Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wegbestimmung einer Kupplung in einem hydrauli schen Kupplungsbetätigungssystem, bei welchem eine sich zwischen einer Geberseite und einer Nehmerseite ausdehnende Hydraulikflüssigkeit mit einem akustischen Signal beauf schlagt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE 10 2012 218 255 A1 ist ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung bekannt, welche einen Hydrostataktor aufweist, der eine Getriebespindel umfasst, die verdreht wird, um einen Kolben eines Geberzylinders in axialer Richtung zu bewegen, wobei ein von dem Kol ben zurückgelegter Weg mithilfe mindestens einer Sensoreinheit ermittelt wird. Zu diesem Zweck ist dem Kolben ein Wegtaster zugeordnet, um den tatsächlich zurückgelegten Weg mit dem ermittelten Weg zu vergleichen. Der von dem Kolben des Geberzylinders zurückgelegte Weg kann mithilfe eines Drucksensors oder einer Wegsensoreinrichtung bestimmt werden. Nachteilig dabei ist, dass der Einrückweg der Kupplung über den Aktorweg bestimmt wird, was eine indirekte Messung darstellt. Die Stellung des Aktors ist zwar bekannt, wodurch der Ausrückweg der Kupplung eingestellt werden kann. Allerdings unterliegt die hydraulische Strecke Störungen, die nur teilweise durch rechnerische Kompensation berücksichtigt werden können. Zu diesen Störungen gehören thermische Effekte, die durch einen häufigen Volu menausgleich (Schnüffeln) der hydraulischen Flüssigkeit egalisiert werden muss. Es bleibt aber immer eine Unsicherheit von erreichtem Aktorweg zum tatsächlich zurückgelegten Aus rückweg der Kupplung bestehen. Darüber hinaus ist die Messung des Ausrückweges mit einer klassischen Wegsensorik aufgrund der gegebenen Verhältnisse in der Messumgebung auf grund fehlendem Bauraum und hohen Temperaturen sehr schwierig. Auch sind zusätzliche elektrische Signal- und Versorgungsleitungen zum Sensor notwendig.

Aus der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Akten zeichen DE 10 2017 110 165.9 sind ein Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung mit einem Kupplungsbetätigungssystem und ein Kupplungsbetätigungssystem bekannt, bei welchem ei ne an der Nehmerseite detektierte Wegänderung der Kupplung an der Nehmerseite in ein akustisches Signal umgewandelt wird, welches zur Auswertung über die hydraulische Strecke auf die Geberseite übertragen wird. Die Erzeugung der akustischen Signale an der Nehmer- seite ist aber recht kompliziert und benötigt zusätzlichen Bauraum im Bereich des Kupplungs betätigungssystems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wegbe stimmung einer Kupplung oder eines Getriebestellers in einem hydraulischen Kupplungsbetä tigungssystem oder einem hydraulischen Getriebebetätigungssystem anzugeben, bei wel chem der Ausrückweg der Kupplung beziehungsweise des Getriebestellers bei minimalem ge rätetechnischen Aufwand einfach und zuverlässig gemessen werden kann.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass das akustische Signal auf der Geber seite des Kupplungsbetätigungssystems in die Hydraulikflüssigkeit eingespeist wird, wobei ein durch das akustische Signal erzeugte Wellenpaket an der Nehmerseite zur Geberseite zurück reflektiert wird, wobei an der Geberseite eine Laufzeit des ausgesandten und reflektierten Wellenpaketes zur Bestimmung des Weges der Kupplung ausgewertet wird. Dies hat den Vor teil, dass die Wegänderung direkt an der Geberseite detektiert wird, wobei zur Erzeugung und zum Empfang des akustischen Signales die geeignete Sensorik und Elektronik lediglich an der Geberseite bereitgestellt werden muss. Dadurch wird an der Nehmerseite kein zusätzli cher Bauraum benötigt. Thermische Einflüsse, wie Temperaturausdehnung oder Soaking- Effekte, werden dabei unterbunden. Durch dieses Verfahren wird auch eine Leckage in der hydraulischen Strecke, eine unzulässige Befüllung oder eine unzureichende Belüftung dieser durch die direkte Messung des Ausrückweges der Kupplung sofort erkannt, wodurch sicher heitskritische Situationen des Kupplungsbetätigungssystems unterbunden werden.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe analog auch dadurch gelöst, dass das akustische Signal auf der Geberseite des Getriebebetätigungssystems in die Hydraulikflüssigkeit eingespeist wird, wobei ein durch das akustische Signal erzeugte Wellenpaket an der Nehmerseite zur Geber seite zurück reflektiert wird, wobei an der Geberseite eine Laufzeit des ausgesandten und re flektierten Wellenpaketes zur Bestimmung des Weges des Getriebestellers ausgewertet wird.

