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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplungsvorrichtung, insbesondere eine Reibungskupplungsvorrichtung mit einem von einem Aktuator angetriebenen Abnutzungsnachführmechanismus zum Ausgleich von Abnutzungsverlusten eines Reibungsmaterials.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Kupplungsvorrichtung zur selektiven Übertragung von Kraft wird in einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug, üblicherweise zwischen einem Motor und einem Getriebe, bereitgestellt. Typischerweise wird für die Kupplungsvorrichtung eine Reibungskupplungsvorrichtung eingesetzt, in welcher eine Mitnehmerscheibe, welche ein als Belag oder Beschichtung bezeichnetes Reibungsmaterial auf einer Reibungsoberfläche aufweist, mit einer Antriebsscheibe vermittels Gleitreibung verbunden ist. Reibungskupplungsvorrichtungen werden in einen nasslaufenden Typ, in welchem ein Kühlmittel, wie zum Beispiel Öl, der Reibungsoberfläche zugeführt wird, und in einen trockenen Typ, in welchem die Reibungsoberfläche durch die Luft gekühlt wird, unterteilt. Reibungskupplungsvorrichtungen werden weiter durch die Betriebsart in einen manuellen Typ, welcher durch das Niederdrücken eines Kupplungspedals durch den Fahrer betätigt wird, und einen automatischen Typ, welcher durch eine Kontrolleinheit und einen Aktuator automatisch betätigt wird, klassifiziert. Wenn Einkupplungs- und Auskupplungsvorgänge in einer trockenen automatischen Reibungskupplungsvorrichtung wiederholt werden, nützt sich das Reibungsmaterial ab, was die Betriebseigenschaften nachteilig beeinflusst. Um diesen Effekt zu verringern, verwenden einige Reibungskupplungsvorrichtungen einen Abnutzungsnachführmechanismus um den Abnutzungsverlust des Reibungsmaterials auszugleichen.
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Druckschrift PTL1, welche gemeinsam von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung und einem weiteren Anmelder eingereicht wurde, offenbart eine Einstellvorrichtung (einen Abnutzungsnachführmechanismus) zum Ausgleich von Abnutzungsverlusten einer Kupplungsscheibe. Genauer gesagt, weist die Kupplungskontrollvorrichtung einen Aktuator zur axialen Verschiebung einer Kupplungsscheibe (einer Mitnehmerscheibe), welche einer Schwungscheibe (einer Antriebsscheibe) zugewendet ist, mittels einer Anpressscheibe und einer Membranfeder auf, um den Kupplungszustand zwischen der Kupplungsscheibe und der Schwungscheibe zu ändern. Des Weiteren hat die Kupplungskontrollvorrichtung einen zwischen der Anpressscheibe und der Membranfeder angeordneten Einstellmechanismus, welcher Abnutzungsverluste der Kupplungsscheibe auf Betätigung des Aktuators durch Änderung einer axialen Distanz zwischen der Anpressscheibe und der Membranfeder ausgleicht.
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Überdies hat auch eine Fahrzeugreibungskupplung der PTL2 eine zwischen einem Druckelement und einer Anpressscheibe angeordnete Einstellvorrichtung (einen Abnutzungsnachführmechanismus), welche Abnutzungsverluste einer Reibungsplatte (eines Reibungsmaterials) einer Kupplungsscheibe (einer Mitnehmerscheibe) ausgleicht. Diese Einstellvorrichtung hat eine ähnliche Konstruktion und ähnliche Effekte wie der Einstellmechanismus der PTL1, obwohl einige der Bauelemente andere Bezeichnungen haben.
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Das heißt, dass die Vorrichtungen der PTL1 und PTL2 eine durch Abnutzungsverluste der Kupplungsscheibe bedingte Erhöhung der gefahrenen Verstellweglänge des Aktuators ausgleichen, um ein Einkuppeln zu erzielen. Das heißt die Vorrichtungen der PTL1 und PTL2 ändern durch den Einstellmechanismus (die Einstellvorrichtung) eine axiale Distanz zwischen der Anpressscheibe und der Membranfeder (dem Druckelement), um zu verhindern, dass eine benötigte gefahrene Verstellweglänge bei Benutzung einer abgenutzten Kupplungsscheibe von einer gefahrenen Verstellweglänge bei Benutzung einer unverschlissenen Kupplungsscheibe abweicht, und um dadurch die Betriebseigenschaften zu stabilisieren.
