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Title:
CLUTCH SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/022525
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a clutch system (100) having a clutch (10), having a hydraulic system (20) which is composed of an actuating unit (22), a hydraulic line (26) and an electrohydraulic actuator (24), and having a control unit (30) for controlling the actuator (24), wherein the control unit controls the actuator such that a constant pressure prevails in the hydraulic system.

Inventors:
KLYMENKO MYKHAYLO (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/060481
Publication Date:
February 23, 2012
Filing Date:
June 22, 2011
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
KLYMENKO MYKHAYLO (DE)
International Classes:
F16D48/06; F16D29/00
Foreign References:
US20090101464A12009-04-23
JP2006349000A2006-12-28
US20100133058A12010-06-03
US20090032755A12009-02-05
DE102007003902A12008-07-24
DE102007003902A12008-07-24
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Kupplungssystem (100) aufweisend:

eine Kupplung (10),

ein hydraulisches System (20) mit einer Betätigungseinheit (22) zum Verbinden und Trennen eines Kraftübertragungspfades zwischen einer Kupplungseingangsseite (12) und einer Kupplungsausgangsseite (14), und

einen elektrohydraulischen Aktuator (24), der über eine hydraulische Leitung (26) mit der Betätigungseinheit (22) verbunden ist, und

eine Steuereinheit (30) zur Steuerung des Aktuators,

dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssystem ferner einen Drucksensor (27) zur Erfassung des Drucks in dem hydraulischen System (20) und einen Positionssensor (28) zur Erfassung der Position des Aktuators aufweist, wobei die Steuereinheit den Aktuator derart steuert, dass in dem hydraulischen System ein gleichbleibender Druck anliegt.

2. Kupplungssystem nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinheit (30) derart eingerichtet ist, dass bei einer Veränderung der Position des Aktuators (24) aufgrund einer Veränderung des Drucks in dem hydraulischen System (20) ein Kor- rekturwert für die Position des Aktuators erzeugt wird.

3. Kupplungssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (30) ferner einen Speicher (32) zum Speichern des Korrekturwerts aufweist, wobei die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass bei einem folgenden Kuppelvorgang der Korrek- turwert berücksichtigt wird.

4. Verwendung eines Kupplungssystems (100) nach einem der Ansprüche 1 -3 in einem Hybrid-Antriebsstrang zwischen einem Verbrennungsmotor (200) und einem Elektromotor/Generator (300).

5. Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystems (100) mit einer Kupplung (10), einem hydraulischen System (20) zur Betätigung der Kupplung und einer Steuereinheit (30), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Erfassen eines ersten Drucks in dem hydraulischen System,

Erfassen einer ersten Position eines elektrohydraulischen Aktuators des hydraulischen Systems, Erfassen eines zweiten Drucks in dem hydraulischen System, wobei der zweite Druck zu einem späteren Zeitpunkt erfasst wird als der erste Druck,

Vergleichen des ersten Drucks mit dem zweiten Druck,

wenn der zweite Druck über ein vorbestimmtes Maß von dem ersten Druck abweicht, Verändern der Position des Aktuators von der ersten Position in eine zweite Position, so dass die Abweichung kompensiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner den Schritt aufweisend:

Speichern der zweiten Position des Aktuators, wobei ein anschließender Kuppelvorgang auf der Basis der zweiten Position des Aktuators durchführbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, ferner den Schritt aufweisend:

Berechnen eines Korrekturwertes für die Position des Aktuators auf der Basis der ersten Position und der zweiten Position, wobei ein anschließender Kuppelvorgang auf der Basis des Korrekturwertes durchführbar ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schritte des Verfahrens wiederholt werden, so dass kontinuierlich eine Druckveränderung im hydraulischen System kompensierbar ist.

9. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5-8 ausführt, wenn es auf einer Steuereinheit eines Kupplungssystems nach einem der Ansprüche 1 -3 abläuft.

10. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5-8, wenn das Programm auf einer Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 -3 ausgeführt wird.

Description:
Beschreibung

Kupplungssystem und Verfahren zur Steuerung desselben

Stand der Technik

Die DE 10 2007 003 902 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystems, wobei an einer Betätigungseinheit ein die Verstellung des Kupplungsteils begrenzender mechanischer Anschlag ausgebil- det ist und wobei Mittel vorgesehen sind, die den Druck in dem hydraulischen

System oder ein Ansteuersignal des Aktuators überwachen.

