DE102009010136A1

DE102009010136A1 - Kupplungssystem

Info

Publication number: DE102009010136A1
Application number: DE102009010136A
Authority: DE
Inventors: Dirk Burkhart; Alexander Dreher
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: DE102009010136B4; US8201679B2; US20090223772A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine von einem Hebelaktor betätigte, zugedrückte Reibungskupplung mit einer Nachstelleinrichtung, wobei der Hebelaktor aus einer von einer Spindel radial verlagerten Rolle gebildet wird, die einen einseitig aufgehängten Hebel beaufschlagt, wodurch dieser axial verlagert wird und eine Verspanneinrichtung wie Hebel, Hebel- oder Tellerfeder axial beaufschlagt. Die Nachstelleinrichtung zur Kompensation von Reibbelagsverschleiß wird durch eine gegenüber einer Anschlagsposition des Hebels axial erweiterten Endanschlagsposition, die mittels eines schaltbaren Anschlags freigeschaltet wird, freigeschaltet. Zur Unterscheidung der beiden Anschlagspositionen wird vom Steuergerät des Hebelaktors die Kraft-/Wegkennlinie des Hebelaktors erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem mit zumindest einer zugedrückten Reibungskupplung mit einer Nachstelleinrichtung, wobei der von einem Steuergerät automatisiert gesteuerte Hebelaktor mittels einer zwischen einem radial äußeren und einem radial inneren Endanschlag von einem Elektromotor mittels einer Spindel angetriebenen Rolle einen Hebel zur Betätigung einer Verspanneinrichtung der zumindest einen Reibungskupplung axial beaufschlagt und eine Nachstellung zur Verschleißkompensation der zumindest einen Reibungskupplung durch einen in Öffnungsrichtung der zumindest einen Reibungskupplung durch einen schaltbaren Anschlag bewirkt wird, der eine gegenüber einer nicht nachstellenden, geöffneten Anschlagsposition der zumindest einen Reibungskupplung axial erweiterte, eine Nachstellung bewirkende Endanschlagsposition steuert.
Kupplungssysteme mit einer zugedrückten Reibungskupplung, die mittels eines Hebelaktors betätigt werden, sowie der prinzipielle Aufbau eines Hebelaktors sind aus der DE 10 2004 009 832 A1 bekannt. Bei derartigen Reibungskupplungen kann eine Nachstelleinrichtung vorhanden sein, die den durch Abrieb bedingten axialen Verschleiß der Reibbeläge kompensiert, indem die die Reibbeläge gegen eine axial feste Gegendruckplatte verspannende Druckplatte um den axialen Betrag des Verschleißes gegenüber der Verspanneinrichtung, beispielsweise eine Hebel- oder Tellerfeder, um das Abtragsmaß der Reibbeläge beabstandet. Eine derartige Nachstelleinrichtung besteht beispielsweise aus in Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbaren Rampenringen, von denen einer in Umfangsrichtung fest an der Druckplatte aufgenommen oder in diese integriert ist und ein mit zu diesem korrespondierenden Gegenrampen versehener Rampenring auf diesem verdrehbar aufgenommen wird. Wird eine Nachstellung eingeleitet, wird der verdrehbare Rampenring begrenzt verdreht. Die Einleitung der Nachstellung wird bei dem vorgeschlagenen Kupplungssystem durch einen Überweg des Kupplungshubes, also dem von den Hebelspitzen beziehungsweise den Spitzen der Verspanneinrichtung zurückgelegten Weg eingeleitet. Der Überweg wird durch einen schaltbaren Anschlag eingeleitet. Dieser schaltbare Anschlag bildet beim Normalbetrieb der Reibungskupplung einen Anschlag für den die Hebelspitzen der Verspanneinrichtung beaufschlagenden Hebel des Hebelaktors. Zur Durchführung einer Nachstellung wird im Nachstellbetrieb der schaltbare Anschlag wegbewegt, beispielsweise ausgeschwenkt, so dass die Verspanneinrichtung einen größeren Kupplungshub bis zu einem Endanschlag bei einem Öffnungsvorgang beschreibt. Beim nachfolgenden Einrückvorgang der Reibungskupplung wird durch den erhöhten Kupplungshub ein durch den Überweg angesteuertes Schneckenrad partiell verdreht, das den verdrehbaren Rampenring in Umfangsrichtung antreibt. Die Steuerung des schaltbaren Anschlags kann dabei automatisch mittels eines beispielsweise elektrischen Aktors erfolgen, der von einem Steuergerät gesteuert wird. Dabei kann das Steuergerät ein Erfordernis einer Nachstellung aus Messgrößen des Hebelaktors wie Anschlagspositionen, Aktorströmen und/oder -lasten ermitteln. Alternativ hierzu kann das Ausschwenken des schaltbaren Anschlags mechanisch dann erfolgen, wenn der Einrückweg der Verspanneinrichtung um ein vorgegebenes Maß verlängert ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Reibbeläge um ein vorgegebenes axiales Maß abgetragen sind.