Vorteilhafterweise wird zur Korrektur der Wegmessung eine Dichte der Hydraulikflüssigkeit bestimmt. Da die Distanz, die dem Ausrückweg der Kupplung beziehungsweise dem Getrie besteller entspricht, über die Laufzeit bestimmt wird, muss die Schallgeschwindigkeit des akustischen Signales innerhalb der Hydraulikflüssigkeit mit betrachtet werden. Diese Schall geschwindigkeit hängt aber von der Dichte der Hydraulikflüssigkeit ab, weshalb diese bei der Bestimmung der Laufzeit mit berücksichtigt wird. Die Dichte kann dabei über einen Druck sensor abgeschätzt oder über ein geeignetes Rechenmodell bestimmt und so in ihrer Auswir kung auf die Distanzmessung berücksichtigt werden. In einer Ausgestaltung werden zur Plausibilisierung der Wegmessung stehende Wellen aus einer Überlagerung des gesendeten und des reflektierten Wellenpaketes erzeugt, wobei aus einer Distanz zwischen dem Knoten der stehenden Wellen auf den Weg der Kupplung bezie hungsweise des Getriebestellers geschlossen wird.

Vorteilhafterweise wird der Ausrückweg der Kupplung beziehungsweise des Getriebestellers aus der Differenz der Position eines ersten Knotens der stehenden Welle und eines letzten Knotens der stehenden Welle bestimmt und mit der aus der Laufzeit bestimmten Distanz ver glichen. Somit wird sichergestellt, dass der Kupplungsbetätigung beziehungsweise der Ge triebestellerbetätigung auch immer die richtigen Wegmessungen zugrunde liegen.

In einer Ausführungsform wird die Wegbestimmung in vorgegebenen Zeitabständen oder kon tinuierlich durchgeführt. Da die Schwingungsanregung der Flüssigkeitssäule der Hydraulik flüssigkeit auf der Geberseite eine Mikroschwingung auf die beweglichen Teile des Kupp lungsbetätigungssystems beziehungsweise des Getriebebetätigungssystems überträgt, was zu einer Reduzierung von Reibungen führt, kann es beispielsweise bei der Selbsthaltung von bestimmten Kupplungssystemen beziehungsweise Getriebesystemen von Nachteil sein, dass die Reibung auftritt. Demzufolge ist es von Vorteil, wenn das Wegbestimmungsverfahren in bestimmten Situationen nicht durchgeführt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wegbestimmung einer Kupplung in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem, umfassend eine akustische Sendeein richtung zur Beaufschlagung einer sich zwischen einer Geberseite und einer Nehmerseite des Kupplungsbetätigungssystems ausdehnenden Hydraulikflüssigkeit mit einem akustischen Sig nal, welches von einem an der Geberseite angeordneten akustischen Empfangseinheit emp fangen und ausgewertet wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung der Kupplung mit einem Druck beaufschlagt wird. Bei einer Vorrichtung, bei welcher der Ausrückweg mit kon struktiv einfachen Mitteln zuverlässig gemessen werden kann, ist die ein akustisches Signal in der Hydraulikflüssigkeit erzeugende akustische Sendeeinheit an der Geberseite angeordnet und die akustische Empfangseinheit empfängt das von der Nehmerseite reflektierte Signal.

Die akustische Sende- bzw. die akustische Empfangseinheit benötigt dabei nur Bauraum auf der Geberseite des Kupplungsbetätigungssystems, wodurch der Bauraum auf der Nehmersei te reduziert wird.

Eine analoge Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Getriebestellers in einem hydraulischen Getriebebetätigungssystem, umfassend eine akusti sche Sendeeinrichtung zur Beaufschlagung einer sich zwischen einer Geberseite und einer Nehmerseite des Getriebebetätigungssystems ausdehnenden Hydraulikflüssigkeit mit einem akustischen Signal, welches von einem an der Geberseite angeordneten akustischen Emp fangseinheit empfangen und ausgewertet wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung des Getriebestellers mit einem Druck beaufschlagt wird. Bei einer Vorrichtung, bei welcher der Ausrückweg mit konstruktiv einfachen Mitteln zuverlässig gemessen werden kann, ist die ein akustisches Signal in der Hydraulikflüssigkeit erzeugende akustische Sendeeinheit an der Geberseite angeordnet und die akustische Empfangseinheit empfängt das von der Nehmer seite reflektierte Signal. Die akustische Sende- bzw. die akustische Empfangseinheit benötigt dabei nur Bauraum auf der Geberseite des Getriebebetätigungssystems, wodurch der Bau raum auf der Nehmerseite reduziert wird.

