DE3032558C2

DE3032558C2 - Logistische Meßeinrichtung für Kupplungen oder Bremsen

Info

Publication number: DE3032558C2
Application number: DE3032558A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7996 Kehlen Schreiner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1980-08-29
Publication date: 1987-01-02
Also published as: DE3032558A1; GB2082697B; GB2082697A; US4440279A; BR8105499A

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, mit deren Hilfe der unterschiedliche axiale Weg gemessen und z. B. als Grundlage für die Einstellung einer Kupplung oder Bremse benutzt wird. Derartige Einrichtungen sind sowohl an Einscheiben- als auch an Mehrscheibenkupplungen und -bremsen als hydromechanische Wegmeßeinrichtungen bekannt und deshalb stark toleranz- und verschleißabhängig. Sie sind zum genauen Steuern einer Kupplung oder Bremse besonders dann, wenn ein definierter Druckauf- bzw. -abbau notwendig ist, nicht geeignet. Sollen sie dennoch zum Einsatz kommen, ist ein relativ großer Bau- bzw. Regel- und Wartungsaufwand erforderlich.

Eine derartige Wegmeßeinrichtung ist aus der DE-PS 42 736 bekannt. In dieser Schrift wird die Betätigung einer Kupplung als Schaltsperre für ein druckmittelbetätigtes Schaltgetriebe benutzt, in dem wegabhängig über eine Schleppeinrichtung ein Schaltventil zum Absperren des Druckmittels benutzt wird.

Aus den Firmenprospekten der AEG »Logistat« von und 1962 sind logistische Meßeinrichtungen bekannt, bei denen z. B. der Weg oder bestimmte Lagen über Schlitzinitiatoren kontaktlos in Werte umgeformt werden, wobei die Eintauchtiefe eines metallenen Gegenstandes in den Schlitz das magnetische Feld beeinflußt und dadurch ein Signal, z. B. an ein Funktionsglied, abgibt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die toleranz- und verschleißunabhängig arbeitet sowie einen geringen Bau-, Regel- und Wartungsaufwand erfordert

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt

Während bei einer hydraulischen/mechanischen Wegmeßeinrichtung der Bezugspunkt für den Beginn der Steuer- oder Regelstrecke für den Druckauf- bzw.

ίο -abbau der Kupplung oder Bremse unter Berücksichtigung von Toleranzen und einem relativ erheblichen Verschleiß eingestellt werden muß und damit nur angenäherte Werte erreichbar sind, ist es möglich, auf elektrischem Weg den Punkt auf dem axialen Weg vom Druckkolben, wenn in der Kupplung oder Bremse eine volle Kraftübertragung erfolgt, immer wieder neu zu erfassen, so daß jeder auftretende Verschleiß in einem zulässigen Bereich keinen Einfluß mehr auf den Steueroder Regelvoreang hat

Wird die: gespeicherte Bezugspunkt nach Anspruch 2 als Ausgai^spunkt für die Regel- oder Steuerstrecke benutzt, ist es möglich, diese Strecke nur auf der Basis des wirklich notwendigen Druckauf- bzw. -abbaues festzulegen.

Der Weg für den geregelten oder gesteuerten Druckauf- bzw. -abbau kann also optimal festgelegt und auch eingestellt werden und ist damit als Strecke ohne jede Veränderung. Der Beginn dieser Steuer- oder Regelstrecke verschiebt sich also nur in der gleichen Weise, wie sich der Bezugspunkt infolge des inzwischen eingetretenen Verschleißes verschiebt

Nachdem der genaue Steuer- bzw. Regelpunkt für den Beginn des Druckauf- bzw. -abbaues bei jeder Betätigung neu und exakt festgestellt wird, kann man zur Beschleunigung des Kupplungsvorganges auch ohne Bedenken nach Anspruch 3 eine Eilstrecke vor die Steuer- bzw. Regelstrecke legen, so daß die sich infolge des z. B. Lamellenverschleißes immer länger werdende Strecke zwischen dem Ausgangspunkt und dem Anlegepunkt der Kupplung bzw. Bremse schnell durchfahren wird.

