DE10244393B4

DE10244393B4 - Verfahren zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung

Info

Publication number: DE10244393B4
Application number: DE10244393A
Authority: DE
Inventors: Bernd Cappelmann; Jörg Fähland; Christian Meyer; Dieter Mannigel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: WO2004029472A1; DE10244393A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Eingriffspunkts (t3) einer hydraulisch betätigten Kupplung (12), wobei ein Hydraulikfluid in einen die Kupplung (12) betätigenden Hydraulikzylinder (14) strömt, wobei ein Druckverlauf (44) am Hydraulikzylinder (14) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffspunkt der Kupplung (12) mittels eines Wendepunktes des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder (14) ermittelt wird, wobei der Wendepunkt des Druckverlaufs mittels der ersten Ableitung des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder (14) nach der Zeit ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs.
In Kraftfahrzeugen mit einer hydraulisch betätigten Kupplung soll diese schnell und zuverlässig angesteuert werden. Um insbesondere eine nasse Kupplung präzise steuern zu können, ist die Kenntnis einer Arbeitskennlinie, die das übergegangene Drehmoment in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck beschreibt, erforderlich. Diese Arbeitskennlinie ist jedoch von den Betriebsumständen, insbesondere der Temperatur, abhängig. Der Eingriffspunkt der Kupplung ist derjenige Punkt auf der Arbeitskennlinie, an dem eine Übertragung von Drehmoment beginnt.
Die DE 199 39 818 C1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs mit elektrisch angesteuertem Doppelkupplungsgetriebe. Der Eingriffspunkt einer zur aktiven Kupplung parallelen Kupplung wird durch einen instationären Einrückvorgang ermittelt. Die DE 199 51 946 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug, bei dem der Verlauf der Kupplungskennlinie durch Messung einer in einen Druckwert umgewandelten Drehmomentdifferenz ermittelt wird. Die US 5 853 076 A beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer Kupplungsfüllrate. Hierzu wird der Druck im Fluid ermittelt, um Verzögerungszeiten zu bestimmen und bei der Steuerung der Kupplung zu berücksichtigen. Die zuvor genannten Verfahren bzw. Vorrichtungen sind noch nicht optimal ausgebildet, insbesondere sehr aufwendig und durch die erforderliche Sonsorik sehr kostenintensiv.
Die US 5 853 076 A offenbart eine Anordnung zur Kalibrierung einer Füllzeit einer hydraulisch betätigten Kupplung. Es wird hier auch u. a. offenbart, dass ein Druck des Hydraulikmediums gemessen wird und dass das beginnende Schließen der Kupplung dann bestimmt wird, wenn der Druck einen gewissen Wert oder eine gewisse Änderungsrate erreicht. Der Druck bzw. die Änderungsrate, wird mit einer bestimmten, in dem Steuergerät gespeicherten, Größe verglichen und bei der Übereinstimmung der Werte wird der Eingriffspunkt identifiziert. Solches Verfahren benötigt erstmals die Bestimmung der Werte und dann deren Speicherung in dem Steuergerät, was nicht nur aufwendig sondern auch kostenintensiv ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugebend, wobei die Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung mit geringem Aufwand, insbesondere auf kostengünstige Weise ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten Kupplung gemäß der Erfindung, und
2 einen Verlauf einer Arbeitskennlinie einer Kupplung und deren Auswertung gemäß der Erfindung.
In 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung des Eingriffspunkts einer hydraulisch betätigten nassen Kupplung 12 dargestellt. Die Kupplung 12 wird über ein mechanisches Betätigungssystem betätigt, bei dem ein Hydraulikzylinder 14 mit einem Stempel 16 gegen Rückstellfedern 18 die im unbelasteten Zustand geöffnete Kupplung schließt. Die Motorausgangswelle und die Getriebeeingangswelle, die über die Kupplung kraftschlüssig verbunden werden können, sind hier nicht dargestellt. Die hydraulische Anbindung ist hier dargestellt durch eine Pumpe 20, die über ein Ventil 22 und eine Drossel 24 Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikzylinder 14 pumpt. Der Hydraulikdruck PA zwischen Ventil 22 und der Drossel 24 wird durch den Drucksensor 26 gemessen und der Hydraulikdruck PB zwischen der Drossel 24 und dem Hydraulikzylinder 14 wird durch den Drucksensor 28 gemessen. Das Ventil 22 ist ein elektrisch gesteuertes Ventil, das an seinem Ausgang einen zu seinem Steuerstrom proportionalen Druck erzeugt.
Die Steuerung des Systems erfolgt durch eine Recheneinheit 30, die über Sensorleitungen 32 und 34 Signale der Drucksensoren 26 und 28 erhält und über die Steuerleitung 36 das Ventil 22 steuert. Eine Ausgestaltung der Drossel 24 als durch die Recheneinheit 30 steuerbare Ausführung ist möglich, aber in 1 nicht dargestellt.
