DE102011106001A1

DE102011106001A1 - Verfahren zur Verschleißnachstellung einer Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102011106001A1
Application number: DE201110106001
Authority: DE
Inventors: Marco Borowski; Alexander Dreher
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Verfahren zur Verschleißnachstellung einer Kupplungsanordnung, die eine zugedrückte selbstnachstellende Reibungskupplung und eine Ausrückvorrichtung mit einem elektrisch angetriebenen Aktor umfasst, wobei der Verschleißzustand der Reibungskupplung automatisch anhand von gemessenen Parametern des Aktors und/oder von gemessenen Parametern der Reibungskupplung mittels einer Software erkannt wird, und bei erkanntem Verschleißzustand die Ausrückvorrichtung in eine Stellung gebracht wird, bei der eine Selbstnachstellung der Reibungskupplung ausgelöst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschleißnachstellung einer Kupplungsanordnung, die eine zugedrückte selbstnachstellende Reibungskupplung und eine Ausrückvorrichtung mit einem elektrisch angetriebenen Aktor umfasst, sowie eine Ausrückvorrichtung und ein Computerprogramm.
Reibungskupplungen in Fahrzeugen (Fahrzeugkupplungen) unterliegen im Laufe der Zeit Verschleißerscheinungen, so dass Fehlabstände zwischen Reibkontaktflächen entstehen. Bei einer Kompensation des Fehlabstands in einer selbstnachstellenden Reibungskupplung mittels Überweg der Druckplatte wird die Reibungskupplung durch eine Betätigung über den geschlossenen oder geöffneten Zustand hinaus betätigt, indem der Betätigungshebel vom Betätigungssystem entsprechend über diesen Zustand hinaus gedrückt oder entspannt wird. Dabei hebt der Betätigungshebel von einer das Rampen-/Gegenrampensystem sperrenden Einrichtung ab, so dass dieses durch Relativverdrehung der Rampen entgegen der Gegenrampen den Fehlabstand ausgleichen kann. Derartige selbstnachstellender Kupplungen sind beispielsweise aus der DE 2008 003 989 A1 und speziell für Doppelkupplungen aus der DE 10 2005 037 514 A1 bekannt.
Bei heutigen Hebelaktoren in Kombination mit hubsensierten Kupplungen erfolgt die Erkennung des Verschleißzustandes der Kupplung über eine Mechanik, den sogenannten Schaltanschlag. Dieser sensiert den Verschleißzustand der Kupplung und gibt durch eine Mechanik den für die Verschleißnachstellung der Kupplung notwendigen Überweg frei.
Die DE 10 2008 026 420 A1 zeigt eine Ausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen Antriebsmotor und Schaltgetriebe. Eine Auslösung der Nachstellung wird bewirkt, sobald der Kupplungshub in der zugedrückten Stellung einen Grenzwert überschreitet. Eine der Endstellungen des Ausrückhebels wird so gewählt, dass der Ausrückhub der Kupplung zwischen dem vollständig ausgekuppelten und dem vollständig eingekuppelten Zustand für die Auslösung der Selbstnachstellung ausreicht. Je nach Wahl der Endstellung wird also das Nachstellen der Kupplung ausgelöst oder unterbleibt.
Die DE 10 2008 045 628 A1 offenbart eine von einer Betätigungsvorrichtung zugedrückte Reibungskupplung mit einer Nachstelleinrichtung zur Kompensation eines Fehlabstandes zwischen den Reibkontaktflächen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Verschleißzustand der Kupplung zu detektieren und eine Nachstellung der Kupplung durchzuführen, wobei auf einen mechanischen Schaltanschlag verzichtet werden soll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Verschleißnachstellung einer Kupplungsanordnung, die eine zugedrückte selbstnachstellende Reibungskupplung und eine Ausrückvorrichtung mit einem elektrisch angetriebenen Aktor umfasst, wobei der Verschleißzustand der Reibungskupplung automatisch anhand von gemessenen Parametern des Aktors und/oder von gemessenen Parametern der Reibungskupplung mittels einer Software erkannt wird, und bei erkanntem Verschleißzustand die Ausrückvorrichtung in eine Stellung gebracht wird, bei der eine Selbstnachstellung der Reibungskupplung ausgelöst wird.
Die gemessenen Parameter des Aktors sind beispielsweise der Aktorweg und die Aktorkraft. Die Aktorkraft kann beispielsweise anhand der an dem Aktor anliegenden Spannung und dem fließenden Strom bestimmt werden. Der Aktorweg kann beispielsweise über die Anzahl der Motorumdrehung relativ zu einem Referenzanschlag ermittelt werden oder alternativ können Messaufnehmer den Aktorweg direkt messen. Die Parameter der Reibungskupplung sind insbesondere das von der Kupplung übertragene Moment, dieses kann in an sich bekannter Weise aus dem Motormoment und dem Fahrzustand des Fahrzeuges ermittelt werden.
