WO2009132853A1 - Calibrating method for a clutch unit and torque transmission device - Google Patents

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WO2009132853A1
WO2009132853A1 PCT/EP2009/003148 EP2009003148W WO2009132853A1 WO 2009132853 A1 WO2009132853 A1 WO 2009132853A1 EP 2009003148 W EP2009003148 W EP 2009003148W WO 2009132853 A1 WO2009132853 A1 WO 2009132853A1
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clutch
torque
coupling unit
actuator
wear
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PCT/EP2009/003148
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Martin Kiessner-Haiden
Bernhard Feier
Jürgen SCHRANZ
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Magna Powertrain Ag & Co Kg
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    • F16D2500/502Relating the clutch
    • F16D2500/50296Limit clutch wear

Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating a clutch unit for a drive train of a motor vehicle, wherein the clutch unit has at least one friction clutch for controllably transmitting a torque from an input element to an output element and an actuator for actuating the friction clutch.
  • the invention further relates to a torque transmission arrangement comprising an input element, an output element, a control device and a coupling unit of the aforementioned type.
  • Such a coupling unit is used for example in a transfer case of a motor vehicle with four-wheel drive for controllably transmitting a driving torque to a primary axis and / or a secondary axis of the motor vehicle.
  • a so-called "torque on demand" - transfer case the wheels of the primary axis are permanently driven, while by means of said coupling unit, a part of the drive torque can be optionally transmitted to the wheels of the secondary axis.
  • the transfer case may also be formed as a controllable center differential, wherein the coupling unit is associated with a differential lock to adjust the distribution of the drive torque in the longitudinal direction of the vehicle.
  • a coupling unit of the type mentioned can also be used in a torque transmission arrangement which, in a motor vehicle with a permanently driven front axle, transmits part of the drive torque to the rear axle.
  • axle allowed wherein the unit is arranged, for example, on the front axle or the rear differential.
  • a coupling unit of the type mentioned above can also act in the transverse direction of the motor vehicle, for example for a differential lock of an axle differential or in a Drehmomentüberlagerungs- arrangement of an axle differential (so-called "torque vectoring").
  • the clutch unit may frictionally interconnect a rotating input member (e.g., input shaft) and a rotating output member (e.g., output shaft), particularly to transmit a drive torque.
  • the clutch unit may be configured as a brake, with a fixed input member or a fixed output member, in particular to transmit a braking torque.
  • the clutch unit is positioned behind the main transmission of the powertrain (ie, behind the manual or automatic transmission or CVT transmission) with respect to the direction of power flow.
  • the clutch torque - that is, the torque transmitted by the friction clutch - is usually set variably depending on the particular driving situation.
  • the coupling unit comprises a friction clutch and an actuator for actuating the friction clutch.
  • the friction clutch is typically a multi-plate clutch, ie a multi-plate clutch.
  • the actuator may include an electric motor.
  • the actuator may comprise a transmission device for translating a rotational movement of a motor shaft of the electric motor into slow motion.
  • the actuator may have a deflection device, which deflects a rotational movement of the actuator (eg motor shaft or gear element) into a translational movement of the friction clutch (eg contact pressure piston).
  • a rotational movement of the actuator eg motor shaft or gear element
  • a translational movement of the friction clutch eg contact pressure piston
  • a coupling unit of the aforementioned type and a method for calibrating such a coupling unit are known from WO 2003/025422 A1 (corresponding to US Pat. No. 7,032,733 B2), the content of which is expressly included in the disclosure content of the present application.
  • a direct torque control does not necessarily have to be provided for setting a specific desired clutch torque (with the measured actual clutch torque as controlled variable). But as a result of a corresponding calibration of the coupling unit, the control of the friction clutch can take place via a position control of the actuator.
  • the rotation angle of the electric motor or other position size of the actuator is used as a control variable and set to a value corresponding to the desired clutch torque.
  • a clutch torque / actuator position dependence is determined empirically, which is stored as a characteristic, for example in the form of a table (look up table, LUT) or a function (that is, a calculation rule). Based This dependence is thus determined and adjusted for a specific torque request, the corresponding desired value of the respective position size of the actuator (eg rotation angle).
  • This characteristic (clutch torque / actuator position dependency) can be determined for each individual clutch unit or torque transmission assembly at the factory (end of line) as a so-called initial calibration.
  • a calibration run of the clutch unit can be carried out after each shutdown of the vehicle engine, ie if a control unit associated with the clutch unit receives an "ignition off" signal
  • the electric motor of the clutch unit is driven so that the friction clutch is fully engaged, which corresponds to the maximum clutch torque, and full engagement of the friction clutch results in a detectable increase in the motor current
  • the actuator position eg angle of rotation
  • the thus determined clutch torque / actuator position value pair serves as a calibration point for di e recalibration.
  • a calibration point can be determined, for example, for a complete disengagement of the friction clutch (corresponding to a clutch torque zero).
  • the respective actuator position thus measured is compared with the actuator position measured for the corresponding calibration position of the coupling unit during a previous calibration run (initial calibration or previous recalibration).
  • the clutch characteristic is adjusted, for example by determining and taking into account at least one corresponding correction value (eg offset and / or slope).
  • a correction value can be stored so that the correct actuator position setpoint for the currently desired clutch torque can be determined in the subsequent operation of the clutch unit based on the original characteristic using the last determined correction value.
  • the clutch characteristic curve is updated and stored in accordance with the determined correction value, so that during operation of the clutch unit the most recently updated clutch torque / actuator position dependency can be used directly for setting the torque to be transmitted.
  • a plurality of calibration points are determined and taken into account during the recalibration in order to bring about a most accurate adaptation of the characteristic curve.
  • a calibration method having the features of claim 1, and in particular by the following steps: determining a state of wear of the coupling unit; and Triggering a calibration run of the coupling unit as a function of the determined state of wear.
  • any recalibration of the coupling unit also means an undesired component load, in particular a mechanical component load -for example. on the gear parts of the actuator -, and / or an electrical component load - e.g. on the winding of the electric motor -.
  • recalibrations which are carried out unnecessarily frequently are avoided by determining a state of wear of the coupling unit and triggering a recalibration of the coupling unit as a function of the determined state of wear of the coupling unit.
  • Determining the state of wear of the coupling unit can be carried out regularly, for example due to the exceeding of a predetermined distance, which has covered the motor vehicle since the last determination of the state of wear, or in principle after each shutdown of the vehicle engine ("ignition off" signal). This will takes into account that only a negligible amount of clutch wear may have occurred during a drive of the vehicle, so that a recalibration - despite the receipt of an "ignition off" - signal - is not required at all. Unnecessary calibration and the associated mechanical and electrical loads on the clutch unit are thereby avoided, and the vehicle battery is not unnecessarily burdened.
  • the determination of the state of wear of the coupling unit can be determined in a simple manner on the basis of the driving state data which is normally present anyway in the motor vehicle, without necessarily requiring an additional sensor system. Since the wear of the clutch unit occurs predominantly on the disks of the friction clutch, an estimate of the state of wear can be carried out in a simple manner by taking into account at least the clutch work introduced into the friction clutch. Other criteria can also be taken into account.
  • the clutch performance may be determined as a product of the clutch torque and the speed difference between the input member and the output member of the friction clutch (eg, clutch hub and clutch basket).
  • the said clutch torque can be equated, for example, with a torque request which receives the control unit associated with the clutch unit from a superordinate control unit as reference variable (setpoint value).
  • the said clutch torque may be a calculated torque transmitted by the friction clutch or a measured torque transmitted by the friction clutch. your.
  • Said speed difference can be determined in a simple manner from the signals of the wheel speed sensors, which are usually present anyway, possibly taking into account the transmission ratios present in the drive train.
  • the explained determination of the state of wear of the coupling unit preferably relates to a change with respect to the state of wear of the coupling unit at the time of the last calibration of the coupling unit.
  • the aforementioned time integral can be formed from the last recalibration of the coupling unit.
  • the friction clutch can be differentiated by using different weighting factors, whether the friction clutch is operated at a high speed difference with a low clutch torque or at a low speed difference with a high clutch torque.
  • the respective relationship between clutch work or clutch performance on the one hand and clutch wear on the other hand can be determined empirically and then stored permanently in the control unit associated with the clutch unit.
  • a recalibration it is preferred that this only takes place when the determined state of wear of the coupling unit reaches or exceeds a predetermined threshold value.
  • additional conditions may be provided to trigger a recalibration. For example, it can be provided that a recalibration is only triggered when - in addition to the achievement of a certain state of wear - the vehicle has traveled a predetermined distance since the last recalibration.
  • the invention also relates to a torque transmission arrangement having an input element, an output element, a coupling unit of the type described above and a control device, wherein the control device is designed to determine a state of wear of the coupling unit and, depending on the determined state of wear, a recalibration of the Trigger coupling unit.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a drive train of a motor vehicle.
  • Fig. 2 shows a schematic view of a transfer case.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the transfer case according to FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a schematic view of a clutch actuator.
  • FIG. 5 shows a flowchart of a calibration method.
  • Fig. 1 shows schematically a drive train of a motor vehicle with shiftable four-wheel drive.
  • the drive torque generated by an internal combustion engine 1 1 is supplied via a main gear 13 (manual transmission or automatic transmission) to a transfer case 15.
  • a first output of the transfer case 15 is coupled via a propeller shaft 17 with a Hin terachs differential gear 19 coupled.
  • the rear axle 23 thus forms the primary axis of the vehicle.
  • a second output of the transfer case 15 is coupled via a propeller shaft 25 to a front-axle differential 27. In this way, a part of the drive torque of the internal combustion engine 11 can be optionally transmitted to the wheels 29 of the front axle 31.
  • the front axle 31 thus forms the secondary axle of the vehicle.
  • a driving dynamics control unit 33 is shown in FIG. This is connected to wheel speed sensors 35, 37 which are associated with the wheels 21 of the rear axle 23 and the wheels 29 of the front axle 31.
  • the vehicle dynamics control unit 33 is also connected to other sensors 39, for example a yaw rate sensor.
  • the vehicle dynamics control unit 33 generates a control signal which is fed to a transfer device 15 (not shown in FIG. 1) of the transfer case 15, thereby providing a certain distribution of drive torque between the two Set axles 23, 31 of the vehicle.
  • the aforementioned control signal is, in particular, a nominal value of a clutch torque, ie a torque request for a clutch unit of the transfer case 15.
  • the transfer case 15 has an input shaft 41, a first output shaft 43 and a second output shaft 45.
  • the first output shaft 43 is coaxial with the input shaft 41 and rotatably with this - preferably in one piece - educated.
  • the second output shaft 45 is arranged offset parallel to the input shaft 41.
  • the transfer case 15 has a clutch unit 47 with a friction clutch 49 and an actuator 51.
  • the friction clutch 49 has a clutch cage 53 which is non-rotatably connected to the input shaft 41 and the first output shaft 43 and carries a plurality of clutch plates. Further, the friction clutch 49 has a rotatably mounted clutch hub 55, which also carries a plurality of clutch plates, which engage in an alternating arrangement in the slats of the clutch basket 53.