Vorteilhafterweise sind die akustische Sendeeinheit und/oder die akustische Empfangseinheit in dem Kupplungsaktor beziehungsweise dem Getriebestelleraktor positioniert. Dabei sind sie sehr nahe dem hydraulischen System angeordnet und können somit zuverlässig ihre Signale auf die Hydraulikflüssigkeit übertragen bzw. diese empfangen.

In einer Alternative sind die akustische Sendeeinheit und/oder die akustische Empfangseinheit in einem Geberzylinder des Kupplungsaktors beziehungsweise des Getriebestelleraktors posi tioniert. Da der Geberzylinder ein vorgegebenes Volumen der Hydraulikflüssigkeit umfasst, lassen sich die akustische Sendeeinheit bzw. der akustische Empfangseinheit einfach inner halb des Volumens des Geberzylinders anordnen, so dass auf zusätzlichen Bauraum außer halb des Geberzylinders verzichtet werden kann.

Der benötigte Bauraum kann weiter reduziert werden, wenn die akustische Sendeeinheit und die akustische Empfangseinheit gemeinsam in einem Modul angeordnet sind. Da nur das ge meinsame Modul gegenüber der Hydraulikflüssigkeit abzudichten ist, reduzieren sich die Her stellungskosten der Vorrichtung.

In einer Variante sind ein Drucksensor und ein Temperatursensor zur Bestimmung einer Dich te des hydraulischen Mediums an der Geberseite angeordnet und mit einer Auswerteeinheit verbunden. Dadurch lässt sich die Dichte der verwendeten Hydraulikflüssigkeit vor Ort einfach berechnen und bei der Bestimmung der Wegänderung der Kupplung beziehungsweise des Getriebestellers berücksichtigen.

Vorteilhafterweise bildet der Drucksensor mit der akustischen Sendeeinheit und der akusti schen Empfangseinheit eine bauliche Einheit. Damit werden die Anforderungen an den benö tigten Bauraum weiter reduziert. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 : ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wie sie in einem Kraftfahrzeug im Kupplungsbetätigungssystem 1 eingesetzt wird. Das Kupplungsbe tätigungssystem 1 umfasst eine Geberseite 2 und eine Nehmerseite 3. Die Geberseite 2 weist einen Kupplungsaktor 4 auf, welcher einen Geberzylinder 5 umfasst. Der in dem Geberzylin der 5 angeordnete Geberkolben 6 wird von einem Elektromotor 7 angetrieben, wobei die Ro tationsbewegung des Elektromotors 7 über eine Gewindespindel 8 in eine lineare Bewegung des Geberkolbens 6 des Geberzylinders 5 umgesetzt wird. Der Geberzylinder 5 ist über eine mit einer Hydraulikflüssigkeit 9 befüllten hydraulischen Strecke 10 mit einem Nehmerzylinder 11 der Nehmerseite 3 verbunden, der einen Nehmerkolben 12 aufweist, welcher bei Verdrän gung des Volumens der Hydraulikflüssigkeit 9 durch den Geberkolben 6 in der hydraulischen Strecke 10 über ein Ausrücklager 13 die Kupplung 14 betätigt.

In einem Druckraum 15 des Geberzylinders 5 sind eine akustische Sendeeinheit 16 und eine akustische Empfangseinheit 17 angeordnet. Sowohl die akustische Sendeeinheit 16 als auch die akustische Empfangseinheit 17 sind mit einer Auswerteeinheit 18 verbunden, die den Elektromotor 7 ansteuert bzw. Ausgangssignale an andere Kraftfahrzeugmodule ausgibt.

Erhält der Elektromotor 7 von der Auswerteeinheit 18 ein Signal, die Kupplung 14 zu öffnen oder zu schließen, so wird dieses elektrische Signal in eine Bewegung des Geberkolbens 6 umgesetzt, welcher nach links bewegt und dabei das Volumen der Hydraulikflüssigkeit 9 ver drängt. Durch dieses verdrängte Volumen wird der Nehmerkolben 12 am Nehmerzylinder 11 bewegt und dadurch die Kupplung 14 verstellt.