Bisher wurde es von der Fachwelt nicht für möglich gehalten, den Zustand der Kupplungskennlinie hinsichtlich des Verschleißes z. B. durch Bestimmung des Greifpunktes (Kiss Point = Punkt, an die Kupplung beginnt, Moment zu übertragen) oder beispielsweise 5 Nm Punktes zu detektieren. Überraschenderweise wurde gefunden, dass es möglich ist den Greifpunkt bzw. z. B. 5 Nm Punkt der Kupplung mit ausreichender Genauigkeit zu detektieren.
Alternativ zu einer erfindungsgemäßen softwareseitigen Erkennung des Verschleißzustandes könnte eine geeignete Wegsensorik bzw. Lastsensorik verwendet werden. Die zusätzlich benötigte Hardware in Form eines Schaltanschlages führt einerseits zu Mehrkosten sowie zu Bauraumnachteilen, da die Mechanik in dem vorhandenen Bauraum möglichst im Bereich der Kupplungsdrehachse zu genaueren Sensierung des Verschleißes positioniert werden muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell mit jeder durch einen Aktor betätigten Kupplung durchgeführt werden. Die Ausrückvorrichtung umfasst aber vorzugsweise einen Ausrückhebel, der sich mit einem Innenlager an einem Ausrücklager und mit einem Außenlager an einer Feder abstützt, wobei das Außenlager um einen Federweg in Wirkrichtung der Feder verschiebbar ist und sich zwischen Außen- und Innenlager an einem in axialer Richtung festgelegten und in radialer Richtung verschiebbaren Lagerbock, der mittels einer motorisch angetriebenen Spindel radial um einen Verschiebeweg verschiebbar ist, an einem Drehpunkt abstützt, wobei zur Verschleißnachstellung der verschiebbare Lagerbock mittels der motorisch angetriebenen Spindel in eine Stellung, in der das Ausrücklager einen Überweg in Richtung geöffneter Kupplung ausführt, bewegt wird. Derartige Ausrückvorrichtungen werden auch als Wipphebelaktor bezeichnet.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Software den Verschleiß anhand einer Kennlinie des durch die Kupplung übertragenen Drehmoments über dem Aktorweg detektieren kann. Bei verschlissener Kupplung verschiebt sich der Aktorweg, der zurückzulegen ist, um ein bestimmtes Drehmoment durch die Kupplung übertragen zu können. Diese Wegverschiebung am Aktor wird nun genutzt, um direkt auf den Verschleiß der Kupplung schließen zu können.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Software den Verschleiß anhand des Aktorweges, bei dem ein bestimmtes Drehmoment durch die Kupplung übertragen wird, detektiert. Das bestimmte Drehmoment ist in einer Ausführungsform der Erfindung der Greifpunkt oder der 5 Nm-Punkt. Diese ausgewiesenen Punkte der Kupplungskennlinie, insbesondere der Greifpunkt oder Kiss-Point, werden in heutigen Kupplungssteuerungen bei automatischen Schaltgetrieben bzw. unterbrechungsfreien Schaltgetrieben (Doppelkupplungsgetrieben) ermittelt, da diese Punkte der Kupplungskennlinie für den Fahrkomfort bedeutsam sind. Der Greifpunkt ist beispielsweise von Bedeutung, da bei einem Schließen der Kupplung von diesem Aktorweg an ein Drehmoment übertragen wird. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, diese in der Kupplungssteuerung vorliegenden Informationen, die beispielsweise in einem Speicher eines Steuergeräts als Speicherwerte in Speicherzellen abgelegt sein können, für die Verschleißsensierung zu nutzen. Zu dem Greifpunkt oder 5 Nm-Punkt gehört ein bestimmter Aktorweg, der jeweils in der Speicherzelle abgelegt ist. Wenn der Aktorweg vor dem letzten Nachstellen oder der Aktorweg bei neuer Kupplung in einer speziellen Speicherzelle des Steuergerätes hinterlegt ist, kann aus der Differenz des dort abgelegten Aktorweges und dem aktuellen Aktorweg bis zum Greifpunkt bzw. 5 Nm-Punkt der zusätzlich zurückzulegende Weg ermittelt werden. Überschreitet der zusätzlich zurückzulegende Betätigungsweg des Aktors einen Maximalwert, so wird auf eine verschlissene Kupplung erkannt und die Kupplungsnachstellung ausgelöst.