  • the clutch hub 55 is rotatably connected to a drive gear 57 of a chain drive 59.
  • An output tooth wheel 61 of the chain drive 59 is rotatably connected to the second output shaft 45.
  • a gear drive may be provided, for example with an intermediate gear between said gears 57, 61.
  • FIG. 3 shows details of the transfer case 15 according to FIG. 2 in a cross-sectional view.
  • the actuator 51 has a support ring 63 and an adjusting ring 65 which are rotatably mounted with respect to the axis of rotation A of the input shaft 41 and the first output shaft 43.
  • the support ring 63 is axially supported via a thrust bearing on the drive gear 57.
  • the adjusting ring 65 is mounted axially displaceable.
  • each have a plurality of ball grooves 67 and 69th These are with respect to the axis A in the circumferential direction and are ramped with respect to a normal plane to the axis A in the circumferential direction, ie the ball grooves 67, 69 have in the circumferential direction a varying depth.
  • a ball groove 67 of the support ring 63 and a ball groove 69 of the adjusting ring 65 face each other and in this case enclose an associated ball 71.
  • the actuating lever 77, 79 cooperate with the two end faces 85, 87 of a control disc 89 which is rotatable relative to an axis C.
  • the end faces 85, 87 have with respect to a normal plane to the axis C a circumferentially inclined course, ie the control disk 89 is wedge-shaped in cross section.
  • the actuating lever 77, 79 thus be moved like a scissor to rotate the support ring 63 and the adjusting ring 65 relative to each other.
  • the control disk 89 has an integrally formed plug-in toothed approach 91. Over this, the control disk 89 can be connected to an electric motor and an associated reduction gear drive-effective (not shown in Fig. 3).
  • the control disk 89 are driven to a rotational movement, thereby pivoting the actuating lever 77, 79 relative to each other.
  • the thus caused rotation of the support ring 63 and the adjusting ring 65 relative to each other causes an axial movement of the adjusting ring 65.
  • the pressure ring 73 thus causes engagement of the friction clutch 49 or - supported by the plate spring assembly 75 - a disengagement of the friction clutch 49th
  • FIG. 4 shows the actuator 51 according to FIGS. 2 and 3 in a schematic view.
  • the actuator 51 has a controllable electric motor 93 with an armature shaft 95, a reduction gear 97 with a worm 99 and a worm wheel 101, and a deflection 103.
  • the deflection 103 is a rotational movement of an output shaft 105 of the reduction gear 97 in a translational, ie linear ge movement of the pressure ring 73 (Fig. 3) implemented.
  • the deflection device 103 includes the control disk 89 and the support ring 63 and the adjusting ring 65 with the operating levers 77, 79 and the balls 71 shown in FIG. 3.
  • a sensor 107 is arranged, which is formed for example as an incremental encoder , As shown in FIG. 4, the sensor 107 may alternatively also be arranged as a sensor 107 'on the output shaft 105.
  • the sensor 107 generates a signal that corresponds to an actuator position value. In the exemplary embodiment shown, this is the rotational angle actual value ⁇ 'of the armature shaft 95.
  • This signal ⁇ ' is fed to a control device 109 of the transfer case 15.
  • the control device 109 also receives a torque request M from the vehicle dynamics control unit 33 of the motor vehicle (FIG. 1), that is to say a setpoint value of the clutch torque. From a clutch torque / rotational angle characteristic curve 111 stored in a non-volatile memory 113 of the control device 109, the control device 109 determines a rotational angle desired value ⁇ on the basis of the torque request M.
  • control device 109 In response to the difference between the rotational angle command value ⁇ and the rotational angle actual value ⁇ ', the control device 109 generates a control signal for the electric motor 93 in order to adjust the friction clutch 49 (FIGS. 2 and 3) accordingly.
  • the control device 109 thus acts as a position controller.
  • the mentioned clutch torque / angle of rotation characteristic 111 has been created on the basis of an initial calibration of the relevant transfer case 15 and stored in the memory 113.
  • the dependence of the coupling torque set by the coupling unit 47 on the actuator position (rotational angle actual value ⁇ ') represented by the characteristic curve 111 may change over time.
  • the characteristic can shift, for example, and / or the slope of the characteristic changes. Therefore, a recalibration of the coupling unit 47 is performed regularly, as explained above.
  • the electric motor 93 is actuated in the direction of engagement of the friction clutch 49 until the friction clutch 49 is essentially fully engaged and the motor current of the electric motor 93 finally exceeds a predetermined threshold value due to the increasing load.
  • the signal ⁇ 'of the sensor 107 is determined, which thus corresponds to a rotation angle calibration value.
  • This rotation angle calibration value ⁇ ' is compared with a calibration value which has been determined during a preceding calibration run of the coupling unit 47 for the corresponding calibration position.
  • the characteristic curve 111 is adapted. This can be done, for example, by adapting a correction value (eg offset correction value and / or gradient correction value), or by overwriting the characteristic curve 111 stored in the memory 113.
  • the above-described recalibration of the coupling unit 47 can be performed at fixed predetermined occasions, for example, after each shutdown of the vehicle engine 11, which is the control device 109 transmitted by transmitting an "ignition off" signal. According to the invention, however, the explained recalibration of the clutch unit 47 is controlled as needed, which not only reduces the burden on the electrical system of the motor vehicle, but lessens the overall load on the entire clutch unit 47.
  • a first calibration of the transfer case 15 takes place with the coupling unit 47 in the manner explained above, for example, in the factory of the manufacturer of the transfer case 15. Subsequently, a value W, which represents the coupling work introduced into the friction clutch 49 and its meaning will be explained below, set to zero (step S2).
  • the aforementioned clutch work W is continuously determined in a step S4.
  • the coupling work W introduced into the friction clutch 49 during the operation of the transfer case 15 represents the state of wear of the clutch unit 47.
  • the clutch work W is estimated by forming a time integral over the clutch power during the service life of the transfer case 15.
  • the clutch power is calculated as the product of the clutch torque and the speed difference between the input shaft 41 and the second output shaft 45 of the transfer case 15 (FIGS. 2 and 3).
  • the torque request M can be set, which the control device 109 receives from the higher-level vehicle dynamics control unit 33 (FIG. 4).
  • the mentioned speed difference can be calculated in a simple manner from the signals of the wheel speed sensors 35, 37 of the rear axle 23 or the front axle 31 of the vehicle (FIG. 1), since these signals are available anyway via the vehicle data bus (eg CAN) stand.
  • the calculation of the clutch work W in step S4 can also have other influencing factors or take into account measured values.
  • different torque ranges, different speed ranges and / or different time intervals can be taken into account by means of corresponding weighting factors.
  • the distance traveled by the vehicle can also be taken into account.
  • a step S5 is continuously checked whether the vehicle engine 11 has been stopped. If the control device 109 receives a corresponding signal ("ignition off"), it is checked in a step S6 whether the determined clutch work W exceeds a predetermined threshold value Wmax. This threshold value Wmax can be determined empirically for the relevant type of transfer case 15 and stored in the memory 113. If the check shows that the clutch work W has exceeded the threshold value Wmax, a recalibration is triggered in a step S7, which takes place in the manner described above. Subsequently, the last determined value of the clutch work W is reset to zero (step S2), and it is waited until the vehicle is put back into operation.
  • a threshold value Wmax can be determined empirically for the relevant type of transfer case 15 and stored in the memory 113. If the check shows that the clutch work W has exceeded the threshold value Wmax, a recalibration is triggered in a step S7, which takes place in the manner described above. Subsequently, the last determined value of the clutch work W
  • step S6 If, on the other hand, it has been determined in step S6 that the determined clutch work W has not yet reached the predetermined threshold value Wmax, a recalibration of the clutch unit 47 is generally dispensed with and it is waited until the vehicle engine 11 is put back into operation (step S3 ).
  • the value of the clutching work W determined last is retained in this case, so that this value is available as the initial value for the estimation of the clutch wear as soon as the vehicle is restarted.
  • step S6 yields a negative result - that is, if the determined clutch work W has not yet reached the predetermined threshold value Wmax - it can be checked in a step S8 whether or not the clutch unit 47 has been running since the last calibration run Vehicle covered distance D has exceeded a predetermined threshold Dmax. If appropriate, a recalibration is triggered in step S7, although this alone does not appear to be absolutely necessary with respect to the coupling work W introduced into the coupling unit 47.
  • the distance traveled by the vehicle can also be easily determined and taken into account by the control device 109 on the basis of the signals available via the vehicle data bus.
  • the invention finds particularly advantageous application in a transfer case with electromechanical actuation of the friction clutch, the invention is not limited to the embodiment described above. Other arrangements in the drive train of a motor vehicle are possible, as explained above. Furthermore, the actuator 51 can be designed differently than explained above in connection with the figures. For example, a different type of reduction gear 97 or a different type of deflection 103 may be provided. Instead of the shown electromechanical actuation of the friction clutch 49, for example, an electromagnetic see, be provided a hydraulic or electro-hydraulic actuation.

Abstract

The invention relates to a clutch unit for a drive train of a motor vehicle, comprising a friction clutch for the controlled transmission of a torque from an input element to an output element, and an actuator for actuating the friction clutch. In order to calibrate the clutch unit, a degree of wear of the clutch unit is determined, and a calibrating run of the clutch unit is initiated as a function of the degree of wear determined.

Description

Kalibrierverfahren für eine Kupplungseinheit und Drehmomentübertragungseinrichtung Calibration method for a coupling unit and torque transmission device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungseinheit zumindest eine Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement und einen Aktuator zum Betätigen der Reibungskupplung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Drehmomentübertragungsanordnung, die ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine Steuereinrichtung und eine Kupplungseinheit der vorgenannten Art aufweist.The invention relates to a method for calibrating a clutch unit for a drive train of a motor vehicle, wherein the clutch unit has at least one friction clutch for controllably transmitting a torque from an input element to an output element and an actuator for actuating the friction clutch. The invention further relates to a torque transmission arrangement comprising an input element, an output element, a control device and a coupling unit of the aforementioned type.