Um den Hebelaktor exakt an den vorgegebenen Kupplungshub und die der Betätigung der Reibungskupplung unterliegende Kennlinie und damit die hierzu nötigen Aktorkräfte anpassen zu können, ist eine exakte Kenntnis der Anfangspunkte der Kennlinie, also der Position des Anschlags des Hebels nötig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Ermittlung und Plausibilisierung der Anschläge des Hebels.
Die Aufgabe wird durch ein Kupplungssystem mit zumindest einer zugedrückten Reibungskupplung mit einer Nachstelleinrichtung gelöst, wobei der von einem Steuergerät automatisiert gesteuerte Hebelaktor mittels einer zwischen einem radial äußeren und einem radial inneren Endanschlag von einem Elektromotor mittels einer Spindel angetriebenen Rolle einen Hebel zur Betätigung einer Verspanneinrichtung der zumindest einen Reibungskupplung axial beaufschlagt und eine Nachstellung zur Verschleißkompensation der zumindest einen Reibungskupplung durch einen in Öffnungsrichtung der zumindest einen Reibungskupplung schaltbaren Anschlag vergrößerten Kupplungshub bewirkt wird, wobei der schaltbare Anschlag eine gegenüber einer nicht nachstellenden, geöffneten Anschlagsposition der zumindest einen Reibungskupplung einen vergrößerten Kupplungshub steuert, wobei eine Unterscheidung von Anschlagsposition und Endanschlagsposition anhand sich unterscheidender Kraft-/Wegkennlinien von Anschlags- und Endanschlagsposition erkannt werden. Durch die Kenntnis, von welcher Anschlagsposition aus der Hebelaktor die Verspanneinrichtung der Reibungskupplung betätigt, kann die Kraftkennlinie über den Kupplungshub angepasst werden. Weiterhin kann plausibilisiert werden, welche Anschlagsposition durch den schaltbaren Anschlag eingestellt ist. Dabei kann die Funktion eines vom Steuergerät geschalteten An schlags plausibilisiert werden beziehungsweise eine mechanische Schaltung des Anschlags durch das Steuergerät erkannt werden.
In einem vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel kann der Hebelaktor für die Rolle zumindest einen radial äußeren Anschlag aufweisen, an dem die Rolle bei geöffneter Reibungskupplung, das heißt, nicht unter Last stehendem Hebelaktor anschlägt. Es hat sich gezeigt, dass eine besonders gute Unterscheidung der Anschlagspositionen von Vorteil ist, wenn in der Anschlagsposition der Rolle an diesem Anschlag und einem Anschlag des Hebels am schaltbaren Anschlag ein Spiel der Rolle gegenüber dem Hebel von Vorteil ist. Wird die Reibungskupplung von dem eingeschwenkten Schaltanschlag aus geschlossen, legt die Rolle zuerst einen lastfreien Weg zurück, der eine entsprechend geringe Aktorkraft erfordert, bis die Rolle in Kontakt zum Hebel tritt und diesen mit der vorgegebenen Aktorkraft axial verlagert, so dass die Verspanneinrichtung axial verlagert wird und die Reibungskupplung schließt.
Demgegenüber kommt der Hebel bei ausgeschwenktem Hebel in die Endanschlagsposition, bei der die Rolle an ihrem Anschlag infolge der steileren Stellung des Hebels von diesem unter Vorspannung gegen den radial äußeren Endanschlag verspannt wird. Bei einer Aktivierung des Hebelaktors wird dabei zuerst die Vorspannung abgebaut. Danach legt die Rolle sofort unter Beaufschlagung des Hebels einen Weg unter Last zurück, wodurch von Beginn der Bewegung an eine Aktorkraft nötig ist, die über der Kraft bei einer Aktorbetätigung aus der Anschlagsposition im Normalbetrieb ist. Der Kraftverlauf innerhalb des Überwegs zwischen Anschlagsposition und Endanschlagsposition resultiert dabei aus den sich ergebenden Hebelverhältnissen des Hebels, wobei der Hebelpunkt durch die Rolle selbst variabel eingestellt wird.
