WO2003016743A1 - Verfahren zum ansteuern einer kupplung und vorrichtung zur betätigung einer kupplung - Google Patents

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WO2003016743A1
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clutch
temperature
gripping point
displacement
point
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Martin Vornehm
Jens Martin
Joachim Hirt
Norbert Esly
Jens Horstmann
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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    • F16D2500/50266—Way of detection
    • F16D2500/50275—Estimation of the displacement of the clutch touch-point due to the modification of relevant parameters, e.g. temperature, wear

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a clutch of an electronic clutch management system (EKM) and / or an automated gearbox (ASG). Furthermore, the invention relates to a device for actuating a clutch with a motor, which is coupled to a release system via a transmission.
  • EKM electronic clutch management system
  • ASG automated gearbox
  • Such a method and such a device are known from vehicle technology.
  • the invention has for its object to propose a method and a device according to the types mentioned, which avoid the disadvantages known from the prior art.
  • this object is achieved in that a gripping point of the clutch is determined as a function of the clutch temperature and is taken into account when the clutch is actuated.
  • a suitable modification e.g. the torque characteristic and / or the clutch control. It is possible that after an energy input into the clutch, which increases the clutch temperature, a change in the torque characteristic on the clutch occurs. This can negatively affect the function and comfort e.g. affect automatic clutch control.
  • the effects of the thermal effects in an automated clutch control are preferably determined for the compensation by taking the clutch temperature into account when determining the gripping point.
  • the position of the plate spring tongues of the clutch to be shifted after an energy input with the aid of measurement technology in the vehicle and / or a test bench, in particular an EKM functional test bench.
  • the gripping point is a decisive variable for the control of an automated clutch or the like.
  • the gripping point corresponds to the path of the actuator to a predetermined point, which preferably corresponds to a clutch torque of approximately 9 Nm.
  • the gripping point is not constant, but can e.g. also change by introducing energy into the clutch.
  • the displacement of the gripping point when the vehicle is crawling is considered as an example.
  • the position of the plate spring tongues is shifted when the clutch is closed. This results in a change of the actuator gripping point if the so-called sniffing function is not activated.
  • the torque characteristic of the clutch is also changed. This also results in a change in the actuator gripping point.
  • Sniff function is activated.
  • the sniffer function When the sniffer function is activated, only the torque characteristic of the clutch is preferably changed.
  • the change in the gripping point is calculated in relation to an initial state within a short time range, for example ⁇ 3 min, and is taken into account in the control of the automated clutch.
  • the coupling temperature can, for example, briefly, eg during a creep process change several approaches in a row and / or during a traffic jam on the mountain. It can be important whether the sniff function is activated or not. It has been shown that there may be no long-term or absolute dependence of the gripping point on the coupling temperature.
  • Other influences on the gripping point can also be important, such as, for example, the temperature distribution within the clutch, in particular a self-adjusting clutch (SAG), adjusting the clutch, in particular an SAC clutch, setting the main actuator spring and / or setting or
  • Energy input is integrated into the EKM control so that the functionality and comfort can be improved by controlling the automatic clutch.
  • the energy input per journey can be less than 50 kJ.
  • the friction power can be less than 2 kW.
  • a light stall test can be carried out before and after each start-up program, in which the accelerator pedal is pressed to determine the torque characteristic of the clutch.
  • the gripping point can be determined using the torque characteristics of the coupling determined during the stall test.
  • the clutch temperature can be calculated using an EKM temperature model, whereby the temperature of the pressure plate, the path of the central release and the pressure are used as measured variables. It is conceivable that other measured variables are also used. The measurement results are shown in the table below:
  • gripping point When the term gripping point is used in general, the gripping point with respect to the actuator travel can preferably be considered. When examining the processes on the clutch, a distinction is made between the clutch gripping point and the actuator gripping point.
  • the clutch gripping point is the disengagement path of the clutch at a predetermined point, which is present on the torque characteristic curve of the clutch at 9 Nm.
  • the release path begins with the clutch closed, ie the clutch zero point.
  • the clutch grip point only includes the influence of the clutch.
  • the actuator gripping point is the path of the actuator at the point at which the torque characteristic of the clutch 9 Nm are present.
  • the Swiftrweg begins at a so-called sniffing position, ie the
  • the actuator gripping point includes influences of the clutch and the
  • the actuator gripping point can be influenced in particular by shifting the tongue position when the clutch is closed. This corresponds to a parallel shift of the characteristic of the clutch torque including the zero point of the clutch. It follows that the zero point of the clutch is not equal to the zero point of the actuator. This in turn means that there is a parallel shift in the characteristic curve of the clutch torque f (Stellerweg). The actuator gripping point thus changes. When sniffing, the two zero points can be compared, i.e. the zero point of the clutch is equal to the zero point of the actuator.
  • the clutch torque f characteristic curve (Stellerweg) is similar again as before.
  • the actuator gripping point can be calculated depending on the pressure. Since the so-called sniffing has a significant influence on the actuator gripping point, an evaluation can be carried out both with and without the sniffing function.
  • Tongue position i.e. the zero position of the clutch directly on the actuator G maturing point.
  • the actuator gripping point can be calculated by compensating for the displacement of the tongue position by sniffing. Only the change of the clutch grip point is effective.
  • the change in the gripping point can be calculated within a short time range of approximately less than 3 minutes and taken into account in the control.
  • Coupling temperature can change briefly, for example during a crawl process, with multiple starts in succession and / or with a traffic jam on the mountain.
  • increasing coupling temperature up to 300 ° C
  • Clutch gripping point becomes smaller.
  • the tongues can move towards the engine.
  • the pressure, which corresponds to the release force, becomes smaller at the gripping point.
  • the coupling temperature can be determined in particular using a suitable EKM temperature model.
  • the shift of the actuator gripping point is taken into account in the EKM control, which advantageously enables an improvement in functionality and comfort.
  • a short-term thermal effect is considered when energy is introduced into the clutch.
  • the short-term displacement of the plate spring tongues is considered due to, for example, potting effects on the flywheel and / or on the pressure plate, in order to be able to preferably indicate effects on the EKM system.
  • a lot of friction energy can be supplied to the clutch in a relatively short time, especially when starting at full load, starting bangs and / or stall tests.
  • short-term, reversible shifts in the position of the plate spring tongues can occur, which are caused in particular by thermal deformation as a result of temperature gradients within the pressure plate and the flywheel. Furthermore, this can be dependent on the friction power supplied.
  • long-term, reversible There is a shift in the position of the plate spring tongues, which is particularly dependent on the temperature of the clutch (pressure plate).
  • the long-term shift in the position of the plate spring tongues can preferably be compensated for by the EKM control.
  • the short-term displacement of the position of the plate spring tongues and the time for regression can preferably be proportional to the friction power supplied.
  • the sniffing function can be prevented at least for a predetermined period.
  • the friction power supplied to the clutch can e.g. are constantly determined by the EKM control system, using a suitable EKM clutch temperature model as the basis.
  • test bench tests can be determined.
  • a predetermined clutch is loaded in slipping phases with parameters which are listed in the table below.
  • the clutch can then be closed and the position of the plate spring tongues determined.
  • So-called potting effects can preferably be on the pressure plate and on the flywheel depending on their geometry.
  • the short-term displacement ⁇ S of the plate spring tongues and the time t R in which this displacement is reduced by 90% can be evaluated accordingly. This results in a dependency between the short-term shift and the time for regression on the friction power supplied.
  • the mean values of the evaluated slip phases are shown in the table below.
  • the friction power supplied can be a product of the clutch torque and the slip number and can be calculated using the following equation:
  • the short-term displacement of the position of the plate spring tongues and the time of the regression in the vehicle can preferably be proportionally dependent on the friction power supplied.
  • the sniffing function should be deactivated, otherwise the release system will be adjusted to an incorrect clutch zero point, since sniffing will set the clutch zero point to the actuator zero point. If you sniff the disc spring tongues during this short-term shift, an incorrect actuating torque characteristic curve can result for all driving situations until the next sniffing after the shift has receded. This should be avoided in order to have a positive influence on the driving comfort of a vehicle with an automated clutch system.
