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Title:
METHOD FOR DETERMINING A LEAK IN A HYDRAULIC CLUTCH SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/206980
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining a leak in a hydraulic clutch system of a vehicle, in which a clutch is actuated by a hydrostatic clutch actuator, wherein a piston mounted in a master cylinder of the hydrostatic clutch actuator is moved axially, acts on a slave cylinder actuating the clutch via a pressure medium contained in a hydrostatic sectiom, and the leak in the clutch system is detected via a pressure measurement in the clutch actuator and in comparison with a limiting value. In a method in which leak detection is possible in any operating state of the clutch, it is concluded that there is a leak when a predefined pressure limiting value is undershot while the clutch is held open.

Inventors:
KÖHLER, Steffen (Poststr. 10, Offenburg, 77652, DE)
TREDER, Marco (Bühlertalstraße 36, Bühl, 77815, DE)
LIPPS, Marcus (Mörburgstraße 39, Schutterwald, 77746, DE)
Application Number:
DE2017/100370
Publication Date:
December 07, 2017
Filing Date:
May 03, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F16D48/06
Domestic Patent References:
WO2013075687A22013-05-30
WO2012083918A12012-06-28
Foreign References:
DE102007003902A12008-07-24
EP2516878B12013-08-28
DE102016201676A2016-02-04
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Bestimmung einer Leckage in einem hydraulischen Kupplungssystem eines Fahrzeuges, bei welchem eine Kupplung (4) durch einen hydrostatischen Kupplungsaktor (12) betätigt wird, wobei ein in einem Geberzylinder (19) des hydrostatischen Kupplungsaktors (12) gelagerter Kolben (18) axial bewegt wird, welcher über ein in einer hydrostatischen Strecke enthaltenes Druckmittel (20) auf einen die Kupplung (4) betätigenden Nehmerzylinder (23) einwirkt und die Leckage im Kupplungssystem (13) durch eine Druckmessung im Kupplungsaktor (12) und einem Vergleich mit einem Grenzwert detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unterschreitung eines vorgegebenen Druckgrenzwertes während eines Offenhaltens der Kupplung (4) auf eine Leckage geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der vorgegebene Druckgrenzwert aus einer vorgegebenen, von einer Position des Kupplungsaktors (12) abhängenden Druckgrenzkennlinie ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Druckgrenzwert unter Einfluss einer Fluidtemperaturkompensation des Druckmittels (20) variiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Fluidtemperaturkompensation eine Position des Kupplungsaktors (12) infolge einer Temperaturänderung des Druckmittels (20) verändert wird, wobei sich der bei der neu eingestellten Position des Kupplungsaktors (12) ergebende neue Druck des Druckmittels (20) mit einem aus der Druckgrenzkennlinie ermittelten geänderten Druckgrenzwert verglichen wird und auf eine Leckage geschlossen wird, wenn der neue Druck den geänderten Druckgrenzwert unterschreitet. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckgrenzkennlinie eine Gerade verwendet wird.

Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplung eine Hybridtrennkupplung (4) eines Hybridfahrzeuges verwendet wird, wobei das konstante Offenhalten der Hybridtrennkupplung (4) während eines elektrischen Fahrens des Hybridfahrzeuges erfolgt.

Description:
Verfahren zur Bestimmung einer Leckage in einem hydraulischen Kupplunqs- system eines Fahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Leckage in einem hydraulischen Kupplungssystem eines Fahrzeuges, bei welchem eine Kupplung durch einen hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt wird, wobei ein in einem Geberzylinder des hydrostatischen Kupplungsaktors gelagerter Kolben axial bewegt wird, welcher über ein in einer hydrostatischen Strecke enthaltenes Druckmittel auf einen die Kupplung betätigenden Nehmerzylinder einwirkt und die Leckage im Kupplungssystem durch eine Druckmessung im Kupplungsaktor und einem Vergleich mit einem Grenzwert de- tektiert wird.

Aus der EP 2 516 878 B1 ist ein Verfahren zur Leckageprüfung in einem automatischen elektrohydraulischen Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem ein elektromechanischer Aktuator über ein Hydraulikleitungssystem den

Kupplungsweg einer Kupplung steuert, wobei die Leckage im Kupplungssystem durch eine Druckmessung im elektromechanischen Aktuator detektiert wird, wobei ein Druckmaximum des elektrohydraulischen Kupplungssystems ermittelt wird und anschließend ausgehend von dem Druckmaximum ein Startdruck bestimmt wird, wel- eher einen Ausgangspunkt für eine Druckmessung darstellt, wobei in einer vorgegebenen Zeit eine Druckänderung gemessen wird und die Druckänderung mit einem Schwellwert verglichen wird. Bei Überschreitung des Schwellwertes durch die Druckänderung wird eine Leckage erkannt.