In vorteilhafter Weise werden die Aktorkräfte über den Kupplungshub von dem den Hebelaktor steuernden Steuergerät erfasst und zumindest im Bereich des Überwegs zwischen Anschlagsposition und Endanschlagsposition ausgewertet. Durch Auswertung und Vergleich mit vorgegebenen und im Steuergerät gespeicherten Grenzwerten kann festgestellt werden, von welchem Anschlag aus der Hebelaktor bewegt wurde. Der Überweg kann dabei auf einen Hebelwegbereich zwischen dem Anschlag des Hebels bei geöffneter Reibungskupplung und einer beginnenden Drehmomentübertragung der zumindest einen Reibungskupplung ausgewertet werden.
Die Auswertung der Aktorkräfte kann dabei mittels der elektrischen Größen eines zum Betrieb des Hebelaktors eingesetzten Elektromotors erfolgen, beispielsweise dem Betriebsstrom, dem Spannungsabfall, der umgesetzten Leistung und dergleichen. Dabei können die Aktorkräfte auf den zurückgelegten Weg der Rolle und/oder den axial von den Hebelspitzen des Hebels, die dem Kupplungshub entsprechen, bezogen werden. Bei Kenntnis der Übersetzungs- und Hebelverhältnisse kann zur Ermittlung dieser Wege eine Inkrementalwegsensorik des elektronisch kommutierten Elektromotors herangezogen werden, wobei diese in zumindest einer Stellung des Hebelaktors kalibriert wird.
Die Auswertung der Signale kann in vorteilhafter Weise erfolgen, indem die Aktorkräfte in dem relevanten Bereich des Überwegs auf ein Maximum geprüft werden. Tritt ein solches auf, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um eine Aktorbewegung aus der Endanschlagsposition handelt. Alternativ oder zusätzlich kann bei einem Überschreiten der Aktorkraft innerhalb des relevanten Überwegs über eine nach diesem Überwegbereich auftretende Aktorkraft auf eine Bewegung des Hebels aus der Endanschlagsposition geschlossen werden. Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn die Aktorkräfte einer Bewegung aus der Anschlagsposition als Grundlinie für die Aktorkräfte aus der Endanschlagsposition verwendet werden.
Ist die Anfangsposition des Hebelaktors bekannt, kann der Wegbewegung des Hebelaktors eine typische Kennlinie der Betätigung der Reibungskupplung hinterlegt werden, so dass in Verbindung mit den Hebelkräften des Hebelaktors der Elektromotor optimiert bestromt werden kann, um mit geringer Aktorkraft eine gleichmäßige Betätigung der Reibungskupplung nach einer vorgegebenen Aktorkennlinie zu erzielen. Dabei können für die beiden Anschlagspositionen unterschiedliche Aktorkennlinien im Steuergerät hinterlegt sein und je nach erkannter Startposition zutreffend der Aktorbestromung unterlegt werden.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 6 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungssystems mit Hebelaktor,
2 eine schematische Darstellung eines Hebelaktors in Anschlagsposition,
3 eine schematische Darstellung eines Hebelaktors in Endanschlagsposition,
4 ein Diagramm der Aktorkraft gegen einen Aktorweg ausgehend von der Anschlagsposition,
5 ein Diagramm der Aktorkraft gegen einen Aktorweg ausgehend von der Endanschlagsposition und
6 ein Diagramm der Einrückkraft über den Kupplungshub mit einer mechanischen Schaltung des schaltbaren Anschlags.
Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kupplungssystem 1 mit einer Reibungskupplung 2. Die Reibungskupplung 2 besteht im Wesentlichen aus einer Gegendruckplatte 6, einer Kupplungsscheibe 5, einer Druckplatte 3, einem Kupplungsdeckel 4 und einer Verspanneinrichtung 10. Bei der in 1 beispielsweise dargestellten Reibungskupplung 2 handelt es sich um eine sogenannte zugedrückte Kupplung, die im kraftfreien Zustand geöffnet ist und bei Beaufschlagung der Verspanneinrichtung 10 mit einer vom Hebelaktor 11, der hier ohne Antrieb dargestellt ist, vorgegebenen Kraft durch Axialverlagerung der Verspanneinrichtung 10 geschlossen wird, indem die Reibflächen der Kupplungsscheibe 5 einerseits und die Reibflächen der Druckplatte 3 und der Gegendruckplatte 5 in Reibeingriff gebracht werden. Dementsprechend wirkt der Hebelaktor 11 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Hebeleinrücker und das Lager an der Verspanneinrichtung 10 ist ein Einrücklagen 12, das die mit der Reibungskupplung 2 drehende Verspanneinrichtung 10 vom Hebel 7 des Hebelaktors 11 drehentkoppelt.
