Die Erfindung betrifft ein hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem, mit einem hydrostatischen Kupplungsaktor zur hydrostatischen Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen hydrostatisch betätigten Kupplungssystems.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 207 263 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung einer Kupplungskennlinie einer automatisiert betätigbaren Reibungskupplung bekannt, mit einer Kupplungsaktorik mit einer Betätigungsvorrichtung mit einer Fluidsäule zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder, wobei die

Kupplungsaktorik eine Schnüffelöffnung aufweist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 205 237 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Aktorsystems zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung bekannt, wobei das Aktorsystem einen Geberzylinder mit einem Geberkolben, einen Nachlaufbehälter zur Aufnahme von Hydraulikfluid, eine Verbindungsöffnung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Geberzylinder, einen hydrostatischen Aktor zur Steuerung einer Stellung des Geberkolbens und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des hydrostatischen Aktors aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die hydrostatische Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs, zu vereinfachen.

Die Aufgabe ist bei einem hydrostatisch betätigten Kupplungssystem, mit einem hydrostatischen Kupplungsaktor zur hydrostatischen Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Impulskupplung eines Hybridantriebs, dadurch gelöst, dass der hydrostatische

Kupplungsaktor mit einer aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung kombiniert ist, die ein schnelles Schließen der Kupplung ermöglicht. Bei dem Hybridantrieb handelt es sich um einen Antrieb, der neben einem primären Antrieb, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, noch einen sekundären Antrieb umfasst, zum Beispiel eine elektrische Maschine. Der primäre Antrieb und der sekundäre Antrieb können zusammen oder jeweils alleine zum Antrieb eines mit dem Hybridantrieb ausgestatteten Kraftfahrzeugs verwendet werden. Das Kraftfahrzeug mit dem Hybridantrieb wird auch als Hybridfahrzeug bezeichnet. Die Kupplung ist in dem Hybridfahrzeug vorzugsweise zwischen dem primären An- trieb und dem sekundären Antrieb angeordnet. Durch Öffnen der Kupplung kann der primäre Antrieb vom Antriebsstrang getrennt werden. Wenn das Hybridfahrzeug alleine durch den sekundären Antrieb angetrieben wird, dann ist es im Rahmen eines so genannten Impulsstarts möglich, den primären Antrieb während der Fahrt zuzuschalten. Durch die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung wird vorteilhaft ein sehr schnelles Schließen der Kupplung ermöglicht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Trennkupplung mit einer Impulsstartfunktion ausgeführt ist. Die Trennkupplung ist als normalerweise geschlossene Kupplung ausgeführt, die im unbetätigten Zustand geschlossen ist und durch den hydrostatischen Kupplungsaktor geöffnet wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung in einem unbetätigten Zustand durch eine Federeinrichtung, insbesondere eine Tellerfedereinrichtung, geschlossen ist und durch den hydrostatischen Kupplungsaktor geöffnet werden kann. Der hydrostatische Kupplungsaktor hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum in einem Hybridfahrzeug als vorteilhaft erwiesen. Allerdings hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls herausgestellt, dass der hydrostatische Kupplungsaktor die Kupplung nicht schnell genug schließen kann. Durch den vermeintlichen Nachteil einer zusätzlichen Ventileinrichtung kann auch mit dem hydrostatischen Kupplungsaktor ein sehr schnelles Schließen der Kupplung ermöglicht werden. Durch die erfindungsgemäße Kombination des hydrostatischen Kupplungsaktors mit der aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung kann die Kupplung extrem schnell, zum Beispiel innerhalb von weniger als hundert Millisekunden, vollständig geschlossen werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung so ausgeführt und angeordnet ist, dass die Ventileinrichtung einen schnellen Druckabbau auf einer Geberseite ermöglicht. Auf der Geberseite ist zum Beispiel ein Geberzylinder mit einem Geberkolben angeordnet, der durch einen Elektromotor über ein Getriebe und ein Kolbengestänge in dem Geberzylinder bewegt werden kann. Der Geberzylinder ist über eine hydrostatische Strecke mit einem Nehmerzylinder verbunden, in welchem ein Nehmerkolben angeordnet ist. Über den Nehmerkolben kann die Kupplung betätigt werden, insbesondere geöffnet werden. Die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung ist zum Beispiel dem Geberzylinder auf der Geberseite zugeordnet. Über die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung kann der Druck im Geberzylinder schnell abgebaut werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung einen Kupplungsdruckanschluss und einen Tankanschluss aufweist, der einen schnellen Druckabbau zum Öffnen der Kupplung ermöglicht. Der Tankanschluss ist zum Beispiel mit einem Reservoir verbunden. Das Reservoir enthält Hydraulikmedium, das zum Beispiel mit Umgebungsdruck beaufschlagt ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdruckanschluss und der Tankanschluss der Ventileinrichtung in einer Schließstellung der Ventileinrichtung durch einen Ventilkolben verschlossen sind. Der Ventilkolben ist zum Beispiel durch eine Vorspannfeder in seine Schließstellung vorgespannt. Durch eine zum Beispiel elektromagnetische Betätigung kann der Ventilkolben aus seiner Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegt werden, in welcher der Kupplungsdruckanschluss mit dem Tankanschluss verbunden wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben radial innen einen Ringraum begrenzt, der in axialer Richtung von zwei Dichtungen begrenzt wird und der radial außen von einem Ventilgehäuse mit dem Tankanschluss begrenzt wird. Die Anschlüsse der Ventileinrichtung sind vorzugsweise so oder so ähnlich ausgeführt wie Schnüffelbohrungen bei herkömmlichen Kupplungsgeberzylindern. Dadurch kann der Druck auf der Geberseite, insbesondere im Geberzylinder, über die geöffnete Ventileinrichtung schnell abgebaut werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung diagenosefähig und weist eine sehr geringe Leckage auf. Im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung weisen einfache und kostengünstige Schieberventile verschmutzungsbedingt oft eine hohe Leckage auf. Bei Bedarf kann durch eine Geberkolbenbewegung in dem Geberzylinder ein Druck aufgebaut werden, der dann gezielt durch die aktiv zu öffnende Ventileinrichtung abgelassen wird, was zu Diagnosezwecken sensiert werden kann. Dieser„Diagnosevorgang" kann zum Beispiel verwendet werden, um beim Hochfahren des Systems ein Signal bereitzustellen, dass die Kupplung, insbesondere die Impulskupplung, verfügbar ist. Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die geöffnete Kupplung durch ein aktives Öffnen der Ventileinrichtung schnell geschlossen wird. Dabei wird zum aktiven Schließen der Kupplung bewusst nicht der hydrostatische Kupplungsaktor verwendet, weil dieser zu langsam ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen der Kupplung durch das aktive Öffnen der Ventileinrichtung ein Geberkolben in Richtung einer minimalen Position gefahren wird. Die minimale Position des Geberkolbens entspricht einer Endposition des Geberkolbens.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung geöffnet bleibt, bis der Geberkolben seine minimale Position erreicht hat. Erst dann ist das System wieder voll funktionsfähig. Durch das Geöffnethalten der Ventileinrichtung wird vorteilhaft verhindert, dass im Geberzylinder ein Vakuum entsteht oder fehlerhaft Luft an den Dichtungen vorbei in den Geberzylinder eintritt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines hydrostatischen Kupplungssystems mit einer aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung;

Figur 2 eine detaillierte Darstellung der aktiv zu öffnenden Ventileinrichtung aus Figur 1 in einer Schließstellung und

Figur 3 die Ventileinrichtung aus Figur 2 in ihrer Öffnungsstellung.