  • the frictional power supplied to the clutch is continuously determined by the EKM controller, the EKM clutch temperature model preferably being used again as the basis.
  • the so-called sniffing ban can therefore be interpreted without great difficulty.
  • a fully loaded vehicle can be stopped repeatedly on the mountain.
  • the starting speeds may drop due to the excessive torque transmission, so that under certain circumstances starting at a 30% gradient is not possible.
  • dragging moments can also prevent gear selection.
  • a suitable overtemperature can be recognized in time by suitable devices. It has been shown that a suitable control system for compensating should therefore be provided.
  • the gripping point is adapted to the currently correct value and / or the deactivation of the coefficient of friction adaptation is provided. Furthermore, the stall takes place with a significant increase in temperature. Furthermore, the gripping point is adapted (catching up any shift). Then, by adapting the gripping point, the displacement is tracked during cooling. The sniffer function is activated before the gripping point is adapted. Then the gripping point is adapted to the correct value.
  • the characteristic curve is shifted through the barn, which can be recognized by catching the gripping point.
  • the characteristic curve can shift back when cooling.
  • the shift takes place parallel to the gripping point shift of the characteristic curve when calculating NPUNKT (in b lag.c). As a result, the shift takes effect at the end of the status sequence when determining the new clutch target travel (KUPPLUNGSWEG_NORMIEREN in k_solnom.c) and also when querying the modulation limits etc. (e.g. DRIVING in s_fahr.c).
  • a global variable (short) TEMP_ALT can be used for the calculation of the shift, which is set equal to the current temperature when SNOWING (in s ahr.c). This can also be done at the STEUERUNGJNIT (in m_ Kunststoff.c) and be provided during the initialization of the temperature when the engine starts (in t_temp.c), in particular to avoid or intercept jumps in temperature.
  • the compensation can preferably be slowly reduced to 0 (in emp.c).
  • intervention can be made, for example, at a relatively sensitive point in the control when the model temperature is used for the first time.
  • the described compensation can advantageously avoid a dangerous self-amplification of the clutch torque when creeping continuously.
  • the compensation can be used in particular in vehicles that are at operating temperature.
  • the slight over- or under-compensation can possibly be caused by the fact that the temperature model (as the trigger of the shift) is not adapted to the warm-up phase of the vehicle. For this reason, an adaptation can be provided in order to also advantageously use the compensation in vehicles that are not at operating temperature.
  • the model can deliver an excessively high temperature of 80-120 ° C, because the model involves cooling against a transmission bell at 100 ° C.
  • the model is optimized to achieve high accuracy at high temperatures (where measures are also taken by the control). Accordingly, it is advisable that the known engine temperature be used as the transmission bell temperature in the temperature model. Other measures for optimizing the temperature model are also possible.
  • the influence of characteristic fields on the compensation described is predetermined qualitatively. For example, if the grip point and / or the coefficient of friction is too low, the actual creep torque can be greater than the controlled one
  • the compensation can preferably depend on whether the characteristic is correct. If the above-mentioned GP / RW error amplification leads to the instability of the adaptations, it could be checked whether the adaptation result is rejected if the amount of compensation is large.
  • the object of the invention with respect to the device can be achieved in that a device for actuating a clutch with a motor, which is coupled to a disengagement system via a gearbox, is proposed, in which the gearbox enables a rotational-translational conversion, the The transmission has a high efficiency in the forward drive and a low efficiency in the reverse drive, so that the transmission is designed to be self-locking and / or self-braking when a load is applied.
  • the device according to the invention can preferably be used in a vehicle with an electronic clutch management (EKM). This is intended in particular to keep the clutch actuator in a predetermined position without additional power consumption by the drive. Accordingly, a drive system is proposed which operates in the drive direction, i.e. Motor for load for round trip
  • Return movement has a high efficiency and, conversely, has a lower efficiency, so that the entire transmission is self-holding, self-locking or self-braking without counteracting drive power.
  • a double helical gear or the like can be provided in the gear.
  • the double helical gear mechanism for the rotational-translational conversion can preferably have a ball screw drive or the like.
  • a helical gear drive or the like can also be used within the scope of an advantageous development of the invention.
  • the helical gear drive preferably comprises at least one pinion and a toothed rack.
  • the device according to the invention can be integrated into an actuator which is used to actuate clutches.
  • the helical gear unit can be used both as a single link and as an intermediate link in a strand which has a drive gear unit and an actuator gear unit for actuating clutches.
  • the device according to the invention in a clutch actuator with a rotary and / or linear drive, intermediate or output for electromechanical and / or hydraulic actuation of a clutch and in combination with an electric drive and an incremental and / or absolute travel or angle measurement is used.
  • a ball screw drive is integrated into the gearbox, which is characterized by a high power density and high efficiency and can be used for rotation-translation conversion.
  • the proposed device has the property of being self-locking or self-braking when subjected to external forces or moments.
  • the force of the clutch spring is uncompensated or compensated by an opposing force or the resulting moment, which acts on the clutch spring
  • Clutch actuator works, suitably compensated.
  • a development of the invention can provide that a modified
  • Helical gearbox is used, which e.g. is used in a shift and / or selector actuator of a manual transmission or in a clutch release system.
  • the system-related high axial forces on the toothing e.g. can be used to actuate a brake or a mechanical, electrical or electromechanical system.
  • the proposed drive system can also serve as a basis for other applications, so that, taking into account the respective properties of each application, use is also possible in these applications.
  • Figure 1 is a diagram with different clutch gripping points depending on the clutch temperature
  • FIG. 2 shows a diagram with different positions of the plate spring tongues as a function of the clutch temperature
  • Figure 4 is a diagram with various determined gripper points in
  • Figure 5 is a representation of the slip speed, the friction, the path on
  • Figure 6 shows the tongue shift and the time for regression as a function of
  • FIG. 8 shows the temperature effect through a gripping point adaptation
  • Figure 9 shows an exact temperature compensation for a continuous creep of the
  • FIG. 10 shows an undercompensation at the clutch temperature when the vehicle creeps continuously
  • FIG. 11 shows a further temperature compensation during the continuous creep of the
  • FIG. 12 shows a next temperature compensation during the continuous creeping of the
  • Figure 13 shows a first embodiment of a device according to the invention with a double helical gear
  • Figure 14 shows a second embodiment of the device according to the invention with a helical gear drive
  • Figure 15 shows a third embodiment of the device according to the invention with a ball screw drive.
  • FIG. 1 shows a diagram with different clutch gripping points as a function of the clutch temperature. It can be seen that the clutch grip point becomes smaller as the temperature rises. A trend line results from the various measuring points, which is represented by the following
  • FIG. 2 shows a diagram with different positions of the plate spring tongues as a function of the clutch temperature. It can be seen that the plate spring tongues move towards the engine.
  • FIG. 3 shows a diagram in which the pressure corresponding to the release force is plotted as a function of the clutch temperature. It can be seen from FIG. 3 that the pressure at the gripping point becomes smaller. A falling trend line results from the various measuring points, which can be described by the following equation:
  • FIG. 4 shows a diagram with various determined gripper points depending on the clutch temperature. It can be seen that there is a short-term dependence of the actuator gripping point on the clutch temperature. It is very important whether the sniff function is activated or not. With increasing clutch temperature (up to 300 ° C) it can be determined that the actuator gripping point increases without sniffing because the tongues of the disc springs move towards the motor with increasing temperature (clutch zero point shifts).
  • the actuator gripping point becomes smaller when the sniffing function is activated, because the clutch gripping point also becomes smaller and the snifting causes the coupling zero point to be adjusted.
  • R 2 0.7229 without sniffing function
  • R 2 0.4764 with sniffing function
  • FIG. 5 shows representations of the slip speed A, the friction power B, the path at the releaser C, the temperature at the pressure plate T and the friction energy D over time.
  • the short-term displacement ⁇ S of the plate spring tongues and the time t R in which this displacement is reduced by 90% are evaluated.
  • the long-term shift is denoted by ⁇ S
  • FIG. 6 shows the tongue shift and the time for regression as a function of the friction.
  • Trend lines are obtained on the basis of the measurement points, a trend line representing the time t_Regeneration as a function of the friction power P_Reib according to the equation
  • Figure 7 shows the relationship between the actual and the model temperature at the coupling. It follows that the model delivers optimal values in a range between an upper limit and a lower limit.