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Die PTL 3 betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Fehlfunktionen einer mittels eines Aktors, insbesondere Elektromotors, betätigten automatisierten Kupplung, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die PTL 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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ZITATLISTE
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PATENTLITERATUR
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- [PTL1] Japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 2004-116693
- [PTL2] Japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift Nr. 2004-301191
- [PTL3] DE 19853333 A1
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ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Zwar ist es von Vorteil, dass die Vorrichtungen der PTL1 und PTL2 die Betriebseigenschaften durch den Einstellmechanismus oder die Einstellvorrichtung (den Abnutzungsnachführmechanismus) stabilisieren können, jedoch weisen die Vorrichtungen der PTL1 und PTL2 eine erhöhte Anzahl an Einzelkomponenten auf. Wenn ein Versagen eines Einkupplungsvorgangs auftritt, ist es daher unmöglich zu ermitteln, ob das Versagen durch einen Fehler des Aktuators oder durch einen Fehler des Einstellmechanismus (des Abnutzungsnachführmechanismus) verursacht wird. Entsprechend ist eine Analyse einer Fehlerursache kompliziert und schwierig, und das fehlerhafte Teil zu reparieren kann eine lange Zeit benötigen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das vorgenannte Problem des Standes der Technik gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reibungskupplungsvorrichtung mit einem von einem Aktuator betriebenen Abnutzungsnachführmechanismus zum Ausgleich von Abnutzungsverlusten eines Reibungsmaterials bereitzustellen, welche kennzeichnenderweise geeignet ist zu ermitteln, ob im Falle eines Versagens eines Einkupplungsvorgangs, dieses durch einen Fehler des Aktuators oder durch einen Fehler des Abnutzungsnachführmechanismus verursacht wird, und somit eine effiziente Analyse einer Fehlerursache und ein effizientes Reparieren eines fehlerhaften Teils ermöglicht.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Die Reibungskupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst: eine rotierbar mit einer Antriebsquelle verbundene Antriebscheibe, eine koaxial mit der Antriebsscheibe angeordnete Mitnehmerscheibe, welche auf einer Seite der Antriebsscheibe in einer Weise angeordnet ist, um sich in einer axialen Richtung der Antriebsscheibe bewegen zu können, welche ein Reibungsmaterial auf einer der Antriebsscheibe zugewandten Oberfläche aufweist, und welche rotierbar mit einer Last verbunden ist, eine koaxial mit der Mitnehmerscheibe angeordnete Anpressscheibe, welche auf einer Seite der Mitnehmerscheibe in einer Weise angeordnet ist, um sich in der axialen Richtung in Richtung einer gegenüberliegenden Seite der Mitnehmerscheibe zu bewegen, und welche Druck auf die Mitnehmerscheibe ausübt, um das Reibungsmaterial gegen die Antriebsscheibe gleiten zu lassen, einen Aktuator zum Bewegen der Anpressscheibe, ein Verstellwegdetektionsmittel zur Detektion der Länge eines Verstellweges, um welche sich die Anpressscheibe in der axialen Richtung in Richtung der gegenüberliegenden Seite der Mitnehmerscheibe bewegt hat, und einen Abnutzungsnachführmechanismus zur Einstellung eines Spaltabstandes vor Bewegung der Anpressscheibe zwischen der Antriebsscheibe und der Anpressscheibe, basierend auf einem Abnutzungsverlust des Reibungsmaterials der Mitnehmerscheibe, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplungsvorrichtung weiter ein Fehlerermittlungsmittel umfasst, welches basierend auf einer Änderung der Verstellweglänge ermittelt, ob im Falle eines Versagen eines Einkupplungsvorgangs, dieses durch einen Fehler des Aktuators oder durch einen Fehler des Abnutzungsnachführmechanismus verursacht wird. Der Abnutzungsnachführmechanismus ist derart ausgebildet, dass dieser einen Maximalwert der Verstellweglänge erhöht.
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Ferner ist vorgesehen, dass der Abnutzungsnachführmechanismus die Verstellweglänge bei einem nächsten Einkupplungsvorgang durch Verringern des Spaltabstandes verringert, wenn die Verstellweglänge einen bestimmten Wert in einem Einkupplungsvorgang überschreitet. Vorteilhaft ist es, wenn das Fehlerermittlungsmittel ermittelt, dass der Aktuator einen Fehler hat, wenn ein Versagen eines Einkupplungsvorgangs auftritt und ein Maximalwert der Verstellweglänge weniger als der bestimmte Wert ist, und wobei das Fehlerermittlungsmittel ermittelt, dass der Abnutzungsnachführmechanismus einen Fehler hat, wenn das Versagen eines Einkupplungsvorgangs auftritt und der Maximalwert der Verstellweglänge gleich oder größer als der bestimmte Wert ist.
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Weiter kann die Reibungskupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug angeordnet sein.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Die Reibungskupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist mit einem von einem Aktuator betriebenen Abnutzungsnachführmechanismus zum Ausgleich von Abnutzungsverlusten eines Reibungsmaterials ausgebildet, und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlerermittlungsmittel basierend auf einer Änderung der Verstellweglänge ermittelt, ob im Falle eines Versagens eines Einkupplungsvorgangs, dieses durch einen Fehler des Aktuators oder einen Fehler des Abnutzungsnachführmechanismus verursacht wird. Unter Berücksichtigung des Ergebnisses der Ermittlung, kann dadurch eine Analyse einer Fehlerursache und eine Reparatur eines fehlerhaften Teils effizient durchgeführt werden.
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Wenn die Verstellweglänge einen bestimmten Wert bei einem Einkupplungsvorgang überschreitet, kompensiert der Abnutzungsnachführmechanismus erfindungsgemäß den Abnutzungsverlust des Reibungsmaterials durch Verringerung eines Spaltabstandes zwischen der Antriebsscheibe und der Anpressscheibe, bevor die Anpressscheibe bewegt wird, und das Fehlerermittlungsmittel ermittelt wenn ein Versagen eines Einkupplungsvorgangs auftritt, basierend auf einer Größenbeziehung zwischen einem Maximalwert der Verstellweglänge und dem bestimmten Wert, den Ort eines Fehlers. Der Ort eines Fehlers kann somit korrekt bestimmt werden, und eine Analyse einer Fehlerursache und eine Reparatur eines fehlerhaften Teils können effizient durchgeführt werden.