Der Hebelaktor 11 für die Reibungskupplung 2 besteht im Wesentlichen aus einem Hebelsystem, welches gehäusefest an einer Abstützung 13 angeordnet ist. Der Hebelaktor 11 wirkt mittels eines Hebels 7 mit einer Hebellänge L auf das Einrücklager 12, welches um eine hier nicht dargestellte Getriebeeingangswelle herum angeordnet ist, und als Axiallager die Drehzahlunterschiede zwischen der mit Motordrehzahl drehenden Reibungskupplung 2 und dem gehäusefesten Hebel 7 ausgleicht.
In der 1 liegen die Federeinrichtung, hier in Form einer Druckfeder 9, das radial äußere Hebelende des Hebels 7 mit dem Auflagepunkt A, eine zwischen den beiden Hebelenden des Hebels 7 verlagerbare Rolle 8 mit dem Auflagepunkt B und der am radial inneren Hebelende am Einrücklager 12 anliegenden Auflagepunkt C im Wesentlichen auf einer Wirklinie. Die Reibungskupplung 2 wird betätigt, indem die Rolle 8 verlagert wird, woraus entgegen der Kraft der Druckfeder 9 der Hebel 7 am Auflagepunkt C verlagert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Reibungskupplung 2 geöffnet, demzufolge fallen bei radial äußerer Position der Rolle die Auflagepunkte A und B zusammen. Zum Schließen der Reibungskupplung 2 läuft die verlagerbare Rolleneinheit 8 auf einer im Wesentlichen radialen Teilfläche des Hebels 7 unter Abstützung auf einer Grundplatte oder auf der Getriebegehäusewand direkt nach innen. Der Hebel 7 ist in 1 nicht plan dargestellt. Vielmehr ist er aus der Sicht der Rolle 8 ge wissermaßen konkav geformt, wodurch die Kraftentfaltung an der Verspanneinrichtung 10 und damit an den Reibflächen der Reibungskupplung angepasst werden kann. Die Rolle 8 ist an einer Traverse verdrehbar aufgenommen, die mittels weiterer Rollen auf der Grundplatte abrollt.
An der in 1 gezeigten Position der Rolle 8 bzw. des Auflagepunktes B wirkt die Spannkraft des Energiespeichers 9 auf einer Hebellänge L, die gleich null ist. Deshalb kann kein Moment des Hebels 7 auf das Einrücklager 12 wirken. Wird nun die Rolle 8 radial zum Einrücklager 12 hin bewegt, so nimmt die Hebellänge L zwischen dem Energiespeicher 9 und dem Drehpunkt immer weiter zu. Gleichzeitig verkürzt sich die Hebellänge des mit der Rolle 8 mitgeführten Auflagepunktes B bis zum Auflagepunkt C am Einrücklager 12. Durch das Verlagern des Auflagepunktes B wird eine Kraftveränderung auf das Einrücklager 12 bewirkt, wodurch die Einrückkraft größer wird, je näher der Auflagepunkt B an das Einrücklager 12 heranrückt. In umgekehrter Weise wird durch die Kraftverhältnisse bewirkt, dass bei Ausbleiben einer Kraft auf die Rolle 8 diese nach radial außen vom Einrücklager 12 wegbewegt wird, so dass die Reibungskupplung 2 wieder ausgerückt wird. Dadurch kann in einfacher Weise eine selbstöffnende Wirkung der Reibungskupplung 2 erzielt werden. Insbesondere im Einsatz bei Doppelkupplung ist dieser Effekt besonders vorteilhaft.
