AT511871A2 - Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug, enthaltend ein elektromagnetisches Betätigungssystem mit Kraftrückkopplungssteuerung mit Hilfe eines piezoelektrischen Rings und Verfahren zum Steuern eines entsprechenden Betätigungssystems - Google Patents

Abstract

Eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (34) für ein Motorfahrzeug enthält eine Kupplung (50) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten und zweiten Welle (76, 78). Ein elektromagnetischer Aktuator (118, 120) enthält einen axial beweglichen Anker (120) zum Ausüben einer Einsatzkraft auf die Kupplung (50) . Ein Aktuatorsteuersystem enthält einen Kraftsensor (13 0), der innerhalb eines Kupplungsbetätigungskraftlastpfades positioniert und bedienbar ist, um ein Signal auszugeben, das eine auf die Kupplung (50) ausgeübte Kraft anzeigt. Das Steuersystem enthält eine Steuerung, die zur Steuerung des elektromagnetischen Aktuators (118, 120) bedienbar ist, um die auf die Kupplung (50) ausgeübte Kraft auf der Basis des Kraftsensorssignals zu verlieren.

Description

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DREHMOMENTÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG FÜR EIN MOTORFAHRZEUG, ENTHALTEND EIN ELEKTROMAGNETISCHES BETÄTIGUNGSSYSTEM MIT KRAFTRÜCKKOPPLUNGSSTEUERUNG MIT HILFE EINES PIEZOELEKTRISCHEN RINGS UND VERFAHREN ZUM STEUERN EINES ENTSPRECHENDEN

BETÄTIGUNGSSYSTEMS

GEBIET

[0001] Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Kraftübertragungssysteme zum Steuern der Verteilung eines Antriebsmoments zwischen den vorderen und hinteren Antriebssträngen eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb und/oder des linken und rechten Rades einer Achsenanordnung. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Steuersystem für einen elektromagnetischen Kupplungsaktuator, der in AntriebsStranganwendungen eines Motorfahrzeugs verwendet wird.

HINTERGRUND

[0002] In vielen Fahrzeugen ist eine Kraftübertragungsvorrichtung betriebsbereit zwischen den primären und sekundären Antriebssträngen eingebaut. Solche Kraftübertragungs-vorrichtungen sind für gewöhnlich mit einem Drehmomentübertragungsmechanismus ausgestattet, der zum selektiven und/oder automatischen Übertragen eines Antriebsmoments vom primären Antriebsstrang zum sekundären Antriebsstrang bedienbar ist, um einen Vierradantriebsbetriebsmodus einzurichten.

[0003] Ein moderner Trend in Motorfahrzeugen mit Vierradantrieb ist die Ausstattung der Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Übertragungskupplung und einem elektronisch gesteuerten Antischlupfregelungssystem. Die Übertragungskupplung ist bedienbar, um das Antriebsmoment automatisch zu den sekundären Rädern zu lenken, ohne Eingabe oder Handlung seitens des Fahrzeuglenkers, wenn die Bodenhaftung bei den primären Rädern verloren geht, um einen "bedarfsgeregelten" Vierradantriebsmodus einzurichten. Für gewöhnlich enthält die Übertragungskupplung eine Mehrfachplattenkupp-lungsanordnung, die zwischen den primären und sekundären Antriebssträngen eingebaut ist, und einen Kupplungsaktuator zum Erzeugen einer Kupplungseingriffskraft, die auf die Kupplungsplattenanordnung ausgeübt wird. Der Kupplungsaktuator enthält für gewöhnlich eine strombetriebene Vorrichtung, die als Reaktion auf elektrische Steuersignale betätigt wird, die von einer elektronischen Steuereinheit ("electronic Controller unit" - ECU) gesendet werden. Eine variable Steuerung des elektrischen Steuersignals beruht häufig auf Änderungen in den aktuellen Betriebseigenschaften des Fahrzeugs (d.h., Fahrzeuggeschwindigkeit, Geschwin-digkeitsdifferenz zwischen Achsen, Beschleunigung, Lenkwinkel, usw.), die von verschiedenen Sensoren erfasst werden. Somit können solche "bedarfsgeregelten" Kraftübertragungsvorrichtungen adaptive Steuerungsschemata für eine automatische Steuerung der Drehmomentverteilung während aller Arten von Antrieb und Straßenzuständen verwenden.