In Figur 1 ist schematisch der Aufbau eines hydraulischen Kupplungssystems 1 am Beispiel eines schematisch dargestellten hydraulischen, hydrostatischen Kupplungsaktors (HCA) dargestellt. Auf einer Geberseite 15 ist ein auch als Geberzylinder bezeichneter Zylinder 4 mit einem Kolben oder Geberkolben19 angeordnet. Das hydraulische Kupplungssystem 1 umfasst auf der Geberseite 15 ein Steuergerät 2 als Steuereinheit, das einen Aktuator 3 ansteuert. Bei einer Lageveränderung des Aktuators 3 respektive des Ausgangselements des Aktuators und damit des Kolbens 19 im Zylinder 4 entlang des Aktuatorwegs nach rechts, wird das Volumen des Zylinders 4 verändert, wodurch ein Druck P in dem Zylinder 4 aufgebaut wird, der über ein Druckmittel 7 über eine Hydraulikleitung 9 zur Nehmerseite 16 des hydraulischen Kupplungssystems 1 übertragen wird.

Die Hydraulikleitung 9 ist bezüglich ihrer Länge und Form der Bauraumsituation des

Fahrzeugs angepasst. Auf der Nehmerseite 16 verursacht der Druck P des Druckmittels (Fluid) 7 in einem Zylinder 4, der auch als Nehmerzylinder bezeichnet wird, eine Wegänderung der Kolbenposition eines Kolbens oder Nehmerkolbens 22 im Nehmerzylinder, die über ein Betätigungslager 24 auf eine Kupplung 8 übertragen wird, um diese zu betätigen. Der Druck P in dem Zylinder 4 auf der Geberseite 15 des hydraulischen Kupplungssystems 1 kann mittels eines ersten Sensors 5 ermittelt werden. Bei dem ersten Sensor 5 handelt es sich bevorzugt um einen Drucksensor.

Die von dem Aktuator 3 respektive des Kolbens des Geberzylinders zurückgelegte

Wegstrecke entlang des Aktuatorwegs wird mittels eines zweiten Sensors 6 ermittelt. Der zweite Sensor 6 kann entweder ein Wegsensor sein, der den vom Aktuator zurückgelegten Weg relativ zu einer Referenzstellung ermittelt, oder bevorzugt ein Sensor, der die Anzahl der Umdrehungen des Aktuatorantriebs, der beispielsweise ein Elektromotor 10 sein kann, erfasst und daraus den Aktuatorweg ermittelt.

Der Querschnitt einer Schnüffelöffnung 18 zum Volumenausgleich wird vorteilhaft mit möglichst geringem Durchflusswiderstand ausgeführt. Die Kupplung 8 ist als Trennkupplung ausgeführt und durch eine Federeinrichtung 20, insbesondere eine Tellerfedereinrichtung, in ihre geschlossene Stellung vorgespannt.

Eine Ventileinrichtung 40 ist dem Geberzylinder 4 zugeordnet. Die Ventileinrichtung 40 ist als Druckabbauventil 42 ausgeführt, das bei Bedarf einen schnellen Druckabbau in dem Geberzylinder 4 ermöglicht. Zu diesem Zweck weist das Druckabbauventil 42 eine Druckabbauöffnung 44 auf, die auch als Tankanschluss bezeichnet wird. Über die Druckabbauöffnung 44 ist das Druckabbauventil 42 an das Reservoir 17

angeschlossen. Über eine Eingangsöffnung 46, die auch als Kupplungsdruckanschluss bezeichnet wird, ist das Druckabbauventil 42 an den Geberzylinder 4 angeschlossen. Das Druckabbauventil 42 wird über einen Aktor 60 betätigt.

In einem geschlossenen Zustand des Druckabbauventils 42 ist eine Verbindung zwischen dem Geberzylinder 4 und dem Reservoir 17 unterbrochen. In einem durch den Aktor 60 betätigten Zustand des Druckabbauventils 42 ist eine Verbindung zwischen der Eingangsöffnung beziehungsweise dem Druckanschluss oder Kupplungsdruckanschluss 46 und der Druckabbauöffnung beziehungsweise dem Tankanschluss 44 durch das Druckabbauventil 42 freigegeben.

Im geöffneten Zustand des Druckabbauventils 42 gelangt zur Darstellung eines schnellen Druckabbaus in dem Hydraulikzylinder 4 Druckmittel oder Hydraulikmedium 7 aus dem Geberzylinder 4 über die Eingangsöffnung 46 und die Druckabbauöffnung 44 des Druckabbauventils 42 in das Reservoir 17. Dadurch kann die Kupplung 8 in kürzester Zeit, zum Beispiel in fünfzig Millisekunden, mit Hilfe der Tellerfedereinrichtung 20 geschlossen werden.

