WO2016127995A1 - Verfahren zur reduzierung einer ausrückkraft einer tellerfeder einer automatisierten kupplung, vorzugsweise für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur reduzierung einer ausrückkraft einer tellerfeder einer automatisierten kupplung, vorzugsweise für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Martin GÜTLE
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    • F16D2500/50236—Adaptations of the clutch characteristics, e.g. curve clutch capacity torque - clutch actuator displacement

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing a release force of a plate spring an automated clutch, which is manually operated, wherein a gear is automatically inserted.
  • a coupling system which comprises a plate spring, which braces a pressure plate with the pressure plate.
  • a plate spring which braces a pressure plate with the pressure plate.
  • clutch-by-wire clutch systems are increasingly being used, which represent automated clutch systems in which the clutch is adjusted by hand, but the engagement of the associated gear takes place automatically. In such a manual transmission, the clutch can always be fully opened or closed. Therefore, the minimum of the disengagement force of the clutch must be designed so that even at maximum engine speed of the drive motor of the vehicle and all conceivable tolerances, the disengagement force of the clutch is greater than 0 N, so that the plate spring, which presses the pressure plate against the clutch disc, when coupling returns to its original position.
  • a minimum of the disengagement of the plate spring must always be positive, no matter what speed of the engine is set.
  • the disadvantage here is that the release force of the clutch and the force acting on the diaphragm spring centrifugal force change depending on the speed due to this characteristic. Due to a characteristic change of the plate spring, which is due to the effect of the speed, the Ausgurkraft-minimum is significantly reduced. This has the disadvantage that when operating the clutch by a clutch pedal by the driver much more force must be expended.
  • the invention has for its object to provide a method for reducing a release force of a plate spring an automated clutch, in which the pedal force to be applied by the driver is reduced.
  • the object is achieved in that at a minimum of the Ausschkraft the diaphragm spring smaller than 0 N via a control parameter of the clutch, the setting of a negative disengagement of the plate spring in active operation of the clutch is suppressed.
  • the characteristic of the plate spring is always set so that only a slight force is spent in the pedal operation by the driver. Should it be used areas of the characteristic of the diaphragm spring, which cause a false reaction in the operation of the diaphragm spring and thus also the clutch, this is monitored by the control parameters and actively prevented.
  • the disengagement force of the disc spring is set as a function of a rotational speed of the internal combustion engine used as a control parameter.
  • the relationship is used, which exists between the Aus Wegkraftkennline the plate spring and the speed of the engine.
  • the characteristic of the plate spring is designed so that the lower the minimum of the disengagement of the plate spring, the more Aus Wegreduzi für is possible in the maximum of the characteristic of the plate spring.
  • the clutch actuation occurs at a speed that is less than a predetermined limit speed, over the entire disengagement of the clutch. It is assumed that the characteristic of the diaphragm spring is documented in positive disengaging forces over the complete disengagement travel of the clutch.
  • the clutch actuation takes place at a speed which is greater than the predetermined limit speed only up to a defined disengaging point. This prevents the risk of missing restoring forces.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a part of a friction clutch in a closed torque-transmitting state
  • Fig. 3 shows an embodiment of the characteristic of the diaphragm spring according to the prior art.
  • Clutch systems in the form of clutch-by-wire systems are frequently used in motor vehicles.
  • a clutch-by-wire system is an automated clutch in which the clutch is manually operated by means of a clutch pedal, not shown, while the gear to be engaged is automatically shifted.
  • the Ausgurweg the clutch is operated only up to a disengaging point or shortly thereafter in normal driving.
  • the minimum of Ausgurkraftkennline the diaphragm spring which is shown in Fig. 1, designed significantly lower.
  • the design can be made to a significantly lower minimum, which is shown in the curves A, B, which move in the negative region of the release force and thus allow no restoring forces of the diaphragm spring.
  • the curve A corresponds to a speed of the internal combustion engine of 6000 revolutions per minute
  • the curve B shows a speed of the internal combustion engine of 4000 revolutions per minute.
  • the characteristics of the diaphragm spring at speeds of the internal combustion engine of 2000 revolutions per minute (curve C) or at 0 revolutions per minute (curve D) are completely in the positive range.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a portion of a friction clutch 1 is shown in a closed, torque-transmitting state, as used in motor vehicles application.
  • a friction clutch 1 has a clutch cover 2 and a counter-pressure plate 3.
  • the clutch cover 2 is fixedly connected to the counterpressure plate 3 by means of screws.
  • the friction clutch 1 is configured to rotate about the rotation axis 5.
  • the friction clutch 1 has a rotatably and axially limited to the clutch cover 2 displaceably arranged pressure plate 6, of a bearing on the clutch cover 2 pivot bearing 4 with respect to the housing fixedly arranged counter-pressure plate 3 under tension of friction linings 8, 9 a clutch disc 7 for opening and closing the Friction clutch 1 in the axial direction 10 is displaced.
  • the pivot bearing 4 has a anpressplatten workedes bearing 1 1, a cover-side bearing 12, the pin 13 and a lever member 14 of the plate spring, not shown.
  • an adjusting ring 19 is arranged between the lever element 14 of the plate spring and the pressure plate 6, which is rotated by a spindle drive 15 when the closure is detected.
  • a form-fit is produced if, as a result of the wear, an extended travel of the pressure plate 6 with respect to the clutch cover 2 results.
  • the pinion 16 has a plurality of sawtooth-shaped teeth, namely a saw toothing 20.
  • a tooth length 21 of the pinion 16 is made larger than a minimum lift 22, which is necessary for separating the clutch disc 7.
  • the drive pawl 17 is arranged at least partially cover-fixed on the clutch cover 2.
  • the drive pawl 17 is connected through a window 18 on an outside of the coupling led lungsdeckels 2 and fastened by means of the bolt 13 on the clutch cover 2.
  • the bolt 13 is guided by the lever element 14 of the diaphragm spring, the clutch cover 2 and a partial region of the drive pawl 17.
  • the drive pawl 17 then snaps positively into the saw teeth 20 when the friction clutch 1 is closed and takes on the pinion 16 when the friction clutch 1 is opened. Following this, the drive pawl 17 slides back out of the saw teeth 20 of the pinion 16 and a first adjustment cycle is completed. Such a coupling process is triggered by a clutch-by-wire system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung einer Ausrückkraft einer Tellerfeder einer automatisierten Kupplung, welche manuell betätigt wird, wobei ein Gang automatisch eingelegt wird. Bei einem solchen Verfahren wird bei einem Minimum der Ausrückkraft der Tellerfeder (14) kleiner 0 N über einen Steuerparameter der Kupplung (1) die Einstellung einer negativen Ausrückraft der Tellerfeder (14) im aktiven Betrieb der Kupplung (1) unterbunden.

