DE102005052359A1

DE102005052359A1 - Steuersystem für eine Kupplung zur Leistungsentnahme

Info

Publication number: DE102005052359A1
Application number: DE102005052359A
Authority: DE
Inventors: David E. White Lake Ray; Todd L. Holly Perttola
Original assignee: BorgWarner Inc; Borg Warner Automotive Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: JP2006132776A; US20060148616A1; US7416068B2; DE102005052359B4; KR20060052416A

Abstract

Es werden Kupplungssteuersysteme (100) für ein Leistungsentnahmesystem eines Fahrzeugs, bei denen beispielsweise Allrad- und Vierradantriebsysteme Anwendung finden, beschrieben. Das Steuersystem (100) berechnet die Temperatur des Kupplungssystems (10, 200) auf der Basis von einem oder mehreren Fahrzeugbetriebsparametern. Wenn das Kupplungssystem (10, 200) eine vorgegebene Temperaturgrenze erreicht, stoppt das Steuersystem (100) wahlweise den Betrieb des Kupplungssystems (100), bis die Kupplungstemperatur unter die vorgegebene Temperaturgrenze fällt. Das Steuersystem (100) besitzt eine elektronische Steuereinheit, d. h. einen Computer oder Mikroprozessor, der einen oder mehrere Fahrzeugbetriebsparameter berechnet und/oder verarbeitet, zu denen beispielsweise zählen: (1) die Kupplungseingangs- und -ausgangsdrehzahl; (2) der Schlupf der Kupplung; (3) das Kupplungsdrehmoment; (4) die momentane Kupplungsleistung; (5) die akkumulierte Kupplungsleistung; (6) die Temperaturänderung der Kupplung; und (7) die Kupplungstemperatur.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Leistungsentnahme-Kupplungssysteme, genauer gesagt, Steuersysteme für Kupplungen zur Leistungsentnahme, die wahlweise und zeitweise den Betrieb des Kupplungssystems stoppen, bevor das Kupplungssystem eine vorgegebene Temperaturgrenze erreicht und überhitzt wird.

Die in neuerer Zeit erfolgte Einführung von Motorfahrzeugen mit Vierradantrieb und Allradantrieb, einschließlich derjenigen, die Systeme mit Drehmoment auf Anforderung verwenden (beispielsweise das BorgWarner Automotive, Inc.'s TOD^TM-System), hat stark zur Sicherheit und zur Verbesserung des Fahrverhaltens von diesen Fahrzeugen bei suboptimalen Straßenbedingungen beigetragen. Einige dieser Fahrzeugtypen verwenden auch ein System zur Leistungsentnahme (PTO-System), das dem Hauptmotorsystem des Fahrzeuges zugeordnet ist, um eine separate Energiequelle vorzusehen, die Hilfsgeräte antreibt, ob diese nun integriert und/oder unabhängig sind, wie beispielsweise Mischer, Verdichter, Winden, Paketierer u.ä.

Herkömmliche PTO-Systeme enthalten typischerweise irgendeine Art eines Kupplungssystems. Herkömmliche PTO-Kupplungssysteme besitzen typischerweise ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine Kupplungspackung (d.h. ein Satz von einer Vielzahl von Platten oder Scheiben) und ein Steuersystem zum wahlweisen Einrücken der Eingangs- und Ausgangselemente.

Eine Beschreibung von diversen Vierradantriebssystemen und Systemen mit Drehmoment auf Anforderung kann in den folgenden US-Patentschriften gefunden werden: 5 492 194, 5 690 002, 5 839 328, 5 884 738 und 6 966 999. Die gesamten Offenbarungen dieser Veröffentlichungen werden hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.

Da die meisten Motorsysteme, die bei diesen Fahrzeugtypen Verwendung finden, ein sehr viel größeres Drehmoment erzeugen können als von herkömmlichen PTO-Systemen aufgenommen werden kann, sind Lenker von diesen Fahrzeugen über den möglichen Schaden informiert, der vom Ausgangsdrehmoment des Motorsystems bei PTO-Systemen verursacht werden kann. Der wahrscheinlichste Grund eines derartigen Schadens ist darin zu sehen, dass die Kupplung infolge des hohen Eingangsdrehmomentniveaus rutscht, so dass die Kupplungspackung rasch überhitzt wird, was dann zu einer möglichen Beschädigung der Kupplungsplatten führen kann. Dies macht eine zeitaufwendige und teure Reparatur und/oder einen entsprechenden Austausch eines Teiles der Kupplungspackung oder der gesamten Kupplungspackung erforderlich.

