DE10227361A1

DE10227361A1 - Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Kupplung

Info

Publication number: DE10227361A1
Application number: DE2002127361
Authority: DE
Inventors: Joachim Luh; Peter Baeuerle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: DE10227361B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Kupplung (12), die einen hydraulischen Raum (9) zur Betätigung der hydraulischen Kupplung (12) aufweist. Es ist eine elektronische Getriebesteuerung (16) vorgesehen, die Einrichtungen zur Erkennung eines gewünschten Zustandes Z der hydraulischen Kupplung aufweist. Ferner ist ein ansteuerbares Druckregelventil vorgesehen, welches über die elektronische Getriebesteuerung (16) zur Betätigung der hydraulischen Kupplung (12) ansteuerbar ist. Die elektronische Getriebesteuerung (16) beinhaltet ein Kupplungsmodell (53), innerhalb dessen die Befüllung des hydraulischen Raumes (9) der hydraulischen Kupplung (12) nachgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Neben Handschaltgetrieben mit Anfahr- und Trennkupplungen sowie einem Zahnradwechselgetriebe werden heute an Kraftfahrzeugen zunehmend automatische Getriebe eingesetzt. Solchen Automatgetrieben sind in der Regel Elemente zur Herstellung bzw. Unterbrechen des Kraftflusses, wie zum Beispiel Kupplungen zugeordnet.

Im Übertragungsweg des Drehmomentes des Automatgetriebes sind Reibschlupfverhinderungsmittel aufgenommen. Die Reibschlupfverhinderungsmittel enthalten Kupplungselemente vom Reibplattentyp, die einstellbar sind. Die Einstellung kann insbesondere über ein Fluid erfolgen. Dazu ist eine innerhalb eines Zylinders angeordnete Kolbeneinheit vorgesehen, die das Fluid zur Herbeiführung der Einstellbarkeit der Kupplung enthält. Die Menge und der Druck des im Zylinder vorhandenen Fluids wird über einen elektrischen Steller eingestellt. Dieser Steller wird von einer elektronischen Steuerung so eingestellt, dass der Kraftfluss komfortabel und schnell hergestellt wird. Um den Kraftfluss im Automatgetriebe herzustellen, wird ein Zustand "Kraftfluss aktivieren" in dem elektronischen Steuergerät eingestellt. Um den Kraftfluss zu unterbrechen, wird ein Zustand "Kraftfluss deaktivieren" in dem elektronischen Steuergerät eingestellt. Aus DE 196 20 328 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Herstellung des Kraftflusses als Funktion der Zeit erfolgt.

Darstellung der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren läßt sich in einer elektronischen Getriebesteuerung für eine hydraulische Kupplung ein Befüllmodell für die jeweils eingesetzte hydraulische Kupplung, die elektrohydraulisch betätigbar ist, implementieren, welches den Vorgang des Befüllens und des Entleerens der Kupplung abbildet. Durch dieses kann auch bei schnellem Wechsel zwischen den Zuständen "Kraftfluss herstellen", "Kraftfluss lösen" und "Kraftfluss herstellen" eine schnelle Wiederherstellung des Kraftflusses erreicht werden.

Eine elektrohydraulisch betätigte hydraulische Kupplung, die über einen Hydraulikzylinder betätigt wird, läßt sich in mehreren Schritten ansteuern. Zunächst erfolgt die Befüllung des Hydraulikzylinders, anschließend wird der Schlupf an der Kupplung kontinuierlich reduziert, bevor die Kupplung vollständig schließt, d.h. schlupffrei arbeitet. Durch diese Schritte läßt sich ein komfortables und schnelles Einlegen der Kupplung, d.h. ein Schließen der Kupplung und eine daraus resultierende Herstellung der Kraftübertragung, erreichen. Zum komfortabel ablaufenden schnellen Öffnen der hydraulischen Kupplung, die elektrohydraulisch betätigbar ist, werden die nachfolgend aufgezählten Schritte durchlaufen: Zunächst erfolgt eine Erhöhung des Schlupfes an der Kupplung bis hin zum vollständigen Entleeren des die hydraulische Kupplung betätigenden Hydraulikzylinders. Die Kupplung wird anschließend in ihrer Offenstellung gehalten, was durch ein Entleerthalten des die Kupplung betätigenden Hydraulikzylinders erreicht wird. Hinsichtlich eines schnellen und komfortablen Einlegens der Kupplung kann das Befüllen der Kupplung, d.h. des die Kupplung betätigenden Hydraulikzylinders, durch ein mathematisches Modell der hydraulischen Kupplung weitestgehend nachgebildet werden.

Während der Befüllung der Kupplung wird ein Druckregelventil so angesteuert, dass dieses von der Zulaufseite des Hydraulikfluides her weit geöffnet ist. Der Volumenstrom zur Befüllung des Hydraulikzylinders mit Hydraulikfluid kann gemäß der nachfolgenden Beziehung modelliert werden: QD = K1 (ϑ)• f1(p1, pD) (I) Dabei läßt sich der Zulaufdruck p₁ entweder unmittelbar über einen Drucksensor erfassen oder aus anderen, an der elektronischen Getriebesteuerung zur Verfügung stehenden Größen ableiten. Mittels einer ersten Kennlinie wird der Einfluß der Temperatur des Hydraulikfluides auf die Befüllgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders dargestellt. Der in der Kupplung herrschende Druck läßt sich als eine Größe p_D modellieren, deren Einfluß in der oben unter 1) genannten Gleichung durch ein erstes Kennfeld berücksichtigt werden kann.