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In einer in einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug angeordneten Reibungskupplungsvorrichtung werden Einkupplungs- und Auskupplungsvorgänge oft wiederholt, jedoch kann der Abnutzungsnachführmechanismus Abnutzungsverluste eines Reibungsmaterials kompensieren. Ebenso kann, wenn ein Versagens eines Einkupplungsvorgangs auftritt, ein Fehlerermittlungsmittel den Ort eines Fehlers ermitteln. Die Reibungskupplungsvorrichtung weist daher eine bemerkenswerte Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit auf.
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Figurenliste
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- [1] 1 zeigt in einer Seitenansicht schematisch den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform.
- [2] 2 stellt ein Diagramm der Verstellwegeigenschaften eines normalen Einkupplungsvorgangs bei Benutzung unverschlissener Reibungsmaterialien mit geringen Abnutzungsverlusten dar.
- [3] 3A und 3B zeigen Diagramme der Verstellwegeigenschaften normaler Einkupplungsvorgänge bei Benutzung von abgenutzten Reibungsmaterialien mit großen Abnutzungsverlusten, wobei 3A einen Vorgang mit betätigtem Abnutzungsnachführmechanismus zeigt und 3B einen nachfolgenden Vorgang, nachdem der Abnutzungsnachführmechanismus betätigt wurde, zeigt.
- [4] 4 zeigt ein Diagramm der Verstellwegeigenschaften eines beispielhaften Versagens eines Einkupplungsvorgangs bei Benutzung unverschlissener Reibungsmaterialien.
- [5] 5 ist ein Diagramm der Verstellwegseigenschaften eines beispielhaften Versagens eines Einkupplungsvorgangs bei Benutzung von abgenutzten Reibungsmaterialien.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. 1 ist eine schematische Seitenansicht, welche die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungsvorrichtung 1 im Querschnitt zeigt. In 1 kennzeichnen unterbrochene Pfeile Informations- und Kontrollflüsse. Die Reibungskupplungsvorrichtung 1 ist zwischen einem in einem Fahrzeug angeordneten Motor und einem Getriebe angeordnet, und überträgt selektiv die von dem Motor abgegebene Leistung. Ein Hauptkörper der Reibungskupplungsvorrichtung 1 ist im Allgemeinen symmetrisch bezüglich einer Achse AX, und eine obere Hälfte des Hauptkörpers ist in 1 dargestellt. Die Reibungskupplungsvorrichtung 1 wird aus einer Antriebsscheibe 2, einer Mitnehmerscheibe 3, einer Anpressscheibe 4, einem Aktuator 5, einem Verstellwegsensor 6, einem Abnutzungsnachführmechanismus 7, einer Kupplungs-ECU 8, etc. gebildet.
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Die Antriebsscheibe 2 ist ein mit einer, nicht dargestellten, Motorabtriebswelle rotierbar verbundenes im Allgemeinen ringförmiges Bauteil. Auf einer inneren Seite der Antriebsscheibe 2 ist ein Lagerelement 91 angeordnet. Eine Getriebeantriebswelle 92 ist in einer Weise angeordnet, um durch eine Achse des Lagerelementes 91 zu verlaufen und relativ zu dem Lagerelement 91 rotierbar zu sein.
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Die Mitnehmerscheibe 3 ist ein koaxial mit der Antriebsscheibe 2 ausgerichtetes im Allgemeinen ringförmiges Bauteil, welches auf einer Seite (der rechten Seite in 1) der Antriebsscheibe 2 in einer Weise angeordnet ist, sodass die Mitnehmerscheibe in einer axialen Richtung AX der Antriebsscheibe 2 bewegbar ist. Die Mitnehmerscheibe 3 ist intern verkeilt, das heißt, rotierbar mit der Getriebeantriebswelle 92 in einer Weise gekoppelt, so dass sie in der axialen Richtung AX bewegbar ist. Die Mitnehmerscheibe 3 weist ein Reibungsmaterial 31 auf einem eher außenseitigen Bereich einer der Antriebsscheibe 2 zugewandten Oberfläche auf, und hat auch auf der rückseitigen Oberfläche ein Reibungsmaterial 32. Die auch „Belag“ oder „Beschichtung“ genannten Reibungsmaterialien 31, 32 sind Bauteile, welche einer Gleitreibung unterliegen, wenn die Antriebsscheibe 2 und die Mitnehmerscheibe 3 sich in der Anzahl ihrer Umdrehungen unterscheiden und welche die Synchronisation der Umdrehungen, beziehungsweise die Erhaltung der Synchronisation der Umdrehungen durch Reibungskupplung bewirken. Durch wiederholte Gleitreibung nutzen sich die Reibungsmaterialien 31, 32 ab und verringern sich in ihrer Dicke.