Bei einem bekannten automatisierten Kupplungsbetätigungssystem wird eine unbetä- tigt geschlossene Kupplung (normally closed), wie sie beispielsweise in Handschaltgetrieben Einsatz findet, über eine hydrostatische Strecke durch einen Kupplungsaktor betätigt. Der Kolben im Geberzylinder wird elektromotorisch verstellt, wodurch über ein Druckmittel in der hydrostatischen Strecke ein Kolben im Nehmerzylinder betätigt wird. Der Kolben des Nehmerzylinders betätigt dabei die Kupplung. Es ist notwendig, die mit dem Druckmittel befüllte hydrostatische Strecke gegenüber der Umgebung abzudichten, was im Kupplungsaktor durch verschiedene Formdichtringe bzw. O-Ringe erfolgt. Dichtelemente sind auch in dem die Kupplung umfassen- den Ausrücksystem, insbesondere in den Schnittstellen zwischen dem Kupplungsaktor und einer Leitung bzw. dem Ausrücksystem und der Leitung verbaut, um Leckagen zu verhindern. Eine Leckage stellt dabei einen Fehlerfall der hydrostatischen Kupplungsbetätigung dar, bei welchem die Funktion der Kupplung, z.B. ein Öffnen der Kupplung oder eine Momentenunterbrechung, nicht mehr gewährleistet werden kann.

In der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2016 201 676.8 wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem auf Basis der im Kupplungsaktor integrierten Sensorik mit einem Drucksensor und einem Positionssensor eine Veränderung einer Druck-Aktorweg-Charakteristik ausgewertet wird, um eine Leckage zu erkennen. Die Detektion der Leckage erfolgt dabei während eines Zustandswechsels der Kupplung, vorzugsweise beim Übergang der Kupplung vom geschlossenen in den geöffneten Zustand. Nachteilig dabei ist, dass dieses Verfahren nicht angewendet werden kann, wenn die Kupplung über einen längeren Zeitraum in einem geöffneten Zustand gehalten werden muss. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung einer Leckage in einem hydraulischen Kupplungssystem anzugeben, bei welchem eine Detektion der Leckage auch im geöffneten Zustand der Kupplung erfolgt.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, bei einer Unterschreitung eines vorgegebenen Druckgrenzwertes während eines Offenhaltens der Kupplung auf eine Le- ckage geschlossen wird. Dies hat den Vorteil, dass auch über einen längeren Zeitraum bei einem offenen Zustand der Kupplung, bei welchem normalerweise keine Druckänderung in der hydraulischen Strecke erfolgt, auf eine Leckage geschlossen werden kann. Dies ist möglich, da die an sich bekannte Druck-Aktorweg-Charakteristik des Kupplungssystems während der einmal eingestellten Position des Kupplungsak- tors, die unverändert bleibt, beobachtet wird und bei einem Druckabfall auf die Leckage geschlossen werden kann.

Vorteilhafterweise ergibt sich der vorgegebene Druckgrenzwert aus einer vorgegebenen, von einer Position des Kupplungsaktors abhängenden Druckgrenzkennlinie. Diese Druckgrenzkennlinie kann dabei an unterschiedlichen Positionen des Kupplungsak- tors durchaus unterschiedliche Werte annehmen. Für die aktuelle Position des Kupplungsaktors wird aus dieser Druckgrenzkennlinie der entsprechende Druckgrenzwert entnommen und mit aktuell gemessenen Druckwerten über einen vorgegebenen Zeit- raum verglichen. Der Zeitraum wird dabei von dem Offenhalten der Kupplung bestimmt.

In einer Ausgestaltung wird der vorgegebene Druckgrenzwert unter Einfluss einer Flu- idtemperaturkompensation des Druckmittels variiert. Da sich das Volumen des

Druckmittels infolge von Temperaturänderungen in der hydraulischen Strecke ändert, ist während der Leckagedetektion gleichzeitig ein Volumenausgleich des Druckmittels im Kupplungsaktor möglich, wobei auf einen Schnüffelvorgang, für welchen die Kupplung wieder geschlossen werden müsste, verzichtet wird.

In einer Ausführungsform wird bei der Fluidtemperaturkompensation eine Position des Kupplungsaktors infolge einer Temperaturänderung des Druckmittels verändert, wobei sich der bei der neu eingestellten Position des Kupplungsaktors ergebende neue Druck des Druckmittels mit einem aus der Druckgrenzkennlinie ermittelten geänderten Druckgrenzwert verglichen wird und auf eine Leckage geschlossen wird, wenn der neue Druck den geänderten Druckgrenzwert unterschreitet. Somit passt sich die Le- ckagedetektion den sich ändernden Betriebsbedingungen während des Offenhaltens der Kupplung an.