Bei Hybridantrieben kann es notwendig sein, den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang entkoppeln zu können. Damit kann ermöglicht werden, dass ein Fahrzeug nur mit elektrischem Antrieb fährt und damit durchschnittlich weniger

Emission produziert. Für die Entkopplung des Verbrennungsmotors können automatisierte Kupplungen verwendet werden.

Bei automatisierten Kupplungssystemen in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieben ist es wichtig, den Weg am Ausrücksystem und das Kupplungsmoment möglichst genau zu steuern, um einen gewünschten Fahrkomfort zu gewährleisten.

Der Weg am Ausrücksystem wird bei derartigen Systemen durch eine hydraulische Leitung mit einem elektromechanischen Aktuator eingestellt. Da aus techni- sehen Gründen nur die Position des Aktuators gemessen ist, wird es so sein, dass durch die Änderung des hydraulischen Drucks / Volumens, beispielsweise durch Temperaturveränderungen oder kleine Leckagen, bei geöffneter Kupplung die Position des Ausrückers sich ändert und diese Verschiebung eine störende Wirkung beim Kupplungsschließen verursacht. Offenbarung der Erfindung

Es hat sich gezeigt, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungssystemen Störungen, wie beispielsweise Leckagen, Lufteinschlüsse, Elasti- zitätsänderungen oder Temperaturschwankungen und andere Einflüsse auf die hydraulische Verbindung zwischen der Wegerfassung im Aktuator und der hydraulischen Betätigungseinheit der Kupplung dazu führen können, dass die indirekt mittels der Wegerfassung des Aktuatorstellglieds erfasste Lage des verstellbaren Kupplungsteiles nicht der tatsächlichen Position des Kupplungsteiles ent- spricht. Dies kann zur Folge haben, dass an dem verstellbaren Kupplungsteil der hydraulischen Betätigungseinheit der Kupplung nicht derjenige Weg eingestellt wird, der zum Öffnen oder zum Einstellen eines vorgegeben Momentes der Kupplung erforderlich ist, wodurch eine Kupplung beispielsweise öfter als nötig schleift und schnell zerstört werden kann. Außerdem kann die Kupplung durch zu große Ausrückwege beschädigt werden.

Diese Nachteile werden durch den Gegenstand der jeweiligen unabhängigen Ansprüche behoben oder zumindest reduziert. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Im Allgemeinen weist ein Kupplungssystem gemäß der Erfindung eine Kupplung, ein hydraulisches System und eine Steuereinheit auf. Das hydraulische System weist wiederum eine Betätigungseinheit zum Verbinden und Trennen eines Kraftübertragungspfades zwischen einer Kupplungseingangsseite und einer Kupp- lungsausgangsseite, eine hydraulische Leitung und einen elektrohydraulischen

Aktuator auf, der über die hydraulische Leitung mit der Betätigungseinheit verbunden ist. Das Kupplungssystem weist ferner einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks in dem hydraulischen System und einen Positionssensor zur Erfassung der Position des Aktuators auf.

Die Steuereinheit kann über den Drucksensor die Veränderung des Drucks in dem hydraulischen System erfassen und den Aktuator derart steuern, dass in dem hydraulischen System ein bestimmter Druck beibehalten bleibt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinheit derart eingerichtet sein, dass bei einer Veränderung der Position des Aktuators aufgrund einer Veränderung des Drucks in dem hydraulischen System ein Korrekturwert für die Position des Aktuators erzeugt wird. Dieser Korrekturwert kann gespeichert werden, so dass die Steuereinheit bei einem nachfolgenden Kuppelvorgang den Korrekturwert bei der Ansteuerung des Aktuators berücksichtigen kann.

Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass Veränderungen im Volumen des Hydraulikfluids durch die Steuereinheit erfasst werden und bei einem Kuppelvorgang dafür gesorgt werden kann, dass die gewünschte Genauigkeit der Kupplung beibehalten bleibt.