Anhand von 2 wird nun die Steuerung der Kupplung beschrieben. 2 zeigt in Diagramm 40 einen Ausschnitt einer rampenförmigen Stromkurve 42 des Steuerstroms I des Ventils 22 und einer Druckverlaufskurve 44 des mit Drucksensor 28 gemessenen Drucks PB am Hydraulikzylinder 14, abhängig von der Zeit t. Die Steuerung wird nun für einen rampenförmigen Druckanstieg beschrieben.
Zu Beginn des rampenförmigen Druckanstiegs bei t₀ ist der Steuerstrom I null und die Drücke PA und PB sind ebenfalls annähernd null. Der Strom I wird nun rampenförmig erhöht in hinreichend kleinen Inkrementen. Bis zum Zeitpunkt t₁ ist das Ventil 22 geschlossen, da es erst ab dem korrespondierenden Strom I₁ öffnet. Mit der Anhebung des Ventilstromes I stellt das Ventil 22 einen zum Strom (I – I₁) proportionalen Druck PA an der Drossel 24 ein. Der Druck PB folgt dem Druck PA ohne Verzögerung bis zum Zeitpunkt t₂, entsprechend dem Strom I₂. Dann nämlich hat PB jenen Druck erreicht, der die Federvorspannung der Federn 18 in der Kupplung 12 exakt ausgleicht. Nun beginnt die Kupplung zu schließen. Im Hydraulikzylinder 14 vergrößert sich das Volumen der Hydraulikflüssigkeit und dies bewirkt aufgrund der Volumenverschiebung in der Drossel 24 einen Druckabfall von PB gegenüber PA. Dieser Effekt wird erst umgekehrt im Zeitpunkt t₃, also bei dem Strom I₃, wo die Kupplung einzugreifen beginnt. Ab dem Zeitpunkt t₃ kommt die Volumenverschiebung zum Erliegen, wenn der Hydraulikzylinder 14 gefüllt und die Kupplung geschlossen ist und sich der Druckabfall von PB gegen über PA reduziert.
Gemäß der Erfindung ist erkannt worden, dass sich der Zeitpunkt des Eingriffs der Kupplung als der Zeitpunkt t₃ bestimmen läßt, in dem die Druckverlaufskurve 44 einen Wendepunkt aufweist. Dieser Wendepunkt wird mittels der ersten Ableitung des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder nach der Zeit ermittelt. Im Falle der Druckverlaufskurve 44 aus 2 entspricht dem Wendepunkt zum Zeitpunkt t₃ ein Minimum der ersten Ableitung bzw. eine Nullstelle der zweiten Ableitung. Dabei korrespondiert aufgrund des rampenartigen und bei vernachlässigbaren Inkrementen linearen Steuerstromes I für die aufsteigende Rampe eine eindeutige Abhängigkeit zwischen dem Steuerstrom I und dem Druck PB, und insbesondere kann der Strom I₃ bestimmt werden, bei dem die Kupplung beginnt einzugreifen. Mit Kenntnis dieses Stroms kann die Kupplung 12 präzise gesteuert werden.
Der Drucksensor 26 ist für die Auswertung der Druckverlaufskurve 44 nicht erforderlich, kann aber zweckmäßigerweise für Kontrollmessungen verwendet werden. Üblicherweise ist der Drucksensor 28 bereits vorhanden so dass gegenüber dem Stand der Technik keine weitere Sensorik notwendig ist und das Verfahren bzw. die Vorrichtung kostengünstig realisierbar ist.
Insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben besteht häufig der Bedarf, beide Kupplungen überschneidend derart zu steuern, dass die eine Kupplung exakt dann einzugreifen beginnt, wenn die andere zu öffnen beginnt. Dabei muß ein gleichzeitiges volles Greifen unter allen Umständen vermieden werden. Die Ermittlung des Eingriffspunkts der Kupplung in lastfreiem Zustand ermöglicht es nun, diesen Eingriffspunkt unter den aktuell gültigen Betriebsparametern zu ermitteln und einzustellen. So kann ein Überschneiden des Kupplungseingriffs beider Kupplungen unter Vermeidung eines gleichzeitigen vollen Greifens exakt gesteuert werden, etwa mit Hilfe eines Microcontrollers als eine Recheneinheit.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung zur Bestimmung des Eingriffspunkts
12: Kupplung
14: Hydraulikzylinder
16: Stempel
18: Rückstellfedern
20: Pumpe
22: Ventil
24: Drossel
26: Drucksensor
28: Drucksensor
30: Recheneinheit
32: Sensorleitungen
34: Sensorleitungen
36: Steuerleitung
40: Diagramm
42: Stromkurve
44: Druckverlaufskurve

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Eingriffspunkts (t₃) einer hydraulisch betätigten Kupplung (12), wobei ein Hydraulikfluid in einen die Kupplung (12) betätigenden Hydraulikzylinder (14) strömt, wobei ein Druckverlauf (44) am Hydraulikzylinder (14) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffspunkt der Kupplung (12) mittels eines Wendepunktes des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder (14) ermittelt wird, wobei der Wendepunkt des Druckverlaufs mittels der ersten Ableitung des Druckverlaufs am Hydraulikzylinder (14) nach der Zeit ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikfluid über eine Volumenstrom-Begrenzungsdrossel (24) in den Hydraulikzylinder (14) strömt und die Begrenzungsdrossel (24) mit einem rampenförmigen Druckverlauf beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) eine von zwei Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Eingriffspunkts der Kupplung (12) in lastfreiem Zustand erfolgt.