Beim Entleeren der Kupplung, d.h. des der Kupplung zugeordneten Hydraulikzylinders kann dieser Vorgang über ein Handschaltventil oder ein Druckregelventil zum Tank erfolgen. In diesem Falle wird der die Entleerung bewirkende Hydraulikfluidvolumenstrom gemäß der Beziehung QD = –k2 (ϑ)•f2pD) (II) ermittelt. Beim Entleerungsvorgang wird der Einfluß der Temperatur über eine zweite Kennlinie berücksichtigt. Der Einfluß des im Hydraulikzylinders herrschenden Druckes wird über ein Kennlinienblock (Parameter p_D) berücksichtigt, wobei wahlweise eine Entleerung des die elektrohydraulische Kupplung betätigenden Hydraulikzylinders über ein Handschaltventil oder über das Druckbegrenzungsventil erfolgen kann.

Durch einen Vergleich der sich einstellenden Parameter am Ende des Befüllvorganges der Kupplung, d.h. des diese betätigenden Hydraulikzylinders, mit in der elektronischen Getriebesteuerung implementierten Füllmodells, lässt sich dieses mittels Korrekturwerten an die jeweils eingesetzte Kupplung anpassen.

Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 ein Steuerungssystem zur Ansteuerung einer Kupplung, die zum Beispiel als eine Reibplattenkupplung beschaffen sein kann,
2 die Wiedergabe des prinzipiellen Zusammenhangs zwischen Druckverlauf und Befüllungsgrad der hydraulischen Kupplung,
3 die schematische Darstellung eines Kupplungsmodells und
4 ein Flussdiagramm, aus dem die verschiedenen Bestromungsvarianten des Magnetventils zur Betätigung des Druckregelventiles hervorgehen.
Ausführungsvarianten
1 zeigt ein Steuerungssystem zur Ansteuerung einer elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung, die zum Beispiel als Reibplattenkupplung ausgestaltet ist.
In einem Getriebe mit elektrohydraulisch betätigten Nasskupplungen können zum Beispiel eine elektrohydraulisch betätigte Kupplung 12 (Vorwärtskupplung) sowie eine in 1 nicht dargestellte weitere Kupplung für die Rückwärtsfahrt sowie eine ebenfalls nicht eingezeichnete Wandlerkupplung vorgesehen sein. In 1 ist die Ansteuerung einer elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 für Vorwärtskupplung dargestellt.
Die in 1 schematisch dargestellte Kupplung 12 für Vorwärtsfahrt, die beispielsweise als Reibplattenkupplung ausgebildet sein kann, wird über eine Pumpe 2 mit einem Hydraulikfluid beaufschlagt. Saugseitig steht die Pumpe 2 mit einem Hydraulikfluidreservoir 1 in Verbindung, während die Druckseite der Pumpe 2 an ein Druckregelventil 4 angeschlossen ist. Der Druckseite der Pumpe 2 zur Förderung des Hydraulikfluides ist ein Drucksensor 3 zugeordnet, der einen Druck P₁, d.h. den Zulaufdruck des Hydraulikfluides zum Druckregelventil 4 mißt.
Das Druckregelventil 4 läßt sich entweder elektrohydraulisch – in der Ausführungsvariante gemäß 1 dient dazu ein Betätigungsmagnet 5 – als auch über Vorsteuerventile – die in der Ausführungsvariante in 1 nicht wiedergegeben sind – ansteuern. Das Druckregelventil 4 ist in eine erste Stellung 4.1, eine zweite Stellung 4.2 sowie eine dritte Stellung 4.3 sowie Zwischenstellungen steuerbar, wozu der das Druckregelventil 4 betätigende Elektromagnet 5 über eine Ansteuerung 18 von der elektronischen Getriebesteuerung 16 aus ansteuerbar ist. Mittels einer Druckrückführung 4.4 wird erreicht, dass das Druckregelventil seine Stellung so verändert, dass sich am Anschluss 4.5 ein Druck einstellt, der vorwiegend von der Bestromung 18 des Magneten 5 abhängt. Über das mit Bezugszeichen 4 bezeichnete Druckregelventil wird ein Handschaltventil 6 druckbeaufschlagt. Am Handschaltventil 6 sind über einen hier schematisch angedeuteten Wählhebel 7 mehrere Schaltstellungen einstellbar. Die Position des Wählhebels 7 am Handschaltventil 6 wird über einen Wählhebelpositionssensor 8 erfaßt, der über eine Sensorleitung 19 mit der elektronischen Getriebesteuerung 16 in Verbindung steht und die jeweils eingelegte Position des Wählhebels 7 an diese übermittelt.
Am Handschaltventil 6 entspricht eine Position 6.1 einer eingelegten Position P, während die mit 6.2 bezeichnete Position R beispielsweise bei Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuges eingelegt wird. In Position 6.3 (N) befindet sich der Wählhebel 7 des Handschaltventils 6 in seiner Neutralstellung, während die in 1 dargestellte aktivierte Position 6.4 "D" dem Fahrmodus für Vorwärtsfahrt entspricht.
Je nach eingelegter Schaltstellung 6.1, 6.2, 6.3 bzw. 6.4 wird ein Hydraulikzylinder 9, der ein bewegbares Andruckelement 9.1 umfaßt, mit dem von der Pumpe 2 geförderten Hydraulikfluid befüllt, so dass das innerhalb des Hydraulikzylinders 9 bewegbar aufgenommene Andruckelement 9.1 auf die Lamellenringe 13 eines Außenteils 12.1 bzw. eines Innenteils 12.2 der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 zufährt.
Darüber hinaus sind der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 Drehzahlsensoren 11, 14 zugeordnet, wobei ein Drehzahlsensor 11 auf der Antriebsseite der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 und der Drehzahlsensor 14 auf der Antriebsseite der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 angeordnet ist. Die bei schlupfendem Betrieb der elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 auftretenden unterschiedlichen Drehzahlen auf Abtriebs- und Antriebsseite können darüber hinaus auch über einen Datenbus CAN geliefert werden, so zum Beispiel über die Motordrehzahl. Ferner ist der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 ein Temperatursensor 15 zugeordnet, welcher die Temperatur θ des Hydraulikfluides misst.