  • the course of the temperature (T-model) and the gripping point GP during the aforementioned actions is shown schematically in FIG.
  • the temperature effect becomes clear through the gripping point adaptation.
  • the characteristic curve is shifted through the barn, which can be recognized by catching the gripping point.
  • the characteristic curve can shift back, which can also be recognized by the gripping point.
  • FIG. 9 shows the result of a measurement with 15 Nm continuous creep with an increase in temperature according to the model from 130 ° C. to 260 ° C.
  • the compensation causes a delta GP of approx. +1.3 mm. Due to the compensation, the engine torque runs parallel to the clutch torque. Without compensation (+/- 0 Nm), an estimated increase in the actually transmitted torque by approx. 20 Nm would have occurred. Self-reinforcement, i.e. Increased torque, resulting in increased energy input and thus a greater temperature rise, resulting in increased torque etc., is not taken into account in this estimation.
  • the result of a measurement at 10 Nm continuous creep with temperature increase according to the model from 150 ° C. to 240 ° C. is shown graphically in FIG.
  • the compensation causes a Delta_GP of approx. + 1 mm.
  • the motor torque drops by approx. 5 Nm (-5 Nm) due to the compensation, i.e. it is slightly overcompensated. Without compensation, an estimated increase in the actual torque of approx. 15 Nm would have occurred.
  • FIGS. 13 to 15 show various exemplary embodiments of the device according to the invention for actuating a clutch 101 with a motor 102, which is coupled to a release system 104 via a gear 103.
  • the same components are provided with the same reference numbers.
  • FIG. 13 shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention with a double helical gear 105.
  • the double screw gear 105 is coupled to the mechanical release system 104, the release system 104 having a spring element 109 for compensation.
  • the clutch 101 can be actuated via the release system 104.
  • FIG. 14 shows a second exemplary embodiment of the device according to the invention with a helical gear drive 106.
  • the helical gear drive 106 comprises a rack 107 and a pinion 108, with which a rotational-translational conversion takes place.
  • FIG. 15 shows a third exemplary embodiment of the device according to the invention with the double helical gear transmission, which is coupled to a ball screw drive 110.
  • the ball screw drive 110 enables the rotation-translation conversion.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung eines elektronischen Kupplungsmanagements und/oder eines automatisierten Schaltgetriebes vorgeschlagen, bei dem ein Greifpunkt der Kupplung in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur bestimmt wird um bei der Ansteuerung der Kupplung berücksichtigt wird. Ferner wird eine Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung (101) mit einem Motor (102), welcher über ein Getriebe (103) mit einem Ausrücksystem (104) gekoppelt ist, vorgeschlagen, bei der das Getriebe eine Rotations-Translationswandlung ermöglicht, wobei das Getriebe im Vorwärtstrieb einen hohen und im Rückwärtstrieb einen niedrigen Wirkungsgrad aufweist, sodass das Getriebe bei anliegender Last selbsthemmend und/oder selbstbremsend ausgebildet ist.

Description

Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung und Vorrichtung zur Betätigung einer
Kupplung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung eines elektronischen Kupplungsmanagements (EKM) und/oder eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG). Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung mit einem Motor, welcher über ein Getriebe mit einem Ausrücksystem gekoppelt ist.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der Fahrzeugtechnik bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der eingangs genannten Gattungen vorzuschlagen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, dass ein Greifpunkt der Kupplung in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur bestimmt wird und bei der Ansteuerung der Kupplung berücksichtigt wird.
Beispielsweise kann eine geeignete Modifizierung z.B. der Momentenkennlinie und/oder der Kupplungssteuerung durchgeführt werden. Es ist möglich, dass nach einem Energieeintrag in die Kupplung, welches die Kupplungstemperatur erhöht, eine Veränderung der Momentenkennlinie an der Kupplung auftritt. Dies kann sich negativ auf die Funktion und den Komfort z.B. bei einer automatischen Kupplungssteuerung auswirken.
Demzufolge ist es vorteilhaft, eine entsprechende Korrektur bzw. Kompensation vorzugsweise der Stellmomentenkennlinie nach einem Energieeintrag in die Kupplung vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn vorzugsweise für die Kompensation die Auswirkungen der thermischen Effekte bei einer automatisierten Kupplungsansteuerung bestimmt werden, indem bei der Bestimmung des Greifpunktes die Kupplungstemperatur berücksichtig wird. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Verschiebung der Position der Tellerfederzungen der Kupplung nach einem Energieeintrag mit Hilfe der Messtechnik im Fahrzeug und/oder einem Prüfstand, insbesondere einem EKM-Funktionsprüfstand, aufgenommen wird.
Der Greifpunkt ist für die Steuerung vorzugsweise einer automatisierten Kupplung oder dergleichen eine entscheidende Größe. Der Greifpunkt entspricht dem Weg des Stellers zu einem vorbestimmten Punkt, welcher vorzugsweise einem Kupplungsmoment von etwa 9 Nm entspricht. Der Greifpunkt ist nicht konstant, sondern kann sich z.B. auch durch einen Energieeintrag in die Kupplung verändern.
Gemäß der nachfolgend beschriebenen Untersuchung werden Grundlageninformation für die Ansteuerung der Kupplung geliefert, um die Qualität der Kupplungsansteuerung weiter zu verbessern.
Zunächst wird beispielhaft die Verschiebung des Greifpunktes beim sogenannten Kriechen des Fahrzeuges betrachtet. Durch die Verschiebung des Greifpunktes durch einen Energieeintrag ist es z.B. möglich, dass das Fahrzeug anstatt mit 10 Nm mit etwa 30 Nm ankriecht. Bei einem Energieeintrag in die Kupplung wird die Position der Tellerfederzungen bei geschlossener Kupplung verschoben. Daraus folgt eine Änderung des Steller-Greifpunktes, wenn die sogenannte Schnüffelfunktion nicht aktiviert wird. Ferner wird die Momentenkennlinie der Kupplung verändert. Daraus folgt ebenfalls eine Änderung des Steller-Greifpunktes.
Diese beiden Effekte können sich auch überlagern, insbesondere wenn keine
Schnüffelfunktion aktiviert ist. Bei der Aktivierung der Schnüffelfunktion wird vorzugsweise nur die Momentenkennlinie der Kupplung verändert.
Des weiteren kann eine kurzfristige Abhängigkeit des Greifpunktes der Kupplungstemperatur vorliegen. Es ist möglich, dass bezogen auf einen Ausgangszustand innerhalb eines kurzen Zeitbereiches, wie z.B. < 3 min, die Änderung des Greifpunktes berechnet wird und in der Ansteuerung der automatisierten Kupplung berücksichtigt wird. Die Kupplungstemperatur kann sich z.B. kurzfristig, z.B. bei einem Kriechvorgang, bei mehreren Anfahrten in Folge und/oder bei einer Staufahrt am Berg ändern. Dabei kann es von Bedeutung sein, ob die Schnüffelfunktion aktiviert ist oder nicht. Es hat sich gezeigt, dass es u.U. keine langfristige bzw. absolute Abhängigkeit des Greifpunktes von der Kupplungstemperatur gibt. Es können auch andere Einflüsse auf den Greifpunkt von Bedeutung sein, wie z.B. die Temperaturverteilung innerhalb der Kupplung, insbesondere einer selbsteinstellenden Kupplung (SAG), das Nachstellen der Kupplung, insbesondere einer SAC-Kupplung, ein Setzen der Hauptstellerfeder und/oder ein Setzen bzw.
Einbetten der Belagfederung der Kupplung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verschiebung des Greifpunktes bei dem
Energieeintrag in die EKM-Steuerung integriert wird, sodass eine Verbesserung der Funktionalität und des Komforts durch die Ansteuerung der automatischen Kupplung möglich ist.