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Die Anpressscheibe 4 ist ein koaxial zu der Mitnehmerscheibe 3 angeordnetes, im Allgemeinen ringförmiges Bauteil, welches auf einer Seite (der rechten Seite in 1) der Mitnehmerscheibe 3 angeordnet ist. Die Anpressscheibe 4 bewegt sich in der axialen Richtung AX in Richtung einer gegenüberliegenden Seite (der linken Seite in 1) der Mitnehmerscheibe 3 und berührt das Reibungsmaterial 32 auf der rückseitigen Oberfläche der Mitnehmerscheibe 3. Die Anpressscheibe 4 bewegt sich weiter um die Mitnehmerscheibe in 1 nach links zu drücken. Dann berührt das Reibungsmaterial 31 der Mitnehmerscheibe 3 die Antriebsscheibe 2, wodurch die Gleitreibung einsetzt. Diese Position ist ein Berührungspunkt Pt. Die Länge eines Verstellweges, welche die Anpressscheibe 4 sich bewegt hat um den Berührungspunkt Pt zu erreichen, ist eine Berührungsverstellweglänge St.
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Der Aktuator 5 ist eine Einheit um die Anpressscheibe 4 zu betätigen. Der Aktuator 5 kann beispielsweise aus einem Servomotor, einem Untersetzungsgetriebemechanismus, einem Rotations-Linear-Bewegungswandler-Mechanismus, welche alle nicht dargestellt sind, und einem Mitnehmerbolzen 51 gebildet sein. Der Servomotor wird elektrisch angetrieben und erzeugt eine Drehbewegung. Der Untersetzungsgetriebemechanismus stellt die geeignete Zahl der Umdrehungen und das Drehmoment ein. Der Rotations-Linear-Bewegungswandler-Mechanismus kann beispielsweise durch ein Ritzel und eine Zahnstange gebildet werden und eine Rotation in eine Linearbewegung umwandeln, sodass der Mitnehmerbolzen 51 in die axiale Richtung AX bewegt wird.
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Ferner treibt in dieser bevorzugten Ausführungsform der Aktuator 5 die Anpressscheibe 4 mittels einer Membranfeder 52 und einem Bewegungsübertragungsbauteil 53 an. Die Membranfeder 52 ist im Allgemeinen ein ringförmiges ungefähr koaxial zu der Antriebsscheibe 2 angeordnetes Bauteil, welches auf einer gegenüberliegenden Seite (der linken Seite in 1) der Antriebsscheibe 2 angeordnet ist. Ein radial mittlerer Bereich 522 der Membranfeder 52 wird durch einen auf der Antriebsscheibe 2 angeordneten Drehpunkt 55 gelagert, sodass die Antriebskraft nach dem Hebelprinzip übertragen wird. Das Bewegungsübertragungsbauteil 53 ist ein, einen abgestuften Bereich aufweisendes, röhrenförmiges Bauteil, und ist an der äußeren Peripherie der Antriebsscheibe 2 und der Mitnehmerscheibe 3 zu diesen beabstandet angeordnet. Ein Flanschabschnitt 532, welcher an einem, einen geringen Durchmesser aufweisenden, röhrenförmigen Bereich 531 des Bewegungsübertragungsbauteils 53 angeformt ist, ist in Berührung mit einem äußeren Peripheriebereich 523 der Membranfeder 52. Andererseits ist eine innere umlaufende Oberfläche eines gegenüberliegenden Endes 534 eines, einen größeren Durchmesser aufweisenden, röhrenförmigen Bereiches 533 mit einer äußeren umlaufenden Oberfläche der Anpressscheibe 4 verbunden.
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Wenn in 1 der Mitnehmerbolzen 51 des Aktuators 5 wie durch den Pfeil M1 angedeutet nach rechts bewegt wird um einen Zentralbereich 521 der Membranfeder 52 nach rechts zu drücken, wird ein äußerer peripherer Bereich 523 der Membranfeder 52 in 2 nach links bewegt. Dieser bewegt das Bewegungsübertragungsbauteil 53 wie durch den Pfeil M2 angedeutet nach links, und bewegt schließlich die Anpressscheibe 4 nach links. 1 zeigt die Reibungskupplungsvorrichtung 1 in einem ausgekuppelten Zustand, in welchem weder der Mitnehmerbolzen 51 noch die Anpressscheibe 4 betätigt wird. Wenn die Anpressscheibe 4 nach links aus dieser ausgekuppelten Position bewegt wird, verringert sich sukzessive ein Spaltabstand d zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Anpressscheibe 4, sodass zunächst die Anpressscheibe 4 die Mitnehmerscheibe 3 berührt und drückt. Etwas später erreicht die Anpressscheibe 4 einen Berührungspunkt Pt und das Reibungsmaterial 31 der Mitnehmerscheibe 3 berührt die Antriebsscheibe 2 und es beginnt die Gleitreibung. Schließlich bewegt sich die Anpressscheibe 4 zu einem Vollkontaktpunkt Pp und die Anpressscheibe 4, die Mitnehmerscheibe 3 und die Antriebsscheibe 2 werden sämtlich stark gegeneinander gepresst und synchronisieren ihre Umdrehungen, wodurch das Einkuppeln erreicht wird.