Weiter ist es nach Anspruch 4 auch möglich, bei einem vorher festgelegten zulässigen Verschleiß der Lamellen eine Verschleißmarke mitzuprogrammieren, so daß ein Signal ausgelöst wird, sobald der sich auf die Verschleißmarke zu bewegende Bezugspunkt mit dieser deckt.

Weiter ist es auch möglich, die Annäherung an diese Verschleißmarke, wie auch deren Überschreitung, als

so Information zu geben.

Erfolgt die Erfassung der wegproportionalen elektrischen Größe über eine Sekundärspule nach Anspruch 5, ist die Ausführung des Weggebers besonders einfach und unempfindlich.

Besonders große bauliche Vorteile und weitergehende Vereinfachungen ergeben sich, wenn für die elektrische Erfassung des Weges das gleiche Prinzip eingesetzt wird wie bei der Ermittlung der An- bzw. Abtriebsdrehzahl, so wie es in der F i g. 1 dargestellt ist.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Halbschnitt durch eine Kupplung mit elektrischem Weggeber,

F i g. 2 eine schematische Darstellung für den Weg eines Druckkolbens an einer Kupplung,
F i g. 3 Schaltanordnung der Wegmeßeinrichtung.
In F i g. 1 ist eine Kupplung 1 mit einem Außenlamel-

lenträger 11 als Antriebsflansch und Außenlamellen 12 einem Innenlamellenträger 13 als Abtriebsflansch und Innenlamellen 14 einem zwischen dem Außenlamellenträger und dem Innenlamellenträger liegenden Druckkolben 15 zum öffnen und ein mit Federn 17 beaufschlagter Betätigungskolben 16 2um Schließen der Kupplung angeordnet An dem iietätigungskolben 16 der Kupplung 1 ist ein topfförmiger Körper 21 befestigt, der die axiale Bewegung dieses Betätigungskolbens 16 mitmacht, die axiale Abstützung des Lamellenpaketes 12,14 erfolgt an einer Endlamelle 18. Die Übertragung vom Diuckkolben 15 für das öffnen der Kupplung 1 auf die den Federn 17 abgewandten Seite des Betätigungskolbens 16 erfolgt über Bolzen 19.

Ein mit dem Gehäuse 3 lösbar verbundener Träger 31 trägt die Primärspule 22 und die Sekundärspule 23, die mit dem topfförmigen Körper 21 den Weggeber 2 bilden. Weiter sind am oder im Träger 31 noch die feststehenden Primär- 32 und Sekundärspulen 33 für die Ermittlung der Abtriebsdrehzahl wie auch die Primär-35 und Sekundärspulen 36 für die Antriebsdrehzahl befestigt Die zwischen den jeweiligen Primär- und Sekundärspulen angeordneten Kurven oder Zahnscheiben 37, 34 sind am Außenlamellenträger 11 bzw. am Innenlamellenträger 13 befestigt

Im Zustand der geschlossenen Kupplung 1 — wie gezeichnet — drückt die Feder 17 den Betätigungskolben 16 gegen das Lamellenpaket 12, 14, das von der Endlamelle 18 abgestützt wird. Der Druckraum 10 ist dabei entlüftet, und der topfförmige Körper 21 des Weggebers 2 unterbricht das homogene Streufeld zwischen Primär- und Sekundärspule nur geringfügig, so daß sich eine relativ große Spannung ergibt. Die Eintauchtiefe des topfförmigen Körpers 21 in den Spalt zwischen der Primär- 22 und der Sekundärspule 23 bei geschlossener Kupplung muß so bemessen sein, daß zumindest der gesamte zulässige Verschleiß an der Kupplung — an den Lamellen — berücksichtigt wird, damit auch bei einer noch zulässig abgenutzten Kupplung eine Vergrößerung der Spannung in der Sekundärspule sich ergibt