Das Temperatursignal des Temperatursensors 15 wird der elektronischen Getriebesteuerung 16 an einem Eingang 22 zur Verfügung gestellt. Die Drehzahlsignale der Drehzahlsensoren 11 bzw. 14 werden über Datenübertragungsleitungen 20, 21 der elektronischen Getriebesteuerung 16 eingangsseitig zur Verfügung gestellt. Innerhalb der elektronischen Getriebesteuerung 16 ist ein Kupplungsmodell 53 (vgl. 3) implementiert.
Innerhalb der elektronischen Getriebesteuerung 16 lassen sich auftretende Fahrzustände eines Fahrzeuges bestimmen, die zu einer Sollvorgabe für die einzelnen Kupplungen, d.h. der Vorwärtskupplung in Gestalt der in 1 dargestellten elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 sowie einer Rückwärtskupplung (in 1 nicht dargestellt) und einer Wandlerkupplung (ebenfalls nicht dargestellt) führen. Die Sollvorgabe für die einzelnen Kupplungen basiert im einfachsten Falle auf der Position des Wählhebels 7 am Handschaltventil 6 in den dort einstellbaren Wählhebelpositionen 6.1, 6.2, 6.3 sowie 6.4. Darüber hinaus lassen sich in der elektronischen Getriebesteuerung 16 Fahrzustände erfassen, die ein Öffnen oder Schließen der Kupplungen, d.h. "Kraftfluss aktivieren" und "Kraftfluss deaktivieren" – sei es die Vorwärtskupplung (hier elektrohydraulisch betätigte Kupplung 12) – sei es die Rückwärtskupplung, erforderlich machen. Ist der Wählhebel 7 des Handschaltventils 6 in Position 6.2, d.h. seine zweite Schaltstellung "R" gestellt, wird die Rückwärtskupplung geschlossen, während die in 1 als Vorwärtskupplung eingesetzte elektrohydraulische Kupplung 12 offensteht. In Parkposition "P" sowie in der Neutralstellung "N", entsprechend der dritten Schaltstellung 6.3 des Wählhebels 7 am Handschaltventil 6, sollen sowohl die Vorwärtskupplung als auch die Rückwärtskupplung offen stehen. In der vierten Schaltstellung 6.4 "D" des Wählhebels 7, welche im normalen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges in der Regel eingestellt wird, ist die Vorwärtskupplung geschlossen.
Eine an die aufgezählten Kupplungen zu stellende Sollvorgabe kann zum Beispiel lauten, kein Drehmoment zu übertragen, was einer Offenstellung aller Kupplungen gleichkommt. Eine weitere Vorgabe kann lauten, nur einen Teil des anliegenden Drehmomentes zu übertragen, d.h. die jeweilige Kupplung wird im Schlupfmodus betrieben. In eine weitere Sollvorgabe an die Kupplungen kann lauten, das gesamte anliegende Drehmoment zu übertragen, d.h. die Kupplungen sollen jeweils schlupffrei arbeiten und daher vollständig geschlossen sein.
Über die elektronische Getriebesteuerung 16 kann über das Druckregelventil 4 und den Betätigungsmagneten 5 das Ansteuerdruckniveau für die elektrohydraulisch betätigte Kupplung 12 vorgegeben werden. Die in 1 dargestellte elektrohydraulisch betätigte Kupplung 12, die – wie dargestellt – beispielsweise als Reibplattenkupplung ausgebildet sein kann, wird über den Hydraulikzylinder 9 und das Andrückelement 9.1 betätigt. Um ein komfortables und schnelles Einlegen der elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 zu erreichen, werden mehrere Schritte durchlaufen. Zunächst erfolgt die Befüllung des Hydraulikzylinders 9 der elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12. Anschließend wird der sich einstellende Schlupf an der elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 reduziert, wonach die Kupplung vollständig geschlossen gehalten wird, so dass sich ein schlupffreier Betrieb einstellt.
Zum komfortablen und schnell erfolgenden Öffnen der elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 werden hingegen die nachfolgend aufgeführten Schritte durchlaufen: Zunächst wird der Kupplungsschlupf erhöht, d.h. der Druck innerhalb des Hydraulikzylinders 9, der die Kupplungsteile 12.1 bzw. 12.2 betätigt, nimmt ab. Danach kann sich ein vollständiges Entleeren des Hydraulikzylinders 9 anschließen, wonach der Hydraulikzylinder 9 in einem vollständig entleerten Zustand gehalten werden kann, was einer offenstehenden elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 gleichkommt. In diesem Zustand haben die Lamellen des Außenteils 12.1 und des Innenteils 12.2 der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 keinen Kontakt miteinander.
2 zeigt die Wiedergabe des prinzipiellen Zusammenhangs zwischen Druckverlauf und Befüllungsgrad einer elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung Aus dem in 2 dargestellten Diagramm geht hervor, dass eine elektrohydraulisch betätigte Kupplung gemäß der Darstellung in 1 mehrere Kupplungszustände durchläuft. Während der mit Bezugszeichen 31 bezeichneten Zeitspanne steht die Kupplung offen, d.h. der Hydraulikzylinder 9, der das Andrückelement 9.1 betätigt, ist nicht durch Hydraulikfluid beaufschlagt. Am Zulauf 10 zum Hydraulikzylinder 9 tritt kein Hydraulikfluid in den Hohlraum des Hydraulikzylinders 9 ein. Während der mit Bezugszeichen 32 gekennzeichneten Zeitspanne, einer Schnellbefüllphase, erfolgt das schnelle Befüllen des Hydraulikzylinders 9 der elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 entsprechend einem Befüllverlauf 32.1, bis eine entsprechend der gestrichelten Kennlinie bis gegen Ende der Befüllphase 32 eine 100%ige Füllung des Hydraulikzylinders 9 mit Hydraulikfluid erreicht ist. Während der Befüllphase 32 der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrscht während der Schnellbefüllung ein leicht ansteigender Druckverlauf 39. Nach Ende der Schnellbefüllung kann der Fluiddruck rampenförmig erhöht werden, um den Kupplungsschlupf zu eliminieren.
