DE10120662A1 - Kupplungssystem - Google Patents
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Abstract
Ein Kupplungssystem umfasst eine Kupplungsanordnung (12), eine Stelleinrichtung (6) zur Betätigung der Kupplungsanordnung (12), welche Stelleinrichtung (6) zur Durchführung von Betätigungsvorgängen unter Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung (8) steht, eine Wegsensoranordnung (42) zur Erfassung einer mit der Bewegung einer bei Durchführung eines Betätigungsvorgangs sich verlagernden Komponente (24) in Zusammenhang stehenden ersten Größe, sowie eine Drehmomentsensoranordnung (52) zur Erfassung einer mit einem über eine Kupplungsanordnung (12) übertragenen Kupplungsmoment in Zusammenhang stehenden zweiten Größe. Die Ansteuervorrichtung (8) steuert die Stellvorrichtung (6) zur Durchführung von Betätigungsvorgängen wenigstens zweitweise in Abhängigkeit von wenigstens der zweiten Größe an.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem, umfassend eine
Kupplungsanordnung und eine Stelleinrichtung zur Betätigung der Kupp
lungsanordnung, welche Stelleinrichtung zur Durchführung von Betäti
gungsvorgängen unter Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung steht.
Derartige Kupplungssysteme, welche im Stand der Technik auch allgemein
als automatisierte Kupplungssysteme bekannt sind, finden in modernen
Kraftfahrzeugen immer mehr Anwendung. Um insbesondere auch in Syn
chronisation mit den in einer Getriebeanordnung durchzuführenden Schalt
vorgängen die Kupplung zum richtigen Zeitpunkt und mit der richtigen
Geschwindigkeit einzurücken bzw. auszurücken, muss die Ansteuervor
richtung, welche letztendlich durch entsprechende Signale die Stelleinrich
tung zur Durchführung bestimmter Stellvorgänge aktiviert, Information über
den momentanen Betriebszustand der Kupplung erhalten. Hierzu ist es
bekannt, den Ausrückweg der Kupplung zu erfassen, beispielsweise durch
Erfassung der Ausrückstellung eines Nehmerzylinders eines fluidisch arbei
tenden Ausrücksystems. Im Allgemeinen besteht zwischen einer derartigen
Ausrückstellung und dem Betriebszustand der Kupplung und somit dem
über die Kupplung momentan übertragenen oder maximal übertragbaren
Kupplungsmoment ein bestimmter Zusammenhang. Dieser Zusammenhang
ist jedoch über die Betriebslebensdauer einer Kupplung hinweg aufgrund
des auftretenden Verschleißes nicht konstant und kann sich beispielsweise
auch mit der im Bereich der Kupplung vorherrschenden Temperatur ändern.
Eine Änderung des zunächst als feststehend angenommenen Zusammen
hangs zwischen der Bewegung oder der Stellung eines Ausrückerelementes
und des tatsächlich über die Kupplung übertragenen Kupplungsmomentes
kann dazu führen, dass die Kupplung zu früh oder zu schnell beispielsweise
über eine Betriebsstellung hinweg verstellt wird, in welcher oder ab wel
cher diese kommend von einer vollkommen ausgerückten Stellung beginnt,
ein Drehmoment zu übertragen. Dies kann einen Einkuppelstoß ergeben,
welcher bei häufigem Auftreten zu einem übermäßigen Verschleiß führen
kann, zumindest jedoch einem Fahrer eines mit einem derartigen System
ausgestatteten Fahrzeugs ein unangenehmes Fahrgefühl verleihen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kupplungssystem vor
zusehen, bei welchem mit erhöhter Präzision ein Betätigungsvorgang einer
Kupplungsanordnung vorgenommen werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein
Kupplungssystem, umfassend eine Kupplungsanordnung, eine Stelleinrich
tung zur Betätigung der Kupplungsanordnung, welche Stelleinrichtung zur
Durchführung von Betätigungsvorgängen unter Ansteuerung einer Ansteu
ervorrichtung steht, eine Wegsensoranordnung zur Erfassung einer mit der
Bewegung einer bei Durchführung eines Betätigungsvorgangs sich ver
lagernden Komponente in Zusammenhang stehenden ersten Größe, sowie
eine Drehmomentsensoranordnung zur Erfassung einer mit einem über die
Kupplungsanordnung übertragenen Kupplungsmoment in Zusammenhang
stehenden zweiten Größe, wobei die Ansteuervorrichtung die Stellvorrich
tung zur Durchführung von Betätigungsvorgängen wenigstens zeitweise in
Abhängigkeit von wenigstens der zweiten Größe ansteuert.