Eine derartige Kupplungseinheit dient beispielsweise in einem Verteilergetriebe eines Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb zum steuerbaren Übertragen eines Antriebsmoments auf eine Primärachse und/ oder eine Sekundärachse des Kraftfahrzeugs. Bei einem so genannten "torque on demand"- Verteilergetriebe sind die Räder der Primärachse permanent angetrieben, während mittels der genannten Kupplungseinheit ein Teil des Antriebsmoments wahlweise auf die Räder der Sekundärachse übertragen werden kann. Das Verteilergetriebe kann auch als steuerbares Mittendifferential ausgebildet sein, bei dem die Kupplungseinheit einer Differentialsperre zugeordnet ist, um die Verteilung des Antriebsmoments in Längsrichtung des Fahrzeugs einzustellen. Eine Kupplungseinheit der genannten Art kann auch in einer Drehmomentübertragungsanordnung Anwendung finden, die in einem Kraftfahrzeug mit permanent angetriebener Vorderachse die Übertragung eines Teils des Antriebsmoments auf die Hinter- achse erlaubt, wobei die Einheit beispielsweise am Vorderachsdifferential oder am Hinterachsdifferential angeordnet ist. Derartige unterschiedliche Anwendungen und Anordnungen sind aus der US 7, 111,716 B2 bekannt.Such a coupling unit is used for example in a transfer case of a motor vehicle with four-wheel drive for controllably transmitting a driving torque to a primary axis and / or a secondary axis of the motor vehicle. In a so-called "torque on demand" - transfer case, the wheels of the primary axis are permanently driven, while by means of said coupling unit, a part of the drive torque can be optionally transmitted to the wheels of the secondary axis. The transfer case may also be formed as a controllable center differential, wherein the coupling unit is associated with a differential lock to adjust the distribution of the drive torque in the longitudinal direction of the vehicle. A coupling unit of the type mentioned can also be used in a torque transmission arrangement which, in a motor vehicle with a permanently driven front axle, transmits part of the drive torque to the rear axle. axle allowed, wherein the unit is arranged, for example, on the front axle or the rear differential. Such different applications and arrangements are known from US Pat. No. 7,111,716 B2.
Eine Kupplungseinheit der eingangs genannten Art kann auch in Querrichtung des Kraftfahrzeugs wirken, beispielsweise für eine Differentialsperre eines Achsdifferentials oder in einer Drehmomentüberlagerungs- anordnung eines Achsdifferentials (so genanntes "torque vectoring"). In sämtlichen der vorgenannten Fälle kann die Kupplungseinheit ein rotie- rendes Eingangselement (z.B. Eingangswelle) und ein rotierendes Ausgangselement (z.B. Ausgangswelle) reibschlüssig miteinander verbinden, insbesondere um ein Antriebsmoment zu übertragen. Alternativ hierzu kann die Kupplungseinheit als Bremse konfiguriert sein, mit einem feststehenden Eingangselement oder einem feststehenden Ausgangselement, insbesondere um ein Bremsmoment zu übertragen.A coupling unit of the type mentioned above can also act in the transverse direction of the motor vehicle, for example for a differential lock of an axle differential or in a Drehmomentüberlagerungs- arrangement of an axle differential (so-called "torque vectoring"). In all of the foregoing cases, the clutch unit may frictionally interconnect a rotating input member (e.g., input shaft) and a rotating output member (e.g., output shaft), particularly to transmit a drive torque. Alternatively, the clutch unit may be configured as a brake, with a fixed input member or a fixed output member, in particular to transmit a braking torque.
In den vorgenannten Anwendungen der Kupplungseinheit ist die Kupplungseinheit bezüglich der Kraftflussrichtung hinter dem Hauptgetriebe des Antriebsstrangs (d.h. hinter dem manuellen oder automatischen Schaltgetriebe oder CVT-Getriebe) angeordnet. Das Kupplungsmoment - also das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment - wird üblicherweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation variabel eingestellt. Je nach den fahrdynamischen Erfordernissen, die beispielsweise von der Fahrsituation oder von Umgebungseinflüssen abhängen können (z.B. glatte Fahrbahnoberfläche mit auftretendem Schlupf der Antriebsräder), erfolgt also eine Änderung des von der Kupplungseinheit zu übertragenden Drehmoments. Hierfür ist nicht nur ein gesteuertes Einrücken der Reibungskupplung erforderlich, sondern oftmals auch ein längerer Betrieb mit genau eingestelltem Kupplungsmoment. Die Kupplungseinheit umfasst eine Reibungskupplung und einen Aktua- tor zum Betätigen der Reibungskupplung. Die Reibungskupplung ist typischerweise eine Lamellenkupplung, d.h. eine Mehr Scheibenkupplung. Der Aktuator kann einen Elektromotor aufweisen. Zusätzlich kann der Aktua- tor eine Getriebeeinrichtung zum Übersetzen einer Drehbewegung einer Motorwelle des Elektromotors ins Langsame umfassen. Außerdem kann der Aktuator eine Umlenkeinrichtung aufweisen, die eine Drehbewegung des Aktuators (z.B. Motorwelle oder Getriebeelement) in eine translatorische Bewegung der Reibungskupplung (z.B. Anpresskolben) umlenkt. Alternativ kann beispielsweise jedoch auch ein elektromagnetischer, ein hydraulischer oder ein elektrohydraulischer Aktuator vorgesehen sein.In the aforementioned applications of the clutch unit, the clutch unit is positioned behind the main transmission of the powertrain (ie, behind the manual or automatic transmission or CVT transmission) with respect to the direction of power flow. The clutch torque - that is, the torque transmitted by the friction clutch - is usually set variably depending on the particular driving situation. Depending on the driving dynamics requirements, which may depend, for example, on the driving situation or environmental influences (eg smooth road surface with occurring slip of the drive wheels), there is thus a change in the torque to be transmitted by the clutch unit. For this purpose, not only a controlled engagement of the friction clutch is required, but often a longer operation with precisely adjusted clutch torque. The coupling unit comprises a friction clutch and an actuator for actuating the friction clutch. The friction clutch is typically a multi-plate clutch, ie a multi-plate clutch. The actuator may include an electric motor. In addition, the actuator may comprise a transmission device for translating a rotational movement of a motor shaft of the electric motor into slow motion. In addition, the actuator may have a deflection device, which deflects a rotational movement of the actuator (eg motor shaft or gear element) into a translational movement of the friction clutch (eg contact pressure piston). Alternatively, however, it is also possible to provide, for example, an electromagnetic, a hydraulic or an electrohydraulic actuator.
Eine Kupplungseinheit der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Kalibrieren einer solchen Kupplungseinheit sind aus der WO 2003/025422 Al (entsprechend US 7,032,733 B2) bekannt, deren Inhalt ausdrücklich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Wie in der WO 2003/025422 Al genauer beschrieben ist, muss zum Einstellen eines bestimmten erwünschten Kupplungsmoments nicht notwendigerweise eine direkte Drehmomentregelung vor- gesehen sein (mit dem gemessenen tatsächlichen Kupplungsmoment als Regelgröße) . Sondern infolge einer entsprechenden Kalibrierung der Kupplungseinheit kann die Steuerung der Reibungskupplung auf dem Umweg über eine Positionsregelung des Aktuators erfolgen. Zum Einstellen des gewünschten zu übertragenden Drehmoments wird also beispielsweise der Drehwinkel des Elektromotors oder eine sonstige Positionsgröße des Aktuators als Regelgröße herangezogen und auf einen Wert eingestellt, welcher dem gewünschten Kupplungsmoment entspricht. Hierfür wird empirisch eine Kupplungsmoment/ Aktuatorposition-Abhängigkeit ermittelt, die als Kennlinie beispielsweise in Form einer Tabelle (look up table, LUT) oder einer Funktion (also einer Rechenvorschrift) abgelegt wird. Anhand dieser Abhängigkeit wird somit für eine bestimmte Drehmomentanforderung der entsprechende Sollwert der betreffenden Positionsgröße des Ak- tuators (z.B. Drehwinkel) bestimmt und eingeregelt. Diese Kennlinie (Kupplungsmoment/ Aktuatorposition-Abhängigkeit) kann für jede indivi- duelle Kupplungseinheit bzw. Drehmomentübertragungsanordnung werksseitig (end of line) als so genannte Erstkalibrierung ermittelt werden.A coupling unit of the aforementioned type and a method for calibrating such a coupling unit are known from WO 2003/025422 A1 (corresponding to US Pat. No. 7,032,733 B2), the content of which is expressly included in the disclosure content of the present application. As described in more detail in WO 2003/025422 Al, a direct torque control does not necessarily have to be provided for setting a specific desired clutch torque (with the measured actual clutch torque as controlled variable). But as a result of a corresponding calibration of the coupling unit, the control of the friction clutch can take place via a position control of the actuator. To set the desired torque to be transmitted so, for example, the rotation angle of the electric motor or other position size of the actuator is used as a control variable and set to a value corresponding to the desired clutch torque. For this purpose, a clutch torque / actuator position dependence is determined empirically, which is stored as a characteristic, for example in the form of a table (look up table, LUT) or a function (that is, a calculation rule). Based This dependence is thus determined and adjusted for a specific torque request, the corresponding desired value of the respective position size of the actuator (eg rotation angle). This characteristic (clutch torque / actuator position dependency) can be determined for each individual clutch unit or torque transmission assembly at the factory (end of line) as a so-called initial calibration.
Aufgrund von Verschleiß innerhalb der Kupplungseinheit kann sich die genannte Kennlinie allerdings verändern, was beim Einstellen eines ge- wünschten Kupplungsmoments berücksichtigt werden muss. Deshalb soll die Kennlinie in gewissen Zeitabständen angepasst werden, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Nachkalibrierung bezeichnet wird. Beispielsweise kann ein Kalibrierungslauf der Kupplungseinheit nach jedem Abstellen des Fahrzeugmotors durchgeführt werden, also wenn eine der Kupplungseinheit zugeordnete Steuereinrichtung ein "Zündung Aus"- Signal ("ignition off) erhält. Im Rahmen eines solchen Kalibrierungslaufs wird die Kupplungseinheit in eine Kalibrierstellung gebracht, die einem vor bestimmten Kupplungsmoment entspricht. Beispielsweise wird der Elektromotor der Kupplungseinheit derart angesteuert, dass die Rei- bungskupplung vollständig eingerückt wird, was dem maximalen Kupplungsmoment entspricht. Das vollständige Einrücken der Reibungskupplung führt zu einem detektierbaren Anstieg des Motorstroms. Somit kann anhand des gemessenen Stromwerts festgestellt werden, dass die Kupplungseinheit sich in der Kalibrierstellung befindet. In dieser Kalibrierstel- lung wird die Aktuatorposition (z.B. Drehwinkel) gemessen. Das somit ermittelte Kupplungsmoment/ Aktuatorposition- Wertepaar dient als ein Eichpunkt für die Nachkalibrierung. Alternativ oder zusätzlich kann ein Eichpunkt beispielsweise für ein vollständiges Ausrücken der Reibungskupplung ermittelt werden (entsprechend einem Kupplungsmoment Null). Die somit gemessene jeweilige Aktuatorposition wird mit der Aktuatorposi- tion verglichen, die für die entsprechende Kalibrier Stellung der Kupplungseinheit im Rahmen eines vorhergehenden Kalibrierungslaufs (Erstkalibrierung oder vorhergehende Nachkalibrierung) gemessen wurde. In Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen diesen beiden gemessenen Aktuatorpositionen wird die Kupplungskennlinie angepasst, beispielsweise durch Ermitteln und Berücksichtigen wenigstens eines entsprechenden Korrekturwerts (z.B. Offset und/oder Steigung). Als Ergebnis eines jeden Kalibrierungslaufs kann ein solcher Korrekturwert abgespeichert werden, so dass im nachfolgenden Betrieb der Kupplungseinheit basierend auf der ursprünglichen Kennlinie unter zusätzlicher Verwendung des zuletzt ermittelten Korrekturwerts der korrekte Aktuatorposition-Sollwert für das aktuell gewünschte Kupplungsmoment ermittelt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kupplungskennlinie entsprechend dem er- mittelten Korrekturwert aktualisiert und gespeichert wird, so dass im Betrieb der Kupplungseinheit die zuletzt aktualisierte Kupplungs- moment/Aktuatorposition-Abhängigkeit unmittelbar zum Einstellen des zu übertragenden Drehmoments verwendet werden kann. Vorzugsweise werden im Rahmen der Nachkalibrierung mehrere Eichpunkte ermittelt und berücksichtigt, um eine möglichst genaue Anpassung der Kennlinie zu bewirken.However, due to wear within the clutch unit, the characteristic curve mentioned may change, which must be taken into account when setting a desired clutch torque. Therefore, the characteristic should be adjusted at certain intervals, which is referred to as recalibration in the context of the present invention. For example, a calibration run of the clutch unit can be carried out after each shutdown of the vehicle engine, ie if a control unit associated with the clutch unit receives an "ignition off" signal For example, the electric motor of the clutch unit is driven so that the friction clutch is fully engaged, which corresponds to the maximum clutch torque, and full engagement of the friction clutch results in a detectable increase in the motor current In this calibration position, the actuator position (eg angle of rotation) is measured, and the thus determined clutch torque / actuator position value pair serves as a calibration point for di e recalibration. Alternatively or additionally, a calibration point can be determined, for example, for a complete disengagement of the friction clutch (corresponding to a clutch torque zero). The respective actuator position thus measured is compared with the actuator position measured for the corresponding calibration position of the coupling unit during a previous calibration run (initial calibration or previous recalibration). Depending on the difference between these two measured actuator positions, the clutch characteristic is adjusted, for example by determining and taking into account at least one corresponding correction value (eg offset and / or slope). As a result of each calibration run, such a correction value can be stored so that the correct actuator position setpoint for the currently desired clutch torque can be determined in the subsequent operation of the clutch unit based on the original characteristic using the last determined correction value. However, it is also possible for the clutch characteristic curve to be updated and stored in accordance with the determined correction value, so that during operation of the clutch unit the most recently updated clutch torque / actuator position dependency can be used directly for setting the torque to be transmitted. Preferably, a plurality of calibration points are determined and taken into account during the recalibration in order to bring about a most accurate adaptation of the characteristic curve.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Nachkalibrierung einer Kupplungseinheit der vorstehend erläuterten Art zu ermöglichen, ohne die Kupplungseinheit hierdurch übermäßig zu beanspruchen.It is an object of the invention to allow a recalibration of a coupling unit of the type described above without unduly stressing the coupling unit as a result.