[0004] Es wurde eine große Anzahl von bedarfsgeregelten Kraftübertragungen entwickelt, die einen elektrisch gesteuerten Kupplungsaktuator zur Regulierung des Ausmaßes des Antriebsmoments verwenden, das durch die Kupplungsanordnung zu dem sekundären Antriebsstrang abhängig von dem Wert des angelegten elektrischen Steuersignals übertragen wird. In einigen Anwendungen verwendet die Übertragungskupplung einen Elektromagneten als strombetriebenen Kupplungsaktuator. Zum Beispiel offenbart US Patent Nr. 5,407,024 eine elektromagnetische Spule, die zur Steuerung der Bewegung einer Kugelrampenantriebsanordnung zum Ausüben einer Kupplungs-eingriffskraft an der Mehrfachplattenkupplungsanordnung schrittweise betätigt wird. Ebenso offenbart die Japanische Patentanmeldung-Auslegeschrift Nr. 62-18117 eine Übertra-gungskupplung, die mit einem elektromagnetischen Kupplungs- aktuator zur direkten Steuerung der Betätigung der Mehrfachplattenkupplungsanordnung ausgestattet ist.

[0005] Als Alternative kann die Übertragungskupplung einen Elektromotor und eine Antriebsanordnung als strombetriebenen Kupplungsaktuator verwenden. Zum Beispiel offenbart US Patent Nr. 5,323,871 ein bedarfsgeregeltes Verteilergetriebe mit einer Übertragungskupplung, die mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der die Drehung einer Sektorplatte steuert, die ihrerseits die Schwenkbewegung eines Hebelarms steuert, um die Kupplungseingriffskraft auf die Mehrfachplattenkupplungsanordnung auszuüben. Ferner offenbart die Japanische Patentanmeldung-AuBlegeschrift Nr. 63-66927 eine Übertragungskupplung, die einen Elektromotor zum Drehen einer Nockenplatte eines Kugelrampenantriebs für einen Eingriff mit der Mehrfachplattenkupplungsanordnung verwendet. Schließlich offenbaren US Patent Nr. 4,895,236 und 5,423,235 jeweils ein Verteilergetriebe, das mit einer Übertragungskupplung mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der ein Untersetzungsgetriebe zum Steuern der Bewegung eines Kugelgewindeantriebs und eines Kugelrampenantriebs antreibt, die ihrerseits die Kupplungseingriffskraft auf den Kupplungssatz ausüben.

[0006] Während gegenwärtig viele bedarfsgeregelte Kupplungssteuersysteme ähnlich den zuvor beschriebenen in Fahrzeugen mit Vierradantrieb verwendet werden, können die Kosten und Komplexität solcher Systeme übermäßig werden. Zusätzlich kann die Steuerung der Kupplungsbetätigungskomponenten aufgrund von Größen-, Kosten- und Energieeinschränkungen, die vom Fahrzeughersteller auferlegt werden, eine Herausforderung darstellen. In dem Bemühen, auf diese Bedenken einzugehen, werden vereinfachte Drehmomentkupplungen zur Verwendung in diesen Anwendungen in Betracht gezogen.

KURZDARSTELLUNG

[0007] Dieser Abschnitt bietet eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.

[0008] Eine DrehmomentübertragungsVorrichtung für ein Motorfahrzeug enthält eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen ersten und zweiten Wellen. Ein elektromagnetischer Aktuator enthält einen axial beweglichen Anker zum Ausüben einer Einsatzkraft auf die Kupplung. Ein Aktuatorsteuersystem enthält einen Kraftsensor, der innerhalb eines Kupplungsbetätigungskraftlastpfades positioniert ist und zur Ausgabe eines Signals bedienbar ist, das eine auf die Kupplung ausgeübte Kraft anzeigt. Das Steuersystem enthält eine Steuerung, die zum Steuern des elektromagnetischen Aktuators bedienbar ist, um die auf die Kupplung aus-geübte Kraft auf der Basis des Kraftsensorssignals zu variieren .

Ferner enthält eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen ersten und zweiten Wellen. Ein elektromagnetischer Aktuator enthält einen axial beweglichen Anker zum Ausüben einer Einsatzkraft auf die Kupplung. Ein Aktuatorsteuersystem enthält einen Kraftsensor, der zur Ausgabe eines Signals bedienbar ist, das eine auf die Kupplung ausgeübte Kraft anzeigt. Das Steuersystem bestimmt ein Soll-Drehmoment, das durch die Kupplung übertragen werden soll, und eine Soll-Einsatzkraft auf der Basis des Soll-Drehmoments. Das Steuersystem ist zum Variieren eines elektrischen Eingangs zum elektromagnetischen Aktuator bedienbar, um eine Regelung mit geschlossener Regelschleife der auf die Kupplung ausgeübten Kraft durchzuführen.