Beispielsweise infolge von Verschleiß in den Reibbelägen der Kupplungsscheibe 5 oder Setzverlusten der Belagfederung zwischen Reibbelägen und der Kupplungsscheibe 5 ist der axiale Abstand zwischen Druckplatte 3 und Gegendruckplatte 6 über die Betriebsdauer der Reibungskupplung 2 Veränderungen unterworfen, die sich unter anderem in einer Verlängerung des Einrückwegs der Verspanneinrichtung 10 bemerkbar machen. Derartige Änderungen des Einrückweges machen sich in der Auslegung des Hebelaktors 11 negativ bemerkbar, da die Bauteile und die in der Reibungskupplung 2 und im Hebelaktor 11 auftretenden Kräfte auf diese Änderungen über Lebensdauer ausgelegt werden müssen. In der Reibungskupplung 2 ist daher eine Nachstelleinrichtung 14 vorgesehen, die einen dem Fehlabstand zwischen Druckplatte 3 und Gegendruckplatte 6 entsprechenden Ausgleich zwischen Kupplungsdeckel 4 und Verspanneinrichtung 10 einstellt, indem zwischen diesen Teilen in Umfangsrichtung sich erhebende Rampen durch Verdrehen einen axialen Abstand erhöhen. Im nicht nachstellenden Zustand der Kupplung sind diese Rampen beispielsweise durch Reibung oder Formschluss bezüglich einer Verdrehung in Umfangsrichtung und damit bezüglich eines ungewollten Nachstellens gehemmt. Wird die Verspanneinrichtung 10 über einen vorgegebenen Kupplungshub bewegt, wird ein Rampenring der Nachstelleinrichtung 14 gegenüber an der Druckplatte 3 vorgesehenen Rampen solange in Umfangsrichtung verdreht, bis dieser den durch den Überweg des Betätigungshebels 10 entstandenen oder einen vorgegebenen Abstand, der idealerweise dem Fehlabstand entspricht, ausgeglichen hat. Es versteht sich, dass andere vorteilhafte Nachstelleinrichtungen – wie beispielsweise die oben beschriebene Nachstelleinrichtung mit einer federbelasteten Schnecke, die bei jedem Nachstellen nur einen begrenzten Einrückweg kompensiert, – ebenfalls vorteilhaft sein kann, insbesondere wenn vermieden werden soll, dass zu große Nachstellwege eingestellt werden.
Von entscheidender Bedeutung für eine korrekte Nachstellung ist die Einstellung eines korrekten Überwegs zur Erweiterung des für die Nachstellung notwendigen Kupplungshubs. Der Hebeleinrücker 11 ist daher so ausgestaltet, dass dessen Hebel 7 selbsttätig, beispielsweise federbelastet, oder von einem Aktor, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben in eine Nulllage, der Anschlagsposition, bei geöffneter Reibungskupplung 2 zurückkehrt, die im nicht nachstellenden Zustand durch einen gehäusefesten Anschlag 15 gebildet wird, auf dem zusätzlich ein schaltbarer Anschlag 16 angeordnet ist. Die axiale Positionierung beider Anschläge ist so ausgelegt, dass keine Nachstellung erfolgt. Wird in Folge eines verlängerten axialen Einrückweges festgestellt, dass eine Nachstellung erforderlich ist, wird der schaltbare Anschlag 6 aus dem Axialweg des Hebels 7 entfernt, so dass dieser einen weiteren, über die Nulllage hinausgehenden Überweg beschreiten kann, der zu einem die Nachstellung an der Nachstelleinrichtung 14 bewirkenden erhöhten Kupplungshub führt.
2 zeigt einen gegenüber dem Hebelaktor 11 in 1 leicht veränderten Hebelaktor 111 in schematischer Darstellung. Der Hebelaktor 111 enthält einen Elektromotor 117, der mittels einer Spindel 118, die in eine nicht dargestellten Traverse mit einer Spindelmutter eingreift und dadurch bei einem Drehantrieb der Spindel 118 die an dieser befestigte Rolle 108 radial zwischen dem radial äußeren Rollenanschlag 119 und dem radial inneren Rollenanschlag 120 antreibt. Dabei beaufschlagt die Rolle 108 auf ihrem radialen Weg den Hebel 107, indem diese sich über die Traverse auf der Grundplatte 121 abstützt. Hierzu sind an der Traverse weitere Rollen aufgenommen, um die unterschiedlichen Drehbewegungen der Rollbewegung der Rolle 108 auf dem Hebel 107 und der Rollbewegung auf der Grundplatte 121 auszugleichen. Der Hebel 107 ist an seinem radial äußeren Ende mittels des Energiespeichers 109 mit der Abstützung 113, die das Gehäuse des Hebelaktors 111 bilden kann, verspannt. An seinem gegenüberliegenden Hebelende beaufschlagt der Hebel 107 über ein Einrücklager 112 die Verspanneinrichtung 110 axial, die dadurch die Druckplatte 103 axial verlagert und die Reibungskupplung schließt. Zwischen der Druckplatte 103 und der Verspanneinrichtung ist eine Nachstelleinrichtung 114, beispielsweise in Form zweier gegeneinander verdrehbarer Rampenringe, angedeutet, die bei einer Einleitung einer Nachstellung den Abstand zwischen Druckplatte 103 und der Verspanneinrichtung 110 vergrößert, beispielsweise durch eine begrenzte Verdrehung eines Rampenrings gegenüber dem anderen, und damit eine Abnahme der Reibbelagstärke durch Verschleiß kompensiert.
