CN106015377B - 用于确定摩擦离合器的与温度相关的性能的方法 - Google Patents

用于确定摩擦离合器的与温度相关的性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于确定摩擦离合器的与温度相关的性能的方法，所述摩擦离合器具有承载摩擦面的、且呈至少一个反压盘和至少一个压盘的形式的至少两个盘，其中温度模型至少借助于到摩擦离合器中的能量输入来估算离合器温度。为了进一步改进摩擦离合器的功能的温度相关性，根据由温度模型估算的温度和至少两个盘的几何结构的特性确定与温度相关的摩擦功率。

Description

用于确定摩擦离合器的与温度相关的性能的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定摩擦离合器的与温度相关的性能的方法，所述摩擦离合器具有承载摩擦面的、且呈至少一个反压盘和至少一个压盘的形式的至少两个盘，其中温度模型至少借助于到摩擦离合器中的能量输入来估算离合器温度。
背景技术
摩擦离合器作为在机动车的传动系中的单离合器或双离合器是充分已知的，所述摩擦离合器例如设置在内燃机的曲轴和变速器的变速器输入轴或双离合器变速器的变速器输入轴之间。在此，能控制的扭矩经由摩擦离合器借助于在一方面反压盘和能轴向移动的压盘和另一方面离合器从动盘的摩擦衬片之间的摩擦配合来传递，其中经由摩擦配合传递的扭矩与夹紧力相关，如与摩擦接合的摩擦面的、压盘的预紧力、摩擦副——即摩擦衬片的摩擦面和反压盘和压盘的配合摩擦面——的摩擦系数以及其他参数相关。在此经由摩擦配合传递的摩擦功率是与温度相关的，使得实时已知的离合器温度是对于摩擦离合器的运行决定性的质量特征。在此，能够设有离合器温度传感器，其中由于摩擦离合器的转动的构件付诸实施是困难的。此外，例如从DE 101 55 459 A1中已知一种方法，其中根据温度模型估算离合器温度。对此，检测经由摩擦离合器传递的扭矩和摩擦离合器的在输入和输出端上的转速，使得从输入到摩擦离合器中的摩擦功率中能够估算摩擦离合器的盘、即反压盘和压盘的加热。此外，检测外部温度，例如内燃机的冷却剂的温度，以便与摩擦离合器周围的温度相关地检测热量流进而能够更好地估算离合器温度。借助于该离合器温度能够在一定程度上实时地估算摩擦接合的与温度相关的摩擦系数和由此产生的摩擦功率，使得夹紧力，例如执行器的压紧力能够匹配于摩擦离合器的温度情况。
发明内容
本发明的目的是改进所述方法，以便能够更好地补偿影响摩擦功率的参数。
所述目的通过一种用于确定摩擦离合器的与温度相关的性能的方法来实现，所述摩擦离合器具有承载摩擦面的、呈至少一个反压盘和至少一个压盘的形式的至少两个盘，其中温度模型至少借助于到所述摩擦离合器中的能量输入估算离合器温度，其特征在于，根据由所述温度模型估算的温度和至少两个所述盘的几何结构的特性确定与温度相关的摩擦功率。在下文中描述了所述方法的有利的实施方式。
提出的方法用于确定摩擦离合器的，尤其是由执行器、例如流体静力学执行器操纵的摩擦离合器的与温度相关的性能。这种摩擦离合器具有承载摩擦面——如配合摩擦面——的呈至少一个反压盘和至少一个压盘的形式的至少两个盘，其中反压盘通常轴向固定地设置并且压盘相对于所述反压盘抗扭地且能轴向移动地设置。在反压盘和压盘的摩擦面之间以轴向夹紧的方式设置有具有离合器从动盘的摩擦面的摩擦衬片。借助于压盘实现夹紧，所述压盘经由杠杆系统和例如转动分离的操纵系统沿着执行器的操纵行程移动。对所述摩擦离合器的替选的构型能够是组合成双离合器的、分别由执行器操纵的两个摩擦离合器，其中摩擦离合器能够分别具有反压盘和压盘或共同的反压盘和各自的压盘。摩擦离合器的例如具有辅助驱动等的其他实施方案同样适合于提出的方法。能够对于反压盘和/或对于压盘执行提出的方法，使得下面在共同的描述中，术语“盘”用于所述反压盘和压盘。
提出的方法以常规的方式借助于离合器温度传感器或以优选的方式借助于温度模型检测离合器温度。在此，温度模型至少借助于到摩擦离合器中的能量输入来估算离合器温度。例如从经由摩擦离合器传递的离合器力矩、滑移转速，即在曲轴的转速或输入端件——例如摩擦离合器的反压盘——的转速与离合器从动盘的转速或变速器输入轴的转速之间的差、摩擦副的摩擦面、压盘的压紧力、当前有效的且要借助于提出的方法匹配的摩擦系数、盘的热容量、盘的导热性和/或类似参数中得到能量输入。转速能够借助于转速传感器来检测并且借助于直接传导或经由CAN总线传递到实施提出的方法的控制器上。替选地，能够借助于车轮转速传感器在考虑变速器的传动比的情况下得到转速，例如变速器输入轴的转速。
除了在一定程度上实时地检测出的或借助于温度模型估算的离合器温度以外，在提到的方法中考虑至少两个盘的几何结构的特性并且依据所述特性确定与温度相关的摩擦功率。当能够借助于温度模型考虑摩擦离合器中的仅轴向的或温度梯度时，通过提出的方法由于所考虑的盘的几何结构的构成也能够确定或估算盘对摩擦功率的径向的影响。
根据第一实施方式，借助于在盘中的温度的2D或3D模型确定对摩擦功率的与温度相关的影响。只要在提出的控制器中存在足够的计算空间，那么就能够为此执行模拟计算，例如有限元法(FEM)计算。
尤其能够在至少两个盘中的至少一个中确定与温度相关的罐状部(Topfung)并且由所述罐状部确定通过该罐状部引起的摩擦系数变化。
根据所述方法的用于节约计算耗费和/或在受限制的计算空间下的一个优选的实施方式，能够不考虑FEM计算，其中几何结构的特性，例如一个或多个盘的与温度相关的罐状部借助于这些盘的弯曲梁的确定来计算或估算。在此，摩擦离合器的盘借助于在其摩擦面上的压紧力相对于摩擦面轴向地支撑，例如在轴向固定的反压盘的情况下在曲轴上、轴向的固定支承件或类似元件上支撑和在壳体如摩擦离合器的离合器盖上的压盘的情况下经由杠杆系统，例如盘形弹簧或杠杆弹簧以及相对于执行器的执行器力支撑。以这种方式产生下述弯曲梁，所述弯曲梁根据盘的与温度相关的材料特性和几何结构的构成和施加到所述盘上的力和力的施加面积而变化。