In den Figuren 2 und 3 ist die Ventileinrichtung 40 mit dem Druckabbauventil 42 zur

Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion vereinfacht dargestellt. Das Druckabbauventil 42 umfasst eine Druckabbauöffnung 44 in einem Ventilgehäuse 45 der Ventileinrichtung 40.

Über die Druckabbauöffnung 44 kann Druck in einen Niederdruckbereich oder in ein

Hydraulikmediumreservoir (17 in Figur 1) abgebaut werden, das mit Niederdruck oder Umgebungsdruck beaufschlagt ist. Das Ventilgehäuse 45 umfasst des Weiteren eine Eingangsöffnung 46, die auch als Kupplungsdruckanschluss bezeichnet wird.

Das Ventilgehäuse 45 umfasst einen Aufnahmeraum 48, in welchem ein Ventilkolben 50 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Dem Ventilkolben 50 sind in ähnlicher Weise wie bei einem Geberzylinder mit einer Schnüffelbohrung zwei Dichtungen 51 , 52 zugeordnet. Die Dichtungen 51 , 52 sind axial in dem Ventilgehäuse 45 festgelegt. Dabei sind die Dichtungen 51 , 52 als Ringdichtungen ausgeführt, die radial innen eine

Dichtlippe aufweisen, die, wie man in den Figuren 2 und 3 sieht, an dem Ventilkolben 50 anliegen. Die Dichtungen 51 , 52 begrenzen in axialer Richtung einen Ringraum 53, der radial innen von dem Ventilkolben 50 begrenzt ist. Radial außen wird der Ringraum 53 von dem Ventilgehäuse 45 begrenzt. Von dem Ringraum 53 geht die Druckabbauöffnung 44 aus.

Der Ventilkolben 50 ist durch eine Schließfeder 55 in seine in Figur 2 dargestellte Schließstellung vorgespannt. In der Schließstellung schlägt der Ventilkolben 50 mit seinem in den Figuren 2 und 3 oberen Ende an einen Schließanschlag 56 an, der an dem Ventilgehäuse 45 ausgebildet ist. Dabei stützt sich die Schließfeder 55 an einem Öffnungsanschlag 58 an, der ebenfalls an dem Ventilgehäuse 45 vorgesehen ist. Der Ventilkolben 50 ist in axialer Richtung, also in den Figuren 2 und 3 nach oben und nach unten, zwischen den beiden Anschlägen 56 und 58 hin und her bewegbar.

In der in Figur 2 dargestellten Schließstellung verschließt der Ventilkolben 50 die Druckabbauöffnung 44. In Figur 3 ist der Ventilkolben 50 in seiner Öffnungsstellung dargestellt. In der Öffnungsstellung gibt der Ventilkolben eine Verbindung zwischen der Eingangsöffnung 46 und der Druckabbauöffnung 44 frei, so dass Druck über die Druckabbauöffnung 44 abgebaut werden kann, wie in Figur 3 durch einen Pfeil 59 angedeutet ist.

Der Ventilkolben 50 wird durch einen Aktor 60 elektrisch betätigt. Bei einem Bestromen des Aktors 60 wird durch den Aktor 60 eine in den Figuren 2 und 3 nach unten gerichtete Kraft auf den Ventilkolben 50 aufgebracht. Diese Kraft wirkt entgegen der Schließkraft der Schließfeder 55.

Wenn der Aktor 60 stromlos geschaltet wird, dann bringt der Aktor 60 keine Kraft auf den Ventilkolben 50 auf. Im stromlosen Zustand des Aktors 60 wird der Ventilkolben 50 durch die Schließfeder 55 in seine Schließstellung vorgespannt.