Die Einleitung eines Nachstellvorgangs erfolgt dabei durch eine Vergrößerung des Kupplungshubs, also dem Weg zwischen der Reibungskupplung im geöffneten und vollständig geschlossenen Zustand. Hierzu ist für den Hebel 107 ein schaltbarer Anschlag 116 vorgesehen, der von einer Verschwenkeinrichtung 122 verlagerbar ist und zwei Anschlagszustände schaltet. Der Anschlagszustand bei nicht ausgeschwenktem schaltbarem Anschlag 116 entspricht der Anschlagsposition 123 im Normalbetrieb der Reibungskupplung, bei dem nicht nachgestellt wird. Ausgehend von dieser Anschlagsposition 123 wird der Hebelaktor 111 zur Einleitung eines Schließvorgangs der Reibungskupplung gestartet, indem der Elektromotor 117 die im radial äußeren Rollenanschlag 119 befindliche Rolle 108 nach radial innen verlagert. Durch die Anschlagsposition 123 des Hebels 107 und der sich einstellenden Steigung des Hebels 107 bedingt stellt sich am radial äußeren Rollenanschlag 119 ein Spiel 124 zwischen Rolle 108 und Hebel 107 ein, so dass die vom Elektromotor 117 aufzuwendende Aktorkraft bis zum Aufbrauch des Spiels 124 nahe Null ist. Danach stellt sich abhängig von der zur Betätigung der Verspanneinrichtung 110 notwendigen Einrückkraft und der sich durch den radial wechselnden Hebelpunkt, der von der sich radial verlagernden Rolle 108 eingestellt wird, sowie vom Hebelprofil des Hebels 107 und der Verspannkraft des Energiespeichers 109 eine Aktorkraft zur Betätigung der Verspanneinrichtung 110 ein. Dabei werden Hebelprofil und die Kennlinie des Energiespeichers 109 in idealer Weise so eingestellt, dass die Aktorkraft über den Kupplungshub gleichmäßig und die Reibungskupplung ohne Bestromung des Elektromotors 117 selbstöffnend ist.
Die Einleitung eines Nachstellvorgangs kann von dem den Elektromotor 117 steuernden – nicht dargestellten – Steuergerät abhängig von Betriebsdaten des Hebelaktors 111 eingeleitet werden. Hierzu kann der schaltbare Anschlag 116 mittels einer automatisiert betätigten Verschwenkeinrichtung 122, beispielsweise mittels eines Elektromotors oder mittels eines Elektromagneten ausgeschwenkt werden. Vorteilhaft ist die Verwendung einer mechanischen Verschwenkeinrichtung 122, die den Kupplungshub detektiert und bei Überschreiten eines vorgegebenen Kupplungshubs, der sich infolge eines Verschleißes der Reibbeläge einstellt, den schaltbaren Anschlag 116 ausschwenkt.
3 zeigt den Hebelaktor 111 der 2 bei von der Verschwenkeinrichtung 122 ausgeschwenktem Anschlag 116. Im geöffneten Zustand der Reibungskupplung schlägt der Hebel 107 an der Grundplatte 121, so dass der Hebel 107 eine Endanschlagsposition 125 einnimmt, die beim nächsten Schließvorgang der Reibungskupplung einen größeren Kupplungshub verursacht, wodurch ein Nachstellvorgang der Nachstellvorrichtung 114 eingeleitet wird. Infolge des in der Endanschlagsposition 125 weiter zurückverlagerten Hebels 107 bleibt der Hebel 107 mit der an dem radial äußeren Rollenanschlag 119 liegenden Rolle 108 in Kontakt beziehungsweise verspannt diese zumindest in geringem Umfang gegen den Rollenanschlag 108. Der Start eines Schließvorgangs aus der Endanschlagsposition 125 des Hebels 107 heraus verursacht daher sofort eine gegenüber einem Start aus der Anschlagsposition 123 heraus größere Aktorlast, wodurch größere Aktorkräfte verursacht werden. Weiterhin ist die Kennlinie der Einrückkraft über den Kupplungshub verändert. Es treten daher unterschiedliche Aktorkräfte über den Kupplungshub auf, die vom Steuergerät insbesondere bei einer Verwendung einer mechanischen Verschwenkung des schaltbaren Anschlags nicht erkannt werden. Dabei kann während eines Nachstellvorgangs infolge eines gering ausgelegten Nachstellbereichs nur ein Teil des nachzustellenden Abstands ausgeglichen werden, so dass beim nächsten Schließvorgang der Reibungskupplung der nach jedem Nachstellvorgang wieder einschwenkende schaltbare Anschlag 116 erneut ausgeschwenkt wird.