In der jeweiligen Endlage des Betätigungskolbens — also in dieser Stellung, die der vollen Drehmomentübertragung entspricht — und auch die größte Spannung für diesen Schließvorgang hat, wird dieses elektrische Signal erfaßt und gespeichert und als Bezugspunkt 40 für die darauffolgende definierte Kupplungsbetätigung benutzt. Zum öffnen der Kupplung 1 wird der Druckraum 10 beaufschlagt Der Diuckkolben 15 bewegt sich in Richtung Betätigungskolben 16 und drückt diesen über die Bolzen 19 gegen den Druck der Feder 17 zurück bis zum Ausgangspunkt 41. Dabei taucht der topfförmige Körper 21 tiefer in den Schlitz des Weggebers 2 ein, so daß in der Sekundärspule eine kleinere Spannung anliegt.

Aus der F i g. 2a ist die Spannung U in der Sekundärspule, bezogen auf den Weg des Betätigungskolbens, dargestellt, wobei 21' — Fig.2b — der Stellung des topfförmigen Körpers 21 bei völlig geschlossener Kupplung entspricht. Mit zunehmendem Verschleiß verringert sich die Abdeckung der Primärspule, so daß die Spannung in dieser Schließstellung sich erhöht Mit 21" soll eine Stellung dargestellt werden, die dem größten zulässigen Verschleiß in der Kupplung entspricht Die Stellung 2Γ" entspricht der geöffneten Kupplung mit der gleichzeitig größten Abdeckung der Sekundärspule.

In Fig.2c ist der vorgesehene Druckverlauf über dem Weg dargestellt Die Punkte 400, 400' bis 430 entsprechen den Punkten 40,40' bis 43 aus F i g. 2a.

Soll die Kupplung geschlossen werden, wird der Druckraum 10 teilentlüftet Die relativ stark zusammengepreßten Federn 17 bewirken eine schnelle Schließbe-■vegung vom Ausgangspunkt 41 — der der geöffneten Kupplung entspricht — bis zum Anlegepunkt 421, an dem die Lamellen anlegen und ein definierter Schließvorgang beginnen soll. Nunmehr erfolgt die Entlüftung

ίο geregelt oder gesteuert. Am Bezugspunkt 40' ist die Kupplung erneut geschlossen und überträgt das volle Drehmoment und dieser Bezugspunkt 40', der geringfügig vom vorher gespeicherten Bezugspunkt 40 abweicht — nämlich um den Betrag des Verschleißes in der Kupplung —, wird für einen neuen Betätigungszyklus gespeichert Die Strecke 45 für die geregelt oder gesteuerte Entlüftung vom Anlegepunkt 42, 42' zum Bezugspunkt 40, 40' ist immer konstant, während der Verschleiß die Verlängerung der Eilstrecke 46 vom Ausgangspunkt 41 zum Anlegepunkt 42, 42' bewirkt. Der Bezugspunkt 40, 40' wandert von Betätigung zu Betätigung der Kupplung — auch wenn diese Schritte sehr klein sind — in Richtung auf die Verschleißmarke 43 zu. Dabei ist es möglich, durch geeignete Programmierung die Annäherung an die vorgesehene Verschleißmarke, deren Erreichung und Überschreitung durch geeignete Anzeigen darzustellen bzw. entsprechende Informationen auch weiterzuleiten.

In F i g. 3 ist die Schaltanordnung für die Wegmeßeinrichtung 2 dargestellt, wobei die dem Weg proportionale Spannung U kontinuierlich aus einem beliebigen Meßumformer 50 — z. B. wie zu F i g. 1 beschrieben — einem Analog-Digitalwandler 51 zugeleitet wird. Ein Steuersignal aus dem nicht gezeichneten Regler, das dem Bezugspunkt 40,40' — F i g. 2a — entspricht, wird über einen Schnitttrigger 53 und Impulsverkürzer 54 geleitet und dem ersten Speicher 52 zugeführt und bewirkt die Abspeicherung der Wegmarke — Bezugspunkt 40,40' —, also des Punktes, an dem die Kupplung das volle Drehmoment überträgt- Dieser Bezugspunkt 40,40' ist gleichzeitig auch der Punkt mit der höchsten, dem Weg proportionalen Spannung t/bei jeweils einem Schaltzyklus. Die beiden Hälften der Kupplung, also An- und Abtrieb, haben in diesem Bezugspunkt auch die gleiche Drehzahl, so daß sich dieser Punkt auch sehr leicht darstellen läßt.