Zur Simulieren eines Energieeintrags in die Kupplung kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass aufeinanderfolgende Anfahrten an einer leichten Steigung vorgesehen werden. Z. B. können folgende Anfahrten durchgeführt werden:
10 Anfahrten im 1. Gang, 5 min Pause 5 Anfahrten im 2. Gang, 5 min Pause
15 Anfahrten im 1. Gang, 5 min Pause
10 Anfahrten im 2. Gang, 5 min Pause
Es auch möglich, dass die Simulierung des Energieeintrages bevorzugt durch das Kriechen des Fahrzeuges gegen ein Hindernis z. B. einem Bordstein erfolgt:
4 min Kriechen, 2 min Pause 2,5 min Kriechen, 10 min Pause
Der Energieeintrag je Anfahrt kann kleiner als 50 kJ sein. Beim Kriechen kann die Reibleistung weniger als 2 kW betragen. Vor und nach jedem Anfahrprogramm kann ein leichter Stalltest durchgeführt werden, bei dem bei betätigter Bremse Gas gegeben wird, um die Momentenkennlinie der Kupplung zu ermitteln.
Mit den beim Stalltest ermittelten Momentenkennlinien der Kupplung kann der Greifpunkt bestimmt werden. Die Kupplungstemperatur kann mit einem EKM-Temperaturmodell berechnet werden, wobei die Temperatur der Anpressplatte, der Weg des Zentralausrückers und der Druck als Messgrößen verwendet werden. Es ist denkbar, dass auch andere Messgrößen verwendet werden. Die Messergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle darstellt:
Figure imgf000006_0001
Wenn der Begriff Greifpunkt im Allgemeinen verwendet wird, kann vorzugsweise der Greifpunkt bezüglich des Stellerweges betrachtet werden. Bei der Untersuchung der Vorgänge an der Kupplung wird zwischen dem Kupplungs-Greifpunkt und dem Steller- Greifpunkt unterschieden werden.
Der Kupplungs-Greifpunkt ist der Ausrückweg der Kupplung an einem vorbestimmten Punkt, welcher auf der Momentenkennlinie der Kupplung bei 9 Nm vorliegt. Der Ausrückweg beginnt bei geschlossener Kupplung, d.h. dem Kupplungs-Nullpunkt. Der Kupplungs-Greifpunkt beinhaltet nur den Einfluss der Kupplung. Der Steller-Greifpunkt ist der Weg des Stellers in dem Punkt, bei dem auf der Momentenkennlinie der Kupplung 9 Nm vorliegen. Der Stellerweg beginnt an einer sogenannten Schnüffelposition, d.h. dem
Steller-Nullpunkt. Der Steller-Greifpunkt beinhaltet Einflüsse der Kupplung und des
Ausrücksystems.
Der Steller-Greifpunkt kann insbesondere durch die Verschiebung der Zungenposition bei geschlossener Kupplung beeinflusst werden. Dies entspricht einer Parallelverschiebung der Kennlinie des Kupplungsmoments inklusive dem Nullpunkt der Kupplung. Daraus folgt, dass der Nullpunkt der Kupplung ungleich dem Nullpunkt des Stellers ist. Dies bedeutet wiederum, dass eine Parallelverschiebung der Kennlinie des Kupplungsmoments f (Stellerweg) ist. Es ändert sich somit der Steller-Greifpunkt. Beim Schnüffeln kann ein Abgleich der beiden Nullpunkte erfolgen, d.h. der Nullpunkt der Kupplung ist gleich dem Nullpunkt des Stellers. Die Kennlinie Kupplungsmoment f (Stellerweg) ist wieder ähnlich wie vorher.
Mit Hilfe der hydraulischen Übersetzung und des Verlustweges aufgrund der Steifigkeit der Strecke kann in Abhängigkeit des Druckes der Steller-Greifpunkt berechnet werden. Da das sogenannte Schnüffeln einen wesentlichen Einfluss auf den Steller-Greifpunkt hat, kann eine Auswertung sowohl mit als auch ohne der Schnüffelfunktion erfolgen.
Wenn die Schnüffelfunktion nicht aktiviert ist, wirkt sich die Verschiebung der
Zungenposition, d.h. die Nullposition der Kupplung, direkt auf den Steller-G reif punkt aus.
Bei der Verwendung der sogenannten Schnüffelfunktion kann der Steller-Greifpunkt bei einem Ausgleich der Verschiebung der Zungenposition durch das Schnüffeln berechnet werden. Es wirkt dabei nur die Änderung des Kupplungs-Greifpunktes.
Insgesamt kann festgestellt werden, dass eine kurzfristige Abhängigkeit des Kupplungs- Greifpunktes von der Kupplungstemperatur vorliegt. Bezüglich eines Ausgangszustandes kann innerhalb eines kurzen Zeitbereiches von ca. weniger als 3 min die Änderung des Greifpunktes berechnet und in der Ansteuerung berücksichtigt werden. Die
Kupplungstemperatur kann sich kurzfristig z.B. bei einem Kriech Vorgang, bei mehreren Anfahrten in Folge und/oder bei einer Stauanfahrt am Berg, ändern. Es verschieben sich die Zungen der Tellerfedern, insbesondere der SAC-Kupplung und der Druck im Greifpunkt, wobei sich der Druck in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur ändert. Mit zunehmender Kupplungstemperatur (bis 300°C), kann es vorkommen, dass der
Kupplungs-Greifpunkt kleiner wird. Die Zungen können sich in Richtung Motor verschieben. Der Druck, welcher der Ausrückkraft entspricht, wird im Greifpunkt kleiner.
Es existiert eine kurzfristige Abhängigkeit des Steller-Greifpunktes von der Kupplungstemperatur. Dabei ist von großer Bedeutung, ob die Schnüffelfunktion aktiviert ist oder nicht. Mit zunehmender Kupplungstemperatur wird der Steller-Greifpunkt ohne Schnüffeln größer und mit Schnüffeln wird dieser kleiner.
Bei einer Aussage über eine langfristige (absolute) Abhängigkeit des Kupplungs-Greifpunktes von der Kupplungstemperatur sind weitere Einflüsse auf den Greifpunkt zu berücksichtigen, wie z.B. die Temperaturverteilung innerhalb der Kupplung, insbesondere bei einer SAC-Kupplung, die Nachstellung der SAC-Kupplung, das Setzen der Haupttellerfeder und das Setzen bzw. Einbetten der Belagfederung oder dergleichen.
Die Kupplungstemperatur kann insbesondere mit einem geeignetem EKM- Temperaturmodell ermittelt werden. Die Verschiebung des Steller-Greifpunktes wird in der EKM-Steuerung berücksichtigt, wodurch in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Funktionalität und des Komforts ermöglicht wird.
Im Weiteren wird ein kurzfristiger thermischer Effekt bei einem Energieeintrag in die Kupplung betrachtet. Insbesondere wird die kurzfristige Verschiebung der Tellerfederzungen aufgrund von z.B. Topfungseffekten an dem Schwungrad und/oder an der Anpressplatte betrachtet, um vorzugsweise Auswirkungen auf das EKM-System angeben zu können. Insbesondere bei Vollast-Anfahrten, Knallstarts und/oder sogenannten Stalltests kann der Kupplung in relativ kurzer Zeit viel Reibenergie zugeführt werden. Dabei können, wie bereits ausgeführt kurzfristige, reversible Verschiebungen der Position der Tellerfederzungen auftreten, welche insbesondere durch thermische Verformung infolge von Temperaturgradienten innerhalb der Anpressplatte und des Schwungrades verursacht werden. Des weiteren kann dies in Abhängigkeit von der zugeführten Reibleistung sein. Ferner kann auch eine langfristige, reversible Verschiebung der Position der Tellerfederzungen auftreten, welche insbesondere von der Temperatur der Kupplung (Anpressplatte) abhängig ist.
Die langfristige Verschiebung der Position der Tellerfederzungen kann vorzugsweise von der EKM-Steuerung kompensiert werden.
Für den Reibleistungsbereich im Fahrzeug kann vorzugsweise die kurzfristige Verschiebung der Position der Tellerfederzungen und die Zeit zur Rückbildung proportional zu der zugeführten Reibleistung sein.
10
In Abhängigkeit der zugeführten Reibleistung kann zumindest für einen vorbestimmten Zeitraum die Schnüffelfunktion unterbunden werden. Die der Kupplung zugeführte Reibleistung kann z.B. ständig durch die EKM-Steuerung ermittelt werden, wobei als Grundlage ein geeignetes EKM-Kupplungstemperatur-Modell verwendet wird.