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Software den Verschleiß anhand einer Kennlinie der Aktorlast über dem Aktorweg detektiert. Bei einer verschlissenen Kupplung verändert sich die Aktorlast. Bei einem Wipphebelaktor liegt dies daran, dass sich der Einrückhebel in einer anderen Winkelposition als bei nicht verschlissener Kupplung befindet. In der Regel wird die Aktorlast bei verschlissener Kupplung geringer. Unterschreitet die Aktorlast an bestimmten Punkten oder bei mehr oder minder konstanter Aktorlast über einen bestimmten Aktorweg hin einen Referenzwert, so wird auf eine verschlissene Kupplung erkannt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgasehen, dass der Lagerbock aktiv über eine Stellung, in der die Reibungskupplung geöffnet ist, hinausgezogen wird, wobei der Ausrückhebel einen Überweg in Öffnungsrichtung macht. Bei Wipphebelaktoren können zwei Varianten unterschieden werden, nämlich die, dass bei einem nicht bestromten (passiven) Aktor die Kupplung nicht selbst öffnet und eine Variante, bei der die Kupplung bei nicht bestromtem Aktor selbst öffnet. Wird ein Spindelantrieb benutzt, so bedeutet die nicht selbstöffnende Variante beispielsweise, dass die Spindel selbsthemmend ausgelegt ist und die selbstöffnende Variante, dass die Spindel nicht selbsthemmend ausgelegt ist. Im ersteren Fall wird die Kupplungsstellung aktiv durch einen Elektromotor des Aktors bestimmt. Im zweiten Fall erfolgt das Öffnen üblicherweise schlichtweg, indem der Elektromotor des Aktors nicht bestromt wird. Im ersten Fall kann eine geöffnete Kupplungsstellung definiert werden, die aktiv angefahren und die noch einen zusätzlichen Öffnungsweg belässt. Im zweiten Fall muss dieser zusätzliche Öffnungsweg zum Beispiel gegen eine Federkraft oder dergleichen angefahren werden. In beiden Fällen wird aktiv an dem Lagerbock gezogen, wobei dieser über die an sich bereits geöffnete Stellung der Kupplung hinaus zu einer weiteren Öffnung gezogen wird. Durch diesen zusätzlichen Weg wird ein Überweg des Ausrückhebels ermöglicht, sodass die Selbstnachstellung der Reibungskupplung bei der nächsten Betätigung ausgelöst wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Doppelkupplungsgetriebe die Verschleißnachstellung bei der geöffneten Kupplung durchgeführt wird. Dabei ist vorzugsweise kein Gang eingelegt, um ein Verziehen des Getriebes, was sich auf die Kupplung übertragen könnte, auszuschließen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Ausrückvorrichtung, die einen Ausrückhebel umfasst, der sich mit einem Innenlager an einem Ausrücklager und mit einem Außenlager an einer Feder abstützt, wobei das Außenlager um einen Federweg in Wirkrichtung der Feder verschiebbar ist und sich zwischen Außen- und Innenlager an einem in axialer Richtung festgelegten und in radialer Richtung verschiebbaren Lagerbock, der mittels einer motorisch angetriebenen Spindel radial um einen Verschiebeweg verschiebbar ist, an einem Drehpunkt abstützt, wobei ein Referenzieranschlag den Weg des Lagerbocks in Richtung zugedrückter Kupplung begrenzt. Der Referenzieranschlag bei zugedrückter Kupplung ersetzt den bisher verwendeten Referenzieranschlag bei geöffneter Kupplung.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogramm zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung einer Kupplung, wobei das Computerprogramm ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
1a und 1b eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer nicht selbstöffnenden Einrückvorrichtung in einer ersten und einer zweiten Stellung;
2a und 2b eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer selbstöffnenden Einrückvorrichtung in einer ersten und einer zweiten Stellung;
3 ein Diagramm eines Kupplungsmoments in Abhängigkeit des Aktorweges und ein Diagramm der Aktorlast in Abhängigkeit des Aktorweges.
Die 1a und 1b zeigen eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausrückvorrichtung, eines so genannten Wipphebelaktors, zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verschleißnachstellung. Anhand der 1a und 1b wird der prinzipielle Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ausrückvorrichtung erläutert. Obwohl die meisten der Einzelteile bzw. Baugruppen rotationssymmetrisch zu einer Drehachse R einer hier nicht näher dargestellten Kurbelwelle bzw. Getriebeeingangswelle sind, wurde auf diese Darstellung der Übersichtlichkeit halber verzichtet. Die Kupplungsanordnung ist im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einem Schaltgetriebe, das insbesondere ein Doppelkupplungsgetriebe ist, und der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe sind zwei Kupplungsanordnungen parallel geschaltet und wirken mit jeweils einem Getriebestrang zusammen.