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Der Verstellwegsensor 6 ist in der Nähe des Mitnehmerbolzens 51 des Aktuators 5 angeordnet und detektiert die gefahrene Verstellweglänge Sd des Mitnehmerbolzens 51. Der Verstellwegsensor 6 entspricht einem Verstellwegdetektionsmittel und ist eine Einheit, welche eine Länge eines Betätigungsverstellwegs S den sich die Anpressscheibe 4 in die axiale Richtung AX in Richtung der gegenüberliegenden Seite der Mitnehmerscheibe 3 bewegt hat, detektiert. Das heißt, die gefahrene Verstellweglänge Sd des Mitnehmerbolzens 51 und die Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 ändern sich proportional zueinander, und eine Beziehung zwischen diesen zwei Längen kann vorher ermittelt werden. Daher kann nach Detektion der gefahrenen Verstellweglänge Sd die Betätigungsverstellweglänge S durch Berechnung erhalten werden. Es sollte beachtet werden, dass es auch möglich ist, Detektionsmittel in der Nähe der Anpressscheibe 4 anstatt des Verstellwegsensors 6 bereitzustellen, wodurch die Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 direkt detektiert wird.
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Der Abnutzungsnachführmechanismus 7 ist ein Mechanismus um, basierend auf den Abnutzungsverlusten der Reibungsmaterialien 31, 32 der Mitnehmerscheibe 3, einen Spaltabstands d zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Anpressscheibe 4 einzustellen, bevor die Anpressscheibe 4 bewegt wird. Wenn die Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 bei einem Einkupplungsvorgang einen bestimmten Wert SX überschreitet, hat der Abnutzungsnachführmechanismus 7 die Funktion, den Spaltabstand d automatisch um eine vorbestimmte Länge SY zu verringern und dadurch die Betätigungsverstellweglänge S eines nächsten Einkupplungsvorgangs um die vordefinierte Länge SY zu verringern. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Abnutzungsnachführmechanismus 7 zwischen der Mitnehmerscheibe 2 und der Anpressscheibe 4 angeordnet und kann beispielsweise durch Modifikation des Einstellmechanismus zum Ausgleich von Abnutzungsverlusten aus der PTL 1 erhalten werden.
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Die Kupplungs-ECU 8 ist eine elektronische Kontrolleinheit, welche einen Mikrocomputer umfasst und mit einer Software betrieben wird. Die Kupplungs-ECU 8 ist zum Informationsaustausch mit einer High-Level-ECU 89, welche eine Gesamtkontrolle über die Fahrzeugbewegungen ausübt, verbunden, um Informationen über die gefahrene Verstellweglänge Sd des Mitnehmerbolzens 51 vom Verstellweglängensensor 6 zu erhalten und den Aktuator 5 zu kontrollieren. Weiter empfängt die Kupplungs-ECU 8 die Anzahl der Umdrehungen Ne der Motorabtriebswelle (die Anzahl der Motorumdrehungen) von einer nicht dargestellten Motor-ECU, sowie die Anzahl der Umdrehungen Ni der Getriebeantriebswelle 92 (Anzahl der Getriebeumdrehungen) von einer nicht dargestellten Getriebe-ECU. Die Kupplungs-ECU 8 arbeitet mit der High-Level-ECU zusammen, um die Einkupplungs- und Auskupplungsvorgänge zu kontrollieren. Weiter umfasst die Kupplungs-ECU 8 der vorliegenden Erfindung ein Fehlerermittlungsmittel 81 und ein Verstellweglernmittel 82.
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Das Fehlerermittlungsmittel 81 ist ein Mittel um basierend auf einer Änderung der Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 zu ermitteln ob im Falle eines Versagens eines Einkupplungsvorgangs, dieses durch einen Fehler des Aktuators 5 oder durch einen Fehler des Abnutzungsnachführmechanismus 7 verursacht wird. Das Fehlerermittlungsmittel 81 ist aus der Software der Kupplungs-ECU 8 gebildet. Genauer gesagt ermittelt das Fehlerermittlungsmittel 81, dass ein Versagen eines Einkupplungsvorgangs vorliegt, wenn die Anzahl der Getriebeumdrehungen Ni nicht mit der Anzahl der Motorumdrehungen Ne in dem Einkupplungsvorgang synchronisiert ist. Wenn in diesem Fall ein Maximalwert Smax der Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 geringer ist als ein bestimmter Wert SX, welcher als Schwellenwert für die Betätigung des Abnutzungsnachführmechanismus 7 dient, ermittelt das Fehlerermittlungsmittel 81, dass der Aktuator 5 einen Fehler hat. Wenn der Maximalwert Smax der Betätigungsverstellweglänge S gleich oder größer als ein bestimmter Wert SX ist, ermittelt das Fehlerermittlungsmittel 81, dass der Abnutzungsnachführmechanismus 7 einen Fehler hat.
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Eine Funktion des durch die Software der Kupplungs-ECU 8 gebildeten Verstellweglernmittels 82 ist, eine Berührungsverstellweglänge St in Erfahrung zu bringen. Das Verstellweglernmittel 82 erkennt den vorbenannten Berührungspunkt Pt aus zeitlichen Änderungen der Anzahl der Motorumdrehungen Ne und der Anzahl der Getriebeumdrehungen Ni bei jedem Einkupplungsvorgang, und ermittelt die Berührungsverstellweglänge St für den erkannten Berührungspunkt Pt. Die Lernergebnisse werden in einer Zielverstellwegkurve Scv dargestellt, welche ein angestrebtes Ziel der zeitlichen Variationen der Betätigungsverstellweglänge S darstellt.