Ein Kupplungssystem gemäß der Erfindung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung insbesondere in einem Hybrid-Antriebsstrang zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor/Generator eingesetzt werden. Bei einer derartigen Verwendung wird die Kompensation von Veränderungen des Volu- mens bzw. des Drucks in dem hydraulischen System besonders vorteilhaft sein, da hier die Kupplungsvorgänge in größeren zeitlichen Abständen auftreten.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Druckabriegelung in einem hydraulischen System eines Kupplungssystems vorgeschlagen, wobei das Verfahren in hydraulischen Kupplungssystemen mit Drucksensorik eingesetzt werden kann, um die Druck- / Volumenänderung eines Hydraulikfluids zu kompensieren. Der Vorteil des Verfahrens ist, dass die Kompensation auf der Basis der gemessenen physikalischen Größe, das heißt dem Druck berechnet wird. Damit werden die Genauigkeit der Kupplung und der Fahrkomfort verbessert.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Steuerung eines Kupplungssystems weist die Schritte auf: Erfassen eines ersten Drucks in dem hydraulischen System, Erfassen einer ersten Position eines elektrohydraulischen Aktuators des hydraulischen Systems, Erfassen eines zweiten Drucks in dem hydraulischen System, wobei der zweite Druck zu einem späteren Zeitpunkt erfasst wird als der erste Druck, Vergleichen des ersten Drucks mit dem zweiten Druck, und wenn der zweite Druck über ein vorbestimmtes Maß von dem ersten Druck abweicht, Verändern der Position des Aktuators von der ersten Position in eine zweite Position, so dass die Abweichung kompensiert wird. Auf diese Weise kann trotz Veränderungen im Hydraulikfluid der Druck im hydraulischen System nahezu konstant gehalten werden, womit die durch das hydraulische System betätigte Kupplung mit hoher Genauigkeit einen bestimmten Betriebszustand beibehält.

Es wird angemerkt, dass der zweite Druck und die zweite Position wieder als Anfangswerte, das heißt als erster Druck und erste Position angesehen werden können, so dass das Verfahren kontinuierlich wiederholt werden kann. Ein anschließender Kuppelvorgang kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf der Basis der zweiten Position des Aktuators durchgeführt werden, wenn dieser zweite Positionswert in der Steuereinheit gespeichert wird.

Alternativ kann ein anschließender Kuppelvorgang auf der Basis eines Korrek- turwertes durchgeführt werden, wobei der Korrekturwert für die Position des Aktuators auf der Basis der ersten erfassten Position und der zweiten erfassten Position ermittelt werden kann.

Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das alle Schritte eines Verfahrens ausführt, wenn es auf einer Steuereinheit eines Kupplungssystems wie oben beschrieben abläuft. Ein entsprechendes Computerprogramm wird vorzugsweise in einen Arbeitsspeicher einer Steuereinheit geladen. Die Steuereinheit oder ein Daten Prozessor ist somit ausgestattet, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.

Ferner betrifft die Erfindung auch ein computerlesbares Medium wie eine CD- ROM, in welcher das Computerprogramm gespeichert sein kann. Jedoch kann das Computerprogramm ebenfalls über ein Netzwerk wie das Internet bereitgestellt werden und kann in den Arbeitsspeicher der Steuereinheit aus diesem Netzwerk heruntergeladen werden.

Es wird angemerkt, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf unterschiedliche Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere werden einige Ausführungsformen in Bezug auf Vorrichtungsansprüche und andere Ausführungsformen in Bezug auf Verfahrensansprüche beschrieben. Jedoch wird ein Fachmann von der obigen und der folgenden Beschreibung zusätzlich zu jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Art von Gegenstand gehören, ebenfalls jede Kombination zwischen Merkmalen erkennen, die zu unterschiedlichen Gegenständen beschrieben sind. Dies alles zählt zur Gesamtoffenbarung der Anmeldung.

Oben beschriebene Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls aus den Beispielen von Ausführungsformen entnommen werden, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden. Es wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kupplungssystems gemäß der Er- findung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Kupplungssystems gemäß der Erfindung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Verläufe des Drucks in dem hydraulischen System und des Wegs des Aktuators über der Zeit.

Fig. 4 ist eine Druck-Weg-Kupplungskennlinie.