15.
Diese Maßnahmen kommen vorzugsweise bei einer Kupplung zum Einsatz in einem Fahrzeug mit einem Benzinmotor sowie in einem Fahrzeug mit einem Dieselmotor. Es ist möglich, dass die vorgenannten Maßnahmen auch bei anderen Fahrzeugen verwendet werden, wobei jeweils eine geeignete Anpassung denkbar ist, die z.B. aus
20 Prüfstandsversuchen ermittelt werden.
Im Weiteren wird ein kurzfristiges Verhalten der Position der Tellerfederzungen bei einem Energieeintrag untersucht.
25 Eine vorbestimmte Kupplung wird dazu in Schlupfphasen mit Parametern, welche in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt sind, belastet. Anschließend kann die Kupplung geschlossen und die Position der Tellerfederzungen ermittelt werden.
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000010_0001
Dabei können sogenannte Topfungseffekte vorzugsweise an der Anpressplatte und an dem Schwungrad abhängig von deren Geometrie sein.
Die kurzfristige Verschiebung ΔS der Tellerfederzungen und die Zeit tR, in der sich diese Verschiebung zu 90% zurückbildet, können entsprechend ausgewertet werden. Dabei ergibt sich eine Abhängigkeit zwischen der kurzfristigen Verschiebung und der Zeit zur Rückbildung von der zuführten Reibleistung. Die Mittelwerte der ausgewerteten Schlupfphasen sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000011_0001
Es ist ersichtlich, dass je größer die .zugeführte Reibleistung ist, desto größer wird die Verschiebung und die Zeit der Rückbildung. Die zugeführte Reibleistung kann ein Produkt aus dem Kupplungsmoment und der Schlupf d rehzahl sein und sich nach folgender Gleichung berechnen:
Pz -u *ns ~Ask ~tR Pzu zugeführte Reibleistung
MKu Kupplungsmoment ns Schlupfdrehzahl
Δsk Verschiebung der TF-Zungen tR Zeit der Rückbildung
Für den Bereich der Kupplungsreibleistung kann bei dem Fahrzeug vorzugsweise die kurzfristige Verschiebung der Position der Tellerfederzungen und die Zeit der Rückbildung vorzugsweise proportional abhängig von der zugeführten Reibleistung sein.
Nachfolgend werden die Auswirkungen auf das EKM-System beschrieben. Nach Schlupfphasen mit einer zugeführten Reibleistung, welche größer als etwa 10 kW ist, verschiebt sich die Position der Tellerfederzungen kurzfristig. Der Kupplungsnullpunkt kann während der Verschiebung mit dem Stellernullpunkt nicht übereinstimmen, wodurch das Ausrücksystem insgesamt verstimmt werden kann. Diese Verstimmung ist von kurzer Dauer und hat auf das Fahrverhalten keinen großen Einfluss.
Während dieser Phase sollte die Schnüffelfunktion deaktiviert sein, da sonst der Abgleich des Ausrücksystems auf einen falschen Kupplungsnullpunkt erfolgt, da durch das Schnüffeln der Kupplungsnulipunkt gleich dem Stellernullpunkt gesetzt wird. Wenn während dieser kurzfristigen Verschiebung der Tellerfederzungen geschnüffelt wird können sich nach Rückbildung der Verschiebung eine falsche Stellmomentenkennlinie für sämtliche Fahrsituation bis zum nächsten Schnüffeln ergeben. Dies sollte vermieden werden, um einen positiven Einfluss auf den Fahrkomfort eines Fahrzeuges mit einem automatisierten Kupplungssystem zu erreichen.
Die der Kupplung zugeführte Reibleistung wird ständig durch die EKM-Steuerung ermittelt wobei wieder vorzugsweise als Grundlage das EKM-Kupplungstemperatur-Modell verwendet wird. Das sogenannte Schnüffelverbot kann somit ohne große Umstände ausgelegt werden.
Des weiteren werden die Ergebnisse zum Temperaturverhalten der Kupplung, insbesondere der SAC-Kupplung in die EKM-Steuerung in Form einer Kennlinienverschiebung eingearbeitet.
Dabei wurden Versuche während des sogenannten Dauerkriechens gegen eine Bordsteinkante durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass bei Fahrzeugen mit warmen Motor die Kompensation korrekt wirkt. Bei Fahrzeugen mit kaltem Motor kann unter u.U. eine leichte Über- oder Unterkompensation, d.h. eine Verringerung oder Erhöhung des tatsächlichen Kupplungsmomentes, auftreten.
Beispielsweise kann ein vollbeladenes Fahrzeug wiederholt am Berg angehalten werden. Die Anfahrdrehzahlen können dabei wegen der zu hohen Momentenübertragung sinken, sodass u.U. ein Anfahren an einer 30%-Steigung nicht möglich ist. Darüber hinaus können auch Schleppmomente ein Gangeinlegen verhindern. Eine mögliche Übertemperatur kann dabei durch geeignete Einrichtungen rechtzeitig erkannt werden. Es hat sich gezeigt, dass deshalb eine geeignete Steuerung zum Kompensieren vorgehalten werden sollte.
Es ist möglich, dass die Verschiebung des Greifpunktes vorgesehen wird, wobei der Steller ausreichend berücksichtigt werden sollte (also Kupplungseffekt und Hydraulikeffekt). Des weiteren kann eine Temperaturänderung nach dem letzten Schnüffeln erkannt werden, wobei beim Schnüffeln ein Reset des Hydraulikeffektes erfolgt.
Nachfolgend werden die Ergebnisse ohne Kompensation bei einem vorbestimmten Fahrzeug beschrieben. Dabei können zur Kontrolle des Effektes folgende Aktionen vorgesehen werden. Zunächst wird der Greifpunkt auf den aktuell korrekten Wert adaptiert und/oder die Deaktivierung der Reibwertadaption vorgesehen. Ferner erfolgt der Stall mit deutlicher Temperaturerhöhung. Des weiteren wird die Adaption des Greifpunktes (Aufholen einer etwaigen Verschiebung) durchgeführt. Danach wird durch die Adaption des Greifpunktes ein Nachführen der Verschiebung bei der Abkühlung vorgesehen. Die Schnüffelfunkfion wird vor der Adaption des Greifpunktes aktiviert. Dann wird der Greifpunkt auf den korrekten Wert adaptiert.
Während der vorgenannten Aktionen wird die Kennlinie durch den Stall verschoben, welches durch das Aufholen des Greifpunktes erkennbar ist. Bei der Abkühlung kann sich die Kennlinie zurückverschieben.
Im Weiteren wird eine Kompensation vorgesehen. Die Verschiebung erfolgt parallel zur Greifpunktverschiebung der Kennlinie bei der Berechnung von NPUNKT (in b lag.c). Dadurch wirkt die Verschiebung am Ende des Zustandsablaufes bei der Bestimmung des neuen Kupplungssollweges (KUPPLUNGSWEG_NORMIEREN in k_solnom.c) und auch bei der Abfrage der Modulationsgrenzen etc. (z.B. FAHREN in s_fahr.c).
Damit die Wegsteuerungsteile, wie z.B. Schnüffeln und/oder Anschleppfunktion, nicht gestört werden, kann die Stetigkeit der Abfrage Kupplungs-Sollmoment KSOLL<=- NPUNKT auch unter NPUNKT-Verschiebungen erhalten bleiben. Dazu kann ggf. vorgesehen werden, dass auch das Kupplungssollmoment KSOLL geeignet verändert wird.
Für die Berechnung der Verschiebung kann u.U. eine globale Variable (short) TEMP_ALT verwendet werden, welche beim SCHNUEFFELN (in s ahr.c) gleich der aktuellen Temperatur gesetzt wird. Dies kann ebenfalls bei der STEUERUNGJNIT (in m_steuer.c) und bei der Initialisierung der Temperatur bei Motorstart (in t_temp.c) vorgesehen sein, um insbesondere Temperatursprünge zu vermeiden bzw. abzufangen.
Im Fall eines Notlaufes bzw. Notlaufprogramms kann die Kompensation vorzugsweise langsam auf 0 abgebaut werden (in emp.c).
