites Kupplungselement
3: Kupplung
4: Sensor
5: Antriebswelle
6: Abtriebswelle
7: Drehachse
8: axiale Richtung
9: erste Position
10: zweite Position
11: Drehbewegung
12: Signal
13: Motorwelle
14: Kupplungsanordnung
15: Kraftfahrzeug
16: Antriebseinheit
17: Steuereinheit
18: Steuerleitung
19: Betätigungselement
20: Gehäuse
21: Kupplungsscheibe
22: Kupplungspedal
23: Geberzylinder
24: Nehmerzylinder
25: Druckleitung
26: Erfassungsbereich
27: Signalgeber
28: Anpressplatte

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungszustands und zur Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit eines Kupplungselements (1, 2) einer Kupplung (3) mit einem Sensor (4), wobei die Kupplung (3) zur Übertragung von Drehmomenten zwischen einer Antriebswelle (5) und einer Abtriebswelle (6) über Kupplungselemente (1, 2) geeignet ist, die eine gemeinsame Drehachse (7) aufweisen, wobei die Kupplung (3) ein erstes Kupplungselement (1) aufweist, das in einer axialen Richtung (8) entlang der Drehachse (7) zwischen einer ersten Position (9) und einer zweiten Position (10) bewegbar ist, wobei in der ersten Position (9) die Kupplung (3) geschlossen und das erste Kupplungselement (1) mit einem zweiten Kupplungselement (2) drehmomentübertragend verbunden ist und in der zweiten Position (10) die Kupplung (3) geöffnet und das erste Kupplungselement (1) von dem zweiten Kupplungselement (2) beabstandet angeordnet ist; wobei der eine Sensor (4) so angeordnet und eigerichtet ist, dass der Sensor (4) permanent eine Information über den Kupplungszustand bereitstellt und in der zweiten Position (10) des ersten Kupplungselements (1) eine Drehbewegung (11) des ersten Kupplungselements (1) erfasst und ein Signal (12) zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit generiert; wobei der Sensor (4) einen Signalgeber (27) erfasst, der am ersten Kupplungselement (1) angeordnet ist; wobei der Signalgeber (27), wenn das erste Kupplungselement (1) in der ersten Position (9) angeordnet ist, außerhalb eines Erfassungsbereichs (26) des Sensors (4) angeordnet ist; wobei in der zweiten Position (10) eine Drehbewegung (11) des ersten Kupplungselements (1) durch den Sensor (4) erfasst wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, umfassend die folgenden Schritte: a. Erzeugen einer Drehbewegung (11) des ersten Kupplungselements (1); b. Ermitteln eines Signals (12) des Sensors (4); c. Auswerten des Signals (12) des Sensors (4) in einer Steuereinheit (17), wobei in Abhängigkeit des Signals (12) des Sensors (4) entweder Prozess A mit folgenden Teilschritten A.1 Bestimmen einer Drehzahl des ersten Kupplungselements (1); und A.2 Festlegen, dass sich das erste Kupplungselement (1) in der zweiten Position (10) befindet; oder Prozess B mit folgendem Teilschritt B.1 Festlegen, dass sich das erste Kupplungselement (1) in der ersten Position (9) befindet durchgeführt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das erste Kupplungselement (1) drehfest mit der Abtriebswelle (6) verbunden ist, wobei mit dem Signal (12) des Sensors (4) eine Drehgeschwindigkeit des ersten Kupplungselements (1) bestimmt und eine Synchronisierung der Drehzahlen der Kupplungselemente (1, 2) durchgeführt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das erste Kupplungselement (1) drehfest mit der Antriebswelle (5) verbunden ist, wobei mit dem Signal (12) des Sensors (4) eine Drehgeschwindigkeit des ersten Kupplungselements (1) bestimmt und eine Bestimmung der Drehzahl einer Motorwelle (13) durchgeführt wird.
Kupplungsanordnung (14), umfassend eine Kupplung (3) zur drehmomentübertragenden Verbindung einer Antriebswelle (5) mit einer Abtriebswelle (6) über Kupplungselemente (1, 2), die eine gemeinsame Drehachse (7) aufweisen, wobei die Kupplung (3) ein erstes Kupplungselement (1) aufweist, das in einer axialen Richtung (8) entlang der Drehachse (7) zwischen der ersten Position (9) und der zweiten Position (10) bewegbar ist, wobei in der ersten Position (9) die Kupplung (3) geschlossen und das erste Kupplungselement (1) mit einem zweiten Kupplungselement (2) drehmomentübertragend verbunden ist und in der zweiten Position (10) die Kupplung (3) geöffnet ist und das erste Kupplungselement (1) von dem zweiten Kupplungselement (2) beabstandet angeordnet ist; wobei ein Sensor (4) so angeordnet und eingerichtet ist, dass nur in der zweiten Position (10) eine Drehbewegung (11) des ersten Kupplungselements (1) durch den Sensor (4) ermittelbar ist; wobei der Sensor (4) einen Signalgeber (27) erfasst, der am ersten Kupplungselement (1) angeordnet ist; wobei der Signalgeber (27), wenn das erste Kupplungselement (1) in der ersten Position (9) angeordnet ist, außerhalb eines Erfassungsbereichs (26) des Sensors (4) angeordnet ist.
Kupplungsanordnung (14) nach Patentanspruch 5, wobei der Sensor (4) ein Hall-Sensor ist.
Kraftfahrzeug (15) mit zumindest einer Antriebseinheit (16) und mindestens einer Kupplungsanordnung (14) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche 5 und 6 sowie einer Steuereinheit (17) zur Verarbeitung des Signals (12) des Sensors (4), die eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 ist.