为了考虑材料特性的温度相关性，例如能够根据盘的与温度相关地确定的弹性模量来确定弯曲梁。在此，在开始运行前、例如在安装带端部上装入之前弹性模量的温度性能例如能够在摩擦离合器的质量控制期间例如以弹性模量关于温度的特征曲线的方式确定并且接着存储在控制器中。此外在控制器中还能够存储——例如从经验数据或由FEM计算中得到的——弹性模量的长时间处理。接着在摩擦离合器的已装入的状态中，能够在摩擦离合器的运行期间在一定程度上实时地进行弯曲梁的确定。
在此，在方法的一个实施方式中，能够在确定至少一个盘的弯曲梁之后确定至少一个压盘相对于至少一个反压盘的与弯曲梁相关的压紧力变化。从以这种方式确定的压紧力变化中能够确定摩擦离合器的摩擦功率变化，使得能够修正或匹配执行器的执行器力或压紧力关于操纵行程进而关于摩擦系数的特征曲线或者在预设的压紧力下能经由摩擦离合器传递的离合器力矩的特征曲线，其中由于盘中的一个或其罐状部的变化的弹性而引起所述压紧力变化。
为了进行弯曲梁的计算或确定，能够将基本上旋转对称的至少一个盘通过计算划分为至少一个弯曲梁区段，其中根据至少一个弯曲梁区段来确定弯曲梁。
在单摩擦离合器或具有分别带有反压盘和压盘的两个摩擦离合器的双离合器的一个实施方式中，能够通过用于相应的反压盘和相应的压盘的弯曲梁的确定来确定与温度相关的摩擦功率。
在具有带有共同的反压盘的两个摩擦离合器的双离合器的一个实施方式中，能够根据反压盘的弯曲梁和两个压盘的弯曲梁来确定用于两个摩擦离合器的与温度相关的摩擦功率。
在双离合器的情况下，能够与摩擦离合器的弯曲梁的确定和/或温度模型相关地考虑两个摩擦离合器对彼此的干扰影响。
还证实为对于方法的简化的实施方式有利的是，忽略与温度相关的弹性模量，例如将其作为关于温度恒定的数值代入。此外，在具有用于两个摩擦离合器的共同的中央盘的双离合器中，中央盘的弯曲梁的影响由于其相对于压盘的高的刚性而能够被忽略并且不用考虑所述中央盘的弯曲梁的确定。
附图说明
根据提出的方法的在图1至4中示出的实施例详细阐述本发明。在此示出：
图1示出提出的方法的具有连续的方法步骤的方框图；
图2示出用于计算盘的弯曲梁的盘的弯曲梁区段的3D视图；
图3示出盘的力分布的示意图；以及
图4示出摩擦离合器的压紧力的关于其行程的图表。
具体实施方式
图1的方框图10示出提出的方法的流程。在步骤1中，确定离合器温度。能够借助于一个或多个可能存在的温度传感器测量离合器温度或者根据其建模。替选地，能够不借助于离合器温度传感器而借助于温度模型估算离合器温度。为此，能够处理其他的运行参数，例如引入到摩擦离合器中的摩擦力矩、摩擦离合器的热容量、当前的摩擦系数、容纳有摩擦离合器的离合器壳周围的温度等，所述摩擦力矩例如能够从摩擦离合器的滑转率如从输入和输出转速以及施加的扭矩中确定。
在步骤2中进行摩擦离合器的至少一个盘，例如压盘或反压盘的弹性模量的确定，应确定所述摩擦离合器的摩擦功率提高。弹性模量的确定根据盘的几何结构的构成和所应用的特性来进行并且能够与温度相关地根据当前确定的离合器温度来进行或设为固定值。弹性模量能够事先作为关于温度的特征曲线或固定值存储在用于执行方法的控制器的存储器中并且在执行方法时被调用。事先在将摩擦离合器装入到车辆中之前，例如能够通过计算的方式或根据经验对相应的几何结构和材料特性确定特征曲线或固定值。
在步骤3中将盘通过计算划分为弯曲梁区段，在所述弯曲梁区段上进行弯曲梁的随后的计算。
在步骤4中，根据离合器温度计算在步骤3中定义的弯曲梁的弯曲，例如最大弯曲。基于盘的施加的压紧力和/或几何结构的构成，与温度相关地进行摩擦面的变化或盘相对于摩擦衬片的摩擦面的压紧力的变化，其例如通过盘的罐状部而引起。
在步骤5中，从弯曲梁的弯曲中确定，例如计算或估算变化，例如对摩擦衬片起作用的压紧力的提高。
在步骤6中，从压紧力的变化中确定，例如估算或计算摩擦离合器的摩擦功率的变化。借助于确定的摩擦功率，能够匹配离合器特征曲线的摩擦系数。离合器特征曲线描述能经由摩擦离合器传递的力矩关于摩擦离合器的操纵行程的相关性。在此，借助于抽样点和描述离合器特征曲线的斜率的摩擦系数连续地且与离合器温度相关地匹配离合器特征曲线。在此，摩擦离合器能够构成为压合式或压开式摩擦离合器。
步骤7对应于步骤1，使得循环地执行提出的方法。方法示出用于单个盘的、优选压盘的流程。在其他的实施方式中，方框图10能够扩展到摩擦离合器的多个盘，例如压盘和反压盘和/或扩展到多个摩擦离合器，例如组合成双离合器的两个摩擦离合器。
图2示出图1的方框图10的计算所基于的弯曲梁区段11。弯曲梁区段11由于压盘的圆盘状的构成而具有内半径rin和外半径rout和高h。
图3示意地示出在内半径rin和外半径rout之间作用到平坦地示出的弯曲梁区段11上的压紧力FAPK。所述压紧力造成弯曲梁区段11的围绕压盘的进而弯曲梁区段11的半径rc上的固定在外壳上的支撑装置12的与温度相关的挠度f。基于挠度f的计算，经由传递的离合器力矩计算或估算摩擦功率变化。
图4示出在预设的温度下压紧力关于在此压开式摩擦离合器的操纵行程的图表13。从示出的压紧力中，根据所提出的方法计算压盘的挠度并且随后从中计算出摩擦离合器的摩擦功率的变化。
附图标记列表
1 步骤
2 步骤
3 步骤
4 步骤
5 步骤
6 步骤
7 步骤
10 方框图
11 弯曲梁区段
12 支撑装置
13 图表
f 挠度
FAPK 压紧力
h 高度
rc 半径
rin 半径
rout 半径