In Figur 2 ist das Druckabbauventil 42 geschlossen. Die auch als Vorspannfeder bezeichnete Schließfeder 55 hält das unbestromte Druckabbauventil 42 geschlossen. Wird das Druckabbauventil 42 bestromt, dann wirkt eine Kraft über den Aktor 60 beziehungsweise ein Kolbengestänge so auf den Ventilkolben 50, dass das Druckabbauventil 42 geöffnet wird. ln Figur 3 ist das Druckabbauventil 42 in seiner Öffnungsstellung dargestellt. Durch einen Pfeil 59 ist angedeutet, wie unter Druck stehendes Hydraulikmedium aus dem Geberzylinder durch die Eingangsöffnung 46 an dem geöffneten Ventilkolben 50 vorbei durch die Druckabbauöffnung 44 in das Reservoir abgelassen wird.

Im Betrieb kann die Funktion des Druckabbauventils 42 auf einfache Art überprüft werden. So kann zum Beispiel über den hydrostatischen Kupplungsaktor 3 und den Geberkolben 19 in dem Geberzylinder 4 zu Diagnosezwecken ein Druck aufgebaut werden, der dann durch das Druckabbauventil 42 abgelassen wird.

Dabei wird der Aktor 60 zum Zweck der Diagnose stromlos geschaltet, um zu prüfen, ob der Druck im Geberzylinder 4 sofort, wie es zu erwarten ist, über die Druckabbauöffnung 44 abgebaut wird.

Wenn das der Fall ist, dann kann diese Information, zum Beispiel beim Hochfahren des Systems, verwendet werden, um ein Signal„Impulskupplung verfügbar" zu erzeugen. Im Fall eines Festsetzens des Ventilkolbens 50 kann dies in einem Fehlerspeicher des Steuergeräts (2 in Figur 1) gespeichert und angezeigt werden. Unabhängig von der Diagnosefunktion, die optional ist, hat das Druckabbauventil 42 eine sehr geringe Leckage.

Beim Auftreten eines Fehlers, das heißt, wenn der hydrostatische Kupplungsaktor 3 defekt ist, weil sich das Getriebe oder die Spindel nicht mehr bewegen kann, soll die Kupplung an ihrer aktuellen Position verharren. Insbesondere soll die Kupplung nicht weiter geschlossen werden. In einem derartigen Fehlerfall befindet sich der Geberkolben 19 an seiner zum maximalen Öffnen der Kupplung notwendigen Position. Der Nehmerkolben 22 befindet sich dann ebenfalls an seiner zum maximalen Öffnen der Kupplung notwendigen Position.

Durch ein aktives Öffnen des Druckabbauventils 42 kann das Hydraulikmedium 7 aus dem Geberzylinder 4 in das Reservoir 17 abgelassen werden. Der Nehmerkolben 22 wird durch die Rückstellkraft der Tellerfeder auf seine minimale Position aufgedrückt. Der Geberkolben 19 befindet sich immer noch an seiner maximalen Position.

Nachdem der Druck im Geberzylinder 4 abgefallen ist, muss das Druckabbauventil 42 weiterhin geöffnet bleiben, um beim Verfahren des Geberkolbens 19 von der maximalen auf die minimale Position - der Geberzylinder 4 muss jetzt mit Hydraulikmedium gefüllt werden - den Hydraulikmediumaustausch mit dem Reservoir 17 zu erlauben. Würde das Druckabbauventil 42 nicht geöffnet, würde ein Vakuum im Geberzylinder 4 entstehen oder fehlerhaft Luft an den Dichtungen vorbei eintreten, was unerwünscht ist.

Bezugszeichenliste

hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem Steuergerät

hydrostatischer Kupplungsaktor

Zylinder

erster Sensor

zweiter Sensor

Druckmittel

Kupplung

Hydraulikleitung

Elektromotor

Geberseite

Nehmerseite

Reservoir

Schnüffelöffnung

Geberkolben

Tellerfedereinrichtung Nehmerkolben Betätigungslager

Ventileinrichtung Druckabbauventil Druckabbauöffnung Ventilgehäuse Eingangsöffnung Aufnahmeraum Ventilkolben Dichtung

Dichtung

Ringraum Schließfeder Schließanschlag Öffnungsanschlag Pfeil

Aktor