Bei der vorliegenden Erfindung wird also der Weg gegangen, dass zumin
dest zeitweise das erfasste über die Kupplung übertragene Drehmoment
bzw. eine damit in Zusammenhang stehende Größe in die Erzeugung eines
Ansteuersignals für die Stelleinrichtung einfließt. Bei der Durchführung von
Ein- bzw. Auskuppelvorgängen, insbesondere im Zusammenhang mit einem
Gangschaltvorgang, ist einerseits zur Durchführung schnellstmöglicher
Gangschaltvorgänge und andererseits zur Erlangung eines möglichst kom
fortablen Schaltvorgangs das tatsächlich über die Kupplung übertragene
Drehmoment eine bestimmende Größe. Durch zumindest zeitweises Berück
sichtigen oder Mitberücksichtigen dieser Größe kann also letztendlich in
einer Kupplungsmomentenregelschleife dafür gesorgt werden, dass das
über die Kupplung übertragene bzw. übertragbare Drehmoment exakt
übereinstimmt mit einem für einen bestimmten Schaltvorgang oder son
stigen Betriebszustand eines Fahrzeugs vorzusehenden Kupplungsmoment.
Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass bei Durchführung eines
Betätigungsvorgangs die Ansteuervorrichtung die Stelleinrichtung beruhend
auf der zweiten Größe ansteuert. Alternativ ist es möglich, dass bei Durch
führung eines Betätigungsvorgangs die Ansteuervorrichtung die Stellein
richtung zeitweise beruhend auf der ersten Größe und zeitweise beruhend
auf der zweiten Größe ansteuert. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass in einer Phase eines Betätigungsvorgangs, in welcher eine Betäti
gung der Kupplungsanordnung im Wesentlichen keinen Einfluss auf das
Kupplungsmoment hat, die Ansteuervorrichtung die Stelleinrichtung beru
hend auf der ersten Größe ansteuert.
Diejenigen Phasen eines Betätigungsvorgangs einer Reibungskupplung, in
welchen eine Verstellung der Kupplungsanordnung im Wesentlichen keinen,
d. h. ggf. nur einen geringen Einfluss auf das Kupplungsmoment hat, sind
beispielsweise Phasen, in welchen die Kupplung kommend von einer voll
kommen ausgekuppelten Stellung in Richtung zu einem Schleifpunkt ge
bracht wird, also einen Betriebszustand, ab welchem die Kupplung beginnt,
ein Drehmoment zu übertragen. In diesem unkritischen Bereich kann beru
hend auf der mit dem Verstellweg in Zusammenhang stehenden Größe eine
vergleichsweise grobe, jedoch schnell durchgeführte oder durchzuführende
Verstellung vorgenommen werden. Nähert sich die Kupplung dem kriti
schen Betriebszustand an, kann dann in einer nächsten Phase zu einer
Momentenregelung übergegangen werden, in welcher die bestimmende
Größe für die weitere Verstellung der Kupplung dann das Kupplungsmo
ment ist. Auch in einem Zustand, in welchem das Kupplungsmoment, d. h.
das über die Kupplung übertragene Moment, im Bereich des von einem
Antriebsaggregat maximal erzeugbaren Antriebsmomentes ist, jedoch noch
nicht das maximal über die Kupplung übertragbare Drehmoment erreicht,
kann eine vergleichsweise schnelle Verstellung beispielsweise in Richtung
vollkommen eingekuppelter Stellung vorgenommen werden.
Um bei der Betätigung der Kupplungsanordnung ein bestimmtes Maß an
Redundanz, d. h. erhöhter Sicherheit, vorsehen zu können, wird vorgeschla
gen, dass bei Durchführung einer Betätigungsvorrichtung die Ansteuervor
richtung die Stelleinrichtung wenigstens zeitweise beruhend auf der ersten
Größe und der zweiten Größe ansteuert. Bei diesem gleichzeitigen Her
anziehen der beiden Größen zur korrekten Betätigung der Kupplungsanord
nung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Summe, das Produkt,
die Summe der Quadrate usw. der beiden Größen gebildet wird und somit
eine Größe erhalten wird, beruhend auf welcher ein Einkuppelvorgang oder
ein Auskuppelvorgang durchgeführt werden kann.
Unabhängig davon, ob zeitweise alleine oder auch zusammen mit der
zweiten Größe die erste Größe zur Durchführung eines Betätigungsvor
gangs herangezogen wird, kann gemäß einem weiteren vorteilhaften As
pekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass beruhend auf der
ersten Größe eine Veränderung des Betriebszustandes des Kupplungssy
stems, vorzugsweise ein im Bereich der Kupplungsanordnung aufgetretener
Verschleiß, ermittelt wird.
Beispielsweise der in einer Kupplungsanordnung auftretende Verschleiß
führt dann, wenn er nicht durch eine Nachstellvorrichtung kompensiert
wird, zu einer Verlagerung verschiedener Komponenten, die sich beispiels
weise in einem definierten Zustand ermitteln lässt. Dieser definierte Zu
stand kann beispielsweise ein vollkommen eingekuppelter Zustand sein.
Beruhend auf dieser Information über den Betriebszustand der Kupplung,
also beispielsweise über den Verschleiß, können im Ausrücksystem Nachstellmaßnahmen
ausgelöst werden oder können beispielsweise auch in der
Kupplungsanordnung entsprechende Kompensationsmaßnahmen ausgelöst
werden. Weiter ist es möglich, dann, wenn ein maximal zulässiger Ver
schleiß erfasst wird, eine Warnung für den Fahrer zu erzeugen.
Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Wegsensoranord
nung die Verstellung einer Ausrückerkomponente erfasst. Beispielsweise
kann die Ausrückerkomponente einen Ausrückkolben einer Ausrück-Kol
ben/Zylinder-Anordnung sein.
Gemäß einem weiteren, insbesondere hinsichtlich des vereinfachten Zu
sammenbaus vorteilhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung kann vor
gesehen sein, dass die Wegsensoranordnung und die Drehmomentsensor
anordnung in einer Baugruppe zusammengefasst sind.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Drehmomentsensoranord
nung einen Aufnehmerbereich aufweist, welcher eine an einer Kupplungs
abtriebswelle vorgesehene Kodierung abtastet. Bei einer insbesondere
hinsichtlich der elektrischen Verbindung besonders vorteilhaften Ausgestal
tungsform kann dabei vorgesehen sein, dass der Aufnehmerbereich be
züglich der Kupplungsabtriebswelle axial feststeht. Alternativ ist es jedoch
auch möglich, dass der Aufnehmerbereich mit einer Ausrückerkomponente,
vorzugsweise einem Ausrückkolben einer Ausrück-Kolben/Zylinder-Anord
nung, axial verlagerbar ist. Hierbei bewegt sich also der Aufnehmerbereich
bei Durchführung eines Ein- bzw. Auskuppelvorgangs in Achsrichtung und
kann dabei zusätzlich ein Signal liefern, das den Ausrückweg repräsentiert.
Auch hier ist also eine Integration von Wegsensoranordnung und Dreh
momentsensoranordnung erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren vorgesehen, zur
Betätigung einer durch eine Stelleinrichtung betätigbaren Kupplungsanord
nung, umfassend die Schritte:
- a) Erfassen einer mit dem Verstellweg einer bei Betätigung der Kupplungsanordnung sich verlagernden Komponente in Zu sammenhang stehenden ersten Größe,
- b) Erfassen einer mit einem über die Kupplungsanordnung über tragenen Kupplungsmoment in Zusammenhang stehenden zweiten Größe,
- c) wenigstens zeitweises Ansteuern der Stelleinrichtung zur Betätigung der Kupplungsanordnung beruhend auf wenigstens der zweiten Größe.
Bei diesem Verfahren kann wiederum vorgesehen sein, dass die Stellein
richtung zeitweise beruhend auf der ersten Größe und zeitweise beruhend
auf der zweiten Größe angesteuert wird. Alternativ ist es möglich, dass die
Stelleinrichtung wenigstens zeitweise beruhend auf der ersten Größe und
der zweiten Größe angesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren
detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht verschiedener Komponenten eines
Kupplungssystems;
Fig. 2 eine alternative Ausgestaltungsform des in Fig. 1 dargestellten
Systems;
Fig. 3 eine weitere alternative Ausgestaltungsform des in Fig. 1
dargestellten Systems;
Fig. 4 eine weitere alternative Ausgestaltungsform des in Fig. 1
dargestellten Systems.
Das in Fig. 1 dargestellte Kupplungssystem 10 umfasst eine hinsichtlich
ihres Aufbaus grundsätzlich bekannte und daher nicht näher dargestellte
Kupplungsanordnung, welche beispielsweise als Kraftspeicher eine Mem
branfeder 12 aufweist und in der Darstellung durch diese repräsentiert ist.
Der radial innere Bereich von Federzungen 14 derselben ist über ein Aus
rücklager 16 durch ein allgemein mit 18 bezeichnetes Ausrücksystem
beaufschlagbar. In der dargestellten Ausgestaltungsvariante umfasst das
Ausrücksystem 18 eine Ausrück-Kolben/Zylinder-Anordnung 20. Diese
weist einen beispielsweise an einem Getriebegehäuse festgelegten Aus
rückzylinder 22 auf, in welchem ein Ausrückkolben 24 in Richtung einer
Drehachse A verlagerbar aufgenommen ist. Dabei ist ein radial innen liegen
der Teil 26 des Kolbens unter Zwischenlagerung eines ringartigen Dich
tungselementes 28 auf einem zylindrischen Ansatz 30 des Ausrückzylin
ders 22 verschiebbar. Innerhalb dieses zylindrischen Ansatzes 30 ist eine
Abtriebswelle 32 des Kupplungssystems 10 drehbar angeordnet, welche
mit wenigstens einer in der Fig. 1 nicht erkennbaren Kupplungsscheibe
drehfest gekoppelt oder koppelbar ist und welche beispielsweise eine
Getriebeeingangswelle bildet.