Die 1a zeigt in schematischer Darstellung eine Kupplungsanordnung mit einer Reibungskupplung 1. Die Reibungskupplung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Gegendruckplatte 6, einer Kupplungsscheibe 5, einer Druckplatte 3, einem Kupplungsdeckel 4 und einer Tellerfeder 10. Die Reibungskupplung ist eine selbstnachstellende Kupplung, wobei die Mittel zur Selbstnachstellung in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellt sind. Selbstnachstellender Kupplungen sind beispielsweise aus der DE 2008 003 989 A1 bzw. für eine Doppelkupplung aus der DE 10 2005 037 514 A1 bekannt, daher wird auf deren Funktion hier nicht näher eingegangen. Bei der in 1a dargestellten Reibungskupplung 1 handelt es sich um eine sogenannte zugedrückte Kupplung, die im kraftfreien Zustand geöffnet ist und bei Beaufschlagung der Tellerfeder 10 mit einer vom Ausrücker vorgegebenen Kraft durch Axialverlagerung der Tellerfeder 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 handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei der Kupplungsbetätigungsvorrichtung um einen sogenannten Hebeleinrücker und das Lager an der Tellerfeder 10 ist ein Einrücklager 14. Es versteht sich, dass bei sogenannten aufgedrückten Kupplungen eine entsprechende Verwendung der Kupplungsbetätigungsvorrichtung als Hebelausrücker in ähnlicher Weise vorteilhaft sein kann und daher von der Offenbarung ebenfalls umfasst ist. An der Gegendruckplatte 6 ist ein Kupplungsdeckel 4 angeordnet, welcher eine radial nach innen gerichtete Andruckscheibe 11 aufweist. An dieser stützt sich eine Tellerfeder 10 ab, die sich des Weiteren an einem Druckring 12 der Druckplatte 3 abstützt. Wird der radial innere Bereich der Tellerfeder 10 zum Beispiel mit einem Ausrücklager nach links gedrückt, so wird die Druckplatte 3 gegen die Gegendruckplatte 6 gedrückt, so dass die Kupplung geschlossen wird und ein Drehmoment zwischen Gegendruckplatte 6 und Kupplungsscheibe 5 überfragen werden kann.
Der Hebeleinrücker für die Reibungskupplung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Hebelsystem, welches gehäusefest an einer Abstützung 13 angeordnet ist. Der Hebeleinrücker wirkt mittels eines Einrückhebel 7 mit einer Hebellänge L auf das Einrücklager 14, welches um eine hier nicht dargestellte Getriebeeingangswelle herum angeordnet ist, und als Axiallager die Drehzahlunterschiede zwischen der mit Motordrehzahl drehenden Reibungskupplung 1 und dem gehäusefesten Einrückhebel 7 ausgleicht.
Der Einrückhebel 7 stützt sich an einer äußeren Lagerstelle, dem Außenlager A, an einer gehäusefesten Druckfeder 9 ab. An einem Innenlager C ist der Einrückhebel 7 über das Einrücklager 14 mit der Tellerfeder 10 in Wirkkontakt. Der Einrückhebel 7 stützt sich an einem Drehpunkt B an dem Lagerbock 15, der in radialer Richtung (radial bezogen auf die Drehachse der Reibungskupplung 1) verlagerbar ist. Die Reibungskupplung 1 wird betätigt, indem der Lagerbock 15 verlagert wird, woraus entgegen der Kraft der Druckfeder 9 der Hebel 7 am Auflagepunkt C verlagert wird. In der Darstellung der 1a ist die Reibungskupplung 1 geöffnet. Zum Schließen der Reibungskupplung 1 läuft der verlagerbare Lagerbock 15 auf einer im Wesentlichen radialen Teilfläche des Einrückhebels 7 unter Abstützung auf einer Grundplatte oder auf der Getriebegehäusewand direkt nach innen. Der Einrückhebel 7 ist in 1 nicht plan dargestellt. Vielmehr ist er aus der Sicht der Rolleneinheit 8 gewissermaßen konkav geformt, wodurch die Kraftentfaltung an der Tellerfeder 10 und damit an den Reibflächen der Reibungskupplung angepasst werden kann. Der Lagerbock 15 umfasst eine nicht dargestellte Rolleneinheit besteht aus mehreren Laufrollen, die aus Gründen der Laufrichtung einerseits auf der Oberfläche des Einrückhebel 7 und andererseits auf der Grundplatte abrollen. Die Tellerfeder 10 übt auf das Ausrücklager 14 eine in der Zeichenebene der 1a nach rechts gerichtete Kraft aus, die Feder 9 übt auf das Außenlager A ebenfalls eine nach rechts gerichtete Kraft aus. Um an dem Innenlager C eine nach links gerichtete Kraft auf das Ausrücklager 14 auszuüben, ist nun das Gegenlager B zwischen dem Innenlager C und dem Außenlager A angeordnet, so dass der Ausrückhebel 7 nach Art einer Wippe betätigt werden kann. Das Gegenlager B (der Lagerbock 15) ist radial verschiebbar angeordnet. Ein erster Hebelarm b wird von der äußeren Lagerstelle A bis zum Drehpunkt B gebildet und ein zweiter Hebelarm a wird vom Drehpunkt B bis zum Anschlagpunkt des Ausrückhebels 7 gebildet.