Gegen Ende der Rampenanstiegszeit 36, d.h. gegen Ende der rampenförmigen Druckphase 33 nimmt die elektrohydraulisch betätigte Kupplung 12 gemäß der Ausführungsvariante in 1 ihren Schließzustand 34 ein. In der geschlossenen Stellung herrscht ein mit Bezugszeichen 40 bezeichnetes Druckniveau innerhalb des Hydraulikzylinders 9, der die Lamellen 13 des Außenteils 12.1 und des Innenteils 12.2 der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 aneinanderstellt. An die geschlossene Stellung 34 der hydraulischen Kupplung 12, die elektrohydraulisch betätigbar ist, schließt sich bei Vorliegen des Befehles "Kraftfluss deaktivieren" eine mit Bezugszeichen 37 bezeichnete Entleerungszeit an, während der gemäß des mit Bezugszeichen 37.1 bezeichneten Druckverlaufes des Druckes in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 vom Hydraulikfluid entlastet wird. Die Entlastung der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 kann alternativ über eine zweite Entleerungszeit 38 erfolgen, wobei sich eine mit Bezugszeichen 38.2 bezeichnete Druckabnahme in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9, der das Andrückelement 9.1 betätigt, einstellt. Während der Druckentlastungsphase des Hohlraumes des Hydraulikzylinders 9 stellt sich aufgrund einer abnehmenden Anpresskraft der Lamellen 13 von Außenteil 12.1 und Innenteil 12.2 der elektrohydraulisch betätigten Kupplung 12 ein Schlupf zwischen Außenteil 12.1 und dem Innenteil 12.2 ein, so dass nur ein Teil des anliegenden Drehmomentes über die hydraulische Kupplung 12, die elektrohydraulisch betätigbar ist, übertragbar ist.
3 zeigt in schematischer Wiedergabe das in der elektronischen Getriebesteuerung implementierte Kupplungsmodell.
Mit dem in 3 dargestellten Kupplungsmodell 53 läßt sich insbesondere der Befüllvorgang für die Erzielung eines komfortablen Einlegens der hydraulischen Kupplung 12 sowie das Entleeren der Kupplung, d.h. das Öffnen der Kupplung, nachbilden. Im Kupplungsmodell 53 wird das im Hydraulikzylinder 9 der hydraulischen Kupplung 12 vorhandene Ölvolumen V_D nachgebildet:
Ein Zustandssignal Z, in 3 durch Bezugszeichen 67 kenntlich gemacht, dient der Steuerung des Kupplungsmodelles 53. Das Zustandssignal Z kann die folgenden Zustände annehmen: "Kupplung offen", "Schnellbefüllphase", "Schlupfreduktion" und "Kupplung geschlossen". Im Zustand "Schnellbefüllphase" wird der Hydraulikzylinder 9 der hydraulischen Kupplung 12 schnell mit Hydaulikfluid befüllt.
Während des Befüllens des Hydraulikzylinders 9 der hydraulischen Kupplung 12, die elektrohydraulisch betätigbar ist, wird das Druckregelventil 4 derart angesteuert, dass das Druckregelventil 4 von der Zulaufdruckseite her, d.h. der Druckseite der Pumpe 2, geöffnet steht. Demnach wird der Hydraulikzylinder 9 der elektrohydraulisch betätigten hydraulischen Kupplung 12 mit Hydraulikfluid befüllt. In diesem Falle läßt sich der Ölvolumenstrom Q_D wie folgt modellieren:
QD = k1(ϑ)•f1(p1, pD).
Der Zulaufdruck p₁, der in 3 durch das Bezugszeichen 68 identifiziert ist, lässt sich entweder über den Zulaufdrucksensor 3 messen oder aus anderen Steuerungsgrößen der elektronischen Getriebesteuerung 16 ableiten. Das Zulaufdrucksignal, welches dem auf der Druckseite der Pumpe 2 herrschenden Druck des Hydraulikfluides entspricht, kann vom Drucksensor 3 mittels einer Signalleitung an den Eingang 17 der elektronischen Getriebesteuerung 16 übertragen werden. Der Einfluß der Temperatur auf den Befüllvorgang des Hydraulikzylinders 9 mit Hydraulikfluid kann abhängig von der durch den Temperatursensor 15 erfassten Temperatur berücksichtigt werden, wozu das Kupplungsmodell 53 eine erste Kennlinie 50 umfasst. Der im Inneren der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrschende Druck p_D und dessen Einfluß auf den Hydraulikfluidvolumenstrom sowie der Einfluss des Zulaufdruckes p₁ (vgl. Bezugszeichen 68) kann über einen Kennfeldblock 51 modelliert werden. Die Größe p_D, welche den innerhalb des Hydraulikzylinders 9 entsprechenden herrschenden Druck charakterisiert, gekennzeichnet durch Bezugszeichen 62, wird aus der Ausgangsgröße 73 V_D eines Integrators 71 bestimmt, dessen Ausgangssignal Kennlinienblöcken 61 eingangsseitig aufgegeben wird.