Nach radial außen ist der Ausrückkolben 24 über mehrere Dichtungsele
mente 34, 36 im Wesentlichen fluiddicht abgeschlossen, so dass eine
Zylinderkammer 38 gebildet wird, in welche zur Verschiebung des Ausrück
kolbens 24 in der Darstellung der Fig. 1 nach links und dabei zum Aus
rücken der Kupplungsanordnung unter Druck stehendes Fluid, beispiels
weise Druckluft oder Druckflüssigkeit eingeleitet werden kann. Es ist ferner
eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Vorspannfeder 40 vorgesehen,
welche über den Ausrückkolben 24 das Ausrücklager 16 in definierter
Anlage an den Federzungen 14 hält.
Das in Fig. 1 dargestellte System umfasst ferner einen Wegsensor 42, der
beispielsweise bezüglich des Ausrückzylinders 22 feststehend angeordnet
ist und die Verlagerung des Ausrückkolbens 24 bezüglich des Ausrückzylin
ders 22 erfasst. Zu diesem Zwecke weist der Wegsensor 42 einen Sen
sorarm 44 auf, der unter Vorspannung einer Schenkelfeder 46 steht und in
Anlage an einem nach radial außen vorspringenden Abschnitt 48 des
Ausrückkolbens 24 gehalten ist. Diese Anlage kann beispielsweise zum
Zwecke der verminderten Reibung über ein drehbares Anlagerad 50 erfol
gen. Bei Verschiebung des Ausrückkolbens 24 verschwenkt unter Vor
spannung der Schenkelfeder 46 der Sensorarm 44, was durch eine bei
spielsweise induktiv wirkende Erfassungsanordnung innerhalb des Wegsen
sors 42 erfasst und in ein entsprechendes Erfassungssignal umgewandelt
wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Kupplungssystem 10 ist ferner ein Drehmo
mentsensor 52 vorgesehen. Der Drehmomentsensor 52 ist im Wesentlichen
konzentrisch zur Drehachse A innerhalb des zylindrischen Ansatzes 30 des
Ausrückzylinders 22 angeordnet und durch einen Sicherungsring 54 einer
seits und einen nach radial innen vorstehenden flanschartigen Absatz 56
des Ausrückzylinders 22 andererseits bezüglich des Ausrückzylinders 22
axial fixiert. Derartige Drehmomentsensoren sind beispielsweise von der
Firma Fast Technology, München, erhältlich und beruhen auf der Abtastung
einer auf der Welle 32 vorhandenen Kodierung. Dazu kann beispielsweise
in oder nahe den beiden axialen Endbereichen des Drehmomentsensors 52
eine Verwindung der an der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 32
vorgesehenen Kodierung ermittelt werden, welche unter Berücksichtigung
der Torsionssteifigkeit der Welle 32 dann ein Maß für das momentan über
die Welle 32 übertragene Drehmoment ist. Dieses über die Getriebeein
gangswelle 32 übertragene Drehmoment entspricht im Wesentlichen auch
dem über die Kupplungsanordnung übertragenen Drehmoment bzw. steht
in eindeutigem Zusammenhang damit. Der Drehmomentsensor 52 erzeugt
ein Signal, das das über die Weile 32 übertragene Drehmoment und somit
auch das Kupplungsmoment repräsentiert.
Die beiden von dem Wegsensor 42 und dem Drehmomentsensor 52 gelie
ferten Signale können im elektronischen System eines Fahrzeugs, beispiels
weise in einer Ansteuervorrichtung 6 für das Kupplungssystem in nachfol
gend beschriebener Art und Weise genutzt werden:
Bei Durchführung eines Betätigungsvorgangs der Kupplungsanordnung steuert die in der Fig. 1 schematisch angedeutete Ansteuervorrichtung 6 eine ebenfalls schematisch angedeutete Stelleinrichtung 8 an, welche entsprechend der Ansteuerung durch die Ansteuervorrichtung 6 eine Druckfluidzufuhr in die Zylinderkammer 38 auslöst. Hier kann also bei spielsweise die Stelleinrichtung ein Ventil umfassen, das den Fluidströ mungsweg zwischen einer Druckfluidquelle und der Zylinderkammer 38 entsprechend der Ansteuerung durch die Ansteuervorrichtung 6 verstellt. Es sei jedoch hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Stell einrichtung ebenso wie das Ausrücksystem jedwede andere Bauart auf weisen können, also beispielsweise auch auf mechanische Art und Weise wirken können. Der konkrete konstruktive Aufbau der Stelleinrichtung 8 ist für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeu tung. Dies trifft auch für den in den Figuren dargestellten konkreten kon struktiven Aufbau des Ausrücksystems 18 zu. Für die vermittels der An steuervorrichtung 6 vorgenommene Ansteuerung wird gemäß den Prinzi pien der vorliegenden Erfindung das vom Drehmomentsensor 52 abgege bene Signal im Rahmen einer Momentenregelschleife genutzt, um durch die beschriebene gezielte Zu- bzw. Abfuhr von Druckfluid das über die Welle 32 und somit auch die Kupplungsanordnung übertragene Drehmoment zu regeln, beispielsweise