[0009] Ein Verfahren zum Steuern eines elektromagnetischen Aktuators für eine Kupplung, die ein Drehmoment zwischen ersten und zweiten Wellen einer KraftübertragungsVorrichtung in einem Fahrzeug überträgt, enthält das Bestimmen von Fahrzeugbetriebseigenschaften. Ein Soll-

Kupplungsdrehmoment wird auf der Basis der Fahrzeugsbetriebseigenschaften bestimmt. Eine Soll-Kupplungsbestätigungskraft wird auf der Basis des Soll-Drehmoments bestimmt. Eine Ist-Kupplungsbetätigungskraft wird auf der Basis eines Signals bestimmt, das von einem Kraftsensor innerhalb eines Kupplungsbetätigungskraftlastpfades geliefert wird. Das Verfahren bestimmt, ob die Ist-Kupplungsbetätigungskraft innerhalb einer vorbestimmten Toleranz der Soll-Kupplungsbetätigungskraft liegt. Eine Kraftrückkopplungssteuerung mit geschlossener Regelschleife wird durch Variieren eines elektrischen Eingangs zu dem elektromagnetischen Aktuator ausgeführt, um die Kupplungsbetätigungskraft auf der Basis des Kraftsensorssignals zu steuern.

[0010] Aus der vorliegenden Beschreibung gehen weitere Anwendungsgebiete hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

ZEICHNUNGEN

[0011] Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung von ausgewählten Ausführungsformen und nicht aller möglicher Ausführungen und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

[0012] Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeuges, das mit einer Drehmomentkupplung der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist; [0013] Figur 2 ist eine schematische Darstellung der in Figur 1 dargestellten Drehmomentkupplung in Verbindung mit einer Antriebsachsenanordnung; [0014] Figur 3 ist eine Schnittansicht der Drehmoment-kupplung; [0015] Figur 4 ist ein Flussdiagramm, das sich auf ein Aktuatorsteuersystem bezieht; und [0016] Figur 5 ist eine Schnittansicht einer anderen Drehmomentkupplung.

[0017] Entsprechende Bezugszeichen geben entsprechende Teile der einzelnen Ansichten der Zeichnungen an.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

[0018] Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der anpassungsfähig zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem ersten Drehelement und einem zweiten Drehelement gesteuert werden kann. Der Drehmomentübertragungsmechanismus findet besondere Anwendung in Kraftübertragungsvorrichtungen zur Verwendung in Motorfahrzeugantriebssträngen wie zum Beispiel einer Kupplung in einem Verteilergetriebe oder einer Reihendrehmomentkupplung oder einer Abschaltung, die zu einer Differentialeinheit in einem Verteilergetriebe oder einer Antriebsachsenanordnung gehört. Obwohl die vorliegende Offenbarung in der Folge in Verbindung mit besonderen Anordnungen zur Verwendung in spezifischen Antriebsstranganwendungen beschrieben ist, ist somit klar, dass die dargestellten und beschriebenen Anordnungen nur der Veranschaulichung verschiedener Anwendungen der vorliegenden Offenbarung dienen sollen.

[0019] Unter besonderer Bezugnahme auf Figur 1 der Zeichnungen ist ein Antrieb 10 für ein Fahrzeug mit Allradantrieb dargestellt. Der Antrieb 10 enthält einen primären Antriebsstrang 12, einen sekundären Antriebsstrang 14 und einen Antriebsstrang 16 zur Abgabe einer Drehzugkraft (d.h., eines Antriebsmoments) an die Antriebsstränge. In der besonderen dargestellten Anordnung ist ein primärer Antriebsstrang 12 der vordere Antriebsstrang, während ein sekundärer Antriebsstrang 14 der hintere Antriebsstrang ist. Der Antriebsstrang 16 ist mit einem Motor 18 und einem Mehrfachganggetriebe 20 dargestellt. Der vordere Antriebsstrang 12 enthält ein vorderes Differential 22, das durch den Antriebsstrang 16 zur Übertragung eines Antriebsmoments zu einem Paar Vorderräder 24L und 24R durch ein Paar vorderer Achswellen 26L bzw. 26R angetrieben wird. Ein hinterer Antriebsstrang 14 enthält eine Kraftübertragungseinheit 28, die durch den Antriebsstrang 16 oder das Differential 22 angetrieben wird, eine Gelenkwelle 30, die durch die Kraftübertragungseinheit 28 angetrieben wird, eine Hinterachsenanordnung 32 und eine Kraftübertragungsvorrichtung 34 zum selektiven Übertragen eines Antriebsmoments von der Gelenkwelle 30 zur Hinterachsenanordnung 32. Die Hinterachsenanordnung 32 ist mit einem hinteren Differential 35, einem Paar von Hinterrädern 36L und 36R und einem Paar von hinteren Achswellen 38L und 38R dargestellt, die das hintere Differential 35 mit entsprechenden Hinterrädern 36L und 36R verbinden.