In einer Ausgestaltung wird als Druckgrenzkennlinie eine Gerade verwendet. Durch die Wahl der Geraden als Druckgrenzkennlinie werden einheitliche Bedingungen während der Leckageüberwachung eingestellt.

In einer Variante wird als Kupplung eine Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges verwendet, wobei das Offenhalten des geöffneten Zustandes der Hybridtrennkupplung während eines elektrischen Fahrens des Hybridfahrzeuges erfolgt. Durch dieses Verfahren kann das elektrische Fahren des Hybridfahrzeuges verlängert werden, obwohl der Elektromotor zur Erwärmung der hydrostatischen Strecke beiträgt. Diese Erwär- mung wird durch die Fluidkompensation des Druckmittels ausgeglichen.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes, Fig. 2 ein schematischer Aufbau eines hydraulischen Kupplungssystems, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Druckgrenzkennlinie für eine erfindungsgemäße Leckagebestimmung.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges dargestellt. Dieser Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 ist direkt hinter dem Verbrennungsmotor 2 eine Hybridtrennkupplung 4 angeordnet. Bei dieser Hybridtrennkupplung 4 handelt es sich um eine unbetätigt geschlossene Kupplung, wie sie beispielsweise auch in Handschaltergetrieben eingesetzt wird. Die Hy- bridtrennkupplung 4 ist dabei als Reibungskupplung ausgebildet. Verbrennungsmotor 2 und Hybridtrennkupplung 4 sind über eine Kurbelwelle 5 miteinander verbunden. Der Elektromotor 3 weist einen drehbaren Rotor 6 und einen stehenden Stator 7 auf. Die Abtriebswelle 8 der Hybridtrennkupplung 4 ist mit einem Getriebe 9 verbunden, welches ein nicht weiter dargestelltes Koppelelement, beispielsweise eine zweite Kupplung oder einen Drehmomentwandler, enthält, die zwischen dem Elektromotor 3 und dem Getriebe 9 angeordnet sind. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Der Elektromotor 3 und das Getriebe 9 bilden dabei ein Getriebesystem 1 1 . Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrennkupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit angetriebenen Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung wird dabei von einem hy- drostatischen Kupplungsaktor 12 betätigt.

In Fig. 2 ist schematisch der Aufbau eines automatischen Kupplungssystems 13 am Beispiel eines schematisch dargestellten hydrostatischen Kupplungsaktors 12 (HCA) dargestellt, wie dieser in Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Das Kupplungssystem 13 umfasst auf der Geberseite 14 ein Steuergerät 15, welches einen weiteren Elektromo- tor 16 ansteuert, der wiederum ein Spindelgetriebe 17 zur Umwandlung der Rotationsbewegung des Elektromotors 16 in eine Translationsbewegung eines Kolbens 18 antreibt, der innerhalb eines Geberzylinders 19 axial beweglich gelagert ist. Der Elek- tromotor 16, der Kolben 18 sowie der Geberzylinder 19 bilden dabei den hydrostatischen Kupplungsaktor 12.

Verursacht eine Drehbewegung des Elektromotors 16 eine Positionsänderung des Kolbens 18 im Geberzylinder 19 entlang des Kupplungsweges nach rechts, wird das Volumen des Geberzylinders 19 verändert, wodurch ein Druck in dem Geberzylinder 19 aufgebaut wird, der über ein Druckmittel 20 in Form einer Hydraulikflüssigkeit über eine Hydraulikleitung 21 zur Nehmerseite 22 des hydraulischen Kupplungssystems 13 übertragen wird. Auf der Nehmerseite 22 verursacht der Druck p des Druckmittels 20 in einem Nehmerzylinder 23 eine Wegänderung, die auf die Hybridtrennkupplung 4 übertragen wird, um diese zu betätigen.

Der Geberzylinder 19, die Hydraulikleitung 21 und der Nehmerzylinder 23 bilden dabei die hydraulische Strecke. Der Nehmerzylinder 23 greift zur Betätigung der Hybridtrennkupplung 4 in ein Ausrücklager 24 ein, welches gegen die Zungen einer Tellerfeder 25 drückt und somit die Hybridtrennkupplung 4 bewegt. Der Druck p im hydraulischen System wird durch einen Drucksensor 26 gemessen, welcher am Geberzylinder 19 positioniert ist. Auch die Positionsänderung des Kolbens 18 wird über einen Wegsensor 27 am Geberzylinder 19 detektiert.