Es wurde daher vorgeschlagen, zum Schutz der Kupplungspackung die Kupplungssystemtemperatur zu überwachen und das Kupplungssystem außer Betrieb zu setzen, bevor die kritische Temperatur erreicht wird. Dies kann unter Verwendung eines Temperatursensors verwirklicht werden, der die Temperatur des Kupplungssystems direkt misst.

Beispielsweise kann ein Temperatursensor in der Kupplungseinheit installiert werden, um die tatsächliche Temperatur des Kupplungssystems zu messen. Wenn die gemessene Temperatur die kritische Temperatur übersteigt, schaltet die elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeuges das Kupplungssystem ab, so dass dieses bis auf eine akzeptable Temperatur abkühlen kann.

Die Vorteile eines derartigen Systems sind in der genauen Messung der Kupplungssystemtemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur und dem Schmiermittelfluss zu sehen und versetzen die ECU in die Lage, Stromschwankungen infolge der Temperatur zu kompensieren. Die Nachteile eines derartigen Systems sind die zusätzlichen Kosten für die Sensoren und die Verdrahtung. Wenn die Sensoren oder die Verdrahtung ausfallen, kann die ECU das Kupplungssystem nicht gegenüber thermischen Beschädigungen schützen.

Es sind auch weitere Versuche unternommen worden, um das vorstehend genannte Problem zu lösen. Einige dieser Versuche sind in den nachfolgenden US-Patentschriften beschrieben: 4 484 653, 4 499 450, 5 237 883, 5 611 751, 5 740 044 und 5 838 591. Auch die gesamten Offenbarungen dieser Ver öffentlichungen werden hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingearbeitet.

Bedauerlicherweise betreffen diese Versuche nicht die Berechnung der Kupplungssystemtemperatur ohne die Verwendung von teuren und unzuverlässigen Temperatursensorsystemen, sonder zielen vielmehr auf andere Techniken zum Schutz der Kupplungen der verschiedenartigen mit PTO ausgerüsteten Systeme ab.

Daher ist ein Bedarf nach einem Steuersystem zum einfachen, billigen und zuverlässigen Berechnen der Kupplungssystemtemperatur eines mit PTO ausgerüsteten Systems vorhanden, so dass man in der Lage ist, wahlweise und zeitweise den Betrieb des Kupplungssystems zu stoppen, bevor das Kupplungssystem eine vorgegebene Temperaturgrenze erreicht, insbesondere bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb und speziell bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb, bei denen TOD (Drehmoment auf Anforderung)-Systeme Verwendung finden.

Gemäß den generellen Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiges und verbessertes Steuersystem für ein Leistungsentnahme-Kupplungssystem vorgesehen. Das Steuersystem der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung mit Fahrzeugen, die Allrad- und/oder Vierradantriebssysteme benutzen. Des weiteren ist das Steuersystem der vorliegenden Erfindung besonders geeignet zur Verwendung mit Fahrzeugen, die Antriebssysteme mit Drehmoment auf Anforderung verwenden.

Genauer gesagt berechnet das Steuersystem der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Leistungsentnahme-Kupplungssystems auf der Basis von einem oder mehreren Fahrzeugbetriebsparametern. Wenn das Leistungsentnahme-Kupplungssystem eine vorgegebene Temperaturgrenze erreicht, stoppt das Steuersystem der vorliegenden Erfindung wahlweise den Betrieb des Leistungsentnahme-Kupplungssystems oder setzt das System außer Betrieb, bis die Kupplungstemperatur unter die vorgegebene Temperaturgrenze fällt.