Der Gesamtabstand zwischen innerer Lagerstelle C und äußerer Lagerstelle A wird durch die Stellung des Gegenlagers B aufgeteilt in einen der Feder 9 zugeordneten Hebelarm b und einen dem Ausrücklager 14 zugeordneten Hebelarm a. Das Verhältnis der auf das Ausrücklager 14 ausgeübten Kraft zu der Federkraft 9 entspricht dem Verhältnis der beiden Hebelarme a gegenüber b nach den bekannten Hebelgesetzen. Je weiter der Gegenlagerpunkt B von dem Außenlager A verrückt wird, desto geringer wird die auf das Ausrücklager 14 ausgeübte Kraft. Würde die Kupplung aus der in 1a gezeigten Ausgangsstellung geschlossen werden, so würde der Hub nicht ausreichen, um eine Nachstellung der Kupplung auszulösen.
Der Lagerblock 15 umfasst eine Gewindebohrung, in die eine Spindel 18, die durch einen Elektromotor 19 gedreht werden kann, eingreift und so einen Aktor 21 zur Betätigung der Kupplung bildet. Durch Drehen der Spindel 18 kann der Lagerblock 15 in – bezogen auf die Kupplungsachse radialer – Richtung des Doppelpfeils 8 verschoben werden. Der Elektromotor wird durch ein Steuergerät 16 angesteuert. Angesteuert bedeutet, dass der Elektromotor mit einer je nach gewünschter Betätigungsrichtung gepolten Spannung beaufschlagt wird. Die angelegte Spannung und der dabei fließende Strom sind ein Maß für die Aktorlast A.
An der in 1 gezeigten Position des Lagerbocks 15 bzw. des Drehpunktes B wirkt die Spannkraft der Feder 9 auf einer Hebellänge, die nahezu null ist. Wird nun der Lagerbock 15 radial zum Einrücklager 14 hin bewegt, so nimmt die Hebellänge zwischen der Feder 9 und dem Drehpunkt B immer weiter zu. Gleichzeitig verkürzt sich die Hebellänge des mit dem Lagerbocks 5 mitgeführten Drehpunktes B bis zum Innenlager C am Einrücklager 14. Durch das Verlagern des Drehpunktes B wird eine Kraftveränderung auf das Einrücklager 14 bewirkt, wodurch die Einrückkraft größer wird, je näher der Auflagepunkt B an das Einrücklager 14 heranrückt.
Die ausgekuppelte Stellung (ohne Verschleißnachstellung) ist in 1a gezeigt. Der Einrückhebel 7 berührt eine Abstützung 17 nicht und ein Überweg U ist daher nicht freigegeben.
1b zeigt nun eine Stellung des Lagerbocks 15, welche zum Auslösen der Kupplungsnachstellung angefahren wird. Der Elektromotor 19 bewirkt über die Spindel 18, dass der Lagerbock 15 hinter bzw. unter die Feder 9 bewegt wird (Lagerbockposition 0 mm). Ein Referenzieranschlag unterhalb des Elektromotors 19 (wie beispielsweise in DE 10 2008 026 420 A1 ) darf nun nicht mehr vorgesehen werden. Es ist daher erfindungsgemäß ein Referenzieranschlag bei maximaler Rollenposition, d. h. bei großen Kupplungsmomenten, vorgesehen. In dieser Stellung des Lagerbocks 15 legt der Einrückhebel den Überweg U zurück.