[0020] Mit anhaltender Bezugnahme auf die Zeichnungen enthält der Antrieb 10 in der Darstellung ferner ein elektronisch gesteuertes Kraftübertragungssystem, das einem Fahrzeuglenker ermöglicht, einen Zweiradantriebsmodus, einen gesperrten ("zeitweisen") Vierradantriebsmodus oder einen "bedarfsgeregelten" Modus zu wählen. In diesem Zusammenhang ist die Kraftübertragungsvorrichtung 34 mit einer Übertragungskupplung 50 ausgestattet, die selektiv zur Übertragung eines Antriebsmoments von der Gelenkwelle 30 zur Hinterachsenanordnung 32 bedient werden kann, um die zeitweisen und bedarfsgeregelten Vierradantriebsmodi einzustellen. Das Kraftübertragungssystem enthält ferner einen strombetriebenen Kupplungsaktuator 52 zur Betätigung der Übertragungskupplung 50, Fahrzeugsensoren 54 zum Erfassen

gewisser dynamischer und Betriebseigenschaften des Motorfahrzeugs, einen Modusauswahlmechanismus 56, der dem Fahrzeuglenker ermöglicht, einen der verfügbaren Antriebsmodi zu wählen, und eine Steuerung 58 zum Steuern der Betätigung des Kupplungsaktuators 52 als Reaktion auf EingangsSignale von Fahrzeugsensoren 54 und dem Modusauswahlmechanismus 56.

[0021] Die Kraftübertragungsvorrichtung 34, in der Folge als Drehmomentkupplung 34 bezeichnet, ist schematisch in Figur 2 so dargestellt, dass sie bedienbar zwischen der Gelenkwelle 30 und einer Ritzelwelle 60 angeordnet ist. Wie erkennbar ist, enthält die Ritzelwelle 60 ein Ritzel 62, das mit einem Hypoidzahnkranz 64 in Eingriff steht, der an einem Differentialgehäuse 66 des hinteren Differentials 35 befestigt ist. Das Differential 35 ist dahingehend herkömmlich, dass Ritzel 68, die von dem Gehäuse 66 angetrieben werden, so angeordnet sind, dass sie Seitengetriebe 70L und 70R antreiben, die zur Drehung mit entsprechenden Achswellen 38L und 38R befestigt sind. Die Drehmomentkupplung 34 ist mit einer Übertragungskupplung 50 und einem Kupplungsaktuator 52 dargestellt, die zur Steuerung der Übertragung eines Antriebsmoments von der Gelenkwelle 30 zur Ritzelwelle 60 angeordnet sind und die gemeinsam den Drehmomentübertragungsmechanismus der vorliegenden Offenbarung definieren.

[0022] Unter Bezugnahme vorwiegend auf Figur 3 werden die Komponenten und die Funktion der Drehmomentkupplung 34 im Einzelnen offenbart. Wie erkennbar ist, enthält die Drehmomentkupplung 34 im Allgemeinen eine drehende Eingangswelle 76 und eine drehende Ausgangswelle 78, die in einem Gehäuse 80 durch ein Lager 82 zur Drehung relativ zueinander gehalten werden. Ein weiteres Lager 84 stützt die drehende Ausgangswelle 78. Die drehende Eingangswelle 76 ist zur Drehung mit der Gelenkwelle 30 befestigt. Die drehende Ausgangswelle 78 ist zur Drehung mit der Ritzelwelle 60 über eine Kerbverzahnung 86 befestigt. • 9 • · • · · «

Ml« * [0023] Die Übertragungskupplung 50 enthält eine Trommel 88, die zur Drehung mit der drehenden Eingangswelle 76 befestigt ist. Eine Nabe 90 ist zur Drehung mit der drehenden Ausgangswelle 78 befestigt. Mehrere innere Kupplungsplatten 92 sind zur Drehung mit der Nabe 90 befestigt. Mehrere äußere Kupplungsplatten 94 sind zur Drehung mit der Trommel 88 befestigt. Die inneren und äußeren Kupplungsplatten 92, 94 sind miteinander verschachtelt. Eine Anwendungsplatte 96 wird von einem Lager 100 drehbar auf einem Anwendungsrohr 98 gehalten. Das Lager 100 ist so erfasst, dass die Anwendungsplatte 96, Lager 100 und das Anwendungsrohr 98 sich als eine Einheit bewegen. Mehrere um den Umfang beabstande-te Stifte 102 erstrecken sich durch eine Trägerplatte 104, die an der Trommel 88 befestigt ist. Eine Rückstellfeder 106 ist zwischen der Trägerplatte 104 und der Anwendungsplatte 96 positioniert, um die Anwendungsplatte 96 in eine erste oder zurückgestellte Position vorzuspannen. Es sollte klar sein, dass die Stifte 102 mit der Anwendungsplatte integriert als eine monolithische, einstückige Komponente gebildet sein können. In der zurückgestellten Position üben die Stifte 102 keine Kompressionskraft auf die inneren und äußeren Kupplungsplatten 92, 94 aus. Zwischen der Anwendungsplatte 96 und der Trommel 88 sind Dichtungen 108 vorgesehen, die das Eindringen von Kontaminanten in das Innenvolumen der Trommel 88 verhindern, die die inneren Kupplungsplatten 92 und äußeren Kupplungsplatten 94 enthält.