Claims (7)

1.一种用于确定摩擦离合器的与温度相关的性能的方法，所述摩擦离合器具有承载摩擦面的、呈至少一个反压盘和至少一个压盘的形式的至少两个盘，其中温度模型至少借助于到所述摩擦离合器中的能量输入估算离合器温度，
其特征在于，根据由所述温度模型估算的温度和至少两个所述盘的几何结构的特性确定与温度相关的摩擦功率，其中，在至少两个所述盘中的至少一个中确定与温度相关的罐状部并且从所述罐状部中确定摩擦系数变化，借助于确定所述盘的弯曲梁来确定所述罐状部，根据所述盘的与温度相关地确定的弹性模量来确定所述弯曲梁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性模量的温度性能在所述摩擦离合器开始运行前存储在控制器中并且在所述摩擦离合器的运行期间实时地进行所述弯曲梁的确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定至少一个所述盘的所述弯曲梁之后，确定至少一个所述压盘的相对于至少一个所述反压盘的与所述弯曲梁相关的压紧力变化。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从所述压紧力变化中确定所述摩擦离合器的摩擦功率变化。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，为了确定所述弯曲梁，将至少一个所述盘通过计算划分为至少一个弯曲梁区段(11)并且根据至少一个所述弯曲梁区段(11)确定所述弯曲梁。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在摩擦离合器中或在具有分别带有反压盘和压盘的两个摩擦离合器的双离合器中，通过为相应的所述反压盘和相应的所述压盘确定弯曲梁来确定与温度相关的所述摩擦功率。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在具有带有共同的反压盘的两个摩擦离合器的双离合器中，根据所述反压盘的至少一个弯曲梁和两个所述压盘的弯曲梁确定用于两个摩擦离合器的与温度相关的所述摩擦功率。
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