Wird Verschleiß an der Kupplung detektiert, löst dies eine softwareseitige Nachstellung aus, d. h. der Lagerbock 15 fährt bei der in den 1 dargestellten Variante zur Position 0 mm Lagerbockweg. Der Lagerbock 15 fährt mindestens auf die Rollenposition, welche sich unter bzw. hinter der Feder 9 befindet, d. h. die Kraft der Feder hat keinen Hebelarm mehr bzgl. der Abstützung auf der Rolle, so dass der Ausrückhebel 7 aufgrund der anliegenden Kupplungskraft nach hinten in den negativen Überweg schwenkt. Dies führt dazu, dass der Ausrückhebel 7 bzgl. der Rolle steiler steht und es zu einer Druckkraft an dem Lagerbock 15 kommt. Wird dies nun über die Aktorlast erkannt, kann softwareseitig sichergestellt werden, dass der notwendige Überweg nach hinten in Richtung Kupplung offen erreicht wird und es beim nächsten Einrückvorgang, bei dem der Klickhub (= Nachstellhub) erreicht wird, zu einer Nachstellung an der Kupplung kommt. Durch gezieltes Anfahren des Detektierpunktes kann der Erfolg der Nachstellung eingestuft werden und gegebenenfalls die Softwareinitiierung zur Nachstellung nochmals durchgeführt werden. Wird die Kupplung nun ausgehend von der in 1b gezeigten Stellung geschlossen, so reicht der Hub zur Auslösung der Verschleißnachstellung aus, da sich der Ausrückhebel 7 über ein vorbestimmtes Maß in Ausrückrichtung bewegt hat.
Eine Plausibilitätsprüfung des Aktorweges kann im Zusammenhang mit einem Nachstellvorgang erfolgen, bei der der Lagerbock 15 unter bzw. hinter die Feder 9 fährt und so der maximal mögliche Lagerbockweg 15 durchfahren wird. In der in den 2 gezeigten Variante ist eine Plausibilitätsprüfung des Aktorweges nicht durchführbar, da es sonst wie bereits erwähnt zu einem Nachstellhub der Kupplung kommen würde, wenn der Lagerbock 15 sich in der in 1b gezeigten Stellung befindet.
2a zeigt bei einem selbstöffnenden Aktor eine Ausgangsstellung, bei der kein Verschleiß vorhanden ist. Der Ausrückhebel 7 schlägt in dieser Stellung nicht an der Abstützung 7 an und der Überweg ist nicht freigegeben. In 2b wird der Lagerbock 15 aufgrund der Spindelkraft axial an die Abstützung 17 gedrückt. Jedoch reicht die Kupplungskraft/Spindelkraft nicht aus, dass der Ausrückhebel 7 den Weg nach hinten gegen die Abstützung 17 freigibt und so der Überweg für die Kupplung freigegeben wird. Um diesen Hub zu ermöglichen, muss in dieser Ausführungsform aktiv an dem Lagerbock 15 gezogen werden, so dass dieser sich am Ausrückhebel 7 über den axialen Anschlag 20 abstützt. Das so eingeleitete Drehmoment führt zu einem Schwenken des Ausrückhebels 7 in Richtung Abstützung 17.
Wird bei einer Reibungskupplung mittels Software anhand der Verschiebung des Detektierpunktes Verschleiß erkannt, wird bei einer Variante mit selbsthemmender Spindel (siehe 2a, 2b), der Lagerbock 15 aktiv unter bzw. hinter die Feder 9 des Aktors gezogen. Hierdurch kann der Ausrückhebel 7 des Aktors und demzufolge auch die Zungen der Kupplung weiter in Richtung geöffneter Stellung schwenken, da die Kupplungskraft den Ausrückhebel bzw. die Einrückeinheit gegen den Hebelanschlag drückt und so den zusätzlichen Überweg zur Verschleißnachstellung freigegeben wird. Dies sollte vorzugsweise beim nichtaktiven Teilsystem erfolgen, um keine Komforteinbußen hinnehmen zu müssen.
Bei der in den 2a, 2b dargestellten Variante kann auch ohne Verschleißerkennung über den Greifpunkt (Kiss-Point) oder einem sonstigen markanten Sensierpunkt die hinterste Rollenposition angefahren werden, um eine Plausibilitätsprüfung durchzuführen. Hierbei darf es jedoch nicht zu einer Kraftumkehr an der Spindel 18 kommen, so dass diese gezogen wird. Ansonsten würde das Drehmoment zum Schwenken des Ausrückhebels (Überweg nach hinten wird freigegeben) groß genug werden, so dass es zum Überweg kommen würde.