Ein weiteres Paar von Dichtungen 110 ist zwischen dem Anwendungsrohr 98 und einer Bohrung 112 vorgesehen, die sich durch einen ersten oder vorderen Abschnitt 114 des Gehäuses 80 erstreckt.

[0024] Der Kupplungsaktuator 52 enthält einen Stator 1 18, der in dem Gehäuse 80 positioniert ist. Ein axial beweglicher Anker 120 ist an dem Anwendungsrohr 98 befestigt und in unmittelbarer Nähe zum Stator 118 positioniert. Die Rückstellfeder 106 spannt das Anwendungsrohr 98 und den An- ker 12 0 vom Stator 118 weg. Die Bewegung des Anwendungsroh-res 98 ist durch einen Haltering 122 begrenzt. Es sollte klar sein, dass das Anwendungsrohr 98 axial und drehbar relativ zur drehenden Ausgangswelle 78 bewegbar ist und dass der Anker 120, der Stator 118, das Anwendungsrohr 98 und das Gehäuse 80 während des Betriebs der Übertragungskupp-lung 50 nicht drehen. Ein Einstellring 126 ist mit dem Stator 118 verschraubt, um die Position einer Endfläche 128 des Einstellrings 126 zu verändern. Ein piezoelektrischer Ring 130 ist zwischen der Endfläche 128 und einem Steg 134 eines zweiten oder hinteren Abschnitts 136 des Gehäuses 80 positioniert. Eine Spannfeder 140 wirkt auf eine Endfläche 141 des Einstellrings 126 gegenüber der Endfläche 128. Die Feder 140 greift in einen Sitz 142, der an einem ersten Abschnitt 114 gebildet ist. Die Feder 140 spannt den Stator 118 und Einstellring 126 zu einem zweiten Gehäuseabschnitt 136 vor. In der anfänglichen Anordnung wird der Einstellring 126 relativ zum Stator 118 gedreht um sicherzustellen, dass die Feder 140 eine vorbestimmte Kompressionslast auf den Einstellring 126, den piezoelektrischen Ring 130 und den zweiten Gehäuseabschnitt 136 ausübt. Auf diese Weise ist der Einstellring 126 bedienbar, um Unterschiede in Komponententoleranzen zu berücksichtigen. Es sollte klar sein, dass der Einstellring 126 weggelassen werden und eine Unterlegscheibe während der Montage hinzugefügt werden kann, um Unterschiede in den Dimensionen zu berücksichtigen.

[0025] Der zweite Gehäuseabschnitt 136 stützt die drehende Ausgangswelle 78 drehend durch ein Lager 82. Das Lager 82 ist derart gekoppelt, dass die drehende Ausgangswelle 78 in ihrer axialen Bewegung relativ zum zweiten Gehäuseabschnitt 136 beschränkt ist.

[0026] Der Anker 120, das Anwendungsrohr 98, das Lager 100, die Anwendungsplatte 96 und die Stifte 102 sind axial aus einer zurückgezogenen Position in eine ausgerückte Position beweglich, wobei Stifte 102 innere Kupplungsplatten

92 und äußere Kupplungsplatten 94 zusammenpressen, um ein Drehmoment über die Übertragungskupplung 50 zu übertragen. Der Anker 120 wird zum Stator 118 gezogen, wenn Strom durch den Stator 118 strömt. Ferner steht die Steuerung 58 mit dem Stator 118 in elektrischer Verbindung. Die Drehmoment-kupplung 34 kann in einem Drehmomentübertragungsmodus betrieben werden, indem als Reaktion auf einen Befehl von der Steuerung 58 Strom durch den Stator 118 geleitet wird.