In vorteilhafter Weise werden daher die Aktorlasten im Bereich eines Überwegs beginnend von der Anschlagsposition 123 beziehungsweise der Endanschlagsposition 125 bis zu einem Zusammenfallen der Aktorlasten bei beginnender Momentenübertragung der Reibungskupplung, beispielsweise bis zu deren Tastpunkt ausgewertet, indem beispielsweise die Aktorströme vom Steuergerät ermittelt und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden. Auf diese Weise kann im Steuergerät die jeweilige Anschlagsposition ermittelt werden, die Aktorströme können angepasst werden und eine Erfassung der Anzahl der Nachstellvorgänge ist möglich, wodurch im Steuergerät entsprechende Informationen über den Verschleißzustand der Reibungskupplung erfasst und verwertet werden kann.
4 zeigt in Verbindung mit den 2 und 3 einen typischen Verlauf 126 des Hebelaktors 111 der 2 für einen Schließvorgang einer Reibungskupplung längs des Aktorwegs ausgehend vom Rollenanschlag 119, wobei der Hebel 107 an der Anschlagsposition 123 anliegt. Infolge des zwischen der Rolle 108 und des Hebels 107 eingestellten Spiels 124 ist die Aktorkraft im Bereich Überweg bis zum Aufbrauch des Spiels nahe Null, da nur Reibungskräfte auftreten. Ist das Spiel 124 aufgebraucht, wird der Hebel 107 axial verlagert und beaufschlagt die Verspanneinrichtung 110, so dass sich im weiteren dargestellten Verlauf eine konstante Aktorkraft einstellt.
5 zeigt in Verbindung mit den 2 und 3 einen typischen Verlauf 127 des in der Endanschlagsposition 125 befindlichen Hebelaktors 111 für einen Schließvorgang einer Reibungskupplung, wie in 3 gezeigt. Hier liegt die Rolle 108 bereits beim Start des Drehantriebs durch den Elektromotor am Hebel 107 an, so dass sofort eine Aktorkraft aufgewendet werden muss, die infolge der ungünstigen Hebelbedingungen stark ansteigt und um einen Betrag 130 über die Aktorkraft 128 zur Betätigung der Verspanneinrichtung hinausgeht und bei günstigeren Hebelverhältnissen nach durchschreiten eines Maximums 129 und Überwinden des Überwegs auf die Aktorkraft 128 zur Betätigung der Verspanneinrichtung einschwenkt.
Eine Auswertung der Aktorkräfte der 4 und 5 kann im Steuergerät eine eindeutige Zuordnung von Anschlags- und Endanschlagsposition erfolgen und damit eine indirekte Bestimmung von Nachstellvorgängen erkannt werden. Dabei kann sowohl die absolute Höhe und/oder die Form des Aktorkraftverhaltens ausgewertet werden. Beispielsweise können die Aktorkräfte oder Hilfsgrößen wie Aktorstrom oder -leistung differenziert werden, so dass die Endanschlagsposition aus dem Vorhandensein des Maximums 129 auf die Endanschlagsposition geschlossen werden kann. Als Nulllinie bei sich während des Betriebs über Lebensdauer erhöhenden Aktorströme kann die Kraftentfaltung ausgehend von der Anschlagsposition dienen.
6 zeigt eine typische Kennlinie 131 der Einrückkraft über den Kupplungshub. Die Kennlinie 131 ist zweistufig mit einem Kennlinienast 132 bis zum Tastpunkt 133 und einem zweiten Kennlinienast 134, in dem die Reibungskupplung zunehmend über den Kupplungshub Drehmoment überträgt. Die Linie 135 gibt die für den entsprechenden Kupplungshub notwendige Aktorkraft wieder, woraus deutlich wird, dass infolge der sich einstellenden Hebelverhältnisse am Hebelaktor die Aktorkraft mit zunehmendem Kupplungshub abnimmt. In der Darstellung der 6 ist eine mechanische Schaltung des Schaltanschlags vorgesehen, wobei der schaltbare Anschlag an einem Schaltpunkt 136 bei einem vorgegebenen Kupplungshub ausgelöst wird, der bei einer vorgegebenen Aktorkraft einer vorgegebenen Einrückkraft entspricht. Der Schaltpunkt 136 unterliegt dabei einem schraffiert dargestellten Toleranzfenster 137, innerhalb dem der Kennlinienast 134 mit dessen Toleranzabweichung, die als gestrichelte Toleranzlinie 138 dargestellt ist, liegen muss.