Um diese Verschiebung realisieren zu können, kann bei der erstmaligen Verwendung der Modelltemperatur beispielsweise an einer relativ sensiblen Stelle in der Ansteuerung eingegriffen werden.
Insgesamt kann festgestellt werden, dass mit der beschriebenen Kompensation eine gefährliche Selbstverstärkung des Kupplungsmomentes beim Dauerkriechen vorteilhaft vermieden werden kann. Die Kompensation kann insbesondere bei betriebswarmen Fahrzeugen eingesetzt werden. Die leichte Über- oder Unterkompensation kann möglicherweise dadurch verursacht werden, dass das Temperaturmodell (als Auslöser der Verschiebung) an die Aufwärmphase des Fahrzeuges nicht angepasst ist. Deshalb kann eine Anpassung vorgesehen sein, um auch die Kompensation bei nicht betriebswarmen Fahrzeugen vorteilhaft zum Einsatz zu bringen.
Insbesondere bei einem kalten Fahrzeug kann das Modell eine zu hohe Temperatur von 80-120°C liefern, weil das Modell eine Abkühlung gegen eine Getriebeglocke mit 100°C beinhaltet. Das Modell ist in dieser Form darauf optimiert, bei hohen Temperaturen (wo auch Maßnahmen durch die Steuerung erfolgen) eine hohe Genauigkeit zu erzielen. Demzufolge bietet es sich an, dass bei dem Temperaturmodell als Getriebeglockentemperatur die bekannte Motortemperatur verwendet wird. Es sind auch noch andere Maßnahmen zum Optimieren des Temperaturmodells möglich.
Es ist auch denkbar, dass der Einfluss von Kennlinienfeldern auf die beschriebene Kompensation qualitativ vorherbestimmt wird. Z. B. wenn der Greifpunkt und/oder der Reibwert zu tief ist, kann das tatsächliche Kriechmoment größer als das gesteuerte
Kriechmoment sein. Demzufolge ist die tatsächliche Erwärmung größer als die modellierte Erwärmung. Daraus ergibt sich eine Unterkompensation, wodurch die Auswirkung des Greifpunkt/Reibwert-Fehlers (GP/RW-Fehlers) reduziert wird. Wenn der Greifpunkt und/oder der Reibwert zu hoch ist, kann das tatsächliche Kriechmoment kleiner als das gesteuerte Kriechmoment sein. Demzufolge ist die tatsächliche Erwärmung kleiner als die modellierte Erwärmung; Somit liegt eine Überkompensation vor, wodurch die Auswirkung des GP/RW-Fehlers verstärkt wird.
Die Kompensation kann vorzugsweise davon abhängig sein, ob die Kennlinie korrekt ist. Wenn die oben genannte GP/RW-Fehler-Verstärkung zur Instabilität der Adaptionen führt, könnte geprüft werden, ob ggf. das Adaptionsergebnis bei betragsmäßig großer Kompensation verworfen wird.
Des weiteren kann die Aufgabe der Erfindung bezüglich der Vorrichtung dadurch gelöst werden, dass eine Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung mit einem Motor, welcher über ein Getriebe mit einem Ausrücksystem gekoppelt ist, vorgeschlagen wird, bei der das Getriebe eine Rotations-Translationswandlung ermöglicht, wobei das Getriebe im Vorwärtstrieb einen hohen und im Rückwärtstrieb einen niedrigen Wirkungsgrad aufweist, sodass das Getriebe bei anliegender Last selbsthemmend und/oder selbstbremsend ausgebildet ist.
Insgesamt wird der Wirkungsgrad erhöht, um z.B. den Leistungsbedarf zu senken oder die Abtriebsleistung bei gleichbleibender Eingangsleistung zu erhöhen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bevorzugt bei einem Fahrzeug mit einem elektronischen Kupplungsmanagement (EKM) verwendet werden. Dadurch soll insbesondere der Kupplungssteller ohne zusätzliche Leistungsaufnahme des Antriebes in einer vorbestimmten Position gehalten werden. Demzufolge wird ein Antriebssystem vorgeschlagen, welches in Antriebsrichtung, d.h. Motor für Last für Hin- und
Rückbewegung, einen hohen Wirkungsgrad aufweist und in umgekehrter Wirkung einen geringeren Wirkungsgrad hat, sodass das gesamte Getriebe ohne entgegenwirkender Antriebsleistung selbsthaltend, selbsthemmend oder selbstbremsend ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann dazu ein Doppelschraubradgetriebe oder dergleichen in dem Getriebe vorgesehen sein. Vorzugsweise kann das Doppelschraubradgetrieb für die Rotations-Translationswandlung einen Kugel-Gewindetrieb oder dergleichen aufweisen. lm Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann auch ein Schraubradtrieb oder dergleichen verwendet werden. Bevorzugt umfasst der Schraubradtrieb zumindest ein Ritzel und eine Zahnstange.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einen Aktor integriert werden, welcher zur Betätigung von Kupplungen eingesetzt wird. Das Schraubradgetriebe kann sowohl als Einzel- als auch als Zwischenglied in einem Strang eingesetzt werden, welcher ein Antriebsgetriebe und ein Stellergetriebe zur Betätigung von Kupplungen aufweist.
Es ist möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem Kupplungssteller mit rotatorischem und/oder linearem An-, Zwischen- bzw. Abtrieb zur elektromechanischen und/oder hydraulischen Betätigung einer Kupplung und in Kombination mit einem elektrischem Antrieb sowie einer inkrementalen und/oder absoluten Weg- bzw. Winkelmessung eingesetzt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in vorteilhafter Weise bei einer Krafteinwirkung (Last zu Motor) auf den Getriebestrang keine zusätzliche Energie zur Selbsthaltung und/oder Selbstbremsung aufgewendet. Der Kupplungssteller und somit auch die Kupplung wird ohne Leistungsaufnahme des Antriebes in einer vorbestimmten Position gehalten.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass der Gesamtwirkungsgrad des Getriebes des Kupplungsstellers in Antriebsrichtung der Antriebskräfte bzw. -momente (Motor zu Last für Hin- und Rückbewegung) wesentlich höher ist als gegen die Richtung der Lastkräfte bzw. -momente (Last zu Motor für Hin- und Rückbewegung).
Es ist auch möglich, dass z.B. ein Kugelspindelantrieb in das Getriebe integriert wird, welcher sich durch eine hohe Leistungsdichte und einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet und zur Rotations-Translationswandlung dienen kann.
Demzufolge besitzt die vorgeschlagene Vorrichtung die Eigenschaft, bei äußerer Kraftoder Momenteneinwirkung selbsthemmend oder selbstbremsend zu wirken. Somit wird die Kraft der Kupplungsfeder unkompensiert oder kompensiert durch eine entgegenwirkende Kraft bzw. das daraus entstehende Moment, welches auf den
Kupplungssteller wirkt, geeignet kompensiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass ein modifiziertes
Schraubradgetriebe verwendet wird, welches z.B. in eine Schalt- und/oder Wählaktorik eines Schaltgetriebes oder in einem Kupplungsausrücksystem eingesetzt wird.
Es ist denkbar, dass die systembedingt wirkendenden hohen Axialkräfte an der Verzahnung z.B. zur Betätigung einer Bremse oder eines mechanischen, elektrischen oder elektromechanischen Systems genutzt werden.
Das vorgeschlagene Antriebssystem kann auch für andere Anwendungsfälle als Grundlage dienen, sodass unter Berücksichtigung der jeweiligen Eigenschaften jedes Anwendungsfalles auch bei diesen Anwendungen eine Verwendung möglich ist.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen.
Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 ein Diagramm mit verschiedenen Kupplungs-Greifpunkten in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur;
Figur 2 ein Diagramm mit verschiedenen Positionen der Tellerfederzungen in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur;
Figur 3 ein Diagramm, bei dem der der Ausrückkraft entsprechende Druck in
Abhängigkeit der Kupplungstemperatur aufgetragen ist;
Figur 4 ein Diagramm mit verschiedenen ermittelten Steller-Greifpunkten in
Abhängigkeit der Kupplungstemperatur; .