in Übereinstimmung mit dem oder den in einer Ge triebeanordnung durchzuführenden Schaltvorgängen. Es kann somit un mittelbar die bei Durchführung eines Kuppelvorgangs an sich relevante Größe, nämlich das Kupplungsmoment, im Rahmen dieser Regelschleife genutzt werden. Zusätzlich ist es selbstverständlich möglich, auch das vom Wegsensor 42 ausgegebene Signal im Rahmen dieser Regelschleife oder im Rahmen einer redundanten Regelschleife zu verwenden, um beispielsweise im Rahmen einer Plausibilitätsprüfung das korrekte Arbeiten des erfindungs gemäßen Kupplungssystems 10 zu verifizieren. Auch ist es grundsätzlich möglich, in verschiedenen Phasen eines Ein- bzw. Auskuppelvorganges auf verschiedene der Sensorsignale zur Durchführung des Betätigungsvorgangs zuzugreifen. So kann beispielsweise während unkritischer Phasen, also in Phasen, in welchen eine Veränderung des Stellzustandes der Kupplungs anordnung nur einen geringen oder gar keinen Einfluss auf das über die Kupplungsanordnung übertragene Moment hat, im Rahmen einer ver gleichsweisen groben Regelschleife anhand des Stellweges des Ausrück kolbens 24 die Kupplungsanordnung relativ schnell verstellt werden. Wird jedoch die Kupplungsanordnung in einen kritischeren Bereich gebracht, also in einen Bereich, wo auch minimale Änderungen des Stellzustandes bereits spürbare Änderungen des über die Kupplung übertragenen Drehmomentes zur Folge haben, wird dann erfindungsgemäß eine Momentenregelung beruhend auf der Ausgabe des Drehmomentsensors 52 durchgeführt.
Bei Durchführung eines Betätigungsvorgangs der Kupplungsanordnung steuert die in der Fig. 1 schematisch angedeutete Ansteuervorrichtung 6 eine ebenfalls schematisch angedeutete Stelleinrichtung 8 an, welche entsprechend der Ansteuerung durch die Ansteuervorrichtung 6 eine Druckfluidzufuhr in die Zylinderkammer 38 auslöst. Hier kann also bei spielsweise die Stelleinrichtung ein Ventil umfassen, das den Fluidströ mungsweg zwischen einer Druckfluidquelle und der Zylinderkammer 38 entsprechend der Ansteuerung durch die Ansteuervorrichtung 6 verstellt. Es sei jedoch hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Stell einrichtung ebenso wie das Ausrücksystem jedwede andere Bauart auf weisen können, also beispielsweise auch auf mechanische Art und Weise wirken können. Der konkrete konstruktive Aufbau der Stelleinrichtung 8 ist für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeu tung. Dies trifft auch für den in den Figuren dargestellten konkreten kon struktiven Aufbau des Ausrücksystems 18 zu. Für die vermittels der An steuervorrichtung 6 vorgenommene Ansteuerung wird gemäß den Prinzi pien der vorliegenden Erfindung das vom Drehmomentsensor 52 abgege bene Signal im Rahmen einer Momentenregelschleife genutzt, um durch die beschriebene gezielte Zu- bzw. Abfuhr von Druckfluid das über die Welle 32 und somit auch die Kupplungsanordnung übertragene Drehmoment zu regeln, beispielsweise in Übereinstimmung mit dem oder den in einer Ge triebeanordnung durchzuführenden Schaltvorgängen. Es kann somit un mittelbar die bei Durchführung eines Kuppelvorgangs an sich relevante Größe, nämlich das Kupplungsmoment, im Rahmen dieser Regelschleife genutzt werden. Zusätzlich ist es selbstverständlich möglich, auch das vom Wegsensor 42 ausgegebene Signal im Rahmen dieser Regelschleife oder im Rahmen einer redundanten Regelschleife zu verwenden, um beispielsweise im Rahmen einer Plausibilitätsprüfung das korrekte Arbeiten des erfindungs gemäßen Kupplungssystems 10 zu verifizieren. Auch ist es grundsätzlich möglich, in verschiedenen Phasen eines Ein- bzw. Auskuppelvorganges auf verschiedene der Sensorsignale zur Durchführung des Betätigungsvorgangs zuzugreifen. So kann beispielsweise während unkritischer Phasen, also in Phasen, in welchen eine Veränderung des Stellzustandes der Kupplungs anordnung nur einen geringen oder gar keinen Einfluss auf das über die Kupplungsanordnung übertragene Moment hat, im Rahmen einer ver gleichsweisen groben Regelschleife anhand des Stellweges des Ausrück kolbens 24 die Kupplungsanordnung relativ schnell verstellt werden. Wird jedoch die Kupplungsanordnung in einen kritischeren Bereich gebracht, also in einen Bereich, wo auch minimale Änderungen des Stellzustandes bereits spürbare Änderungen des über die Kupplung übertragenen Drehmomentes zur Folge haben, wird dann erfindungsgemäß eine Momentenregelung beruhend auf der Ausgabe des Drehmomentsensors 52 durchgeführt.