Das Steuersystem der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit, d.h. einen Computer oder Mikroprozessor, der einen oder mehrere Fahrzeugbetriebsparameter berechnet und/oder verarbeitet. Hierzu zählen ohne Beschränkung: (1) die Kupplungseingangs- und Kupplungsausgangsdrehzahl; (2) der Schlupf der Kupplung; (3) das Kupplungsdrehmoment; (4) die momentane Kupplungsleistung; (5) die akkumulierte Kupplungsleistung; (6) die Temperaturdifferenz der Kupplung; und (7) die Kupplungstemperatur.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird ein Steuersystem für ein Leistungsentnahme-Kupplungssystem zur Verfügung gestellt, bei dem das Kupplungssystem ein Eingangselement, ein Ausgangselement, ein Kupplungselement und ein Betätigungssystem zum wahlweisen Betätigen des Eingangs- und Ausgangselementes aufweist, wobei das Steuersystem umfasst: ein Drehzahldetektionssystem zum Detektieren der Drehzahl des Eingangselementes, wobei dieses erste Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der Drehzahl des Eingangselementes entspricht, das Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, die Drehzahl des Ausgangselementes zu detektieren, und das Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der Drehzahl des Ausgangselementes entspricht, wobei das elektronische Signal vom Drehzahldetektionssystem verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes auf der Basis des elektronischen Signals vom Drehzahldetektionssystem zu bestimmen, und wobei ein elektronisches Signal erzeugt und auf das Betätigungssystem übertragen wird, um das Ausrücken des Kupplungselementes zu bewirken, wenn die Temperatur des Kupplungselementes eine vorgegebene Temperatur übersteigt.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für ein Leistungsentnahme-Kupplungssystem vorgesehen, bei dem das Kupplungssystem ein Eingangselement, ein Ausgangselement, ein Kupplungselement und ein Betätigungssystem zum wahlweisen Betätigen des Eingangs- und Ausgangselementes aufweist und wobei das Steuersystem umfasst: (1) ein Drehzahldetektionssystem zum Detektieren der Drehzahl des Eingangselementes, wobei dieses erste Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Eingangselementes zu erzeugen, das Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, die Drehzahl des Ausgangselementes zu detektieren, und das Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Ausgangselementes zu erzeugen; und (2) ein Schlupfdetektionssystem zum Detektieren des Schlupfes des Kupplungselementes, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu er zeugen, das dem Schlupf des Kupplungselementes entspricht, wobei die elektronischen Signale vom Drehzahldetektionssystem und vom Schlupfdetektionssystem verarbeitet werden, um die Temperatur des Kupplungselementes auf der Basis der elektronischen Signale vom Drehzahldetektionssystem und vom Schlupfdetektionssystem zu bestimmen, und wobei ein elektronisches Signal erzeugt und auf das Betätigungssystem übertragen wird, um ein Ausrücken des Kupplungselementes zu bewirken, wenn die Temperatur des Kupplungselementes eine vorgegebene Temperatur übersteigt.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für ein Leistungsentnahme-Kupplungssystem vorgesehen, bei dem das Kupplungssystem ein Eingangselement, ein Ausgangselement, ein Kupplungselement und ein Betätigungssystem zum wahlweisen Betätigen des Eingangselementes und Ausgangselementes aufweist, wobei das Steuersystem umfasst: (1) ein Drehzahldetektionssystem zum Detektieren der Drehzahl des Eingangselementes, wobei dieses erste Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der Drehzahl des Eingangselementes entspricht, das Drehzahldektionssystem in der Lage ist, die Drehzahl des Ausgangselementes zu detektieren, und das Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Ausgangselementes zu erzeugen; (2) ein Schlupfdetektionssystem zum Detektieren des Schlupfes des Kupplungselementes, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend dem Schlupf des Kupplungselementes zu erzeugen; und (3) ein Drehzahldetektionssystem zum Detektieren des Drehmomentes, das auf das Kupplungselement einwirkt, wobei das Drehzahldetektionssystem in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend dem auf das Kupplungselement einwirkenden Drehmoment zu erzeugen, die elektronischen Signale vom Drehzahldetektionssystem, Schlupfdetektionssystem und Drehmomentdetektionssystem verarbeitet werden, um die Temperatur des Kupplungselementes auf der Basis der elektronischen Signale vom Drehzahldetektionssystem, Schlupfdetektionssystem und Drehmomentdetektionssystem zu bestimmen, und ein elektronisches Signal erzeugt und auf das Betätigungssystem übertragen wird, um das Ausrücken des Kupplungselementes zu bewirken, wenn die Temperatur des Kupplungselementes eine vorgegebene Temperatur übersteigt.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung augenscheinlich. Es versteht sich, dass diese detaillierte Beschreibung sowie die speziellen Ausführungsbeispiele zwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wiedergeben, jedoch lediglich zu Erläuterungszwecken dienen und in keiner Weise den Schutzumfang der Erfindung beschränken.