Figur 5 eine Darstellungen der Schlupfdrehzahl, der Reibleistung, dem Weg am
Ausrücker, der Temperatur an der Anpressplatte und der Reibenergie über der Zeit;
Figur 6 die Zungenverschiebung und die Zeit zur Rückbildung als Funktion der
Reibleistung; Figur 7 einen Zusammenhang zwischen der tatsächlichen und der modellierten
Kupplungstemperatur;
Figur 8 den Temperatureffekt durch eine Greifpunktadaption;
Figur 9 eine exakte Temperaturkompensation bei einem Dauerkriechen des
Fahrzeuges;
Figur 10 eine Unterkompensation bei der Kupplungstemperatur beim Dauerkriechen des Fahrzeuges;
Figur 11 eine weitere Temperaturkompensation beim Dauerkriechen des
Fahrzeuges zunächst mit einer Unterkompensation und dann mit einer Überkompensation;
Figur 12 eine nächste Temperaturkompensation beim Dauerkriechen des
Fahrzeuges mit einer minimalen Überkompensation;
Figur 13 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Doppelschraubradgetriebe;
Figur 14 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Schraubradtrieb; und
Figur 15 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Kugel-Gewindetrieb.
In Figur 1 ist ein Diagramm mit verschiedenen Kupplungs-Greifpunkten in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Kupplungs-Greifpunkt bei steigender Temperatur kleiner wird. Aus den verschiedenen Messpunkten ergibt sich eine Trendlinie, welche durch folgende
Gleichung beschrieben werden kann:
y = -0,0012- x + 4,5646
Ferner kann die Trendlinie durch das Bestimmheitsmaß R2 wie folgt beschrieben werden:
R2 = 0,2176
Daraus ergibt sich keine besondere lineare Abhängigkeit zwischen dem Kupplungs- Greifpunkt und der Kupplungstemperatur. Bei eindeutiger linearer Abhängigkeit nimmt das Bestimmtheitsmaß den Wert 1 an.
In Figur 2 ist ein Diagramm mit verschiedenen Positionen der Tellerfederzungen in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur gezeigt. Es ist ersichtlich, dass sich die Tellerfederzungen in Richtung Motor verschieben.
Aus den verschiedenen Messpunkten ergibt sich eine steigende Trendlinie, welche durch folgende Gleichung beschrieben werden kann:
y = 0,0072 •* + 3,3282
Ferner kann die Trendlinie durch das Bestimmheitsmaß R2 wie folgt beschrieben werden:
R2 = 0,8395
Daraus ergibt sich eine lineare Abhängigkeit zwischen den Positionen der Tellerfederzungen und der Kupplungstemperatur.
In Figur 3 ist ein Diagramm, bei dem der der Ausrückkraft entsprechende Druck in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur aufgetragen ist, dargestellt. Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass der Druck im Greifpunkt kleiner wird. Aus den verschiedenen Messpunkten ergibt sich eine fallende Trendlinie, welche durch folgende Gleichung beschrieben werden kann:
y = -0,0196 - x + 15,645
Ferner kann die Trendlinie durch das Bestimmheitsmaß R2 wie folgt beschrieben werden:
R2 = 0,5527
Daraus ergibt sich eine besonders gute lineare Abhängigkeit zwischen den dem Druck im Greifpunkt und der Kupplungstemperatur.
In Figur 4 ist ein Diagramm mit verschiedenen ermittelten Steller-Greif punkten in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur gezeigt. Es ist ersichtlich, dass eine kurzfristige Abhängigkeit des Steller-Greifpunktes von der Kupplungstemperatur gegeben ist. Dabei ist von großer Bedeutung, ob die Schnüffelfunktion aktiviert ist oder nicht. Mit zunehmender Kupplungstemperatur (bis 300°C) kann festgestellt werden, dass der Steller-Greifpunkt ohne Schnüffeln größer wird, weil die Zungen der Tellerfedern mit zunehmender Temperatur in Richtung Motor verschoben werden (Kupplungs-Nullpunkt verschiebt sich).
Der Steller-Greifpunkt wird bei aktivierter Schnüffelfunktion kleiner, weil der Kupplungs- Greifpunkt ebenfalls kleiner wird und durch das Schnüffeln ein Abgleich des Kupplungs- Nullpunktes erfolgt.
Aus den dargestellten Messpunkten ergeben sich eine Trendlinie ohne Schnüffelfunktion und eine Trendlinie mit Schnüffelfunktion, welche durch folgende Gleichungen beschrieben werden können:
y = 0,0096 ■ x + 9,4994 ohne Schnüffelfunktion y = -0,0043 -X + 10,848 mit Schnüffelfunktion Femer können die Trendlinien durch das Bestimmheitsmaß R2 wie folgt beschrieben werden:
R2 = 0,7229 ohne Schnüffelfunktion R2 = 0,4764 mit Schnüffelfunktion
Bei den Figuren 1 bis 4 werden Kupplungstemperaturen von bis zu 290°C ausgewertet. Bei Temperaturen größer 300°C ist zu erwarten, dass die Kupplung später trennt und der Greifpunkt wieder größer wird. Die Ursache ist möglicherweise eine Änderung der Belagfederungskennlinie der Kupplungsscheibe.
In Figur 5 sind Darstellungen der Schlupfdrehzahl A, der Reibleistung B, dem Weg am Ausrücker C, der Temperatur an der Anpressplatte T und der Reibenergie D über der Zeit gezeigt.
Dabei wird u.a. die kurzfristige Verschiebung ΔS der Tellerfederzungen und die Zeit tR, in der sich diese Verschiebung zu 90% zurückbildet, ausgewertet. Insgesamt ergibt sich eine Abhängigkeit zwischen der kurzfristigen Verschiebung, der Zeit und deren Rückbildung von der zuführten Reibleistung P_Reib. Die langfristige Verschiebung ist mit ΔS|_ bezeichnet.
In Figur 6 ist die Zungenverschiebung und die Zeit zur Rückbildung als Funktion der Reibleistung dargestellt. Dabei ergeben sich anhand der Messpunkte Trendlinien, wobei eine Trendlinie die Zeit t_Rück der Rückbildung als Funktion der Reibleistung P_Reib gemäß der Gleichung
t_Rück = 0,15 P_Reib - 0,3 beschreibt.
Ferner beschreibt die weitere Trendlinie die Zungenverschiebung ΔZunge als Funktion der Reibleistung P_Reib gemäß der Gleichung:
ΔZunge = 0,011 P_Reib - 0,06 Danach gilt für den Bereich der Kupplungsleistung im Fahrzeug, dass die kurzfristige Verschiebung der Position der Tellerfederzungen und die Zeit der Rückbildung proportional zu der zugeführten Reibleistung sind.
Figur 7 zeigt den Zusammenhang zwischen der tatsächlichen und der Modelltemperatur an der Kupplung. Daraus ergibt sich, dass das Modell in einem Bereich zwischen einer Obergrenze und einer Untergrenze optimale Werte liefert.
Nachfolgend werden die Ergebnisse ohne Kompensation bei einem vorbestimmten Fahrzeug beschrieben. Dabei können zur Kontrolle des Effektes folgende Aktionen vorgesehen werden:
Adaption des Greifpunktes auf den aktuell korrekten Wert und/oder die Deaktivierung der Reibwertadaption;
Sogenanntes Stall mit deutlicher Temperaturerhöhung;
Adaption des Greifpunktes (Aufholen einer etwaigen Verschiebung);
Adaption des Greifpunktes (Nachführen der Verschiebung bei Abkühlung);
Schnüffeln; Adaption des Greifpunktes auf den korrekten Wert.
In Figur 8 ist der Verlauf der Temperatur (T-Modell) und des Greifpunktes GP während der vorgenannten Aktionen schematisch dargestellt. Insbesondere wird dabei der Temperatureffekt durch die Greifpunktadaption deutlich. Durch den Stall wird die Kennlinie verschoben, welches durch das Aufholen des Greifpunktes erkennbar ist. Bei der Abkühlung kann sich die Kennlinie zurückverschieben, welches ebenfalls an dem Greifpunkt erkennbar ist.