Fährt das Hybridfahrzeug mit rein elektrischem Antrieb, also einfach nur durch Betätigung des Elektromotors 3, so wird der Verbrennungsmotor 2 vom Antrieb des Elekt- romotors 3 über die Hybridtrennkupplung 4 abgetrennt, indem die Hybridtrennkupplung 4 geöffnet wird. Bei geöffneter Hybridtrennkupplung 4 nimmt der Kupplungsaktor 12 eine vorgegebene Position ein. Da bei dem elektrischen Fahrbetrieb die Hybridtrennkupplung 4 über den gesamten Zeitraum des elektrischen Fahrens geöffnet ist, wird in vorgegebenen Abständen der Druck in dem Kupplungssystem in diesem Zeit- räum gemessen.

Jeder aktuell gemessene Druckwert wird mit einem Druckgrenzwert verglichen, um das Kupplungssystem 13 im Zustand des elektrischen Fahrens auf eine Leckage zu überwachen. In einer besonderen Ausführung wird der Druckgrenzwert aus einer Druckgrenzkennlinie ermittelt. Der Druckgrenzwert entspricht dem Punkt der Druck- grenzkennlinie, die der Position des Kupplungsaktors 12 im offenen Zustand der Hybridtrennkupplung 4 entspricht. Unterschreitet der aktuell gemessene Druckwert den so ermittelten Druckgrenzwert, wird auf eine Leckage erkannt. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Druckkurve bei der Bewegung des Kolbens 18 im Geberzylinder 19. Dabei ist der Druck p im hydraulischen System über der Position des Kolbens 18, welches dem Weg des Kupplungsaktors 12 entspricht, aufgetragen. Kurve A zeigt eine Druckgrenzkennlinie, wie diese nach dem Stand der Technik bei einem Übergang von einem geschlossenen Zustand der Hybridtrennkupplung 4 in einen offenen Zustand verwendet wird. Kurve B zeigt eine erfindungsgemäße Druckgrenzkennlinie, die im vorgegebenen Beispiel über den gesamten Aktorweg konstant ist.

Um sicherzugehen, kann aber auch eine Leckageerkennung erst beim Auftreten von mehreren Unterschreitungen der Druckgrenzwerte erfolgen. Bei Erkennung der Leckage werden durch eine, im Steuergerät 15 abgelegte Software Maßnahmen ergriffen, um eine fehlerhafte Kupplungsbetätigung zu unterbinden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Hybridfahrzeug den Verbrennungsmotor 2 nicht starten kann, sondern nur im elektrischen Betrieb fahren kann. Die Verwendung der Druckgrenzkennlinie ist insbesondere immer dann von Vorteil, wenn während des Prozesses der Leckageerkennung beim elektrischen Fahren des Hybridfahrzeuges eine Volumenänderung des Druckmittels infolge einer Temperaturänderung auftritt, welche ausgeglichen werden muss, ohne einen Schnüffelvorgang durchführen zu müssen. Die Temperaturänderung, insbesondere eine Temperaturer- höhung des Druckmittels 20, wird durch den Elektromotor 3 während des elektrischen Fahrens verursacht. Diese Temperaturerhöhung des Druckmittels 20 bewirkt eine Volumenerhöhung, die eine Druckänderung nach sich zieht. Um eine solche Volumenerhöhung auszugleichen, ist im Steuergerät 15 ein Algorithmus zur Fluidtemperatur- kompensation hinterlegt. Dieser Algorithmus berechnet, welche Position der Kolben 18 des Kupplungsaktor 12 einnehmen muss, um die Volumenerhöhung zu reduzieren. Das Steuergerät 15 steuert den Kupplungsaktor 12 entsprechend an, so dass sich die Position des Kupplungsaktors 12 während des Offenzustandes der Trennkupplung 4 verändert. Auch bei der neuen Position des Kupplungsaktors 12 wird mindestens eine Druckmessung durchgeführt, wobei der neu ermittelte Druck mit dem Druckgrenzwert verglichen wird, welcher der aktuellen Position des Kupplungsaktors 12 entsprechend aus der Druckgrenzkennlinie (Kurve B) entnommen wurde. Liegt der neu ermittelte Druckwert unter dem neu bestimmten Druckgrenzwert, wird ebenfalls auf eine Leckage geschlossen. Somit hat die Verwendung der Druckgrenzkennlinie den Vorteil, dass auch solche Flu- idtemperaturänderungen neben der Detektion der Leckage erkannt und durchgeführt werden können.

Bezuqszeichenliste Antriebsstrang

Verbrennungsmotor

Elektromotor

Hybridtrennkupplung

Kurbelwelle

Rotor

Stator

Abtriebswelle

Getriebe

Antriebsräder

Getriebesystem

Kupplungsaktor

Kupplungssystem

Geberseite

Steuergerät

Elektromotor

Spindelgetriebe

Kolben

Geberzylinder

Druckmittel

Hydraulikleitung

Nehmerseite

Nehmerzylinder

Ausrücklager

Tellerfeder

Drucksensor

Wegsensor