Es folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Antriebszugsystems mit einem Leistungsentnahmesystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines ersten alternativen Antriebszugsystems mit einem Leistungsentnahmesystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines zweiten alternativen Antriebszugsystems mit einem Leistungsentnahmesystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 eine schematische Darstellung eines Steuersystems für ein Leistungsentnahmesystem gemäß den generellen Lehren der vorliegenden Erfindung.
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist lediglich beispielhaft und beschränkt in keiner Weise die Erfindung, deren Anwendung oder deren Einsatzbereich.
Obwohl das Steuersystem der vorliegenden Erfindung für Systeme vom TOD-Typ geeignet ist, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung auch bei irgendeinem anderen Typ von elektronisch gesteuerten Kupplung Verwendung finden kann, bei dem übermäßiger Schlupf und die Temperatur ein Problem darstellen, wie beispielsweise bei einem Borgwarner Automative, Inc.'s Interactive Torque Management^TM-System. Ferner kann das Steuersystem der vorliegenden Erfindung bei irgendeinem Fahrzeugtyp Verwendung finden, beispielsweise bei Fahrzeugen mit Allradantrieb, Vierradantrieb und/oder ähnlichem.
Es versteht sich ferner, dass das Kupplungssystem der vorliegenden Erfindung physikalisch außerhalb des PTO-Gehäuses selbst angeordnet sein kann, wenn die Kupplung und das PTO-System in Betriebsverbindung stehen. Diesbezüglich wird auf die 1–3 verwiesen, bei denen das Kupplungssystem 10 in drei Relativlagen gegenüber dem PTO-System 12 dargestellt ist. Das Kupplungssystem 10 besitzt ein Kupplungselement 10a, ein Eingangselement 10b, ein Ausgangselement 10c und ein Betätigungssystem 10d zum wahlweisen Betätigen des Eingangselementes und Ausgangselementes.
Das Getriebe 14, die hintere Antriebswelle 16, ein hinteres Differential 18 und ein linker und rechter Hinterreifen 20, 22 sowie die linke und rechte Hinterachse 24, 26 sind zu Bezugszecken dargestellt. Wie vorstehend erläutert, soll das Kupplungssystem 10 als „Torsionssicherung" wirken, um das PTO-System 12 gegenüber Beschädigungen oder einem Bruch zu schützen. Da es als „Sicherung" wirkt, stellen übermäßiger Schlupf und die Temperatur ein Problem dar, wobei die vorliegende Erfindung die hieraus resultierenden Beschädigungen verhindern oder zumindest verringern soll.
4 ist generell eine schematische Darstellung der Hauptkomponenten eines Steuersystems für eine Kupplung zur Leistungsentnahme, das generell bei 100 gezeigt ist. Es versteht sich, dass die dargestellten Komponenten nicht unbedingt tatsächliche getrennte physikalische Einheiten zeigen, sondern vielmehr die generelle Beziehung zwischen den verschiedenen Datensammel-, Datenspeicher- und Datenübertragungsfunktionen der vorliegenden Erfindung darstellen sollen. Beispielsweise können sämtliche Funktionen der ver schiedenen Detektions- und Berechungssysteme vom Steuersystem der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden und in diesem untergebracht sein.
Das Steuersystem 100 für die Leistungsentnahme-Kupplung ist dem Leistungsentnahme-Kupplungssystem 200 zugeordnet und/oder steht hiermit in Verbindung (elektrischer Verbindung). Das Steuersystem 100 für die Kupplung zur Leistungsentnahme ist mindestens einem der nachfolgenden Elemente zugeordnet und/oder steht hiermit in Verbindung (elektrischer Verbindung): (1) dem Drehzahldetektionssystem 300 für das Eingangs/Ausgangselement des Kupplungssystems; (2) dem Schlupfdetektionssystem 400 des Kupplungssystems; (3) dem Drehmomentdetektionssystem 500 des Kupplungssystems; (4) dem Detektionssystem 600 für die momentane Leistung des Kupplungssystems; (5) dem Detektionssystem 700 für die akkumulierte Leistung des Kupplungssystems; (6) dem Temperaturänderungsdetektionssystem 800 des Kupplungssystems; und (7) dem Temperaturberechnungssystem 900 des Kupplungssystems.