Fig. 5 ist ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Fig. 1 zeigt ein Kupplungssystem 100 mit einer Kupplung 10, einem hydraulischen System 20 und einer Steuereinheit 30. Die Kupplung 10 weist eine Kupplungseingangsseite 12 und eine Kupplungsausgangsseite 14 auf, welche in der Regel als Scheiben ausgebildet sind, die im geschlossenen Zustand der Kupplung aneinander anliegen und im geöffneten Zustand der Kupplung voneinander weggezogen sind, so dass eine Kraftübertragung über die Kupplung 10 hinweg nur bei geschlossenem Zustand möglich ist. Ferner weist die Kupplung 10 eine Tellerfeder 16 auf, welche eine Andruckkraft erzeugen kann, zum Andrücken der Kupplungsscheiben der Kupplungseingangsseite gegen die Scheibe der Kupplungsausgangsseite 14.

Das hydraulische System 20 weist einen Nehmerzylinder 22, das heißt einen Kupplungsausrücker, einen elektrohydraulischen Aktuator 24 sowie eine hydraulische Leitung 26 auf. Über eine Verstellung des Kolbens des elektrohydraulischen Aktuators 24 wird das hydraulische Fluid über die hydraulische Leitung 26 zu dem Nehmerzylinder 22 hin oder von diesem weg bewegt, so dass der Nehmerzylinder 22 entsprechend einer Bewegung des Aktuators 24 bewegt und damit die Kupplung 10 betätigt werden kann.

An dem hydraulischen System 20 ist einerseits ein Drucksensor 27 vorgesehen, der in Fig. 1 an dem Zylinder des Aktuators angeordnet ist. Es wird angemerkt, dass der Drucksensor an einer beliebigen Stelle an dem hydraulischen System vorgesehen sein kann. Ferner ist an dem Aktuator 24 ein Positionssensor 28 vorgesehen, zur Erfassung der Position des Aktuators. Der Drucksensor 27 und der Positionssensor 28 sind mit der Steuereinheit 30 verbunden.

Ferner ist in Fig. 1 ein Datenspeicher 32 dargestellt, der mit der Steuereinheit 30 verbunden ist, und der die Möglichkeit bietet, erfasste Werte sowohl des Drucksensors 27 als auch des Positionssensors 28 zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt beispielsweise in Form eines Korrekturwertes für eine Steuerung des Aktuators wieder zur Verfügung zu stellen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. In Fig. 2 ist ein Kupplungssystem 100 zwischen einem Verbrennungsmotor 200 und einem Elektromotor/Generator 300 angeordnet, wobei im Anschluss an den Elektromotor/Generator 300 der Antriebsstrang zu einer angetriebenen Achse 400 eines Fahrzeugs fortgeführt ist.

Wenn die Kupplung des Kupplungssystems 100 im offenen Zustand ist, kann der Verbrennungsmotor 200 von dem Elektromotor/Generator 300 getrennt sein, so dass die Antriebsachse 400 lediglich vom Elektromotor 300 angetrieben wird. Sobald die Kupplung des Kupplungssystems 100 im geschlossenen Zustand ist, kann der Verbrennungsmotor 200 den Elektromotor/Generator 300 aktiv mitdre- hen, so dass dieser als Generator Strom erzeugen kann. Die Antriebsachse 400 würde in diesem Fall im Wesentlichen von dem Verbrennungsmotor 200 angetrieben. In Fig. 3 ist der Ablauf einer Druckregelung dargestellt. Kurz nach dem Kupp- lungsöffnen wird der Betriebspunkt PA SO II mit einer Rampe eingestellt. Damit befindet sich der Betriebspunkt in der Mitte der Hysterese und sogar kleine Volumenänderungen können durch das Drucksignal ermittelt werden. Durch kleine Leckagen oder Temperatureinflüsse ändert sich langsam das Druckniveau im System bei gleichbleibender Position des Aktuators, das heißt bei gleichbleibendem Wert von S steigt in Fig. 3 der Wert von P von dem Wert P SO II aus an. Sobald die Druckabweichung vom Betriebspunkt einen Schwellwert P+ erreicht, wird die Druckregelung aktiviert. Hierbei wäre es möglich, die Druckabweichung durch eine Pl-Regelung zu kompensieren. Falls das Drucksignal keine ausreichende Auf- lösung hat, kann ein einfacher Gradient-Algorithmus verwendet werden. In diesem Fall wird bei Druckabweichung die Position des Aktuators mit einem Wert S- korrigiert. Durch die Korrektur des Aktuators wird der Druck P wieder zurück auf den Wert P SO II eingestellt. Fig. 4 zeigt eine Druck-Weg-Kupplungskennlinie. Solange der Betriebspunkt