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Es sollte beachtet werden, dass es möglich ist anstatt einer Reibungskupplung in einem eingekuppelten Zustand, in dem die Umdrehungen der Antriebsscheibe 2 und der Mitnehmerscheibe 3 synchronisiert sind, zur mechanischen Verbindung der Antriebsscheibe 2 und der Mitnehmerscheibe 3 einen Überbrückungsmechanismus, beispielsweise durch Einkämmen von Ritzeln oder Keilnuten, bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung kann unabhängig davon, ob der Überbrückungsmechanismus vorliegt oder nicht, durchgeführt werden.
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Als Nächstes werden der Betrieb und die Auswirkungen der Reibungskupplungsvorrichtung 1 in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben. In 2 ist ein Diagramm der Verstellwegeigenschaften eines normalen Einkupplungsvorgangs bei Benutzung von unverschlissenen Reibungsmaterialien 31, 32 mit geringem Abnutzungsverlust gezeigt. Demgegenüber zeigen die Diagramme aus den 3A und 3B Verstellwegeigenschaften normaler Einkupplungsvorgänge bei Benutzung abgenutzter Reibungsmaterialien 31, 32 mit viel Abnutzungsverlust, wobei 3A einen Vorgang darstellt, bei dem der Abnutzungsnachführmechanismus 7 betätigt wird und 3B einen nächsten Vorgang, nachdem der Abnutzungsnachführmechanismus 7 betätigt wurde, darstellt. Das Diagramm in 4 zeigt beispielhaft Verstellwegeigenschaften bei einem Versagen eines Einkupplungsvorgangs bei Benutzung von unverschlissenen Reibungsmaterialien 31, 32. 5 zeigt ein Beispieldiagramm der Verstellwegeigenschaften bei einem Versagen eines Einkupplungsvorgangs bei Benutzung von abgenutzten Reibungsmaterialien 31, 32. In jeder der 2 bis 5 repräsentiert eine horizontale Achse die Zeit t und eine vertikale Achse die Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4. In jeder der 2 bis 5 ist weiterhin eine Zielverstellwegkurve Scv1, Scv2 oder Scv3 der Anpressscheibe 4 durch eine unterbrochene Linie dargestellt, und eine tatsächliche Verstellwegkurve Scw1 bis Scw5 der Anpressscheibe 4 ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Weiter wird ein bestimmter Wert SX, welcher als ein Schwellenwert für die Betätigung des Abnutzungsnachführmechanismus 7 dient, durch eine abwechselnd lang- und kurzgestrichelte Linie dargestellt.
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Bei einem in 2 gezeigten normalen Einkupplungsvorgang bei Benutzung von unverschlissenen Reibungsmaterialien 31, 32 wird ein Steuerbefehl für den Einkupplungsvorgang von der High-Level-ECU 89 an die Kupplungs-ECU 8 zur Zeit t0 gesendet, und die Kupplungs-ECU 8 beginnt die Einkupplungssteuerung. Zuerst legt die Kupplungs-ECU 8 eine durch die unterbrochene Linie dargestellte Zielverstellwegkurve Scv 1 fest und kontrolliert den Aktuator 5, sodass eine tatsächliche Verstellwegkurve Scw1 der Zielverstellwegkurve Scv1 folgt. Zum Zeitpunkt t1 nimmt der Aktuator 5 den Betrieb auf und sofort beginnt auch die Anpressscheibe 4 sich zu bewegen, sodass die tatsächliche Verstellwegkurve Scw1 unmittelbar ansteigt nachdem die Zielverstellwegkurve Scv1 ansteigt. Während einer Vorgangszeit vom Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t2 wird die Anpressscheibe 4 um eine Berührungsverstellweglänge St1 bewegt, um den Berührungspunkt Pt1 zu erreichen.
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Die Anpressscheibe 4 macht einen kurzen Stopp bei dem Berührungspunkt Pt1, um sich dann, zum Zeitpunkt t3, wieder zu bewegen. Die tatsächliche Verstellwegkurve Scw1 steigt unmittelbar an, nachdem die Zielverstellwegkurve Scv1 ansteigt, und zu einem Zeitpunkt t4 erreicht die Anpressscheibe 4 einen Vollkontaktpunkt Pp1. An dem Vollkontaktpunkt Pp1, sind die Antriebsscheibe 2 und das Reibungsmaterial 31 der Mitnehmerscheibe 3 stark gegeneinander gepresst und untergehen Gleitreibung, und gleichzeitig sind das Reibungsmaterial 32 der Mitnehmerscheibe 3 und die Anpressscheibe 4 stark gegeneinander gepresst und untergehen Gleitreibung. Daher verringert sich ein Unterschied in der Anzahl der Umdrehungen zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Mitnehmerscheibe 3 schnell, sodass die Umdrehungen der Antriebsscheibe 2 und der Mitnehmerscheibe 3 synchronisiert werden und der Einkupplungsvorgang erfolgreich beendet wird.
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In diesem Fall erreicht ein Maximalwert Smax1 der Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 nicht den bestimmten Wert SX. Daher wird der Abnutzungsnachführmechanismus 7 nicht betätigt.