Wie vorstehend erläutert, darf die Temperatur des Kupplungssystems, insbesondere die der Kupplungspackung, genauer gesagt, die der Kupplungsplatten, nicht über eine bestimmte kritische Temperatur ansteigen, bei der die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Kupplungsplatten besteht. Die vorliegende Erfindung erreicht dieses Ziel, indem sie ermöglicht, dass die ECU des Fahrzeuges die Temperatur des Kupplungssystems, insbesondere die Temperatur der Kupplungspackung, genauer gesagt, die Temperatur der Kupplungsplatten, auf der Basis von diversen Variablen, wie beispielsweise dem Schlupf, dem Drehmoment und der Zeit, berechnet.
Wenn beispielsweise die berechnete Temperatur des Kupplungssystems, insbesondere die der Kupplungspackung, genauer gesagt, die der Kupplungsplatten, die vorgegebene kritische Temperatur übersteigt, rückt die ECU automatisch das Kupplungssystem, insbesondere die Kupplungspackung, speziell die Kupplungsplatten, aus oder setzt diese außer Betrieb (so dass diese kein Drehmoment mehr übertragen können), bis eine Abkühlung auf die geeignete Temperatur durchgeführt wurde.
Im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren hat das System der vorliegenden Erfindung diverse Vorteile. Als erstes werden keine zusätzlichen Kosten zur Installation des Systems, beispielsweise durch Sensoren, Verdrahtung etc., verursacht. Als zweites ist der Gesamtkupplungsschutz zuverlässiger, da keine Sensoren/Verdrahtung vorhanden sind, die möglicherweise ausfallen können.
Gemäß den generellen Lehren der vorliegenden Erfindung führt die ECU mindestens eine und vorzugsweise sämtliche der nachfolgenden Berechnungen in Bezug auf einen oder mehreren Fahrzeugbetriebsparameter durch: (1) die Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl der Kupplung; (2) den Schlupf der Kupplung; (3) das Kupplungsdrehmoment; (4) die momentane Kupplungsleistung; (5) die akkumulierte Kupplungsleistung; (6) die Temperaturänderung der Kupplung; und (7) die Kupplungstemperatur. Es versteht sich, dass jede beliebige Anzahl von geeigneten Messeinheiten verwendet werden kann, um die vorstehend genannten Fahrzeugbetriebsparameter auszudrücken, beispielsweise das generell akzeptierte englische System, das metrische System und andere bekannte Systeme.
Das Steuersystem der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise mit herkömmlichen PTO-Kupplunssystemen kompatibel, die typischerweise mindestens ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine Kupplungspackung (d.h. einen Satz von mehreren Platten oder Scheiben) und ein Steuersystem zum wahlweisen Einrücken des Eingangselementes und Ausgangselementes aufweisen.
Wenn, wie vorstehend erläutert, die Kupplungssystemtemperatur, insbesondere die Kupplungspackungstemperatur, speziell die Kupplungsplattentemperatur, die vorgegebene akzeptable Grenze übersteigt, werden das Kupplungssystem, insbesondere die Kupplungspackung und speziell die Kupplungsplatten, automatisch zeitweise oder sonst wie außer Betrieb gesetzt, bis die Temperatur unter die bevorzugte vorgegebene/voreingestellte Freigabegrenze fällt. An diesem Punkt wird der Normalbetrieb des Kupplungssystems, insbesondere der Kupplungspackung, speziell der Kupplungsplatten, wieder aufgenommen.
Eine der Berechnungen, die vorzugsweise von der ECU durchgeführt werden, betrifft die Eingangs- und Ausgangsdrehzahl, die beide in Umdrehungen pro Sekunde ausgedrückt werden. Die Eingangsdrehzahl betrifft die Drehzahl des Eingangselementes des PTO-Systems. Die Ausgangsdrehzahl betrifft die Drehzahl des Ausgangselementes des PTO-Systems.
Die Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl entsprechen der Drehzahl der Antriebswelle und werden wie folgt berechnet: (1) Eingangsdrehzahl = (durchschnittliche vordere Drehzahl/Unterbrecherrad) × Vorderachsverhältnis; und (2) Ausgangsdrehzahl = (durchschnittliche hintere Drehzahl/Unterbrecherrad) × Hinterachsverhältnis, wobei die durchschnittliche hintere Drehzahl die gemessene Durchschnittsfrequenz der Hinterräder in Hz und die durchschnittliche vordere Drehzahl die gemessene durchschnittliche Frequenz der Vorderräder in Hz bedeuten. „Unterbrecherrad" entspricht der Zähnezahl an den Unterbrecherrädern.
Eine andere Berechnung, die von der ECU durchgeführt wird, betrifft den Schlupf der Kupplung, ausgedrückt in Bogenmaß pro Sekunde, bei dem es sich um den Absolutwert der Differenz zwischen der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl handelt. Beispielsweise ist die Formel zum Berechnen des Kupplungsschlupfes wie folgt: Kupplungsschlupf = ((Eingangsdrehzahl – Ausgangsdrehzahl)) × 2 Π/60.