Beim öffnen der Kupplung wird der Druckraum 10 beaufschlagt — Fig. 1 —, und der Regler gibt nach deren völligen öffnung — Ausgangspunkt 41, 410, F i g. 2 — ein Signa! an den zweiten Speicher 55 zur Übernahme des im ersten Speicher 52 festgehaltenen Wertes, so daß dieser erste Speicher 52 für einen weiteren Schaltzyklus zur Abspeicherung des Bezugspunktes 40' wieder bereit ist. Die präzise Signalübermittlung wird dabei wieder — wie schon beim ersten Speicher 52 — durch einen Schnitt-Trigger 53' und einen Impulsverkürzer 54' gewährleistet. Aus dem bei jedem Schaltzyklus neu ermittelten und im zweiten Speicher 55 abgespeicherten Bezugspunkt 40,40' für die völlig geschlossene Kupplung 1 und dem im Festwertspeicher 56 — PROM — für alle Zyklen gültigen Abstand 45 — F i g. 2a — und definierten Druckverlauf zwischen Punkt 420 und 409 bzw. 420' und 400' in F i g. 2c wird ein entsprechender Korrekturwert gebildet, in einem Digital-Analogwandler 57 wieder umgeformt und als Stellwert oder eine Korrektur zum Stellwert einer Regeleinrichtung — nicht gezeichnet — zugeleitet.

Durch die Anordnung z. B. eines weiteren Festwertspeichers 58 ist es möglich, eine Verschleißmarke 43 — F i g. 2a — vorzugeben, bei deren Erreichung, also Bezugspunkt 40' trifft mit Punkt 43 der Verschleißmarke zusammen, ist es weiter möglich, ein entsprechendes Signal oder einen Befehl auszulösen. Gleichzeitig ist es natürlich möglich, bei jedem Zyklus anzuzeigen, ob der Verschleiß noch im zulässigen Bereich oder der Bezugspunkt 40' im kritischen Bereich ist oder ob die Verschleißmarke überschritten wurde, wie aus der Darstellung 59 in F i g. 3 hervorgeht. Der Festwertspeicher 56 ist entsprechend dem gewünschten definierten Druckauf- bzw. -abbau für einen wiederholbaren Ablauf speicherbar und ist mit dem zweiten Speicher 55 kontinuierlich aktiviert so daß bei Erreichung der Wegmarke — Bezugspunkt 40_s 40' minus der geregelten gesteuerten Strecke 45, also am Anlegepunkt 42, der dem Punkt der angelegten Lamellen entspricht — die definierte Beaufschlagung der Kupplung 1 infolge Druckan- bzw. -abbaues beginnen kann.

Es ist auch möglich, über den Eingang 60 den Festwertspeicher 56 zu aktivieren. Weiter ist der Festwertspeicher 56 schnell auswechselbar, so daß mehrere Programme für das Schließen/Öffnen einer Kupplung/Bremse für entsprechend unterschiedliche Bedingungen bereitgehalten werden können.