Diese Aufgabe wird durch ein Kalibrierverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere durch die folgenden Schritte: Ermitteln eines Verschleißzustands der Kupplungseinheit; und Auslösen eines Kalibrierungslaufs der Kupplungseinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschleißzustand.This object is achieved by a calibration method having the features of claim 1, and in particular by the following steps: determining a state of wear of the coupling unit; and Triggering a calibration run of the coupling unit as a function of the determined state of wear.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Nachkalibrierung selbst zu einer übermäßigen Beanspruchung der Kupplungseinheit und somit letztlich zu einer Beeinträchtigung der langfristigen Stellgenauigkeit der Kupplungseinheit führen kann. Abgesehen von dem für eine Nachkalibrierung erforderlichen Energieaufwand und der hiermit verbundenen Belastung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs bedeutet jede Nachkalibrie- rung der Kupplungseinheit auch eine unerwünschte Bauteilebeanspruchung, insbesondere eine mechanische Bauteilebelastung -z.B. an den Getriebeteilen des Aktuators -, und /oder eine elektrische Bauteilebelastung - z.B. an der Wicklung des Elektromotors -. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Eichpunkt für die Nachkalibrierung durch vollständiges Einrücken der Reibungskupplung derart erzeugt wird, dass aufgrund des Aneinanderpressens der Kupplungslamellen das vom Elektromotor aufzubringende Drehmoment deutlich ansteigt, so dass der Motorstrom sich erheblich erhöht und entsprechend erhöhte Drehmomente oder Kräfte entlang der Aktuatorkette (z.B. Getriebeeinrichtung, Umlenkeinrichtung) übertragen werden müssen.In the context of the invention it has been recognized that the recalibration itself can lead to an excessive stress on the coupling unit and thus ultimately to a deterioration of the long-term positioning accuracy of the coupling unit. Apart from the energy expenditure required for a recalibration and the associated load on the electrical system of the motor vehicle, any recalibration of the coupling unit also means an undesired component load, in particular a mechanical component load -for example. on the gear parts of the actuator -, and / or an electrical component load - e.g. on the winding of the electric motor -. This is especially true when a calibration point for the recalibration is generated by fully engaging the friction clutch so that due to the juxtaposition of the clutch plates, the torque applied by the electric motor increases significantly, so that the motor current increases significantly and correspondingly increased torques or forces along the actuator chain (Eg transmission device, deflection) must be transmitted.
Erfindungsgemäß werden unnötig häufig durchgeführte Nachkalibrierungen vermieden, indem ein Verschleißzustand der Kupplungseinheit ermittelt wird und eine Nachkalibrierung der Kupplungseinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschleißzustand der Kupplungseinheit ausgelöst wird. Das Ermitteln des Verschleißzustands der Kupplungseinheit kann regelmäßig erfolgen, beispielsweise aufgrund des Überschreitens einer vorbestimmten Distanz, die das Kraftfahrzeug seit der letzten Ermittlung des Verschleißzustandes zurückgelegt hat, oder grundsätzlich nach jedem Abstellen des Fahrzeugmotors ("Zündung Aus"-Signal). Hierdurch wird berücksichtigt, dass während einer Fahrt des Fahrzeugs möglicherweise nur ein vernachlässigbar geringer Kupplungsverschleiß aufgetreten ist, so dass eine Nachkalibrierung - trotz des Erhalts eines "Zündung Aus"-Sig- nals - überhaupt nicht erforderlich ist. Unnötige Kalibriervorgänge und die hiermit verbundenen mechanischen und elektrischen Belastungen der Kupplungseinheit werden hierdurch vermieden, und auch die Fahrzeugbatterie wird nicht unnötig belastet.According to the invention, recalibrations which are carried out unnecessarily frequently are avoided by determining a state of wear of the coupling unit and triggering a recalibration of the coupling unit as a function of the determined state of wear of the coupling unit. Determining the state of wear of the coupling unit can be carried out regularly, for example due to the exceeding of a predetermined distance, which has covered the motor vehicle since the last determination of the state of wear, or in principle after each shutdown of the vehicle engine ("ignition off" signal). This will takes into account that only a negligible amount of clutch wear may have occurred during a drive of the vehicle, so that a recalibration - despite the receipt of an "ignition off" - signal - is not required at all. Unnecessary calibration and the associated mechanical and electrical loads on the clutch unit are thereby avoided, and the vehicle battery is not unnecessarily burdened.
Das Ermitteln des Verschleißzustands der Kupplungseinheit kann auf- grund der im Kraftfahrzeug üblicherweise ohnehin vorhandenen Fahrzu- standsdaten auf einfache Weise ermittelt werden, ohne dass unbedingt eine zusätzliche Sensorik erforderlich ist. Da der Verschleiß der Kupplungseinheit vorwiegend an den Lamellen der Reibungskupplung auftritt, kann eine Abschätzung des Verschleißzustands auf einfache Weise da- durch erfolgen, dass zumindest die in die Reibungskupplung eingebracht Kupplungsarbeit berücksichtigt wird. Andere Kriterien können hierbei zusätzlich berücksichtigt werden.The determination of the state of wear of the coupling unit can be determined in a simple manner on the basis of the driving state data which is normally present anyway in the motor vehicle, without necessarily requiring an additional sensor system. Since the wear of the clutch unit occurs predominantly on the disks of the friction clutch, an estimate of the state of wear can be carried out in a simple manner by taking into account at least the clutch work introduced into the friction clutch. Other criteria can also be taken into account.
Insbesondere ist es möglich, dass während des Betriebs der Kupplungs- einheit ein Zeitintegral über die Kupplungsleistung gebildet wird. Die Kupplungsleistung kann beispielsweise als ein Produkt aus dem Kupplungsmoment und der Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Reibungskupplung (z.B. Kupplungsnabe und Kupplungskorb) ermittelt werden. Das genannte Kupplungsmoment kann beispielsweise einer Drehmomentanforderung gleichgesetzt werden, welche die der Kupplungseinheit zugeordnete Steuereinrichtung von einer übergeordneten Steuereinheit als Führungsgröße (Sollwert) erhält. Alternativ kann es sich bei dem genannten Kupplungsmoment um ein berechnetes von der Reibungskupplung übertragenes Drehmoment oder um ein gemessenes von der Reibungskupplung übertragenes Drehmoment han- dein. Die genannte Drehzahldifferenz kann auf einfache Weise aus den Signalen der üblicherweise ohnehin vorhandenen Raddrehzahl-Sensoren bestimmt werden, ggf. unter Berücksichtigung der im Antriebsstrang vorhanden Getriebeübersetzungen.In particular, it is possible for a time integral to be formed via the coupling power during operation of the coupling unit. For example, the clutch performance may be determined as a product of the clutch torque and the speed difference between the input member and the output member of the friction clutch (eg, clutch hub and clutch basket). The said clutch torque can be equated, for example, with a torque request which receives the control unit associated with the clutch unit from a superordinate control unit as reference variable (setpoint value). Alternatively, the said clutch torque may be a calculated torque transmitted by the friction clutch or a measured torque transmitted by the friction clutch. your. Said speed difference can be determined in a simple manner from the signals of the wheel speed sensors, which are usually present anyway, possibly taking into account the transmission ratios present in the drive train.
Das erläuterte Ermitteln des Verschleißzustands der Kupplungseinheit bezieht sich vorzugsweise auf eine Änderung gegenüber dem Verschleißzustand der Kupplungseinheit zum Zeitpunkt der zuletzt vorgenommenen Kalibrierung der Kupplungseinheit. Insbesondere kann das vorgenannte Zeitintegral ab der letzten Nachkalibrierung der Kupplungseinheit gebildet werden.The explained determination of the state of wear of the coupling unit preferably relates to a change with respect to the state of wear of the coupling unit at the time of the last calibration of the coupling unit. In particular, the aforementioned time integral can be formed from the last recalibration of the coupling unit.
Für die Berücksichtigung der Kupplungsarbeit oder der Kupplungsleistung kann zusätzlich auch eine Unterscheidung nach verschiedenen Be- lastungssituationen oder Belastungsbereichen vorgenommen werden.For consideration of the coupling work or the coupling performance, a distinction can also be made according to different load situations or load ranges.
Beispielsweise kann durch Verwendung unterschiedlicher Gewichtungsfaktoren danach differenziert werden, ob die Reibungskupplung bei einer hohen Drehzahldifferenz mit einem geringen Kupplungsmoment oder bei einer geringen Drehzahldifferenz mit einem hohen Kupplungsmoment betrieben wird.For example, it can be differentiated by using different weighting factors, whether the friction clutch is operated at a high speed difference with a low clutch torque or at a low speed difference with a high clutch torque.