Eine andere Rechnung, die von der ECU durchgeführt wird, betrifft das Kupplungsdrehmoment, das in Nm (Newtonmeter) ausgedrückt wird. Beispielsweise kann das Kupplungsdrehmoment bestimmt werden, indem in eine Tabelle eingesehen wird, die den momentanen Leistungszyklus in das Kupplungsdrehmoment umwandelt.
Eine andere Berechnung, die von der ECU durchgeführt wird, betrifft die momentane Kupplungsleistung, die in BTU ausgedrückt wird. Beispielsweise beträgt die berechnete Leistung im Zeitintervall, das durch die Berechnungsrate der Drehmoment-auf-Anforderung-Aufgabe definiert wird: momentane Kupplungsleistung = Kupplungsdrehmoment × Kupplungsschlupf × Rate der Drehmoment-auf-Anforderung-Aufgabe, wobei die Rate der Drehmoment-auf-Anforderung-Aufgabe der Ausführungsrate (vorzugsweise ausgedrückt in Sekunden) der Berechnung entspricht. Diese Ausführungsrate kann beispielsweise auf 10 mS eingestellt werden.
Eine andere Berechnung, die von der ECU durchgeführt wird, betrifft die akkumulierte Kupplungsleistung, ausgedrückt in BTU. Die akkumulierte Kupplungsleistung wird als Summe der Gesamtkupplungsleistung und der momentanen Kupplungsleistung definiert. Die Gesamtkupplungsleistung wird akkumuliert, bis eine Temperaturberechnung durchgeführt wird, und dann für die nächste Berechnung rückgesetzt (d.h. auf 0 gesetzt).
Eine andere Berechnung, die von der ECU durchgeführt wird, betrifft die Temperaturänderung der Kupplung, ausgedrückt in °C. Beispielsweise wird die Kupplungstemperatur mit einer konstanten Periode von 500 mS kontinuierlich berechnet, indem die Temperaturänderung bestimmt wird, die aus der Kupplungsleistung während der Berechnungsperiode resultiert. Nachdem die Temperaturänderung berechnet worden ist, wird das Register für die akkumulierte Leistung für die nächste Berechnung gelöscht. Wenn die akkumulierte Leistung über einer Schwelle liegt, ist eine positive Temperaturänderung vorhanden, die in einem Anstieg der Kupplungssystemtemperatur zusammen mit einem gleichzeitigen Anstieg der Kupplungspackungstemperatur sowie einem gleichzeitigen An stieg der Kupplungsplattentemperatur resultiert. Wenn die akkumulierte Leistung unter der Schwelle liegt, ist eine negative Änderung vorhanden, die zu einem Absinken der Kupplungssystemtemperatur zusammen mit einem gleichzeitigen Abfallen der Kupplungspackungstemperatur und einem gleichzeitigen Abfallen der Kupplungsplattentemperatur führt.
Die von der ECU durchgeführte letzte Berechnung betrifft die Kupplungstemperatur, ausgedrückt in °C. Die Temperaturänderung wird in konstanter Weise akkumuliert, um die tatsächliche Kupplungstemperatur zu ermitteln. Wenn die Kupplungstemperatur über einer vorgegebenen/voreingestellten Grenze liegt, die vorzugsweise in der ECU vorprogrammiert ist, wird ein optionales Kupplungssteuersystem (d.h. das in den 1–3 gezeigte Betätigungssystem 10d), welches wahlweise mit der Kupplung betreibbar ist, betätigt (über ein elektronisches Signal von der ECU), um die Kupplung und/oder die Kupplungspackung und/oder die Kupplungsplatten entweder zeitweise auszurücken oder außer Betrieb zu setzen und/oder auszuschalten, bis die Kupplung und/oder Kupplungspackung und/oder Kupplungsplatten eine akzeptable Temperatur erreicht haben (abgekühlt sind), die ebenfalls vorzugsweise in der ECU vorprogrammiert ist.
Daher ist das System der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise zur Verwendung der Berechnungs- und Mikroverarbeitungsfähigkeiten der ECUs von vorhandenen Fahrzeugen geeignet, um die vorstehend erwähnten Berechnungen durchzuführen. Beispielsweise kann eine ECU in einfacher Weise programmiert werden, um diese Berechnungen auszuführen, die relevanten Daten zu speichern und auf der Basis der gespei cherten Daten einen geeigneten Vorgang auszuführen (das PTO-Kupplungssystem außer Betrieb zu setzen).
Die vorliegende Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhaft. Veränderungen, die nicht von der erfindungsgemäßen Lehre abweichen, liegen daher im Schutzumfang der Erfindung. Derartige Veränderungen werden nicht als von der Lehre und vom Umfang der Erfindung abweichend angesehen.