Das Kupplungsmodell 53 innerhalb der elektronischen Getriebesteuerung 16 wird während des Zustandes "Schlupfreduktion", der für ein komfortables und schnelles Einlegen der hydraulischen Kupplung 12, die elektrohydraulisch betätigbar ist, nach dem Befüllvorgang erforderlich ist, immer auf den Maximalwert V_D,max (Bezugszeichen 54) eingestellt. Auch während des Zustandes "Kupplung geschlossen" der Kupplung, d.h. einem Anpressen der Lamellen 13 des Außenteils 12.1 und des Innenteils 12.2 der hydraulischen Kupplung 12 über das Andrückelement 9.1, welches innerhalb des Hydraulikzylinders 9 relativ bewegbar ist, wird über das Kupplungsmodell 53 innerhalb der elektronischen Getriebesteuerung 16 stets der maximal mögliche Befüllgrad V_D,max (Bezugszeichen 54) eingestellt.
Im Kupplungsmodell 53 kann darüber hinaus der funktionale Zusammenhang der Entleerung innerhalb des Hohlraums des Hydraulikzylinders 9 herrschenden Druck, d.h. dem Druck innerhalb der Kupplung berücksichtigt werden. Während der Entleerung nimmt das Zustandssignal Z den Zustand "Kupplung offen" ein und steuert dadurch das Verhalten des Kupplungsmodelles 53. Der funktionale Zusammenhang f₂ (p_D) wird davon abhängig gemacht, ob die Entleerung des das Andrückelement 9.1 beaufschlagende Hydraulikzylinders 9 über das Handschaltventil 6 erfolgt, d.h. für die hydraulische Kupplung 12 in die Schaltstellungen 6.1, 6.2, 6.3, die den Fahrstufen P, R, N, oder ob die Entleerung des Hydraulikzylinders 9 der hydraulischen Kupplung 12 über eine Ansteuerung des Druckregelventils 4 bei eingelegter vierter Schaltstellung 6.4, Fahrstufe D, erfolgt.
Hinsichtlich der durch das Kupplungsmodell 53 gegebenen Ermittlung des Befüllgrades einer hydraulischen Kupplung 12 kann innerhalb des Kupplungsmodells 53 auf Basis der Erkennung des Endes des Befüllungsvorgangs (vgl. 2, Zeitspanne 32 und Schnellbefüllzeit 35) und einem Vergleich dieser Zeitspanne mit dem in der elektronischen Steuerung 16 implementierten Kupplungsmodells 53 ein Korrekturwert ermittelt werden, der die Parameter des Kupplungsmodells, d.h. von dessen der Füllung zugeordneten Teiles im Sinne einer Adaption an das jeweilige Getriebe, anpaßt. Die Ermittlung des Korrekturwertes kann zum Beispiel durch die Auswertung des Verlaufes der Drehzahlsignale des ersten Drehzahlsensors 11 und des zweiten Drehzahlsensors 14 erfolgen. Ein Verfahren zu Ermittlung des Korrekturwertes geht zum Beispiel aus EP 0 176 750 A1 hervor.
Mit dem in 3 in schematischer Wiedergabe dargestellten Kupplungsmodell 53 läßt sich während eines Arbeitsschrittes der Entleerung des Hohlraumes des das Andrückelement 9.1 beaufschlagenden Hydraulikzylinders 9 zum komfortablen und schnellen Öffnen der hydraulischen Kupplung 12 diese über das Handschaltventil 6 oder das Druckregelventil 4 zum Hydraulikfluidtank 1 entleeren. Beim Entleeren der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 wird der Einfluss der Temperatur ϑ des Hydraulikfluides über weitere Kennlinienblöcke 52 berücksichtigt. Der Volumenstrom des Hydraulikfluids, welcher aus dem Hohlraum des Hydraulikzylinders 9 der hydraulischen Kupplung 12, die elektrohydraulisch betätigbar ist, abströmt, wird gemäß der nachfolgenden Beziehung modelliert:
QD = –k2(ϑ)•f2(PD).
Beim Entleervorgang des Hydraulikzylinders 9 der hydraulischen Kupplung 12 wird die Modellgröße Ölvolumen V_D auf einen Minimalwert, d.h. auf Null verringert (vgl. Bezugszeichen 55 gemäß 3). Der funktionale Zusammenhang f₂ in Abhängigkeit vom innerhalb der Kupplung des Hydraulikzylinders 9 herrschenden Druckes hängt davon ab, ob die Entleerung des Hydraulikzylinders 9 über das Handschaltventil 6 in den Positionen P, R, N des Wählhebels 7 oder über das Druckregelventil 4, welches über die elektronische Getriebesteuerung 60 angesteuert wird, bei einer Position 6.4, entsprechend der Fahrstufe D des Wählhebels 7 am Handschaltventil 6 erfolgt.
Dem in 3 dargestellten Kupplungsmodell 53 werden über den Drucksensor 3, 60 der Zulaufdruck p₁ des Hydraulikfluides über die dem Sensor 3 zugeordnete Leitung 17 zugeführt. Der in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrschende Druck p_D wird abhängig von einem Ausgangssignal 73 eines Integrators 71 ermittelt. Das Ausgangssignal 73 des Integrators 71 wird einem Kennlinienblock 61 eingangsseitig aufgegeben. Anhand dieses Kennlinienblockes 61 wird ein Ausgangssignal, welches den Druck p_D in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 repräsentiert, ermittelt und innerhalb des Kupplungsmodelles 53 gemäß 3 weiter verarbeitet. Das Zustandssignal Z, identifiziert mit Bezugszeichen 74, wird dem Integrator 71 und dem Entscheider 69 als Eingangssignal aufgegeben. Der Entscheider 69 setzt das Signal 74 auf den Wert der Signale an den Eingängen 69.1, 69.2, 69.3 sowie 69.4. Bei Vorliegen des Zustandes "Schnellbefüllphase" wird der Eingang 69.1 eingestellt. Bei Vorliegen des Zustandes "Schlupfreduktion" wird der Eingang 69.2 eingestellt und bei Vorliegen des Zustandes "Kupplung geschlossen" wird der Eingang 69.3 eingestellt. Bei Vorliegen des Zustandes "Kupplung offen" wird hingegen der Eingang 69.4 eingestellt.