1: Kupplungssystem
2: Reibungskupplung
3: Druckplatte
4: Kupplungsdeckel
5: Kupplungsscheibe
6: Gegendruckplatte
7: Hebel
8: Rolle
9: Druckfeder
10: Verspanneinrichtung
11: Hebelaktor
12: Einrücklager
13: Abstützung
14: Nachstelleinrichtung
15: Gehäusefester Anschlag
16: Schaltbarer Anschlag
103: Druckplatte
107: Hebel
108: Rolle
109: Energiespeicher
110: Verspanneinrichtung
111: Hebelaktor
112: Einrücklager
113: Abstützung
114: Nachstelleinrichtung
116: schaltbarer Anschlag
117: Elektromotor
118: Spindel
119: radial äußerer Rollenanschlag
120: radial innerer Rollenanschlag
121: Grundplatte
122: Verschwenkeinrichtung
123: Anschlagsposition
124: Spiel
125: Endanschlagsposition
126: Verlauf
127: Verlauf
128: Aktorkraft
129: Maximum
130: Betrag
131: Kennlinie
132: Kennlinienast
133: Tastpunkt
134: Kennlinienast
135: Linie
136: Schaltpunkt
137: Toleranzfenster
138: Toleranzlinie
A: Auflagepunkt
B: Auflagepunkt
C: Auflagepunkt
L: Hebellänge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004009832 A1 [0002]

Claims

Kupplungssystem (1) mit zumindest einer zugedrückten Reibungskupplung (2) mit einer Nachstelleinrichtung (14, 114), wobei der von einem Steuergerät automatisiert gesteuerte Hebelaktor (11, 111) mittels einer zwischen einem radial äußeren und einem radial inneren Rollenanschlag (119, 120) von einem Elektromotor (117) mittels einer Spindel (118) angetriebenen Rolle (8, 108) einen Hebel (7, 107) zur Betätigung einer Verspanneinrichtung (10, 110) der zumindest einen Reibungskupplung (2) axial beaufschlagt und eine Nachstellung zur Verschleißkompensation der zumindest einen Reibungskupplung (2) durch einen in Öffnungsrichtung der zumindest einen Reibungskupplung (2) schaltbaren Anschlag (16, 116) vergrößerten Kupplungshub bewirkt wird, wobei der schaltbare Anschlag (16, 116) eine gegenüber einer nicht nachstellenden, geöffneten Anschlagsposition (123) der zumindest einen Reibungskupplung axial erweiterte, einen vergrößerten Kupplungshub bewirkende Endanschlagsposition (125) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterscheidung von Anschlagsposition (123) und Endanschlagsposition (125) anhand sich unterscheidender Kraft-/Wegkennlinien von Anschlags- und Endanschlagsposition erkannt werden.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei an der Anschlagsposition (123) befindlichem Hebel die am radial äußeren Rollenanschlag (119) befindliche Rolle (108) zum Hebel (107) ein Spiel (124) aufweist.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei an der Endanschlagsposition (125) befindlichem Hebel (107) die Rolle (108) unter Vorspannung durch den Hebel (107) gegen den radial äußeren Rollenanschlag (119) verspannt wird.
Kupplungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hebelwegbereich (Überweg) zwischen einem Anschlag des Hebels (107) bei geöffneter Reibungskupplung (2) und einem Tastpunkt (133) der zumindest einen Reibungskupplung die Aktorkaft-/Aktorwegkennlinie vom Steuergerät erfasst und ausgewertet wird.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem in dem Hebelwegbereich (Überweg) auftretenden Maximum (129) der Aktorkraft auf eine Bewegung des Hebels (107) aus der Endanschlagsposition (125) erkannt wird.
Kupplungssystem (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überschreiten der Aktorkraft innerhalb des Hebelwegbereichs (Überweg) über eine nach dem Wegbereich auftretende Aktorkraft auf eine Bewegung des Hebels (107) aus der Endanschlagsposition (125) erkannt wird.