Der jeweilige Zusammenhang zwischen Kupplungsarbeit oder Kupplungsleistung einerseits und Kupplungsverschleiß andererseits kann empirisch ermittelt werden und dann dauerhaft in der der Kupplungseinheit zuge- ordneten Steuereinrichtung abgelegt werden.The respective relationship between clutch work or clutch performance on the one hand and clutch wear on the other hand can be determined empirically and then stored permanently in the control unit associated with the clutch unit.
Bezüglich des Auslösens einer Nachkalibrierung ist es bevorzugt, dass dies lediglich dann geschieht, wenn der ermittelte Verschleißzustand der Kupplungseinheit einen vorbestimmten Schwellwert erreicht oder über- schreitet. Allerdings können für das Auslösen einer Nachkalibrierung optional zusätzliche notwendige Bedingungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Nachkalibrierung lediglich dann ausgelöst wird, wenn - zusätzlich zu dem Erreichen eines bestimmten Verschleißzustands - das Fahrzeug seit der letzten Nachkalibrierung eine vorbestimmte Distanz zurückgelegt hat.With regard to the triggering of a recalibration, it is preferred that this only takes place when the determined state of wear of the coupling unit reaches or exceeds a predetermined threshold value. However, optional additional conditions may be provided to trigger a recalibration. For example, it can be provided that a recalibration is only triggered when - in addition to the achievement of a certain state of wear - the vehicle has traveled a predetermined distance since the last recalibration.
Es ist optional auch möglich, dass andere hinreichende Kriterien für das Auslösen einer Nachkalibrierung berücksichtigt werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass eine Nachkalibrierung bereits dann ausgelöst wird, wenn das Fahrzeug seit der letzten Nachkalibrierung eine vorbestimmte Distanz zurückgelegt hat, selbst wenn der ermittelte Verschleißzustand der Kupplungseinheit noch gering ist und insbesondere den vor- genannten Schwellwert noch unterschreitet.It is also possible, as an option, to consider other adequate criteria for triggering a recalibration. In other words, it can be provided that a recalibration is already triggered when the vehicle has traveled a predetermined distance since the last recalibration, even if the determined state of wear of the coupling unit is still low and in particular still falls below the aforementioned threshold.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Drehmomentübertragungsanordnung mit einem Eingangselement, einem Ausgangselement, einer Kupplungseinheit der vorstehend erläuterten Art und einer Steuereinrich- tung, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Verschleißzustand der Kupplungseinheit zu ermitteln und in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschleißzustand eine Nachkalibrierung der Kupplungseinheit auszulösen.The invention also relates to a torque transmission arrangement having an input element, an output element, a coupling unit of the type described above and a control device, wherein the control device is designed to determine a state of wear of the coupling unit and, depending on the determined state of wear, a recalibration of the Trigger coupling unit.
Die erfindungsgemäße Kupplungseinheit bzw. Drehmomentübertragungsanordnung kann in unterschiedlichen Anordnungen verwendet werden, um entlang eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs ein Drehmoment zu übertragen, wie eingangs erläutert wurde. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen lediglich beispielhaft im Zusammenhang mit einem "torque on demand"-Verteilergetriebe erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.The coupling unit or torque transmission arrangement according to the invention can be used in different arrangements in order to transmit torque along a drive train of a motor vehicle, as explained in the introduction. The invention will now be described, by way of example only, with reference to the drawings in connection with a "torque on demand" transfer case. Fig. 1 shows a schematic view of a drive train of a motor vehicle.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Verteilergetriebes.Fig. 2 shows a schematic view of a transfer case.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Verteilergetriebes gemäß Fig. 2.FIG. 3 shows a cross-sectional view of the transfer case according to FIG. 2.
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Kupplungsaktu- ators.4 shows a schematic view of a clutch actuator.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Kalibrierungsverfah- rens.5 shows a flowchart of a calibration method.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zuschaltbarem Allradantrieb. Das von einem Verbrennungsmotor 1 1 erzeugte Antriebsmoment wird über ein Hauptgetriebe 13 (manuelles Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe) einem Verteilergetriebe 15 zugeführt. Ein erster Ausgang des Verteilergetriebes 15 ist über eine Kardanwelle 17 mit einem Hin terachs-Differentialge triebe 19 gekoppelt. Hierdurch werden die Räder 21 der Hinterachse 23 permanent angetrieben. Die Hinterachse 23 bildet somit die Primärachse des Fahrzeugs. Ein zwei- ter Ausgang des Verteilergetriebes 15 ist über eine Kardanwelle 25 mit einem Vorderachse-Differentialgetriebe 27 gekoppelt. Hierdurch kann ein Teil des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors 11 wahlweise auf die Räder 29 der Vorderachse 31 übertragen werden. Die Vorderachse 31 bildet somit die Sekundärachse des Fahrzeugs. Ferner ist in Fig. 1 eine Fahrdynamik-Regelungseinheit 33 gezeigt. Diese ist mit Raddrehzahl-Sensoren 35, 37 verbunden, die den Rädern 21 der Hinterachse 23 bzw. den Rädern 29 der Vorderachse 31 zugeordnet sind. Die Fahrdynamik-Regelungseinheit 33 ist auch noch mit weiteren Senso- ren 39 verbunden, beispielsweise einem Gierraten-Sensor. In Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren 35, 37, 39 erzeugt die Fahrdynamik-Regelungseinheit 33 ein Steuersignal, welches einer Steuereinrichtung (in Fig. 1 nicht gezeigt) des Verteilergetriebes 15 zugeführt wird, um hierdurch eine bestimmte Verteilung des Antriebsmoments zwischen den bei- den Achsen 23, 31 des Fahrzeugs einzustellen. Bei dem genannten Steuersignal handelt es sich insbesondere um einen Sollwert eines Kupplungsmoments, d.h. um eine Drehmomentanforderung für eine Kupplungseinheit des Verteilergetriebes 15.Fig. 1 shows schematically a drive train of a motor vehicle with shiftable four-wheel drive. The drive torque generated by an internal combustion engine 1 1 is supplied via a main gear 13 (manual transmission or automatic transmission) to a transfer case 15. A first output of the transfer case 15 is coupled via a propeller shaft 17 with a Hin terachs differential gear 19 coupled. As a result, the wheels 21 of the rear axle 23 are permanently driven. The rear axle 23 thus forms the primary axis of the vehicle. A second output of the transfer case 15 is coupled via a propeller shaft 25 to a front-axle differential 27. In this way, a part of the drive torque of the internal combustion engine 11 can be optionally transmitted to the wheels 29 of the front axle 31. The front axle 31 thus forms the secondary axle of the vehicle. Furthermore, a driving dynamics control unit 33 is shown in FIG. This is connected to wheel speed sensors 35, 37 which are associated with the wheels 21 of the rear axle 23 and the wheels 29 of the front axle 31. The vehicle dynamics control unit 33 is also connected to other sensors 39, for example a yaw rate sensor. Depending on the signals from the sensors 35, 37, 39, the vehicle dynamics control unit 33 generates a control signal which is fed to a transfer device 15 (not shown in FIG. 1) of the transfer case 15, thereby providing a certain distribution of drive torque between the two Set axles 23, 31 of the vehicle. The aforementioned control signal is, in particular, a nominal value of a clutch torque, ie a torque request for a clutch unit of the transfer case 15.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Verteilergetriebes 15 gemäß Fig. 1. Das Verteilergetriebe 15 besitzt eine Eingangswelle 41, eine erste Ausgangswelle 43 und eine zweite Ausgangswelle 45. Die erste Ausgangswelle 43 ist koaxial zu der Eingangswelle 41 und mit dieser drehfest - vorzugsweise einstückig - ausgebildet. Die zweite Ausgangswelle 45 ist parallel versetzt zu der Eingangswelle 41 angeordnet.The transfer case 15 has an input shaft 41, a first output shaft 43 and a second output shaft 45. The first output shaft 43 is coaxial with the input shaft 41 and rotatably with this - preferably in one piece - educated. The second output shaft 45 is arranged offset parallel to the input shaft 41.
Das Verteilergetriebe 15 besitzt eine Kupplungseinheit 47 mit einer Reibungskupplung 49 und einem Aktuator 51. Die Reibungskupplung 49 weist eine Kupplungskorb 53 auf, der drehfest mit der Eingangswelle 41 und der ersten Ausgangswelle 43 verbunden ist und mehrere Kupplungslamellen trägt. Ferner besitzt die Reibungskupplung 49 eine drehbar gelagerte Kupplungsnabe 55, die ebenfalls mehrere Kupplungslamellen trägt, welche in einer alternierenden Anordnung in die Lamellen des Kupplungskorbs 53 eingreifen. Die Kupplungsnabe 55 ist drehfest mit einem Antriebszahnrad 57 eines Kettentriebs 59 verbunden. Ein Abtriebszahn- rad 61 des Kettentriebs 59 ist drehfest mit der zweiten Ausgangswelle 45 verbunden. Anstelle des Kettentriebs 59 kann ein Rädertrieb vorgesehen sein, beispielsweise mit einem Zwischenzahnrad zwischen den genannten Zahnrädern 57, 61.The transfer case 15 has a clutch unit 47 with a friction clutch 49 and an actuator 51. The friction clutch 49 has a clutch cage 53 which is non-rotatably connected to the input shaft 41 and the first output shaft 43 and carries a plurality of clutch plates. Further, the friction clutch 49 has a rotatably mounted clutch hub 55, which also carries a plurality of clutch plates, which engage in an alternating arrangement in the slats of the clutch basket 53. The clutch hub 55 is rotatably connected to a drive gear 57 of a chain drive 59. An output tooth wheel 61 of the chain drive 59 is rotatably connected to the second output shaft 45. Instead of the chain drive 59, a gear drive may be provided, for example with an intermediate gear between said gears 57, 61.