PA/soii sich innerhalb der Hysterese befindet, werden die kleinen Volumenänderungen des Hydraulikfluids das Druckniveau im System beeinflussen, bis der Betriebspunkt die untere bzw. obere Hystereseachse (V+, V-) erreicht hat. Die Aufgabe des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es, mit dem Aktuator den Druck im System auf konstantem Niveau innerhalb der Hysterese zu halten. Die Positionsabweichung des Aktuators durch die Druckregelung ist eine Wegkompensation, die bei nachfolgenden Kupplungsvorgängen berücksichtigt werden kann.

Fig. 5 ist ein Flussdiagramm, welches prinzipiell die Schritte eines Verfahrens zur Steuerung eines Kupplungssystems aufzeigt. Es wird angemerkt, dass die beschriebenen Schritte Haupt-Schritte sind, wobei diese Haupt-Schritte in Unter- Schritte differenziert und unterteilt werden können. Außerdem können weitere Unter-Schritte zwischen den Haupt-Schritten vorgesehen sein. Daher ist ein Unter-Schritt lediglich genannt, wenn dieser Schritt wichtig für das Verständnis des Prinzips des Verfahrens gemäß der Erfindung ist. In Schritt S1 wird ein erster Druck in dem hydraulischen System erfasst.

In Schritt S2 wird eine erste Position eines elektrohydraulischen Aktuators des hydraulischen Systems erfasst.

In Schritt S3 wird ein zweiter Druck in dem hydraulischen System erfasst, wobei der zweite Druck in einem späteren Zeitpunkt erfasst wird als der erste Druck.

In Schritt S4 wird der erste Druck mit dem zweiten Druck verglichen.

Auf den Vergleich folgend wird abgefragt, ob der zweite Druck ein vorbestimmtes Maß von dem ersten Druck abweicht. Wenn diese Abfrage mit Nein N zu beantworten ist, wird erneut ein Druck in dem hydraulischen System erfasst (ein zweiter Druck gemäß Schritt S3). Wenn die Abfrage mit Ja Y zu beantworten ist, wird in Schritt S5 die Position des Aktuators von einer ersten Position in eine zweite Position verändert, so dass die Abweichung kompensiert wird.

Üblicherweise wird im Anschluss an Schritt S5, das heißt nach einer Veränderung der Position des Aktuators erneut in Schritt S1 ein erster Druck in dem hydraulischen System erfasst.

Ferner ist in Fig. 5 ein Schritt S10 dargestellt, der eine Betätigung der Kupplung kennzeichnet. Sobald im Anschluss an eine Betätigung der Kupplung im Schritt S20 die Kupplung wieder in den vorherigen Zustand zurückgesetzt wird, kann bei diesem Zurücksetzen die erfasste Position des elektrohydraulischen Aktuators (aus Schritt S2) berücksichtigt werden, was in Fig. 5 durch den gestrichelten Pfeil zwischen S2 und S20 angedeutet ist.

Während die Erfindung illustriert und beschrieben wurde im Detail in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung, sollen solche Illustrationen und Beschreibungen lediglich als illustrativ oder exemplarisch angesehen werden und nicht als restriktiv. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können verstanden und bewirkt werden durch einen Fachmann beim Umsetzen der beanspruchten Erfindung, aus dem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der anhängenden Ansprüche. In den Ansprüchen schließt das Wort„aufweisen" andere Elemente oder Schritt nicht aus und der unbestimmte Artikel„ein" schließt eine Mehrzahl nicht aus.

Alleine der Umstand, dass einzelne Merkmale in unterschiedlichen abhängigen An- Sprüchen genannt sind, soll nicht bedeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht vorteilhaft eingesetzt werden kann. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen den Umfang derselben nicht beschränken.