Es sei darauf hingewiesen, dass Voraussetzung für beide Varianten ist, dass der Referenzieranschlag nun nicht mehr am hinteren Anschlag unterhalb des Elektromotors 19, d. h. bei geöffneter Kupplung, sondern bei maximaler Rollenposition, d. h. bei großen Kupplungsmomenten und bei geschlossener Kupplung liegen muss. Der bisherige Referenzieranschlag darf nicht verwendet werden, da ansonsten der Ausrückhebel 7 den für die Nachstellung der Kupplung notwendigen Überweg freigeben würde und so die Kupplung beim nächsten Einrückvorgang bei dem der Klickhub (= Nachstellhub) erreicht würde, nachstellen würde. Hierdurch würde nicht nur der Verschleiß kompensiert, sondern zusätzlich auch der Luftweg verringert werden.
3 zeigt ein im oberen Teil ein Diagramm des Kupplungsmomentes M einer Fahrzeugkupplung über dem Aktorweg s sowohl für eine neue als auch eine verschlissene Kupplung und im unteren Teil ein Diagramm einer Aktorlast A über dem Aktorweg für eine Ausrückvorrichtung wie diese in den 1a, 1b, 2a, 2b dargestellt ist. Das übertragene Drehmoment liegt in einem Steuergerät zur Steuerung des Aktors vor und wird beispielsweise aus dem Kurbelwellenmoment, der Kurbelwellendrehzahl sowie Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeuges ermittelt. Hier sind auch andere direkte oder indirekte Messverfahren möglich, auf die hier nicht näher eingegangen wird. Vorrichtungen und Verfahren zur Bestimmung des Kupplungsmomentes sind beispielsweise aus der DE 103 16 459 oder der DE 102 23 465 bekannt. Für die Ausführungsbeispiele der Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Werte des Kupplungsmomentes über dem Aktorweg bzw. ausgewiesene Werte wie der Greifpunkt (Kiss-Point) oder 5 Nm Punkt und der jeweils zugehörige Aktorweg in dem Steuergerät vorliegen.
Aus dem oberen Diagramm in 3 ist zu entnehmen, dass das Kupplungsmoment M über den Aktorweg S zunimmt. Vereinfachend ist hier ein linearer Zusammenhang des Aktorweges S mit dem Kupplungsmoment M dargestellt. Bei einer verschlissenen Kupplung wird die Kurve entlang der Ordinate parallel verschoben. Mit REF ist ein Referenzmoment bezeichnet, dies kann beispielsweise der Greifpunkt sein oder wie in 3 skizziert der 5 Nm-Punkt. Zu diesem Referenzmoment gehört bei einer nicht verschlissenen Kupplung ein Aktorweg S1 und bei einer verschlissenen Kupplung ein Aktorweg S2. Überschreitet der Zusatzweg ΔS gleich S2 – S1 einen zulässigen Maximalwert, also ΔS > ΔSmax, so wird softwareseitig auf eine verschlissene Kupplung erkannt und die zuvor beschriebene Kupplungsnachstellung ausgelöst.
Eine weitere Möglichkeit, eine verschlissene Kupplung zu bestimmen, eröffnet die Aktorlast A über dem Aktorweg S. Eine Kennlinie für eine neue Kupplung ist mit durchgezogener Linie im unteren Diagramm der 3 eingetragen, eine Kennlinie für eine verschlissene Kupplung ist gestrichelt eingezeichnet. Vereinfachend wird hier davon ausgegangen, dass die Aktorlast A über den Aktorweg S konstant ist, bis der Referenzanschlag erreicht wird, dies ist bei einem Aktorweg S_AMS der Fall. Mit Erreichen des Referenzanschlages steigt die Aktorlast A stark an, je nach Steifigkeit der gesamten Vorrichtung wäre hier idealisiert betrachtet ein sprunghafter Anstieg zu erwarten.
Es hat sich nun gezeigt, dass die Aktorlast bei verschlissener Kupplung ab dem Greifpunkt bzw. 5 Nm-Punkt entlang der Ordinate verschoben ist zu niedrigeren Werten. Die Aktorlast jenseits des Greifpunktes bzw. 5 Nm-Punktes kann somit als Maß für den Kupplungsverschleiß herangezogen werden, indem der jeweils aktuelle Wert verglichen wird mit einem Ausgangswert. Überschreitet diese Differenz ein Mindestmaß, so wird auf eine verschlissene Kupplung erkannt.