Unabhängig davon, ob zeitweise alternativ zum Signal des Drehmoment
sensors 52 oder zusammen mit diesem Signal das Ausgangssignal des
Wegsensors 42 im Rahmen der bei einem Ein- bzw. Ausrückvorgang vor
zunehmenden Verstellung der Kupplung genutzt wird, kann beruhend auf
dem vom Wegsensor 42 ausgegebenen Signal auf den Betriebszustand der
Kupplungsanordnung geschlossen werden. Insbesondere kann darauf
geschlossen werden, in welchem Ausmaß die Reibbeläge der in einer
derartigen Kupplungsanordnung vorhandenen Kupplungsscheibe oder
Kupplungsscheiben bereits abgerieben sind. Bei einer Kupplungsanordnung
des gedrückten Typs hat ein zunehmender Verschleiß der Reibbeläge zur
Folge, dass aufgrund der in der vollkommen eingekuppelten Stellung sich
näher bei dem Schwungrad befindenden Anpressplatte der Kraftspeicher
seine Einbaulage ändert mit der Folge, dass im radial inneren Bereich die
Federzungen 14 des Kraftspeichers 12 sich vom Schwungrad weiter weg
bewegen, also in der Darstellung der Fig. 1 weiter nach rechts verlagert
werden. Dementsprechend ändert auch der Ausrückkolben 24 in der voll
kommen eingekuppelten Stellung seine Einbaulage, was durch den Weg
sensor 42 erfasst werden kann. Es kann somit anhand des Ausgangs
signals des Wegsensors 42 beispielsweise eine Warnung erzeugt werden,
wenn ein maximal zulässiger Verschleiß und somit auch eine maximal
zulässige Verschiebung des Ausrückkolbens 24 in der vollkommen eingekuppelten
Stellung erfasst wird. Weiter ist es möglich, beruhend auf dieser
Erfassung Aktivmaßnahmen zur Verschleißkompensation in entsprechenden
Verschleißkompensationsanordnungen im Ausrücksystem oder auch inner
halb der Kupplung selbst zu ergreifen.
Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kupplungssystems
bzw. eines Teils davon ist in Fig. 2 dargestellt. Komponenten, welche
vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funk
tion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung
des Anhangs "a" bezeichnet. Im Folgenden wird lediglich auf die zur Aus
gestaltungsform gemäß Fig. 1 vorhandenen Unterschiede eingegangen.
Während bei der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltungsform der Wegsensor
als separate Baueinheit und somit getrennt vom Drehmomentsensor vor
gesehen ist, bilden diese beiden Sensoren bei der Ausgestaltungsform
gemäß Fig. 2 eine Baugruppe oder Baueinheit. Im Sensorgehäuse 60a ist
neben den zur Drehmomentenerfassung erforderlichen Sensorkomponen
ten, also beispielsweise den zur Abtastung der Kodierung auf der Welle
32a erforderlichen Komponenten, auch ein Aufnehmerbereich 62a des
Wegsensors 42a vorgesehen. Dies kann beispielsweise eine Induktions
spule sein. In diesem Falle ist mit dem Ausrückkolben 24a ein Signalgeber
bereich 64a des Wegsensors 42a verlagerbar. Dieser Signalgeberbereich
64a kann beispielsweise durch einen Ring gebildet sein, der die Spule 62a
umgibt und wenigstens bereichsweise permanentmagnetisch ausgebildet
ist. Die Relativverlagerung dieses Signalgeberbereichs 64a bezüglich des
axial feststehenden Bereichs des Wegsensors 42a kann auf induktivem
Weg erfasst werden, wie an sich bekannt, so dass auch hier ein den Ver
stellweg des Ausrückzylinders 24a repräsentierendes Ausgangssignal im
Wegsensor 42a erzeugt wird. Das im Drehmomentsensor 52a erzeugte
Signal und das im Wegsensor 42a erzeugte Signal können dann, ebenso
wie vorangehend beschrieben, genutzt werden, um beruhend auf diesen
Signalen die Verstellbewegung zu regeln. Auch aufgrund der zusammenfassbaren
Kabelführung dieser beiden Sensoren 42a, 52a ist hier also eine
sehr kompakte und vergleichsweise einfach aufzubauende Ausgestaltungs
form vorgesehen.