Durch Betätigung des Aktuators 51 im Einrücksinn der Reibungskupplung 49 kann ein zunehmender Anteil des über die Eingangswelle 41 in das Verteilergetriebe 15 eingeleiteten Antriebsmoments auf die zweite Ausgangswelle 45 übertragen werden.By actuating the actuator 51 in the direction of engagement of the friction clutch 49, an increasing proportion of the drive torque introduced via the input shaft 41 into the transfer case 15 can be transmitted to the second output shaft 45.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Verteilergetriebes 15 gemäß Fig. 2 in einer Querschnittsansicht. Insbesondere ist ersichtlich, dass der Aktuator 51 einen Stützring 63 und einen Stellring 65 aufweist, die bezüglich der Rotationsachse A der Eingangswelle 41 und der ersten Ausgangswelle 43 dreh- bar gelagert sind. Der Stützring 63 ist über ein Axiallager an dem Antriebszahnrad 57 axial abgestützt. Der Verstellring 65 ist hingegen axial verschieblich gelagert. An den einander zugewandten Seiten besitzen der Stützring 63 und der Verstellring 65 jeweils mehrere Kugelrillen 67 bzw. 69. Diese verlaufen bezüglich der Achse A in Umfangsrichtung und sind bezüglich einer Normalebene zu der Achse A in Umfangsrichtung rampenartig geneigt, d.h. die Kugelrillen 67, 69 besitzen in Umfangsrichtung eine variierende Tiefe. Jeweils eine Kugelrille 67 des Stützrings 63 und eine Kugelrille 69 des Verstellrings 65 stehen einander gegenüber und umschließen hierbei eine zugeordnete Kugel 71. Durch Verdrehen des Stütz- rings 63 und des Verstellrings 65 relativ zueinander kann somit ein axiales Verschieben des Verstellrings 65 bewirkt werden, wobei der Verstellring 65 über ein Axiallager mit einem Andruckring 73 der Reibungskupplung 49 zusammenwirkt. Der Andruckring 73 ist mittels einer Tellerfederanordnung 75 in Ausrückrichtung der Reibungskupplung 49 vorgespannt. An dem Stützring 63 und an dem Verstellring 65 ist ein jeweiliger Betätigungshebel 77 bzw. 79 angeformt. An dem freien Ende eines jeden Hebels 77, 79 ist eine jeweilige Rolle 81 bzw. 83 drehbar gelagert. Über die Rollen 81, 83 wirken die Betätigungshebel 77, 79 mit den beiden Stirnseiten 85, 87 einer Steuerscheibe 89 zusammen, die bezüglich einer Achse C drehbar ist. Die Stirnseiten 85, 87 besitzen bezüglich einer Normalebene zu der Achse C einen in Umfangsrichtung geneigten Verlauf, d.h. die Steuerscheibe 89 ist im Querschnitt keilförmig ausgebildet. Durch Verdrehen der Steuerscheibe 89 können die Betätigungshebel 77, 79 somit scherenartig bewegt werden, um den Stützring 63 und den Stellring 65 relativ zueinander zu verdrehen. Die Steuerscheibe 89 besitzt einen angeformten Steck- verzahnungsansatz 91. Über diesen kann die Steuerscheibe 89 mit einem Elektromotor und einem zugeordneten Untersetzungsgetriebe antriebswirksam verbunden sein (in Fig. 3 nicht gezeigt).FIG. 3 shows details of the transfer case 15 according to FIG. 2 in a cross-sectional view. In particular, it can be seen that the actuator 51 has a support ring 63 and an adjusting ring 65 which are rotatably mounted with respect to the axis of rotation A of the input shaft 41 and the first output shaft 43. The support ring 63 is axially supported via a thrust bearing on the drive gear 57. The adjusting ring 65, however, is mounted axially displaceable. On the facing sides of the support ring 63 and the adjusting ring 65 each have a plurality of ball grooves 67 and 69th These are with respect to the axis A in the circumferential direction and are ramped with respect to a normal plane to the axis A in the circumferential direction, ie the ball grooves 67, 69 have in the circumferential direction a varying depth. In each case a ball groove 67 of the support ring 63 and a ball groove 69 of the adjusting ring 65 face each other and in this case enclose an associated ball 71. By rotating the support ring 63 and the adjusting ring 65 relative to one another, an axial displacement of the adjusting ring 65 can thus be effected the adjusting ring 65 cooperates via a thrust bearing with a pressure ring 73 of the friction clutch 49. The pressure ring 73 is biased by a plate spring assembly 75 in the disengagement of the friction clutch 49. On the support ring 63 and on the adjusting ring 65, a respective actuating lever 77 and 79 is integrally formed. At the free end of each lever 77, 79 a respective roller 81 and 83 is rotatably mounted. About the rollers 81, 83, the actuating lever 77, 79 cooperate with the two end faces 85, 87 of a control disc 89 which is rotatable relative to an axis C. The end faces 85, 87 have with respect to a normal plane to the axis C a circumferentially inclined course, ie the control disk 89 is wedge-shaped in cross section. By rotating the control disk 89, the actuating lever 77, 79 thus be moved like a scissor to rotate the support ring 63 and the adjusting ring 65 relative to each other. The control disk 89 has an integrally formed plug-in toothed approach 91. Over this, the control disk 89 can be connected to an electric motor and an associated reduction gear drive-effective (not shown in Fig. 3).
Somit kann durch entsprechende Ansteuerung des genannten Elektromotors die Steuerscheibe 89 zu einer Drehbewegung angetrieben werden, um hierdurch die Betätigungshebel 77, 79 relativ zueinander zu verschwenken. Die hierdurch verursachte Verdrehung des Stützrings 63 und des Verstellrings 65 relativ zueinander bewirkt eine axiale Bewegung des Verstellrings 65. Der Andruckring 73 bewirkt somit ein Einrücken der Reibungskupplung 49 oder - unterstützt von der Tellerfederanordnung 75 - ein Ausrücken der Reibungskupplung 49.Thus, by appropriate control of said electric motor, the control disk 89 are driven to a rotational movement, thereby pivoting the actuating lever 77, 79 relative to each other. The thus caused rotation of the support ring 63 and the adjusting ring 65 relative to each other causes an axial movement of the adjusting ring 65. The pressure ring 73 thus causes engagement of the friction clutch 49 or - supported by the plate spring assembly 75 - a disengagement of the friction clutch 49th
Fig. 4 zeigt den Aktuator 51 gemäß Fig. 2 und 3 in einer schematischen Ansicht. Der Aktuator 51 besitzt einen steuerbaren Elektromotor 93 mit einer Ankerwelle 95, ein Untersetzungsgetriebe 97 mit einer Schnecke 99 und einem Schneckenrad 101, sowie eine Umlenkeinrichtung 103. Mittels der Umlenkeinrichtung 103 wird eine Drehbewegung einer Ausgangswelle 105 des Untersetzungsgetriebes 97 in eine translatorische, d.h. geradlini- ge Bewegung des Andruckrings 73 (Fig. 3) umgesetzt. Die Umlenkeinrichtung 103 umfasst die Steuerscheibe 89 sowie den Stützring 63 und den Verstellring 65 mit den Betätigungshebeln 77, 79 und den Kugeln 71 gemäß Fig. 3. An der Ankerwelle 95 des Elektromotors 93 ist ein Sensor 107 angeordnet, der beispielsweise als ein Inkrementalgeber ausgebildet ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann der Sensor 107 alternativ auch als Sensor 107' an der Ausgangswelle 105 angeordnet sein.FIG. 4 shows the actuator 51 according to FIGS. 2 and 3 in a schematic view. The actuator 51 has a controllable electric motor 93 with an armature shaft 95, a reduction gear 97 with a worm 99 and a worm wheel 101, and a deflection 103. By means of the deflection 103 is a rotational movement of an output shaft 105 of the reduction gear 97 in a translational, ie linear ge movement of the pressure ring 73 (Fig. 3) implemented. The deflection device 103 includes the control disk 89 and the support ring 63 and the adjusting ring 65 with the operating levers 77, 79 and the balls 71 shown in FIG. 3. At the armature shaft 95 of the electric motor 93, a sensor 107 is arranged, which is formed for example as an incremental encoder , As shown in FIG. 4, the sensor 107 may alternatively also be arranged as a sensor 107 'on the output shaft 105.
Der Sensor 107 erzeugt ein Signal, das einem Aktuatorpositionswert ent- spricht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies der Drehwinkel- Istwert α' der Ankerwelle 95. Dieses Signal α' wird einer Steuereinrichtung 109 des Verteilergetriebes 15 zugeführt. Von der Fahrdynamik- Regelungseinheit 33 des Kraftfahrzeugs (Fig. 1) erhält die Steuereinrichtung 109 auch eine Drehmomentanforderung M, also einen Sollwert des Kupp- lungsmoments. Aus einer Kupplungsmoment/ Drehwinkel-Kennlinie 111, die in einem nichtflüchtigen Speicher 113 der Steuereinrichtung 109 abgelegt ist, ermittelt die Steuereinrichtung 109 anhand der Drehmomentanforderung M einen Drehwinkel-Sollwert α. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Drehwinkel-Sollwert α und dem Drehwinkel-Istwert α' erzeugt die Steuereinrichtung 109 ein Steuersignal für den Elektromotor 93, um die Reibungskupplung 49 (Fig. 2 und 3) entsprechend zu verstellen. Die Steuereinrichtung 109 wirkt somit als Positionsregler.The sensor 107 generates a signal that corresponds to an actuator position value. In the exemplary embodiment shown, this is the rotational angle actual value α 'of the armature shaft 95. This signal α' is fed to a control device 109 of the transfer case 15. The control device 109 also receives a torque request M from the vehicle dynamics control unit 33 of the motor vehicle (FIG. 1), that is to say a setpoint value of the clutch torque. From a clutch torque / rotational angle characteristic curve 111 stored in a non-volatile memory 113 of the control device 109, the control device 109 determines a rotational angle desired value α on the basis of the torque request M. In response to the difference between the rotational angle command value α and the rotational angle actual value α ', the control device 109 generates a control signal for the electric motor 93 in order to adjust the friction clutch 49 (FIGS. 2 and 3) accordingly. The control device 109 thus acts as a position controller.
Die genannte Kupplungsmoment/ Drehwinkel-Kennlinie 111 ist aufgrund einer Erstkalibrierung des betreffenden Verteilergetriebes 15 erstellt und in dem Speicher 113 abgelegt worden. Durch verschiedene Einflussfaktoren kann sich die durch die Kennlinie 111 repräsentierte Abhängigkeit des mittels der Kupplungseinheit 47 eingestellten Kupplungsmoments von der Aktuatorposition (Drehwinkel-Istwert α') im Laufe der Zeit jedoch ändern. Hierdurch kann sich die Kennlinie beispielsweise verschieben, und/ oder die Steigung der Kennlinie verändert sich. Deshalb wird regelmäßig eine Nachkalibrierung der Kupplungseinheit 47 durchgeführt, wie eingangs erläutert wurde. Beispielsweise wird bei stillstehendem Fahrzeug der E- lektromotor 93 solange im Einrücksinn der Reibungskupplung 49 angesteuert, bis die Reibungskupplung 49 im Wesentlichen vollständig eingerückt ist und der Motorstrom des Elektromotors 93 aufgrund der ansteigenden Last schließlich einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Für die hierdurch definierte Kalibrierungsstellung der Kupplungseinheit 47 wird das Signal α' des Sensors 107 ermittelt, welches somit einem Drehwinkel-Kalibrierwert entspricht. Dieser Drehwinkel-Kalibrierwert α' wird mit einem Kalibrierwert verglichen, der bei einem vorhergehenden Kalibrierungslauf der Kupplungseinheit 47 für die entsprechende Kalibrierstellung ermittelt worden ist. In Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen diesen beiden Kalibrierwerten wird die Kennlinie 111 angepasst. Dies kann beispielsweise durch Anpassung eines Korrekturwerts (z.B. Offset-Korrekturwert und/ oder Steigungs-Korrekturwert) erfolgen, oder durch Überschreiben der in dem Speicher 113 abgelegten Kennlinie 111.The mentioned clutch torque / angle of rotation characteristic 111 has been created on the basis of an initial calibration of the relevant transfer case 15 and stored in the memory 113. However, due to various influencing factors, the dependence of the coupling torque set by the coupling unit 47 on the actuator position (rotational angle actual value α ') represented by the characteristic curve 111 may change over time. As a result, the characteristic can shift, for example, and / or the slope of the characteristic changes. Therefore, a recalibration of the coupling unit 47 is performed regularly, as explained above. For example, when the vehicle is stationary, the electric motor 93 is actuated in the direction of engagement of the friction clutch 49 until the friction clutch 49 is essentially fully engaged and the motor current of the electric motor 93 finally exceeds a predetermined threshold value due to the increasing load. For the calibration position of the coupling unit 47 defined as a result, the signal α 'of the sensor 107 is determined, which thus corresponds to a rotation angle calibration value. This rotation angle calibration value α 'is compared with a calibration value which has been determined during a preceding calibration run of the coupling unit 47 for the corresponding calibration position. Depending on the difference between these two calibration values, the characteristic curve 111 is adapted. This can be done, for example, by adapting a correction value (eg offset correction value and / or gradient correction value), or by overwriting the characteristic curve 111 stored in the memory 113.