[0027] Ein Aktuatorsteuersystem enthält die Steuerung 58, die Fahrzeugsensoren 54 und den piezoelektrischen Ring 130. Der piezoelektrische Ring 130 ist innerhalb des Lastpfades angeordnet, der während der elektrischen Anregung des Stators 118 erzeugt wird. Der Lastpfad, der während der Übertragung des Drehmoments über die Übertragungskupplung 50 erzeugt wird, enthält den Stator 118, den Einstellring 126, den piezoelektrischen Ring 130, den zweiten Gehäuseabschnitt 136, das Lager 82, die drehende Ausgangswelle 78, die Nabe 90, die inneren und äußeren Kupplungsplatten 92, 94, die Stifte 102, die Anwendungsplatte 96, das Lager 100, das Anwendüngsrohr 98 und den Anker 120. Der Lastpfad zwischen der Nabe 90 und der drehenden Ausgangswelle 78 enthält einen Abschnitt 152 mit vergrößertem, abgestuftem Durchmesser der drehenden Ausgangswelle 78, der mit einem sich radial nach innen erstreckenden Flansch 154 der Nabe 90 in Eingriff steht. Der piezoelektrische Ring 130 ist bedienbar, um ein Signal auszugeben, das die Kompressionskraft zwischen dem Einstellring 126 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 136 anzeigt. Die Position des piezoelektrischen Rings 130 ist nur beispielhaft. Zum Beispiel wird in Betracht gezogen, dass der piezoelektrische Ring 130 auch in andere Komponenten integriert sein kann, einschließlich des Stators 118, des Einstellrings 126, des hinteren Gehäuseabschnitts 136 oder der Verbindung zwischen Lager 82 und hinterem Gehäuseabschnitt 136. Der piezoelektrische Sensor kann sich nahezu an jeder Stelle in dem feststehenden Abschnitt der Übertragungskupplung 50 befinden, wie zuvor be-

schrieben wurde. Ferner können separate piezoelektrische Elemente um den Umfang beabstandet sein, anstatt den piezoelektrischen Ring 130 zu verwenden.

[0028] Anhand der zuvor beschriebenen Anordnung von Komponenten sollte klar sein, dass eine erste Nebenanordnung 160 so definiert sein kann, dass sie das Gehäuse 80, das Anwendungsrohr 98, den Stator 118, den Anker 120, die Feder 140, den Einstellring 126 und den piezoelektrischen Ring 130 enthält. Die Nebenanordnung 160 kann an einer Stelle zusammengebaut werden, die von der Anordnungsstelle der anderen Komponenten der Übertragungskupplung 50 getrennt ist. Der Eintritt von Kontaminanten in das Gehäuse 80 kann während des Montageprozesses und während der funktionellen Verwendung der Übertragungskupplung 50 minimiert werden. Eine andere Nebenanordnung 162 kann so definiert werden, dass sie die Trommel 88, die Nabe 90, die inneren und äußeren Kupplungsplatten 92, 94, die drehende Ausgangswelle 78, das Lager 84, die Trägerplatte 104, die Stifte 102 und die Anwendungsplatte 96 enthält. Durch die Verwendung der Nebenanordnungen 160, 162, kann Wärme, die durch die reibschlüssige Verbindung von inneren Kupplungsplatten 92 und äußeren Kupplungsplatten 94 entsteht, einfach auf die Trommel 88 übertragen werden. Die Trommel 88 ist in Verbindung mit der Atmosphäre positioniert, um eine Wärmeabgabe von der Übertragungskupplung 50 zu erleichtern. Ferner ist die Nebenanordnung 160 von der Nebenanordnung 162 getrennt und beabstandet, um den elektromagnetischen Aktuator 52 von der Wärme abzuschirmen, die durch die Übertragungskupplung 50 erzeugt wird. Es wird in Betracht gezogen, dass eine exaktere Kupplungssteuerung erreicht werden kann, indem eine relativ konstante Temperatur des Stators 118 während des Betriebs der Drehmomentkupplung 34 aufrecht erhalten wird.

[0029] Figur 4 zeigt ein logisches Flussdiagramm, das sich auf die Steuerung der Drehmomentkupplung 34 bezieht.

In Block 180 senden Fahrzeugsensoren 54 Signale, die Len- kereingaben und verschiedene Fahrzeugbetriebseigenschaften anzeigen, zur Steuerung 58. Die Signale können Fahrzeuggeschwindigkeiten, einzelne Raddrehzahlen, Übersetzungsgetriebeverhältnisse, Lenkwinkel, Motordrehzahl, Drosselposition, Umgebungstemperatur und Schlupfdrehzahl zwischen Eingangswelle 76 und Ausgangswelle 78 unter anderen Fahrzeugeigenschaften angeben. In Block 182 wird ein Soll-Drehmoment, das über die Drehmomentkupplung 34 übertragen werden soll, auf der Basis der Fahrzeugbetriebseigenschaften und Lenkereingaben bestimmt. Das Soll-Drehmoment kann eine Größe eines Null-Drehmoments enthalten, wenn keine Drehmomentübertragung über die Drehmomentkupplung 34 erwünscht ist.