Über den Temperatursensor 15 wird die Temperatur ϑ via Signalleitung 22 dem in der elektronischen Getriebesteuerung 16 implementierten Kupplungsmodell 53 ebenfalls eingangsseitig zugeführt. Die Drehzahlsensoren 11 bzw. 14, (vgl. Darstellung gemäß 1), die dem Außenteil bzw. dem Innenteil 12.1, 12.2 der hydraulischen Kupplung 12 zugeord net sind, können über Signalleitungen 20 und 21 der elektronischen Getriebesteuerung 16 zugeführt werden.
Anhand des 2. Kennfeldblockes 51 innerhalb des Kupplungsmodells 53 gemäß 3, wird aus dem den Zulaufdruck p₁ (Bezugszeichen 68) des Hydraulikfluides repräsentierenden Signal und dem Ausgangssignal des Kennlinienblockes 61, welcher den in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrschenden Innendruck p_D repräsentiert, ein Ausgangssignal generiert, welches einer ersten Summationsstelle 64 zugeführt wird. An der ersten Summationsstelle 64 wird das Ausgangssignal eines 1. Kennlinienblockes 50, mit welchem die Temperatur des Hydraulikfluides berücksichtigt wird, aufgegeben. Am Eingang 69.1 des Entscheiders 69 steht somit ein den Zulaufdruck p₁ des Hydraulikfluides, den innerhalb der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrschenden Innendruck p_D und die Temperatur des Hydraulikfluides berücksichtigende Größe an. Das Ausgangssignal des Kennlinienblokkes 61, den in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrschenden Druck P_D repräsentierend, wird innerhalb eines nachgeschalteten Kennlinienblockes 63 nochmals modifiziert und steht eingangsseitig an einer zweiten Summationsstelle 65 an. An der zweiten Summationsstelle 64 wird analog zur ersten Summationsstelle 64 der aus einem 3. Kennlinienblock 52 resultierende Temperatureinfluss vorzeichenbehaftet berücksichtigt. Dazu ist dem 3. Kennlinienblock 52 ein das Vorzeichen berücksichtigender Baustein 66 nachgeschaltet.
Das Ausgangssignal der zweiten Summationsstelle 64 steht am Eingangsport 69.4 des Entscheiders 69 an. Die Eingangsports 69.2 bzw. 69.3 des Entscheiders 69 werden darüber hinaus mit einem Vorgabesignal mit Wert 0,0, (vgl. Bezugszeichen 72) für die Größe Q_D beaufschlagt. Das Ausgangssignal 74, den Ölvolumenstrom Q_D repräsentierend, kann demnach an den Ports 69.2, 69.3 zu Null abgegriffen werden, während am Port 69.1 ein den Zulaufdruck p₁ des Hydraulikfluides die Temperatur ϑ des Hydraulikfluides und den Innendruck in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 repräsentierender Wert für die Befüllungsphase der Ölkammer abgegriffen werden kann. Am Port 69.4 hingegen lässt sich hinsichtlich der Entleerung der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 ein die Temperatur des Hydraulikfluides ϑ, sowie den in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrschenden Innendruckes p_D berücksichtigender Ölvolumenstrom Q_D abgreifen. Das Ausgangssignal 74, den Hydraulikvolumenstrom repräsentierend, wird einem Integrator 71 eingangsseitig aufgegeben. Dem Integrator 71 wird das Zustandssignal Z aufgegeben. Nimmt das Zustandssignal Z einen der Zustände "Schlupfreduktion" oder "Kupplung geschlossen" an, wird das Ausgangssignal 73 auf den Maximalwert V_D,max gesetzt. Das Ausgangssignal 73 des Integrators 71, welches den Befüllgrad 73 V_D der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 repräsentiert, wird dem Kennlinienblock 61 eingangsseitig innerhalb des Kupplungsmodelles wieder zugeführt.
Ausgangsseitig gibt das Kupplungsmodell 53 sowohl beim Entleerungsvorgang des Hydraulikzylinders 9 bzw. auch bei dessen Befüllvorgang über die Zwischenschaltung der elektronischen Getriebesteuerung via Ansteuerleitung 18 die Aktivierung des Betätigungsmagneten 5 des Druckregelventils 4 frei. Der Einfluß der über den Temperatursensor 15 ermittelten Temperatur wird sowohl im ersten Kennlinienblock 50 beim Befüllen des Hohlraumes des Hydraulikzylinders 9 als auch durch den Kennlinienzusammenhang innerhalb des 2. Kennlinienblockes 52 beim Entleeren des Hydraulikzylinders 9 der hydraulischen Kupplung 12 berücksichtigt. Während des Befüllens des Hohlraumes des Hydraulikzylinders 9 der hydraulischen Kupplung 12 wird durch das Kupplungsmodell 53 ein positiver Hydraulikfluidstrom Q_D vorgegeben, während bei zunehmender Reduktion von Schlupf an der Kupplung bzw. einem schlupffreien Betrieb der Kupplung, d.h. vollständig geschlossener Kupplung, der Befüllgrad V_D auf V_D,max gesetzt wird (vgl. Bezugszeichen 54 am Kupplungsmodell 53). Innerhalb des Kupplungsmodelles 53 wird in den Gleichungen I bzw. II eine Kennlinie k₁ bzw. eine Kennlinie –k₂ berücksichtigt. Die Kennlinien k₁ und –k₂ spiegeln die Einflüsse der Temperatur auf die Viskosität des eingesetzten Hydraulikfluides wieder. Die Viskosität des Hydraulikfluides hat wiederum Einfluss auf den Ölvolumenstrom bei gegebenem Druckgefälle, Öffnungsquerschnitt und Leitungslänge.