Die vorstehend erläuterte Nachkalibrierung der Kupplungseinheit 47 kann zu fest vorgegebenen Anlässen durchgeführt werden, beispielsweise nach jedem Abschalten des Fahrzeugmotors 11, was der Steuereinrichtung 109 durch Übermittlung eines "Zündung Aus"-Signals übermittelt wird. Erfindungsgemäß wird das erläuterte Nachkalibrieren der Kupplungseinheit 47 jedoch bedarfsabhängig gesteuert, wodurch nicht nur das Bordnetz des Kraftfahrzeugs weniger belastet wird, sondern die gesamte Kupplungseinheit 47 insgesamt weniger beansprucht wird.The above-described recalibration of the coupling unit 47 can be performed at fixed predetermined occasions, for example, after each shutdown of the vehicle engine 11, which is the control device 109 transmitted by transmitting an "ignition off" signal. According to the invention, however, the explained recalibration of the clutch unit 47 is controlled as needed, which not only reduces the burden on the electrical system of the motor vehicle, but lessens the overall load on the entire clutch unit 47.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird das erfindungsgemäße Kalibrierverfah- ren beispielhaft erläutert. In einem Schritt S 1 erfolgt eine Erstkalibrierung des Verteilergetriebes 15 mit der Kupplungseinheit 47 in der vorstehend erläuterten Weise, beispielsweise im Werk des Herstellers des Verteilergetriebes 15. Anschlie- ßend wird ein Wert W, der die in die Reibungskupplung 49 eingebrachte Kupplungsarbeit repräsentiert und dessen Bedeutung nachstehend noch erläutert wird, auf Null gesetzt (Schritt S2).With reference to FIG. 5, the calibration method according to the invention is explained by way of example. In a step S 1, a first calibration of the transfer case 15 takes place with the coupling unit 47 in the manner explained above, for example, in the factory of the manufacturer of the transfer case 15. Subsequently, a value W, which represents the coupling work introduced into the friction clutch 49 and its meaning will be explained below, set to zero (step S2).
Sofern in einem nachfolgenden Schritt S3 festgestellt wird, dass das Fahr- zeug in Betrieb genommen worden ist (die Steuereinrichtung 109 gemäß Fig. 4 erhält das Signal "Zündung Ein"), wird in einem Schritt S4 fortlaufend die vorgenannte Kupplungsarbeit W ermittelt. Die in die Reibungskupplung 49 während des Betriebs des Verteilergetriebes 15 eingebrachte Kupplungsarbeit W repräsentiert den Verschleißzustand der Kupplungs- einheit 47. Die Kupplungsarbeit W wird abgeschätzt, indem während der Betriebsdauer des Verteilergetriebes 15 ein Zeitintegral über die Kupplungsleistung gebildet wird. Die Kupplungsleistung wiederum wird als Produkt aus dem Kupplungsmoment und der Drehzahldifferenz zwischen der Eingangswelle 41 und der zweiten Ausgangswelle 45 des Verteilerge- triebes 15 (Fig. 2 und 3) berechnet. Bezüglich des Kupplungsmoments kann vorteilhafterweise die Drehmomentanforderung M angesetzt werden, welche die Steuereinrichtung 109 von der übergeordneten Fahrdynamik- Regelungseinheit 33 erhält (Fig. 4). Die genannte Drehzahldifferenz lässt sich auf einfache Weise aus den Signalen der Raddrehzahl- Sensoren 35, 37 der Hinterachse 23 bzw. der Vorderachse 31 des Fahrzeugs berechnen (Fig. 1), da diese Signale über den Fahrzeug-Datenbus (z.B. CAN) ohnehin zur Verfügung stehen.If it is determined in a subsequent step S3 that the vehicle has been put into operation (the control device 109 according to FIG. 4 receives the signal "ignition on"), the aforementioned clutch work W is continuously determined in a step S4. The coupling work W introduced into the friction clutch 49 during the operation of the transfer case 15 represents the state of wear of the clutch unit 47. The clutch work W is estimated by forming a time integral over the clutch power during the service life of the transfer case 15. The clutch power, in turn, is calculated as the product of the clutch torque and the speed difference between the input shaft 41 and the second output shaft 45 of the transfer case 15 (FIGS. 2 and 3). With regard to the clutch torque, advantageously the torque request M can be set, which the control device 109 receives from the higher-level vehicle dynamics control unit 33 (FIG. 4). The mentioned speed difference can be calculated in a simple manner from the signals of the wheel speed sensors 35, 37 of the rear axle 23 or the front axle 31 of the vehicle (FIG. 1), since these signals are available anyway via the vehicle data bus (eg CAN) stand.
Um eine noch höhere Genauigkeit zu erzielen, kann die Berechnung der Kupplungsarbeit W in dem Schritt S4 auch noch weitere Einflussfaktoren oder Messwerte berücksichtigen. Beispielsweise können durch entsprechende Gewichtungsfaktoren unterschiedliche Drehmomentbereiche, unterschiedliche Drehzahlbereiche und /oder unterschiedliche Zeitintervalle berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die von dem Fahrzeug jeweils zurückgelegte Distanz berücksichtigt werden.In order to achieve an even higher accuracy, the calculation of the clutch work W in step S4 can also have other influencing factors or take into account measured values. For example, different torque ranges, different speed ranges and / or different time intervals can be taken into account by means of corresponding weighting factors. Alternatively or additionally, the distance traveled by the vehicle can also be taken into account.
In einem Schritt S5 wird fortlaufend überprüft, ob der Fahrzeugmotor 11 stillgesetzt worden ist. Sofern die Steuereinrichtung 109 ein entsprechendes Signal erhält ("Zündung Aus"), wird in einem Schritt S6 überprüft, ob die ermittelte Kupplungsarbeit W einen vorbestimmten Schwellwert Wmax überschreitet. Dieser Schwellwert Wmax kann für den betreffenden Typ des Verteilergetriebes 15 empirisch ermittelt und in dem Speicher 113 abgelegt worden sein. Sofern die Überprüfung ergibt, dass die Kupplungsarbeit W den Schwellwert Wmax überschritten hat, wird in einem Schritt S7 eine Nachkalibrierung ausgelöst, die in der vorstehend erläuterten Weise abläuft. Anschließend wird der zuletzt ermittelte Wert der Kupplungsarbeit W wieder auf Null gesetzt (Schritt S2), und es wird abgewartet, bis das Fahrzeug wieder in Betrieb gesetzt wird.In a step S5 is continuously checked whether the vehicle engine 11 has been stopped. If the control device 109 receives a corresponding signal ("ignition off"), it is checked in a step S6 whether the determined clutch work W exceeds a predetermined threshold value Wmax. This threshold value Wmax can be determined empirically for the relevant type of transfer case 15 and stored in the memory 113. If the check shows that the clutch work W has exceeded the threshold value Wmax, a recalibration is triggered in a step S7, which takes place in the manner described above. Subsequently, the last determined value of the clutch work W is reset to zero (step S2), and it is waited until the vehicle is put back into operation.
Falls in dem Schritt S6 hingegen festgestellt wurde, dass die ermittelte Kupplungsarbeit W den vorbestimmten Schwellwert Wmax noch nicht erreicht hat, wird generell auf eine Nachkalibrierung der Kupplungseinheit 47 verzichtet, und es wird abgewartet, bis der Fahrzeugmotor 11 wieder in Betrieb gesetzt wird (Schritt S3). Der zuletzt ermittelte Wert der Kupp- lungsarbeit W wird in diesem Fall beibehalten, so dass dieser Wert ab der neuerlichen Inbetriebnahme des Fahrzeugs als Anfangswert für die Abschätzung des Kupplungsverschleißes zur Verfügung steht.If, on the other hand, it has been determined in step S6 that the determined clutch work W has not yet reached the predetermined threshold value Wmax, a recalibration of the clutch unit 47 is generally dispensed with and it is waited until the vehicle engine 11 is put back into operation (step S3 ). The value of the clutching work W determined last is retained in this case, so that this value is available as the initial value for the estimation of the clutch wear as soon as the vehicle is restarted.
Somit kann erreicht werden, dass das betreffende Verteilergetriebe 15 nicht unnötig häufig nachkalibriert wird. Stattdessen wird ein Kalibrie- rungslauf lediglich dann durchgeführt, wenn davon auszugehen ist, dass auch ein entsprechender Verschleißzustand der Kupplungseinheit 47 dies erforderlich macht.Thus, it can be achieved that the transfer case 15 in question is not recalibrated unnecessarily often. Instead, a calibration Run only performed when it is assumed that even a corresponding state of wear of the coupling unit 47 makes this necessary.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, können optional weitere notwendige oder hinreichende Bedingungen für das Auslösen einer Nachkalibrierung berücksichtigt werden. Sofern die Überprüfung in dem Schritt S6 ein negatives Ergebnis liefert - also wenn die ermittelte Kupplungsarbeit W den vorbestimmten Schwellwert Wmax noch nicht erreicht hat -, kann beispiels- weise in einem Schritt S8 überprüft werden, ob die seit dem letzten Kalibrierungslauf der Kupplungseinheit 47 von dem Fahrzeug zurückgelegte Distanz D einen vorbestimmten Schwellwert Dmax überschritten hat. Zutreffendenfalls wird in dem Schritt S7 eine Nachkalibrierung ausgelöst, obwohl dies allein bezüglich der in die Kupplungseinheit 47 eingebrachten Kupplungsarbeit W nicht zwingend erforderlich erscheint. Die vom Fahrzeug zurückgelegte Distanz kann von der Steuereinrichtung 109 ebenfalls anhand der über den Fahrzeug-Datenbus verfügbaren Signale auf einfache Weise ermittelt und berücksichtigt werden.As can be seen from FIG. 5, optionally further necessary or sufficient conditions for triggering a recalibration can be taken into account. If the check in step S6 yields a negative result - that is, if the determined clutch work W has not yet reached the predetermined threshold value Wmax - it can be checked in a step S8 whether or not the clutch unit 47 has been running since the last calibration run Vehicle covered distance D has exceeded a predetermined threshold Dmax. If appropriate, a recalibration is triggered in step S7, although this alone does not appear to be absolutely necessary with respect to the coupling work W introduced into the coupling unit 47. The distance traveled by the vehicle can also be easily determined and taken into account by the control device 109 on the basis of the signals available via the vehicle data bus.