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Demgegenüber wird, wie in 3A gezeigt, bei einem normalen Einkupplungsvorgang bei Benutzung von abgenutzten Reibungsmaterialien 31, 32 ein Steuerbefehl zur Einkupplung zum Zeitpunkt t10 gesendet und die Kupplungs-ECU 8 beginnt die Einkupplungssteuerung. Unter Berücksichtigung eines Berührungspunktes Pt2, welcher in einem vorhergehenden Einkupplungsvorgang durch die Lernfunktion ermittelt wurde, legt die Kupplungs-ECU 8 eine Zielverstellwegkurve Scv2 mit einer größeren Verstellweglänge fest als die eines, in 2 gezeigten, normalen Einkupplungsvorgangs bei Benutzung von unverschlissenen Reibungsmaterialien 31, 32, und kontrolliert den Aktuator 5, sodass eine tatsächliche Verstellwegkurve Scw2 der Zielverstellwegkurve Scv2 folgt. Zum Zeitpunkt t11 beginnt der Aktuator 5 zu arbeiten und sofort beginnt auch die Anpressscheibe 4 sich zu bewegen. Während einer Vorgangszeit vom Zeitpunkt t10 zum Zeitpunkt t12 wird die Anpressscheibe 4 um eine Berührungsverstellweglänge St2 bewegt und die Anpressscheibe 4 erreicht den Berührungspunkt Pt2.
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Die Anpressscheibe 4 macht einen kurzen Stopp an dem Berührungspunkt Pt2 und beginnt sich dann zum Zeitpunkt t13 wieder zu bewegen und erreicht zum Zeitpunkt t14 den bestimmten Wert SX, welcher größer ist als der Vollkontaktpunkt Pp2. Zu diesem Zeitpunkt wird der Abnutzungsnachführmechanismus 7 betätigt um den Spaltabstand d um die vorbestimmte Länge SY zu verringern und dadurch eine Zielverstellwegkurve für einen nächsten Einkupplungsvorgang von der Zielverstellwegkurve Scv2 zu kleineren Werten um die vorbestimmte Länge SY zu verschieben. Zum Zeitpunkt t15 erreicht die Anpressscheibe 4 dann einen Maximalwert Smax2. Daher verringert sich eine Differenz in der Zahl der Umdrehungen zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Mitnehmerscheibe 3 schnell, sodass die Umdrehungen der Antriebsscheibe und der Mitnehmerscheibe 3 synchronisiert werden und der Einkupplungsvorgang erfolgreich beendet wird.
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In diesem Fall hat sich der Berührungspunkt Pt2 von dem in 2 gezeigten Berührungspunkt Pt1 bei Benutzung der unverschlissenen Reibungsmaterialien 31, 32, um eine Distanz, welche einer abnutzungsbedingten Abnahme der Dicke der Reibungsmaterialien 31, 32 der Mitnehmerscheibe 3 entspricht, zu höheren Werten verschoben. Außerdem ist der Maximalwert Smax2 der Betätigungsverstellweglänge S größer als der in 2 gezeigte Maximalwert Smax1 bei Benutzung der unverschlissenen Reibungsmaterialien 31, 32. Der Berührungspunkt Pt2, der Vollkontaktpunkt Pp2 und der Maximalwert Smax2 werden alle basierend auf den Lernergebnissen des Verstellweglernmittels 82 festgelegt. Da der Maximalwert Smax2 der Betätigungsverstellweglänge S den bestimmten Wert SX überschreitet und der Abnutzungsnachführmechanismus betätigt 7 wird, wird die Anpressscheibe 4 in einem nächsten Einkupplungsvorgang die in 3B gezeigten Verstellwegeigenschaften aufweisen.
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In einem nächsten Vorgang nachdem der Abnutzungsnachführmechanismus 7, wie in 3B gezeigt, betätigt wurde, wurden die Zielverstellwegkurve Scv3 und die tatsächliche Verstellwegkurve Scw3 zu geringeren Werten der Zielverstellwegkurve Scv2 und der tatsächlichen Verstellwegkurve Scw2 verschoben, und die zum Erreichen eines Berührungspunktes Pt3 benötigte Verstellweglänge St3 ist um eine vorbestimmte Länge SY kleiner als die Berührungsverstellweglänge St2 des vorhergehenden Vorgangs. Auch ist ein Maximalwert Smax3 der Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 kleiner als der Maximalwert Smax2 und überschreitet nicht den bestimmten Wert SX.
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Als Nächstes wird anhand von 4 ein Versagen eines Einkupplungsvorgangs bei Benutzung unverschlissener Reibungsmaterialien 31, 32 beschrieben. 4 zeigt ein Diagramm der Verstellwegeigenschaften, wenn ein Einkupplungsvorgang unter den gleichen Bedingungen wie denen bei Benutzung der unverschlissenen Reibungsmaterialien 31, 32, wie in 2 gezeigt, durchgeführt wird und wenn der Aktuator 5 einen Fehler hat. Mögliche Fehler des Aktuators 5 umfassen „Scheuern“ oder „Blockieren“ des Untersetzungsgetriebemechanismus oder des Rotations-Linear-Bewegungswandler-Mechanismus, einen Kurzschluss einer Servomotorspule und ein Spannungsabfall einer elektrischen Kraftquelle. Wenn der Aktuator 5 so einen Fehler hat, verringert sich die gefahrene Verstellweglänge Sd des Mitnehmerbolzens 51 des Aktuators, und entsprechend verringert sich auch die Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4. Als Resultat entfernt sich eine tatsächliche Verstellwegkurve Scw4 von der Zielverstellwegkurve Scv1, sodass die Anpressscheibe 4 nicht den Berührungspunkt Pt1 zum Zeitpunkt t2 erreichen kann. Des Weiteren kann die Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 nicht den Maximalwert Smax1 erreichen, welcher der Vollkontaktpunkt Pp1 ist, sondern stoppt an einem Maximalwert Smax4 zum Zeitpunkt t4. Daraus resultierend erfolgt ein Versagen des Einkupplungsvorgangs.