[0030] In Block 184 wird eine Soll-Kupplungsbetätigungskraft auf der Basis des Soll-Drehmoments bestimmt, das in Block 182 bestimmt wurde. Die Steuerung 58 kann mit einer oder mit Zugriff auf eine Verweistabelle programmiert sein oder kann einen Algorithmus eines zuvor bestimmten Verhältnisses zwischen Einsatzkraft und Kupplungsdrehmoment ausführen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Kupplungsbetätigungskraft-gegenüber-Drehmoment-Kurve empirisch durch Anwenden einer Reihe verschiedener elektrischer Eingaben mit verschiedenen Größen in den Stator 118 erstellt werden kann. Das erhaltene Verhältnis von Einsatzkraft zu Drehmoment wird in der Verweistabelle gespeichert.

[0031] In Block 186 wird eine tatsächliche Kupplungsbetätigungskraft auf der Basis des Ausgangs des piezoelektrischen Rings 130 bestimmt. In Block 188 wird die tatsächliche Einsatzkraft mit der Soll-Einsatzkraft verglichen. Wenn die tatsächliche Einsatzkraft innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs der Soll-Einsatzkraft liegt, kehrt die Steuerung zu Block 180 zurück. Wenn die tatsächliche Einsatzkraft außerhalb des Toleranzbereichs der Soll-Einsatzkraftposition liegt, variiert die Steuerung 58 einen I»« elektrischen Eingang zum Stator 118, um die Einsatzkraft in einem Versuch, die Soll-Einsatzkraft zu erreichen, zu variieren. Die Steuerung kehrt zu Block 186 zurück, wo die neue Einsatzkraft mit der Soll-Einsatzkraft verglichen wird. Die Positionssteuerung mit geschlossener Regelschleife wird fortgesetzt, bis die Bedingungen von Block 188 erfüllt sind.

[0032] Figur 5 zeigt eine andere Drehmomentkupplung 200. Die Drehmomentkupplung 200 ist im Wesentlichen ähnlich der Drehmomentkupplung 34. Daher sind ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Ferner werden aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen den Kupplungen nur die Unterschiede hervorgehoben. Die Drehmomentkupplung 200 enthält ein Gehäuse 202 mit einem ersten Abschnitt 204, der an einem zweiten Abschnitt 206 befestigt ist. Eine Trommel 208 ist in dem Gehäuse 202 zur Drehung gehalten und positioniert. Die drehende Eingangswelle 76 ist einstückig mit der Trommel 208 gebildet. Eine Anwendungsplatte 210 ist zur Drehung mit der drehenden Ausgangswelle 78 befestigt und relativ zu dieser axial beweglich. Der Anker 120 ist an der Anwendungsplatte 210 befestigt. Daher drehen und bewegen sich die drehende Ausgangswelle 78, der Anker 120, die Anwendungsplatte 210, die inneren Kupplungsplatten 92 und die Nabe 90 bei derselben Geschwindigkeit. Eine Rückstellfeder 214 spannt die Anwendungsplatte 210 und den Anker 120 in ihre zurückgezogene Position. Der piezoelektrische Ring 130 bleibt wie zuvor in Bezug auf die Drehmomentkupplung 34 beschrieben im Lastpfad. Die Rückkopplungssteuerung mit geschlossener Regelschleife kann auf der Basis der Kraft erreicht werden, die durch den elektromagnetischen Aktuator 52 ausgeübt und durch den piezoelektrischen Ring 130 angezeigt wird, wie zuvor in Bezug auf die Drehmomentkupplung 34 beschrieben.