Während die Erfindung in einem Verteilergetriebe mit elektromechani- scher Betätigung der Reibungskupplung besonders vorteilhafte Anwendung findet, ist die Erfindung nicht auf das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt. Auch andere Anordnungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sind möglich, wie eingangs erläutert. Ferner kann der Aktuator 51 anders ausgebildet sein als vorstehend im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Beispielsweise kann ein andersartiges Untersetzungsgetriebe 97 oder eine andersartige Umlenkeinrichtung 103 vorgesehen sein. Anstelle der gezeigten elektromechanischen Betätigung der Reibungskupplung 49 kann beispielsweise auch eine elektromagneti- sehe, eine hydraulische oder eine elektrohydraulische Aktuierung vorgesehen sein. While the invention finds particularly advantageous application in a transfer case with electromechanical actuation of the friction clutch, the invention is not limited to the embodiment described above. Other arrangements in the drive train of a motor vehicle are possible, as explained above. Furthermore, the actuator 51 can be designed differently than explained above in connection with the figures. For example, a different type of reduction gear 97 or a different type of deflection 103 may be provided. Instead of the shown electromechanical actuation of the friction clutch 49, for example, an electromagnetic see, be provided a hydraulic or electro-hydraulic actuation.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 1 Verbrennungsmotor1 1 internal combustion engine
13 Hauptgetriebe13 main gearbox
15 Verteilergetriebe15 transfer cases
17 Kardanwelle17 cardan shaft
19 Hinterachs-Differentialgetriebe19 rear differential
21 Rad21 wheel
23 Hinterachse23 rear axle
25 Kardanwelle25 cardan shaft
27 Vorderachs-Differentialgetriebe27 front differential
29 Rad29 wheel
31 Vorderachse31 front axle
33 Fahrdynamik-Regelungseinheit33 Vehicle dynamics control unit
35 Raddrehzahl-Sensor35 wheel speed sensor
37 Raddrehzahl- Sensor37 wheel speed sensor
39 Sensor39 sensor
41 Eingangswelle41 input shaft
43 erste Ausgangswelle43 first output shaft
45 zweite Ausgangswelle45 second output shaft
47 Kupplungseinheit47 coupling unit
49 Reibungskupplung49 friction clutch
51 Aktuator51 actuator
53 Kupplungskorb53 clutch basket
55 Kupplungsnabe55 clutch hub
57 Antriebszahnrad57 drive gear
59 Kettentrieb59 chain drive
61 Abtriebszahnrad61 output gear
63 Stützring63 support ring
65 Verstellring65 adjusting ring
67 Kugelrille67 ball groove
69 Kugelrille69 ball groove
71 Kugel71 ball
73 Andruckring73 pressure ring
75 Tellerfederanordnung75 plate spring assembly
77 Betätigungshebel77 operating lever
79 Betätigungshebel79 operating lever
81 Rolle81 role
83 Rolle83 role
85 Stirnseite85 front side
87 Stirnseite87 front side
89 Steuerscheibe89 control disk
91 Steckverzahnungsansatz 93 Elektromotor91 spline attachment 93 electric motor
95 Ankerwelle95 armature shaft
97 Untersetzungsgetriebe97 reduction gear
99 Schnecke99 snail
101 Schneckenrad101 worm wheel
103 Umlenkeinrichtung103 deflecting device
105 Ausgangswelle105 output shaft
107 Sensor107 sensor
107" Sensor107 "sensor
109 Steuereinrichtung109 control device
1 11 Kupplungsmoment/ Drehwinkel- Kennlinie1 11 Clutch torque / angle of rotation characteristic
1 13 Speicher1 13 memory
A RotationsachseA rotation axis
B RotationsachseB rotation axis
C Rotationsachse α Drehwinkel- Sollwert α1 Drehwinkel-IstwertC rotation axis α rotation angle setpoint α 1 rotation angle actual value
M DrehmomentanforderungM torque request
D DistanzD distance
W Kupplungsarbeit W coupling work

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Kalibrieren einer Kupplungseinheit (47) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungseinheit zumindest eine Reibungskupplung (49) zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement (41) auf ein Ausgangselement (45) und einen Aktuator (51) zum Betätigen der Reibungskupplung aufweist, mit den folgenden Schritten:A method of calibrating a clutch assembly (47) for a powertrain of a motor vehicle, the clutch assembly including at least one friction clutch (49) for controllably transmitting torque from an input member (41) to an output member (45) and an actuator (51) for actuating the friction clutch has, with the following steps:
Ermitteln eines Verschleißzustands der KupplungseinheitDetermining a state of wear of the coupling unit
(47); und(47); and
Auslösen eines Kalibrierungslaufs der Kupplungseinheit (47) in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschleißzustand.Triggering a calibration run of the coupling unit (47) as a function of the determined state of wear.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für das Ermitteln des Verschleißzustandes der Kupplungseinheit (47) die in die Reibungskupplung (49) eingebrachte Kupplungsarbeit berücksichtigt wird.2. The method of claim 1, wherein for determining the state of wear of the coupling unit (47) in the friction clutch (49) introduced coupling work is taken into account.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für das Ermitteln des Verschleißzustands der Kupplungseinheit (47) ein Zeitintegral über die Kupplungsleistung während des Betriebs der Kupplungseinheit gebildet wird.3. The method according to any one of the preceding claims, wherein for determining the state of wear of the coupling unit (47) a time integral over the clutch power during operation of the coupling unit is formed.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Kupplungsmoment und eine Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement (41) und dem Ausgangselement (45) erfasst werden, wobei die Kupplungsleistung aus dem Produkt aus dem Kupplungsmoment und der Drehzahldifferenz ermittelt wird. 4. The method of claim 3, wherein a clutch torque and a rotational speed difference between the input member (41) and the output member (45) are detected, wherein the clutch power is determined from the product of the clutch torque and the speed difference.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kupplungsmoment aus einer Drehmomentanforderung (M), aus einem berechneten von der Reibungskupplung (49) übertragenen Drehmoment oder aus einem gemessenen von der Reibungskupplung (49) übertragenen Drehmo- ment ermittelt wird.5. The method according to claim 4, wherein the clutch torque is determined from a torque request (M), from a calculated torque transmitted by the friction clutch (49) or from a measured torque transmitted by the friction clutch (49).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Zeitintegral ab dem letzten Kalibrierungslauf der Kupplungseinheit (47) gebildet wird.6. The method according to any one of claims 3 to 5, wherein the time integral from the last calibration run of the coupling unit (47) is formed.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei lediglich dann ein Kalibrierungslauf ausgelöst wird, wenn der ermittelte Verschleißzustand einen vorbestimmten Schwellwert (Wmax) erreicht oder überschreitet.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein only then a calibration run is triggered when the determined state of wear reaches or exceeds a predetermined threshold value (Wmax).
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als zusätzliche Bedingung für das Auslösen eines Kalibrierungslaufs berücksichtigt wird, ob ein "Zündung Aus"-Signal empfangen worden ist.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein is considered as an additional condition for triggering a calibration run, whether an "ignition off" signal has been received.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als zusätzliche Bedingung für das Auslösen eines Kalibrierungslaufs berücksichtigt wird, ob das Kraftfahrzeug seit dem letzten Kalibrierungslauf eine vorbestimmte Distanz zurückgelegt hat.9. The method according to any one of the preceding claims, is taken into account as an additional condition for triggering a calibration run, whether the motor vehicle has covered a predetermined distance since the last calibration run.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als alternative Bedingung für das Auslösen eines Kalibrierungslaufs berücksichtigt wird, ob das Kraftfahrzeug seit dem letzten Kalibrierungslauf eine vorbestimmte Distanz (Dmax) zurückgelegt hat. 10. The method according to any one of the preceding claims, is taken into account as an alternative condition for triggering a calibration run, whether the motor vehicle since the last calibration run a predetermined distance (Dmax) has covered.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zum Durchführen des Kalibrierungslaufs die Kupplungseinheit (47) mittels des Aktuators (51) in wenigstens eine vorbestimmte Kalibrierstellung gebracht wird, der ein bestimmtes Kupplungsmoment zu- geordnet ist, wobei in der Kalibrierstellung eine Stellposition des Aktuators gemessen wird, wobei der Unterschied zwischen der gemessenen Stellposition und einer Stellposition ermittelt wird, die bei einem vorhergehenden Kalibrierungslauf gemessen wurde, und wobei in Abhängigkeit von dem ermittelten Stellposition-Unterschied eine Kupplungskennlinie angepasst wird, gemäß derer die Kupplungseinheit während des Betriebs der Kupplungseinheit gesteuert wird.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein for performing the calibration run, the coupling unit (47) by means of the actuator (51) is brought into at least one predetermined calibration position, which is assigned a certain clutch torque, wherein in the calibration position, a control position of the actuator is measured, wherein the difference between the measured positioning position and a positioning position is measured, which was measured in a previous calibration run, and wherein a clutch characteristic is adjusted in response to the determined parking position difference, according to which the coupling unit is controlled during operation of the coupling unit ,
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ak- tuator (51) einen Elektromotor (93) aufweist, und wobei der Aktua- tor eine Getriebeeinrichtung (97) zum Übersetzen einer Drehbewegung des Elektromotors ins Langsame und/ oder eine Umlenkeinrichtung (103) zum Umlenken einer Drehbewegung des Aktuators in eine translatorische Bewegung der Reibungskupplung (49) aufweist.12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the actuator (51) comprises an electric motor (93), and wherein the actuator comprises a transmission device (97) for translating a rotational movement of the electric motor into the slow and / or a deflection device (103 ) for deflecting a rotational movement of the actuator in a translational movement of the friction clutch (49).
13. Drehmomentübertragungsanordnung (15) mit einem Eingangselement (41), einem Ausgangselement (45), einer Kupplungseinheit (47) und einer Steuereinrichtung (109), wobei die Kupplungseinheit zumindest eine Reibungskupplung (49) zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von dem Eingangselement auf das Ausgangs- element und einen Aktuator (51) zum Betätigen der Reibungskupplung aufweist, und wobei die Steuereinrichtung (109) dazu ausgebildet ist, einen Verschleißzustand der Kupplungseinheit zu ermitteln und in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschleißzustand einen Kalibrierungslauf der Kupplungseinheit auszulösen. 13. A torque transfer assembly (15) having an input member (41), an output member (45), a clutch unit (47) and a control device (109), wherein the clutch unit at least one friction clutch (49) for controllably transmitting a torque from the input member to the Output element and an actuator (51) for actuating the friction clutch, and wherein the control device (109) is adapted to determine a state of wear of the coupling unit and trigger a calibration run of the coupling unit in dependence on the determined state of wear.
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