Es ergibt sich eine Temperaturverschiebung am Geberzylinder von etwa 2,9 mm/100° (Erwärmung) bzw. von 6,1 mm/100° (Abkühlung). Diese Werte liegen deutlich über den vorgesagten Werten von ca. 1 mm/100°. Diese Werte für die Erwärmung und die Abkühlung differieren unerwartet. Da das Fahrzeug vor der Messung eine Stunde lang abkühlte, kann davon ausgegangen werden, dass z.B. Kaltstarteffekte des Temperaturmodells dies beeinflussen. Bei kaltem Fahrzeug erfolgt die Abkühlung schneller und es wird eine niedrigere Temperatur als im Modell erreicht. Dies kann den großen Wert von 6, 1 mm/100° erklären.
Das Vorhandensein eines Temperatureffektes, welcher qualitativ mit dem Modell übereinstimmt, wird bestätigt. Quantitativ wurde der Effekt geringer erwartet.
In Figur 9 ist das Ergebnis einer Messung mit 15 Nm Dauerkriechen mit Temperaturerhöhung gemäß dem Modell von 130°C auf 260°C schematisch dargestellt. Die Kompensation verursacht ein Delta-GP von ca. +1 ,3 mm. Das Motormoment verläuft aufgrund der Kompensation parallel zum Kupplungsmoment. Ohne Kompensation (+/- 0 Nm) wäre eine geschätzte Erhöhung des tatsächlich übertragenen Momentes um ca. 20 Nm eingetreten. Die Selbstverstärkung, d.h. erhöhtes Moment, dadurch erhöhter Energieeintrag und dadurch stärkerer Temperaturanstieg, dadurch erhöhtes Moment etc., wird bei dieser Abschätzung nicht berücksichtigt.
In Figur 10 ist das Ergebnis einer Messung mit 15 Nm Dauerkriechen mit Temperaturerhöhung laut Modell von 130°C auf 200°C grafisch dargestellt. Die Kompensation verursacht ein Delta_GP von ca. +1 mm. Das Motormoment steigt trotz der Kompensation um ca. 5 Nm an, d.h. es ist leicht unterkompensiert. Ohne Kompensation wäre eine geschätzte Erhöhung des tatsächlichen Momentes um ca. 20 Nm zu erwarten.
In Figur 11 ist das Ergebnis einer Messung bei 10 Nm Dauerkriechen mit Temperaturerhöhung laut Modell von 150°C auf 240°C grafisch dargestellt. Die Kompensation verursacht ein Delta_GP von ca. + 1 mm. Das Motormoment sinkt wegen der Kompensation um ca. 5 Nm (-5 Nm), d.h. es ist leicht überkompensiert. Ohne Kompensation wäre eine geschätzte Erhöhung des tatsächlichen Moments um ca. 15 Nm eingetreten.
Beim Abkühlen mit einer Temperaturverringerung laut Modell von ca. 240°C auf 150°C werden Ankriechversuche durchgeführt. Die Kompensation bewirkt ein Delta_GP von ca. -0,9 mm (d.h. die Kupplung wird immer weiter geschlossen). Das Spitzenmoment des motormomentenabhängigen Kriechens wird trotz der Kompensation immer größer, d.h. es ist leicht unterkompensiert (oder die Abkühlung erfolgt schneller als modelliert, z.B. weil
Motor und Getriebe noch kalt sind). Ohne Kompensation könnte das Fahrzeug bei der
Abkühlung vermutlich einen noch geringeren Ankriechvorgang absolvieren.
In Figur 12 ist das Ergebnis einer Messung bei 10 Nm Dauerkriechen mit
Temperaturerhöhung laut Modell von 150°C auf 270°C grafisch dargestellt. Die Kompensation verursacht ein Delta-GP von ca. +1 ,3 mm. Das Motormoment sinkt wegen der Kompensation um ca. 2 Nm (-2 Nm), d.h. es ist minimal überkompensiert. Ohne Kompensation wäre eine geschätzte Erhöhung des tatsächlich übertragenen Momentes um ca. 20 Nm eingetreten.
In den Figuren 13 bis 15 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung 101 mit einem Motor 102, welcher über ein Getriebe 103 mit einem Ausrücksystem 104 gekoppelt ist, dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit den selben Bezugszahleη versehen.
In Figur 13 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Doppelschraubradgetriebe 105 gezeigt. Das Doppelschraubradgetriebe 105 ist mit dem mechanischen Ausrücksystem 104 gekoppelt, wobei das Ausrücksystem 104 zur Kompensation ein Federelement 109 aufweist. Über das Ausrücksystem 104 kann die Kupplung 101 betätigt werden.
In Figur 14 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Schraubradtrieb 106 dargestellt. Der Schraubradtrieb 106 umfasst eine Zahnstange 107 und ein Ritzel 108, mit denen eine Rotations-Translationswandlung erfolgt.
In Figur 15 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Doppelschraubradgetriebe dargestellt, welches mit einem Kugel-Gewindetrieb 110 gekoppelt ist. Der Kugel-Gewindetrieb 110 ermöglicht die Rotations- Translationswandlung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung eines elektronischen Kupplungsmanagements und/oder eines automatisierten Schaltgetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Greifpunkt der Kupplung in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur bestimmt wird und bei der Ansteuerung der Kupplung berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungs-Greifpunkt und ein Steller-Greifpunkt bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Kupplungs- Greifpunktes bei steigender Kupplungstemperatur verringert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Steller-Greifpunktes bei steigender Kupplungstemperatur ohne Verwendung einer Schnüffelfunktion erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller- Greifpunkt bei steigender Kupplungstemperatur unter Verwendung einer Schnüffelfunktion verringert wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass ' ein Energieeintrag in die Kupplung durch aufeinanderfolgende Anfahrten eines
Fahrzeuges an einer vorstimmten Steigung simuliert wird, wobei zwischen den einzelnen Anfahrten eine Pause vorgesehen wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in die Kupplung durch ein Kriechen an einem Hindernis simuliert wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüffelfunktion in Abhängigkeit von der an der Kupplung zugeführten
Reibleistung (Pzu) aktiviert oder deaktiviert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte
Reibleistung (P2U) durch die Kupplungssteuerung berechnet und als Grundlage für ein Kupplungstemperaturmodell verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Reibleistung (Pzu) nach folgender Gleichung berechnet wird:
Figure imgf000027_0001
wobei
P2U = zugeführte Reibleistung; MKU = Kupplungsmoment; ns = Schlupfdrehzahl sind.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine kurzzeitige Verschiebung (ΔSK) der Tellerfederzungen der Kupplung und die Zeit (tR) zur Rückbildung der Verschiebung proportional zur zugeführten Reibleistung (P2U) ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer zugeführten Reibleistung von mehr als etwa 10 kW die Schnüffelfunktion während der kurzzeitigen Verschiebung (ΔSK) der Tellerfederzungen der Kupplung deaktiviert wird.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss der Kupplungstemperatur durch eine Verschiebung des Greifpunkts kompensiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Verschiebung des Greifpunktes durch folgende Gleichung bestimmt wird: Delta_GP_Steller = 0,0096 • DeltaJT wobei
Delta_GP_Steller = Verschiebung des Steller-Greifpunktes DeltaJT" = Temperaturveränderung seit dem letzten Schnüffeln sind.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Greifpunktes in Kupplungssteuerung implementiert wird.
16. Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung mit einem Motor, welcher über ein Getriebe mit einem Ausrücksystem gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine Rotations-Translationswandlung ermöglicht, wobei das Getriebe im Vorwärtstrieb einen hohen und im Rückwärtstrieb einen niedrigen Wirkungsgrad aufweist, sodass das Getriebe bei anliegender Last selbsthemmend und/oder selbstbremsend ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Doppelschraubradgetrieb umfasst.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das
Doppelschraubradgetrieb für die Rotations-Translationswandlung einen Kugel- Gewindetrieb aufweist.
19; Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe einen Schraubradtrieb mit zumindest einem Ritzel und einer Zahnstange aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei rotatorischem und/oder linearem An-, Zwischen- und/oder Abtrieb zur elektromechanischen und/oder hydraulischen Betätigung einer Kupplung und in Kombination mit einem elektrischem Antrieb sowie einer inkrementalen und/oder absoluten Weg- bzw. Winkelmessung einsetzbar ist.
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