Das Kupplungsmodell 53, welches in 3 hinsichtlich seiner Eingangsparameter und seiner Ausgangsparameter schematisch wiedergegeben ist, ist für jede angesteuerte elektrohydraulische Kupplung 12 individuell verschieden und ist in der elektronischen Getriebesteuerung 16 je nach verwendetem Kupplungsmodell, seien es elektrohydraulisch betätigte Naßkupplungen oder andere Kupplungsbauarten, zu variieren.
Aus dem Flussdiagramm gemäß 4 geht die Einbindung des in 3 dargestellten Kupplungsmodelles in die elektronische Kupplungssteuerung näher hervor.
Nach Initiierung der elektronischen Getriebesteuerung 16 erfolgt eine Abfrage 80, ob die Anforderung "Kraftschluss deaktivieren" vorliegt oder die Anforderung "Kraftfluss deaktivieren". Liegt die Anforderung "Kraftfluss deaktivieren" vor, dann nimmt das Zustandssignal den Zustand "Kupplung offen" an und es wird gemäß des Ablaufdiagramms in 4 eine Verringerung 89 des Befüllgrades V_D veranlasst und in einer der Verringungsstufe 89 nachgeordneten Ansteuerungsstufe 90 der Betätigungsmagnet derart bestromt, dass die Ölkammer der hydraulischen Kupplung 12 entleert wird. Danach wird zum Ende des Ablaufdiagrammes verzweigt.
Liegt hingegen die Anfrage "Kraftfluss aktivieren" vor, wird in einer nachgeordneten Abfrage 81 ermittelt, ob der Zustand "Kupplung geschlossen" bereits hergestellt ist oder nicht. Ist dieser bereits hergestellt, wird zu einer einen maximalen Befüllgrad V_D bewirkenden Stufe 87 verzweigt nach welcher eine Magnetbestromung 88 derart angesteuert wird, dass sich ein schlupffreier Kupplungsbetrieb der hydraulischen Kupplung 12 einstellt. In diesem Zustand ist die Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 einem maximalen Grad mit Hydaulikfluid gefüllt, so dass die in 1 dargestellten Lamellen 13 der Kupplungsteile 12.1, 12.2 schlupffrei arbeiten.
Wird hingegen in der Abfrage 81 festgestellt, dass der Zustand "Kupplung geschlossen" nicht erreicht wurde, wird in einer Befüllungsabfrage 82 ermittelt, ob die Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 mit Hydraulikfluid befüllt ist oder nicht. Wird dies bejaht, so liegt der Zustand "Schlupfreduktion" vor und es wird zu einer Stufe 85 hin verzweigt, in der der Befüllgrad auf den maximalen Wert gesetzt wird. Nach Abarbeitung der Stufe 85 wird in einer Magnetbestromungsstufe 86 die Bestromung eines Ansteuerungsmagneten als Funktion einer Rampenzeit eingestellt. Nach Durchlauf der Stufe 86 wird zum Ende des Ablaufdiagrammes verzweigt.
Wird hingegen in der Abfrage 82 über den Befüllungszustand der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 festgestellt, dass diese nicht befüllt ist, wird der Zustand "Schnellbefüllung" eingestellt und zu einer Stufe 83 verzweigt, in welcher einer Erhöhung des Befüllgrades der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 der hydraulischen Kupplung 12 initiiert wird. In einer der Stufe 83 nachgeschalteten Stufe 84 erfolgt eine Bestromung des Magneten als Funktion des Befüllgrad V_D, der anhand des in 3 schematisch wiedergegebenen Kupplungsmodelles 53 ermittelt wird. Nach Durchlauf der Stufe 84 wird zum Ende des Ablaufdiagrammes verzweigt.

1: Hydraulikfluidtank
2: Pumpe
3: Drucksensor
4: Druckregelventil
4.1: erste Stellung
4.2: zweite Stellung
4.3: dritte Stellung
4.4: Druckrückführung
4.5: Anschluss zum Handschaltventil
5: Betätigungsmagnet
6: Handschaltventil
6.1: erste Schaltstellung P
6.2: zweite Schaltstellung R
6.3: dritte Schaltstellung N
6.4: vierte Schaltstellung D
7: Wählhebel
8: Wählhebelpositionssensor
9: Hydraulikzylinder
9.1: Andrückelement
10: Zulauf
11: erster Drehzahlsensor
12: hydraulische Kupplung
12.1: Kupplungsaußenteil
12.2: Kupplungsinnenteil
13: Kupplungslamellen
14: zweiter Drehzahlsensor
15: Temperatursensor
16: elektronische Getriebesteuerung
17: Eingangssignal Drucksensor
18: Ansteuerleitung Druckregelventil 4
19: Eingang Wählhebelpositionssensor
20: Eingangssignal erster Drehzahlsensor
21: Eingangssignal zweiter Drehzahlsensor
22: Eingang Temperatursensor 15
30: Signal Kupplungsstatus
31: Offenstellung
32: Befüllphase
32.1: Befüllverlauf
33: Druckphase
34: geschlossene Stellung
37: erste Entleerungszeit
37.1: Entleerungsverlauf
38: zweite Entleerungszeit
38.1: zweiter Entleerungsverlauf
39: Druckniveau bei Schnellbefüllung
40: Schließdruckniveau
50: 1. Kennlinienblock (Temperatureinfluß Befüllphase)
51: 2. Kennfeldblock (Einfluß Kupplungsdruck p_D ..Zulaufdruck p₁)
52: weitere Kennlinienblöcke (Temperatureinfluß beim Entleeren)
53: Kupplungsmodell
54: Maximalwert V_D,max
60: Zulaufdruckermittlung Kupplung
61: Kennlinienblöcke Innendruckermittlung Kupplung
62: Hydraulikzylinder-Innendrucksignal
63: Kennlinienblöcke (Einfluss Innendruck P_D)
64: erster Summationspunkt
65: zweiter Summationspunkt
66: Vorzeichen-Baustein
67: Signalleitung Zustandsgrößen Z
68: Zulaufdrucksignal p₁
69: Entscheider
69.1: erster Eingangsport
69.2: zweiter Eingangsport