Eine weitere alternative Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Sy
stems ist in Fig. 3 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend be
schriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen,
sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "b"
bezeichnet.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausgestaltungsvariante, welche hinsichtlich des
grundsätzlichen Aufbaus des Ausrücksystems 18b den vorangehend be
schriebenen Ausgestaltungsvarianten entspricht, ist der Drehmomentsensor
52b nunmehr in den sich bezüglich der Welle 32b axial verlagernden Aus
rückkolben 24 integriert. Man erkennt, dass der Drehmomentsensor 52b in
den radial inneren Bereich des Teils 26b des Kolbens eingesetzt ist, bei
spielsweise in eine Vertiefung im Innenumfangsbereich. Die elektrische
Verbindungsleitung 60b muss derart ausgestaltet sein, dass sie der Axial
bewegung des Ausrückkolbens 24b folgen kann bzw. diese zulässt. Ebenso
wie bei den anderen Ausgestaltungsformen enthält auch hier die Welle 32
eine durch Magnetisierung gebildete Kodierung, welche durch den Dreh
momentsensor 52b abgetastet wird, also beispielsweise durch zwei in
axialem Abstand angeordnete Aufnehmerspulen o. dgl. erkannt wird. Durch
die beispielsweise zeitlich versetzten Erfassungssignale dieser beiden
Bereiche kann dann auf die Verwindung der Welle 32b und somit auf das
übertragene Drehmoment geschlossen werden. Des Weiteren kann die
Welle 32b eine Kodierung tragen, die durch einen Aufnehmerbereich im
Drehmomentsensor 52b in axialer Richtung abgetastet wird, d. h. welche in
Zusammenwirkung mit dem entsprechenden Aufnehmerbereich ein die
Relativaxiallage des Drehmomentsensors 52b bzw. des darin vorgesehenen
Aufnehmerbereichs bezüglich der Welle 32b erkennen lässt. Es kann somit
Information über die axiale Lage des Ausrückkolbens erhalten werden, so
dass ein zusätzlicher Wegsensor nicht mehr erforderlich ist.
Da bei der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltungsvariante der Drehmoment
sensor 52b wiederum eine durch Magnetisierung bzw. bereichsweise
Magnetisierung der Welle 32b gebildete Kodierung abtastet, ist es hier
erforderlich, dass der zylindrische Ansatz 30b, welcher noch radial inner
halb des Drehmomentsensors 52b liegt, aus nicht magnetisierbarem bzw.
nicht magnetischem Material gebildet ist.
Eine weitere alternative Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Sy
stems ist in Fig. 4 dargestellt. Komponenten, die vorangehend beschriebe
nen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit
dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "c" be
zeichnet.
Grundsätzlich entspricht die in Fig. 4 dargestellte Ausgestaltungsvariante
wieder der bereits mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Variante. Auch
hier ist der Drehmomentsensor 52c innerhalb des zylindrischen Ansatzes
30c angeordnet und daran festgelegt. Die elektrische Verbindung wird hier
jedoch nicht durch eine Leitungs- oder Kabelverbindung geschaffen, son
dern durch eine allgemein mit 62c bezeichnete Steckverbindung, welche
unmittelbar an einem Gehäuse 64c des Drehmomentsensors 52c vorgese
hen ist, beispielsweise in einem radial äußeren Bereich eines radialen,
flanschartigen Ansatzes 66c desselben. Beim axialen Heranbewegen der
gesamten in Fig. 4 dargestellten Baugruppe an eine Getriebegehäusewand
kann die am Gehäuse 64c vorgesehene Steckverbindung bzw. der dort
vorgesehene Teil der Steckverbindung in ein Gegenstück eintreten, das an
der Getriebegehäusewand vorgesehen ist, so dass in einfacher Art und
Weise die Steckverbindung hergestellt werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich in einem Gesamtsystem
Fahrzeug die erfindungsgemäß erfassten bzw. verwendeten Signale, ins
besondere dasjenige Signal, das das Kupplungsmoment repräsentiert, auch
zu weiteren Zwecken herangezogen werden können. Beispielsweise ist es
möglich, in Anpassung an das sich ändernde Kupplungsmoment bei Durch
führung eines Gangschaltvorgangs das Motorantriebsmoment zu ändern, so
dass auch durch definierten Zusammenhang zwischen Motorantriebsmo
ment und Kupplungsmoment ein komfortablerer bzw. schnellerer Schaltvor
gang durchgeführt werden kann.
Es sei des Weiteren darauf hingewiesen, dass selbstverständlich neben den
vorangehend angesprochenen Signalen bzw. Ausgaben des Wegsensors
und des Drehmomentsensors auch andere Größen in die Ansteuerung der
Kupplungsanordnung einfließen können, wie dies aus dem Stand der Tech
nik allgemein bekannt ist. Dies ist jedoch für die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung von untergeordneter Bedeutung, so dass vorangehend nur Bezug
genommen wurde auf die wesentlichen erfindungsgemäß zu berücksichti
genden Größen, nämlich das Kupplungsmoment bzw. eine damit in Zu
sammenhang stehende Größe und ggf. auch der Verstellweg bzw. eine
damit in Zusammenhang stehende Größe.