Die Detektierung des definierten Punktes sollte vorzugsweise im nicht aktiven Teilgetriebe erfolgen, da hier ein gezieltes Anfahren des Punktes zeitlich unkritisch ist. Der Gang des entsprechenden Teilgetriebes sollte hierzu auch ausgelegt sein, um ein Verspannen des Getriebes zu vermeiden.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der mechanische Schaltanschlag entfällt, da der Kupplungsverschleiß softwareseitig erkannt wird und daraufhin die Nachstellung durch Freigeben des negativen Überwegs zum Erreichen des Klickhubs eingeleitet wird.
Bezugszeichenliste

A: Außenlager
B: Drehpunkt
C: Innenlager
S: Verschiebeweg
1: Reibungskupplung
2: Ausrückvorrichtung
3: Druckplatte
4: Kupplungsdeckel
5: Kupplungsscheibe
6: Gegendruckplatte
7: Einrückhebel
8: Doppelpfeil
9: Feder
10: Tellerfeder
11: Andruckscheibe
12: Druckring
13: Abstützung
14: Einrücklager
15: Lagerbock
16: Steuergerät
17: Abstützung
18: Spindel
19: Elektromotor
20: Hebelanschlag
21: Aktor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2008003989 A1 [0002, 0024]
DE 102005037514 A1 [0002, 0024]
DE 102008026420 A1 [0004, 0031]
DE 102008045628 A1 [0005]
DE 10316459 [0038]
DE 10223465 [0038]

Claims

Verfahren zur Verschleißnachstellung einer Kupplungsanordnung, die eine zugedrückte selbstnachstellende Reibungskupplung (1) und eine Ausrückvorrichtung (2) mit einem elektrisch angetriebenen Aktor (21) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißzustand der Reibungskupplung (1) automatisch anhand von gemessenen Parametern des Aktors (21) und/oder von gemessenen Parametern der Reibungskupplung (1) mittels einer Software erkannt wird, und bei erkanntem Verschleißzustand die Ausrückvorrichtung (2) in eine Stellung gebracht wird, bei der eine Selbstnachstellung der Reibungskupplung (1) ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrückvorrichtung, einen Ausrückhebel (7) umfasst, der sich mit einem Innenlager (C) an einem Ausrücklager (14) und mit einem Außenlager (A) an einer Feder (9) abstützt, wobei das Außenlager (A) um einen Federweg in Wirkrichtung der Feder (9) verschiebbar ist und sich zwischen Außen- und Innenlager (A, C) an einem in axialer Richtung festgelegten und in radialer Richtung verschiebbaren Lagerbock (15), der mittels einer motorisch angetriebenen Spindel (18) radial um einen Verschiebeweg (5) verschiebbar ist, an einem Drehpunkt (B) abstützt, wobei zur Verschleißnachstellung der Verschiebbare Lagerbock (15) mittels der motorisch angetriebenen Spindel (18) in eine Stellung, in der das Ausrücklager (14) einen Überweg in Richtung geöffneter Kupplung ausführt, bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Software den Verschleiß anhand einer Kennlinie des durch die Kupplung übertragenen Drehmoments (U) über dem Aktorweg (S) detektieren kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Software den Verschleiß anhand des Aktorweges (S1, S2), bei dem ein bestimmtes Drehmoment (Uref) durch die Kupplung (1) überfragen wird, detektiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bestimmte Drehmoment (Uref) der Greifpunkt oder 5 Nm-Punkt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Software den Verschleiß anhand einer Kennlinie der Aktorlast (A) über dem Aktorweg (S) detektiert.
Verfahren erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (15) aktiv über eine Stellung, in der die Reibungskupplung geöffnet ist, hinaus gezogen wird, wobei der Ausrückhebel einen Überweg in Öffnungsrichtung macht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Doppelkupplungsgetriebe die Verschleißnachstellung bei der geöffneten Reibungskupplung durchgeführt wird.
Ausrückvorrichtung, einen Ausrückhebel (7) umfasst, der sich mit einem Innenlager (C) an einem Ausrücklager (14) und mit einem Außenlager (A) an einer Feder (9) abstützt, wobei das Außenlager (A) um einen Federweg in Wirkrichtung der Feder (9) verschiebbar ist und sich zwischen Außen- und Innenlager (A, C) an einer in axialer Richtung festgelegten und in radialer Richtung verschiebbaren Lagerbock (15), der mittels einer motorisch angetriebenen Spindel (18) radial um einen Verschiebeweg (S) verschiebbar ist, an einem Drehpunkt (B) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzieranschlag den Weg des Lagerbocks in Richtung zugedrückter Reibungskupplung begrenzt.
Computerprogramm zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung einer Reibungskupplung, wobei das Computerprogramm das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.