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In diesem Fall vergleicht das Fehlerermittlungsmittel 81 den Maximalwert Smax4 der tatsächlichen Verstellwegkurve Scw4 mit dem bestimmten Wert SX, erkennt, dass der Maximalwert Smax4 kleiner als der bestimmte Wert SX ist, und ermittelt korrekt, dass der Aktuator 5 einen Fehler hat.
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Als Nächstes wird ein Versagen eines Einkupplungsvorgang bei Benutzung von abgenutzten Kupplungsmaterialien 31, 32, wie in 5 gezeigt, beschrieben. Das Diagramm aus 5 zeigt Verstellwegeigenschaften wenn ein Einkupplungsvorgang unter denselben Bedingungen, wie denen bei Benutzung abgenutzter Reibungsmaterialien 31, 32, wie in 3A gezeigt, durchgeführt wird, und der Abnutzungsnachführmechanismus 7 einen Fehler hat. Der Abnutzungsnachführmechanismus 7 ist zu betätigen, wenn die Betätigungsverstellweglänge S über einen bestimmten Wert SX hinausgeht. Wenn jedoch der Abnutzungsnachführmechanismus 7 einen Fehler hat, verhindert dieser die Bewegung der Anpressscheibe 4. Sogar wenn der Aktuator 5 erfolgreich funktioniert und eine Triebkraft abgibt, kann ein solcher Fehler des Abnutzungsnachführmechanismus 7 verhindern, dass die Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 über den bestimmten Wert SX hinaus erhöht wird. Aufgrund dieser Verhinderung ist eine tatsächliche Verstellwegkurve Scw5 oberhalb des bestimmten Wertes SX von der Zielverstellwegkurve Scv2 getrennt, und markiert einen Maximalwert Smax5 zum Zeitpunkt t15 und stoppt dort. Als Ergebnis erreicht die Betätigungsverstellweglänge S den Vollkontaktpunkt Pp2 zum Zeitpunkt t14 und der Einkupplungsvorgang ist beendet, jedoch kann der Abnutzungsnachführmechanismus 7 nicht betätigt werden. Wenn die abgenutzten Reibungsmaterialien 31, 32 weiter abnutzen, tendieren daher die Berührungsflächen aneinander vorbei zu rutschen und ein Versagen eines Einkupplungsvorgangs kann auftreten.
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Wenn das Versagen tatsächlich auftritt, vergleicht das Fehlerermittlungsmittel 81 den Maximalwert Smax5 der tatsächlichen Verstellwegkurve Scw5 mit dem bestimmten Wert SX, erkennt, dass der Maximalwert Smax5 größer als der bestimmte Wert SX ist, und ermittelt korrekt, dass der Abnutzungsnachführmechanismus 7 einen Fehler hat.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reibungskupplungsvorrichtung 1 einen von dem Aktuator 5 betriebenen Abnutzungsnachführmechanismus 7 zum Ausgleich von Abnutzungsverlusten der Reibungsmaterialien 31, 32. Wenn bei dieser Anordnung ein Versagen eines Einkupplungsvorgangs auftritt, erkennt das Fehlerermittlungsmittel 81 aufgrund einer Größenbeziehung zwischen dem Maximalwert Smax der Betätigungsverstellweglänge S der Anpressscheibe 4 und dem bestimmten Wert SX, welcher als Schwellenwert für die Betätigung des Abnutzungsnachführmechanismus 7 dient, ob der Aktuator 5 oder der Abnutzungsnachführmechanismus 7 einen Fehler hat. Daher kann der Ort des Fehlers korrekt ermittelt werden, und die Analyse der Fehlerursache und die Reparatur des Teils, welches den Fehler aufweist, kann unter Berücksichtigung des Ergebnisses der Ermittlung effizient durchgeführt werden.
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Da die Reibungskupplungsvorrichtung weiterhin in einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug angeordnet ist, werden Einkupplungs- und Auskupplungsvorgänge relativ oft wiederholt, jedoch gleicht der Abnutzungsnachführmechanismus 7 die Abnutzungsverluste der Reibungsmaterialien 31, 32 aus. Zugleich kann, wenn ein Versagen eines Einkupplungsvorgang auftritt, das Fehlerermittlungsmittel 81 den Ort des Fehlers bestimmen. Daher bietet die Reibungskupplungsvorrichtung 1 eine bemerkenswerte Verbesserung in der Betriebszuverlässigkeit.
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Es ist anzumerken, dass der Aufbau des Abnutzungsnachführmechanismus 7 nicht auf Variationen des Aufbaus des Einstellmechanismus der PTL1 beschränkt ist, und dass andere Aufbauformen eingesetzt werden können. Weitere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung, anders als die oben dargestellten, bevorzugten Ausführungsformen, sind möglich.