[0033] Ferner offenbart und beschreibt die vorangehende Besprechung nur beispielhafte Ausführungsformen der vorlie- :i5 genden Offenbarung. Ein Fachmann erkennt aus dieser Besprechung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen sofort, dass verschiedene Änderungen, Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (19)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. DrehmomentÜbertragungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug, aufweisend: eine erste Welle; eine zweite Welle; eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den ersten und zweiten Wellen; einen elektromagnetischen Aktuator, der einen axial beweglichen Anker zum Ausüben einer Einsatzkraft auf die Kupplung enthält; und ein AktuatorsteuerSystem, das einen Kraftsensor enthält, der zur Ausgabe eines Signals bedienbar ist, das eine auf die Kupplung ausgeübte Kraft anzeigt, wobei das Steuersystem ein Sol1-Drehmoment, das von der Kupplung übertragen werden soll, und eine Soll-Einsatzkraft auf der Basis des Soll-Drehmoments bestimmt, wobei das Steuersystem bedienbar ist, um einen elektrischen Eingang zu dem elektromagnetischen Aktuator zu variieren, um eine Steuerung mit geschlossener Regelschleife der auf die Kupplung ausgeübten Kraft durchzuführen.
2. 2. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor ein piezoelektrisches Element enthält . Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor an einen Stator des elektromagnetischen Aktuators gekoppelt ist.
3. 3 .
4. 4. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor in einem Lastpfad zwischen einem Gehäuse, das die Kupplung enthält, und einem Stator des elektromagnetischen Aktuators positioniert ist.
5. 5. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Soll-Drehmoment durch Auswerten von Fahrzeugbetriebseigenschaften bestimmt wird, einschließlich Fahrzeuggeschwindigkeit und Drosselposition.
6. 6. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Anker zur Drehung mit einer von der ersten und zweiten Welle befestigt ist.
7. 7. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Anker weder mit der ersten noch mit der zweiten Welle dreht.
8. 8. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor einen piezoelektrischen Ring enthält .
9. 9. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor innerhalb eines Kupplungsbetäti-gungskraftlastpfades positioniert ist, der eine von den ersten und zweiten Wellen enthält.
10. 10. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor vom Anker beabstandet und radial außerhalb von diesem positioniert ist.
11. 11. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aktuator ein Gehäuse enthält, das einen Stator und den Anker beinhaltet, wobei die Kupplung eine Trommel enthält, die außerhalb des Gehäuses positioniert ist. ·#· «
12. 12. Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug, aufweisend: eine erste Welle; eine zweite Welle; eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den ersten und zweiten Wellen; einen elektromagnetischen Aktuator, der einen axial beweglichen Anker zum Ausüben einer Einsatzkraft auf die Kupplung enthält; und ein Aktuatorsteuersystem, das einen Kraftsensor enthält, der innerhalb eines Kupplungsbetätigungskraftlastpfads positioniert und bedienbar ist, um ein Signal auszugeben, das eine auf die Kupplung ausgeübte Kraft anzeigt, wobei das Steuersystem eine Steuerung enthält, die bedienbar ist, um den elektromagnetischen Aktuator zu steuern, um die auf die Kupplung ausgeübte Kraft auf der Basis des Kraftsensorssignals zu variieren .
13. 13. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Kraftsensor ein piezoelektrisches Element enthält.
14. 14. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Sensor eine Ringform enthält, die eine der ersten und zweiten Wellen umgibt.
15. 15. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Kraftsensor an einen Stator des elektromagnetischen Aktuators gekoppelt ist. • · · « ψ m * · • i Γ· ·
16. 16. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Stator innerhalb eines Gehäuses, das den Anker enthält, axial beweglich ist.
17. 17. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 16, des Weiteren enthaltend eine Feder, die den Stator in Kontakt mit dem Kraftsensor spannt.
18. 18. Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Kraftsensor innerhalb eines Lastpfades zwischen einem Gehäuse, das die Kupplung enthält, und einem Stator des elektromagnetischen Aktuators positioniert ist.
19. 19. Verfahren zum Steuern eines elektromagnetischen Aktuators für eine Kupplung, die ein Drehmoment zwischen ersten und zweiten Wellen einer KraftübertragungsVorrichtung in einem Fahrzeug überträgt, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen von Fahrzeugbetriebseigenschaften; Bestimmen eines Soll-Kupplungsdrehmoments auf der Basis der Fahrzeugbetriebseigenschaften; Bestimmen einer Soll-Kupplungsbetätigungskraft auf der Basis des Soll-Drehmoments; Bestimmen einer Ist-Kupplungsbetätigungskraft auf der Basis eines Signals, das von einem Kraftsensor geliefert wird, der in einem Kupplungsbetätigungskraftlast-pfad angeordnet ist; Bestimmen, ob die Ist-Kupplungsbetätigungskraft innerhalb einer vorbestimmten Toleranz der Soll-Kupplungsbetätigungskraft liegt; und Durchführen einer Kraftrückkopplungssteuerung mit geschlossener Regelschleife durch Variieren eines elektrischen Eingangs zu dem elektromagnetischen Aktuator, um die Kupplungsbetätigungskraft auf der Basis des Kraftsensorssignals zu steuern. Verfahren nach Anspruch 19, des Weiteren enthaltend das Speichern von Drehmoment-gegenüber-Kupplungsbetätigungskraft-Informationen während einer Kupplungstestung vor dem Einbau der Kupplung in das Fahrzeug, wobei die Bestimmung der Soll-Kupplungsbetätigungskraft auf den Informationen beruht .