69.3: dritter Eingangsport
69.4: vierter Eingangsport
71: Integrator
72: Vorgabesignal 0.0
73: Ausgangsgröße Befüllgrad V_D
74: Signal Hydraulikfluidstrom Q_D
80: Abfrage "Kraftschluss"
81: Abfrage "Kraftschluss" hergestellt
82: Abfrage Kupplungsbefüllzustand
83: Befüllgradsteigerung
84: Einstellung Magnetbestromung bei Befüllung
85: Beibehaltung Befüllgrad
86: Magnetbestromung = f (Rampenzeit)
87: maximaler Befüllgrad
88: Magnetbestromung für schlupffreien Kupplungsbetrieb
89: Befüllgradverringerung
90: Magnetbestromung bei Kupplungsentleerung

Claims

Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Kupplung (12), beinhaltend einen hydraulischen Raum (9) zur Betätigung der hydraulischen Kupplung (12), über eine elektronische Getriebesteuerung (16), mit Einrichtungen zur Erkennung eines gewünschten Zustandes "Kraftschluss" der hydraulischen Kupplung (12) sowie einem über die elektronische Getriebesteuerung (16) ansteuerbaren Druckregelventil (4) zur Betätigung der hydraulischen Kupplung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Getriebesteuerung (16) ein Kupplungsmodell (53) beinhaltet, welches die Befüllung des hydraulischen Raumes (9) nachbildet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kupplungsmodelles (53) die Befüllphase (32) und die Entleerphase (37, 38) eines hydraulischen Raumes (9) der hydraulischen Kupplung (12) nachgebildet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kupplungsmodelles (53) die Größen Temperatur (θ) des Hydraulikfluides, Zulaufdruck p₁ des Hydraulikfluides sowie der Druck p_D im Inneren des hydraulischen Raumes (9) berücksichtigt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmodell (53) den während der Befüllphase (32) den hydraulischen Raum befüllenden Volumenstrom Q_D,1 modelliert und während der Entleerphase (37, 38) den den hydraulischen Raum (9) entleerenden Volumenstrom Q_D,2 nachbildet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufdruck p₁ (68) des Hydraulikfluides über einen Drucksensor (3) erfaßt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufdruck p₁, des Hydraulikfluides aus Steuerungsgrößen innerhalb der elektronischen Getriebesteuerung (16) ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur ? des Hydraulikfluides mittels eines Temperatursensors (15) erfasst und der elektronischen Getriebesteuerung (16) eingangsseitig aufgegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kupplungsmodelles (53) der im hydraulischen Raum des Hydraulikzylinders 9 herrschende Druck p_D anhand eines Kennlinienblockes (61) modelliert wird.
Verfahren gemäß der Ansprüche 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluß der Temperatur ϑ auf die Befüllgeschwindigkeit des hydraulischen Raumes (9) während der Befüllphase (32) im Kupplungsmodell (53) durch einen 1. Kennlinienblock (50) nachgebildet wird.
Verfahren gemäß der Ansprüche 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluß des im hydraulischen Raum (9) herrschenden Druckes p_D während dessen Befüllphase (32) im Kupplungsmodell (53) durch einen 2. Kennfeldblock (51) nachgebildet ist.
Verfahren gemäß der Ansprüche 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluß der Temperatur ϑ auf die Entleerungsgeschwindigkeit des hydraulischen Raumes (9) während dessen Entleerungsphase (37, 38) im Kupplungsmodell (53) durch einen 3. Kennlinienblock (52) nachgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Kupplungsmodell (53) die Entleerung des hydraulischen Raumes (9) über ein Handschaltventil (6) oder über ein Druckregelventil (4) nachgebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung (37, 38) des hydraulischen Raumes (9) über das Handschaltventil (6) bei eingelegten Fahrstufen P oder R oder N erfolgt unter Berücksichtigung des im Inneren des in der Ölkammer des Hydraulikzylinders 9 herrschenden Druckes p_D (62).
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung (37, 38) des hydraulischen Raumes (9) über das Druckregelventil (4) bei eingelegter Fahrstufe D erfolgt, unter Berücksichtigung des in der Ölkammer des Hydraulikzylinders (9) herrschenden Innendruckes p_D.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Befüllphase (32) des hydraulischen Raumes (9) durch die Auswertung von Drehzahlsignalen eines ersten Drehzahlsensors (11), welcher einem ersten Kupplungsteil (12.2) und eines zweiten Drehzahlsensors (14), welcher einem zweiten Kupplungsteil (12.1) zugeordnet ist, erfolgt, deren Drehzahlsignale Eingängen (21, 22) der elektronischen Getriebesteuerung (16) aufgegeben werden.
Verfahren gemäß der Ansprüche 4 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich eines ermittelten Endes der Befüllphase (32) des hydraulischen Raumes (9) mit dem in der elektronischen Getriebesteuerung (16) implementierten Kupplungsmodell (53) ein Korrekturwert ermittelt wird., mit welchem das Kupplungsmodell (53) an die eingesetzte elektrohydraulische Kupplung (12) adaptierbar ist.