Um den von der Kupplung 14 zurückgelegten Ausrückweg D genau zu messen, sendet die akustische Sendeeinheit 16, beispielsweise ein Schallsensor, kontinuierlich oder in vorgege benen Abständen ein akustisches Signal auf die Hydraulikflüssigkeit 9 aus, woraus sich ein Wellenpaket ergibt, welches durch die Hydraulikflüssigkeit 9 der hydraulischen Strecke 10 (Druckleitung) zum Nehmerzylinder 11 bewegt wird und dort am Nehmerkolben 12 reflektiert wird. Das reflektierte Wellenpaket wird über die hydraulische Strecke 10 zurück zum Geberzy linder 5 transportiert, wobei das reflektierte akustische Wellenpaket durch die akustische Emp fangseinheit 17 detektiert wird. Die Auswerteeinheit 18 bestimmt aus der Laufzeit Ät des aus gesandten und empfangenen reflektierten Wellenpaketes den Ausrückweg D, der von der Kupplung 14 zurückgelegt wurde,

Dabei gilt:

D=c*At/2, wobei

D Ausrückweg der Kupplung

c Schallgeschwindigkeit

At Laufzeit.

Da die Schallgeschwindigkeit c von der Dichte der Hydraulikflüssigkeit 9 abhängt, wird mit Hil fe eines ebenfalls in den Druckraum 15 des Geberzylinders 5 hineinragenden Drucksensors 19 und einem nicht weiter dargestellten Temperatursensor durch die Auswerteeinheit 18 ab geschätzt, wie hoch die Dichte ist. Die Dichte kann aber auch über ein geeignetes Rechen modell ermittelt und deren Auswirkung auf die Bestimmung des Ausrückweges D kompensiert werden.

Aufgrund der notwendigen Leitungsverbindungen der Sensoren und der Auswerteeinheit kön nen ungewollte Reflexionen entstehen, die das akustische Signal verfälschen. In einem Initia lisierungsprozess können diese ungewollten Reflexionen bzw. deren Muster vor der eigentli chen Laufzeitermittlung bestimmt werden und bei der Bestimmung der Laufzeit Ät zur Kom pensation des reflektierten Wellenpakets genutzt werden.

Alternativ kann eine Überlagerung der gesendeten und reflektierten Wellenpakete zum Erzeu gen von stehenden Wellen in der Hydraulikflüssigkeit 9 genutzt werden. Dabei wird der Aus rückweg D der Kupplung 14 aus der Position eines ersten Knotens der stehenden Welle und der Position eines letzten Knotens bestimmt. Durch Erhöhung der Frequenz können so die erste Grundfrequenz und die darauffolgenden Oberschwingungen genutzt werden, um die Messung des Ausrückweges D der Kupplung 14 zu plausibilisieren.

Um eine stehende Welle oder die Reflexion optimal einzustellen, kann es nötig sein, die den Schallpfad bildende hydraulische Strecke 10 durch Einbringen von zusätzlichen Reflexions oder Führungskörpern zu optimieren. Die Schwingungsanregung der Flüssigkeitssäule der Hydraulikflüssigkeit 9 durch die akusti schen Sendeeinheit 16 ermöglicht eine Übertragung von Mikroschwingungen auf die bewegli chen Teile 6, 11 des Kupplungsbetätigungssystems. Dadurch können Reibungen reduziert werden, was die Ansteuerbarkeit und Regelfähigkeit der Kupplung 14 erhöht. Je nach Be triebsstrategie kann die Bestimmung des Ausrückweges D kontinuierlich durchgeführt werden oder nur zu bestimmten Zeitpunkten. Es kann so z.B. möglich sein, dass die Reduktion der Reibung für den Betrieb zeitweise hinderlich ist, was bei der Selbsthaltung von vorbestimmten Kupplungsbetätigungssystemen der Fall ist, weshalb die Wegermittlung in bestimmten Situati- onen nicht durchgeführt werden sollte.

Bezuqszeichenliste

1 Kupplungsbetätigungssystem

2 Geberseite

3 Nehmerseite

4 Kupplungsaktor

5 Geberzylinder

6 Geberkolben

7 Elektromotor

8 Gewindespindel

9 Hydraulikflüssigkeit

10 hydraulische Strecke

11 Nehmerzylinder

12 Nehmerkolben

13 Ausrücklager

14 Kupplung

15 Druckraum

16 akustische Sendeeinheit

17 akustische Empfangseinheit

18 Auswerteeinheit

19 Drucksensor