Claims (15)
1. Kupplungssystem, umfassend:
eine Kupplungsanordnung (12),
eine Stelleinrichtung (8) zur Betätigung der Kupplungsanord nung (12), welche Stelleinrichtung (8) zur Durchführung von Betätigungsvorgängen unter Ansteuerung einer Ansteuervor richtung (6) steht,
eine Wegsensoranordnung (42; 42a; 42b) zur Erfassung einer mit der Bewegung einer bei Durchführung eines Betätigungs vorgangs sich verlagernden Komponente (24; 24a; 24b; 24c) in Zusammenhang stehenden ersten Größe,
eine Drehmomentsensoranordnung (52; 52a; 52b; 52c) zur Erfassung einer mit einem über die Kupplungsanordnung (12) übertragenen Kupplungsmoment in Zusammenhang stehenden zweiten Größe,
wobei die Ansteuervorrichtung (6) die Stellvorrichtung (8) zur Durch führung von Betätigungsvorgängen wenigstens zeitweise in Ab hängigkeit von wenigstens der zweiten Größe ansteuert.
eine Kupplungsanordnung (12),
eine Stelleinrichtung (8) zur Betätigung der Kupplungsanord nung (12), welche Stelleinrichtung (8) zur Durchführung von Betätigungsvorgängen unter Ansteuerung einer Ansteuervor richtung (6) steht,
eine Wegsensoranordnung (42; 42a; 42b) zur Erfassung einer mit der Bewegung einer bei Durchführung eines Betätigungs vorgangs sich verlagernden Komponente (24; 24a; 24b; 24c) in Zusammenhang stehenden ersten Größe,
eine Drehmomentsensoranordnung (52; 52a; 52b; 52c) zur Erfassung einer mit einem über die Kupplungsanordnung (12) übertragenen Kupplungsmoment in Zusammenhang stehenden zweiten Größe,
wobei die Ansteuervorrichtung (6) die Stellvorrichtung (8) zur Durch führung von Betätigungsvorgängen wenigstens zeitweise in Ab hängigkeit von wenigstens der zweiten Größe ansteuert.
2. Kupplungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung eines Betätigungs
vorgangs die Ansteuervorrichtung (6) die Stelleinrichtung (8) beru
hend auf der zweiten Größe ansteuert.
3. Kupplungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung eines Betätigungs
vorgangs die Ansteuervorrichtung (6) die Stelleinrichtung (8) zeit
weise beruhend auf der ersten Größe und zeitweise beruhend auf
der zweiten Größe ansteuert.
4. Kupplungssystem nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass in einer Phase eines Betätigungsvor
gangs, in welcher eine Betätigung der Kupplungsanordnung (12) im
Wesentlichen keinen Einfluss auf das Kupplungsmoment hat, die An
steuervorrichtung (6) die Stelleinrichtung (8) beruhend auf der ersten
Größe ansteuert.
5. Kupplungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung einer Betätigungs
vorrichtung die Ansteuervorrichtung (6) die Stelleinrichtung (8)
wenigstens zeitweise beruhend auf der ersten Größe und der zwei
ten Größe ansteuert.
6. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass beruhend auf der ersten Größe eine
Veränderung des Betriebszustandes des Kupplungssystems (10),
vorzugsweise ein im Bereich der Kupplungsanordnung aufgetretener
Verschleiß, ermittelt wird.
7. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoranordnung (42; 42a;
42b) die Verstellung einer Ausrückerkomponente (24; 24a; 24b)
erfasst.
8. Kupplungssystem nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrückerkomponente ein Aus
rückkolben (24; 24a; 24b) einer Ausrück-Kolben/Zylinder-Anordnung
(22, 24; 22a, 24a; 22b; 24b) ist.
9. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoranordnung (42a; 42b)
und die Drehmomentsensoranordnung (52a; 52b) in einer Baugruppe
zusammengefasst sind.
10. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentsensoranordnung
(52; 52a; 52b; 52c) einen Aufnehmerbereich aufweist, welcher eine
an einer Kupplungsabtriebswelle (32; 32a; 32b; 32c) vorgesehene
Kodierung abtastet.
11. Kupplungssystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmerbereich bezüglich der
Kupplungsabtriebswelle (32; 32a; 32b; 32c) axial feststeht.
12. Kupplungssystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmerbereich mit einer Kupp
lungskomponente (24b), vorzugsweise einer Ausrück-Kolben/Zylin
der-Anordnung (22b, 24b), axial verlagerbar ist.
13. Verfahren zur Betätigung einer durch eine Stelleinrichtung (8) be
tätigbaren Kupplungsanordnung (12), umfassend die Schritte:
- a) Erfassen einer mit dem Verstellweg einer bei Betätigung der Kupplungsanordnung (12) sich verlagernden Komponente (24; 24a; 24b; 24c) in Zusammenhang stehenden ersten Größe,
- b) Erfassen einer mit einem über die Kupplungsanordnung über tragenen Kupplungsmoment in Zusammenhang stehenden zweiten Größe,
- c) wenigstens zeitweises Ansteuern der Stelleinrichtung (8) zur Betätigung der Kupplungsanordnung (12) beruhend auf wenig stens der zweiten Größe.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (8) zeitweise
beruhend auf der ersten Größe und zeitweise beruhend auf der
zweiten Größe angesteuert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (8) wenigstens
zeitweise beruhend auf der ersten Größe und der zweiten Größe
angesteuert wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10120662A DE10120662A1 (de) | 2001-01-19 | 2001-04-27 | Kupplungssystem |
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ID=7671130
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- 2001-04-27 DE DE10120662A patent/DE10120662A1/de not_active Withdrawn
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