Die Stromversorgung erfolgt über die Stromquelle 61 des Bordnetzes. Um beim Wechsel dieser Stromquelle oder bei sonstigen Ausfällen die Speicherung des Bezugspunktes 40, 40' zu erhalten, wird der zweite Speicher 55 mit einer eigenen Batterie 65 (NiCd-Akku) ausgestattet, die über den Ladewiderstand 62 vom Bordnetz geladen wird. Die Stromversorgung bei Bordnetzausfall erfolgt über die zwischen der dem zweiten Speicher 55 eigenen Batterie 65 und dem zweiten Speicher 55 selbst angeordneten zweiten Diode 64, während im Normalbetrieb die Stromversorgung sowohl des zweiten Speichers 55 als auch des Ladewiderstandes 62 über die erste Diode 63 erfolgt. Die Ladespannung der dem Speicher eigenen Stromquelle 65 muß dabei deutlich unter der normalen Speisespannung der Stromquelle 61 des Bordnetzes stehen.

Zur Vermeidung unerwünschter Informationen während des »Aus«-Betriebes infolge von statischen Spannungen muß der Steuereingang des zweiten Speichers 55 (vom Regler) mit einem Widerstand 66 belastet und an die Stromversorgung des zweiten Speichers 55 angeschlossen werden.

Die elektrische Erfassung des Bezugspunktes 40, 40' im Weggeber 2 ist nicht auf die im Beispiel und in den Figuren dargestellte Weise auf der Basis eines Wirbelstromgebers begrenzt, sondern kann auch mit

z. B. einem Differenztransformator oder Kurzschlußringgeber erfolgen.

Bezugszeichen

5	1	Kupplung/Bremse
	10	Druckraum
	U	Außenlamellenträger als Antriebsflansch
	12	Außenlamellen
	13	Innenlamellenträger als Abtriebsflansch
10	14	Innenlamellen
	15	Druckkolben
	16	Betätigungskolben
	17	Federn
	18	Endlamelle
15	19	Bolzen
	2	Weggeber
	21	Topfförmiger Körper
	22	Primärspule
20	23	Sekundärspule
	3	Gehäuse
	31	Träger
	32	Primärspule
25	33	Sekundärspule
	34	Kurven oder Zahnscheibe
	35	Primärspule
	36	Sekundärspule
	37	Kurven oder Zahnscheibe
30	40	Bezugspunkt
	41	Ausgangspunkt
	42	Anlegepunkt
	43	Verschleißmarke
	45	Geregelte/gesteuerte Strecke
35	46	Eilstrecke
	50	Meßumformer
	51	Analog-Digitalwandler
	52	Erster Speicher
40	53	Schnitttrigger
	54	Impulsverkürzer
	55	Zweiter Speicher
	56	Festwertspeicher
	57	Digital-Analogwandler
45	58	Festwertspeicher
	59	Informationsdarstellung
	60	Befehl für Festwertspeicher
	61	Stromquelle Bordnetz
	62	Widerstand
50	63	Diode
	64	Diode
	65	Hilfsbatterie
	66	Widerstand

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Logistische Meßeinrichtung für Kupplungen oder Bremsen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung bei Schaltvorgängen die jeweilige Endlage des Betätigungskolbens (16), in der das maximale Drehmoment übertragen wird, als Bezugspunkt (40) erzeugt und erfaßt wird.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils gespeicherte Bezugspunkt (40) Basis ist für einen geregelten oder gesteuerten Druckauf-Aabbau zwischen Anlege-(42) und Endpunkt (Bezugspunkt 40) des Reibeingriffes.

3. Meßeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils gespeicherte Bezugspunkt (40) Basis ist für die Lage einer Eilstrecke (46), die zwischen dem Ausgangspunkt (41) und dem Anlegepunkt (42) liegt

4. Meßeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspunkt (40) im Zusammenhang mit einer programmierten Verschleißmarke (43), die einem Wegpunkt entspricht, zusammenwirkt.

5. Meßeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Weggeber (2) aus einer am Gehäuse (3) befestigten, mit in Achsrichtung angeordneten und einer Stromquelle verbundenen Primärspule (22), einer mit dem Meßwertumformer (50) verbundenen Sekundärspule (23) und einem zwischen Primär- und Sekundärspule angeordneten mit dem Druckkolben (16) fest verbundenen, axial bewegbaren, topfförmigen Körper (21) besteht.