Claims

Steuersystem (100) für ein Leistungsentnahme-Kupplungssystem (10, 200), bei dem das Kupplungssystem (10, 200) ein Eingangselement (10b), ein Ausgangselement (10c), ein Kupplungselement (10a) und ein Betätigungssystem (10d) zum wahlweisen Betätigen des Eingangs- und Ausgangselementes (10b, 10c) aufweist, mit einem Drehzahldetektionssystem (300) zum Detektieren der Drehzahl des Eingangselementes (10b), wobei dieses erste Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Eingangselementes (10b) zu erzeugen, das Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, die Drehzahl des Ausgangselementes (10c) zu detektieren, und das Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Ausgangselementes (10c) zu erzeugen; wobei das elektronische Signal vom Drehzahldetektionssystem (300) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) auf der Basis des elektronischen Signals vom Drehzahldetektionssystem (300) zu bestimmen; und wobei ein elektronisches Signal erzeugt und auf das Betätigungssystem (10d) übertragen wird, um das Ausrücken des Kupplungselementes (10a) zu bewirken, wenn die Temperatur des Kupplungselementes (10a) eine vorgegebene Temperatur übersteigt.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Schlupfdetektionssystem (400) zum Detektieren des Schlupfes des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend dem Schlupf des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Schlupfdetektionssystem (400) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu ermitteln.
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Drehmomentdetektionssystem (500) zum Detektieren des auf das Kupplungselement (10a) wirkenden Drehmomentes aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend dem auf das Kupplungselement (10a) wirkenden Drehmomentes zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Drehmomentdetektionssystem (500) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Detektionssystem (600) zum Detektieren der momentanen Leistung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der momentanen Leistung des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Detektionssystem (600) für die momentane Leistung verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein System (700) zum Detektieren der akkumulierten Leistung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der akkumulierten Leistung des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Detetkionssystem (700) für die akkumulierte Leistung verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Temperaturveränderungsdetektionssystem (800) zum Detektieren der Temperaturveränderung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Tempera turänderung des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Temperaturänderungsdetektionssystem (800) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Temperaturberechnungssystem (900) zum Berechnen der Temperatur des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Temperaturberechnungssystem (900) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es betriebsmäßig einem Antriebssystem zugeordnet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Allradantrieb, einem Vierradantrieb und Kombinationen hiervon besteht.
Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es betriebsmäßig einem Antriebssystem zugeordnet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Drehmoment-auf-Anforderung-Systemen, interaktiven Drehmomentmanagementsystemen und Kombinationen hiervon besteht.
Steuersystem (100) für ein Leistungsentnahme-Kupplungssystem (10, 200), bei dem das Kupplungssystem (10, 200) ein Eingangselement (10b), ein Ausgangselement (10c), ein Kupplungselement (10a) und ein Betätigungssystem (10d) zum wahlweisen Betätigen des Eingangs- und Ausgangselementes (10b, 10c) aufweist, mit einem Drehzahldetektionssystem (300) zum Detektieren der Drehzahl des Eingangselementes (10b), wobei dieses erste Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Eingangselementes (10b) zu erzeugen, das Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, die Drehzahl des Ausgangselementes (10c) zu detektieren, und das Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Ausgangselementes (10c) zu erzeugen; und einem Schlupfdetektionssystem (400) zum Detektieren des Schlupfes des Kupplungselementes (10a), das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend dem Schlupf des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen; wobei das elektronische Signal vom Drehzahldetektionssystem (300) und das elektronische Signal vom Schlupfdetektionssystem (400) verarbeitet werden, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) auf der Basis der elektronischen Signale vom Drehzahl detektionssystem (300) und vom Schlupfdetektionssystem (400) zu bestimmen; und wobei ein elektronisches Signal erzeugt und auf das Betätigungssystem (10d) übertragen wird, um ein Ausrücken des Kupplungselementes (10a) zu bewirken, wenn die Temperatur des Kupplungselementes (10a) eine vorgegebene Temperatur übersteigt.
Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Drehmomentdetektionssystem (500) zum Detektieren des auf das Kupplungselement (10a) wirkenden Drehmomentes aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend dem auf das Kupplungselement (10a) wirkenden Drehmomentes zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Drehmomentdetektionssystem (500) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein System (600) zum Detektieren der momentanen Leistung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der momentanen Leistung des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom System (600) zum Detektieren der momentanen Leistung verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ein System (700) zum Detektieren der akkumulierten Leistung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der akkumulierten Leistung des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom System (700) zum Detektieren der akkumulierten Leistung verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Temperaturveränderungsdetektionssystem (800) zum Detektieren der Temperaturveränderung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der Temperaturänderung des Kupplungselementes (10a) entspricht, wobei das elektronische Signal vom Temperaturänderungsdetektionssystem (800) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Temperaturberechnungssystem (900) zum Berechnen der Temperatur des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Temperaturberechnungssystem (900) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselements (10a) zum bestimmen.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es betriebsmäßig einem Antriebssystem zugeordnet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Allradantrieb, Vierradantrieb und Kombinationen hiervon besteht.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es betriebsmäßig einem Antriebssystem zugeordnet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Drehmoment-auf-Anforderung-Systemen, interaktiven Drehmomentmanagementsystemen und Kombinationen hiervon besteht.
Steuersystem (100) für ein Leistungsentnahme-Kupplungssystem (10, 200), bei dem das Kupplungssystem (10, 200) ein Eingangselement (10b), ein Ausgangselement (10c), ein Kupplungselement (10a) und ein Betätigungssystem (10d) zum wahlweisen Betätigen des Eingangs- und Ausgangselementes (10b, 10c) aufweist, mit einem Drehzahldetektionssystem (300) zum Detektieren der Drehzahl des Eingangselementes (10b), wobei dieses erste Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Drehzahl des Eingangselementes (10b) zu erzeugen, das Drehzahldetektionssystem (300) in der Lage ist, die Drehzahl des Ausgangselementes (10c) zu detektieren, und das Drehzahldetetkionssystem (300) in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der Drehzahl des Ausgangselementes (10c) entspricht; einem Schlupfdetektionssystem (400) zum Detektieren des Schlupfes des Kupplungselementes (10a), das in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das dem Schlupf des Kupplungselementes (10a) entspricht; und einem Drehmomentdetektionssystem (500) zum Detektieren des auf das Kupplungselement (10a) wirkenden Drehmomentes, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das dem auf das Kupplungselement (10a) wirkenden Drehmoment entspricht; wobei die elektronischen Signale vom Drehzahldetektionssystem (300), Schlupfdetektionssystem (400) und Drehmomentdetektionssystem (500) verarbeitet werden, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) auf der Basis der elektronischen Signale vom Drehzahldetektionssystem (300), Schlupfdetektionssystem (400) und Drehmomentdetektionssystem (500) zu bestimmen; und wobei ein elektronisches Signal erzeugt und auf das Betätigungssystem (10d) übertragen wird, um ein Ausrücken des Kupplungselementes (10a) zu bewirken, wenn die Temperatur des Kupplungselementes (10a) eine vorgegebene Temperatur übersteigt.
Steuersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein System (600) zum Detektieren der momentanen Leistung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der momentanen Leistung des Kupplungselementes (10a) entspricht, wobei das elektronische Signal vom System (600) zum Detektieren der momentanen Leistung verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein System (700) zum Detektieren der akkumulierten Leistung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der akkumulierten Leistung des Kupplungselementes (10a) entspricht, wobei das elektronisches Signal vom System (700) zum Detektieren der akkumulierten Leistung verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Temperaturveränderungsdetektionssystem (800) zum Detektieren der Temperaturveränderung des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal zu erzeugen, das der Temperaturänderung des Kupplungselementes (10a) entspricht, wobei das elektronische Signal vom Tempe raturänderungsdetektionssystem (800) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein Temperaturberechnungssystem (900) zum Berechnen der Temperatur des Kupplungselementes (10a) aufweist, das in der Lage ist, ein elektronisches Signal entsprechend der Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu erzeugen, wobei das elektronische Signal vom Temperaturberechnungssystem (900) verarbeitet wird, um die Temperatur des Kupplungselementes (10a) zu bestimmen.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es betriebsmäßig einem Antriebssystem zugeordnet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Allradantrieb, Vierradantrieb und Kombinationen hiervon besteht.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es betriebsmäßig einem Antriebssystem zugeordnet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Drehmoment-auf-Anforderung-Systemen, interaktiven Drehmomentmanagementsystemen und Kombinationen hiervon besteht.