Description

Verfahren zur Reduzierung einer Ausrückkraft einer Tellerfeder einer automatisierten Kupplung, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung einer Ausrückkraft einer Tellerfeder einer automatisierten Kupplung, welche manuell betätigt wird, wobei ein Gang automatisch eingelegt wird.
In der DE 10 2008 057 656 A1 ist ein Kupplungssystem beschrieben, welches eine Tellerfeder umfasst, die eine Druckplatte mit der Anpressplatte verspannt. Beispiels- weise kann durch die drehzahlabhängige Einwirkung der Fliehkraft auf die Tellerfeder, insbesondere wenn das Hebelsystem größere axiale Anteile aufweist, eine Axialverlagerung der Hebelbereiche zur Folge haben, die von dem Kupplungsausrücksystem beaufschlagt werden.
In Kraftfahrzeugen werden verstärkt Clutch-by-wire-Kupplungssysteme eingesetzt, welche automatisierte Kupplungssysteme darstellen, bei welchen die Kupplung per Hand eingestellt wird, die Einlegung des zugehörigen Ganges aber automatisch erfolgt. Bei solch einem manuellen Schaltgetriebe kann die Kupplung immer komplett geöffnet bzw. geschlossen werden. Deshalb muss das Minimum der Ausrückkraft der Kupplung so ausgelegt sein, dass bei selbst maximaler Motordrehzahl des Antriebs- motors des Fahrzeuges und allen denkbaren Toleranzen die Ausrückkraft der Kupplung größer 0 N ist, damit die Tellerfeder, die die Anpressplatte gegen die Kupplungsscheibe drückt, beim Einkoppeln wieder in ihre ursprüngliche Position zurückgeht. Das bedeutet, dass gemäß der in Fig. 3 gezeigten Ausrückkraftkennlinien der Tellerfeder ein Minimum der Ausrückkraft der Tellerfeder immer positiv sein muss, egal welche Drehzahl des Verbrennungsmotors eingestellt ist.
Nachteilig dabei ist, dass sich die Ausrückkraft der Kupplung und die an der Tellerfeder angreifende Fliehkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl aufgrund dieser Kennlinie ändern. Aufgrund einer Kennlinienveränderung der Tellerfeder, die auf die Einwirkung der Drehzahl zurückzuführen ist, wird das Ausrückkraft-Minimum deutlich reduziert. Das hat den Nachteil, dass bei der Betätigung der Kupplung durch ein Kupplungspedal durch den Fahrzeugführer deutlich mehr Kraft aufgewendet werden muss. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduzierung einer Ausrückkraft einer Tellerfeder einer automatisierten Kupplung anzugeben, bei welchem die Pedalkraft, die durch den Fahrzeugführer aufzubringen ist, reduziert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Minimum der Aus- rückkraft der Tellerfeder kleiner 0 N über einen Steuerparameter der Kupplung die Einstellung einer negativen Ausrückraft der Tellerfeder im aktiven Betrieb der Kupplung unterbunden wird. Somit wird egal in welchem Ausrückweg sich die Kupplung befindet, die Kennlinie der Tellerfeder immer so eingestellt, dass bei der Pedalbetätigung durch den Fahrzeugführer nur eine geringfügige Kraft aufzuwenden ist. Sollten dabei Bereiche der Kennlinie der Tellerfeder benutzt werden, welche eine Fehlreaktion bei der Betätigung der Tellerfeder und somit auch der Kupplung hervorrufen, wird dies durch den Steuerparameter überwacht und aktiv verhindert.
Vorteilhafterweise wird die Ausrückkraft der Tellerfeder in Abhängigkeit von einer als Steuerparameter verwendeten Drehzahl des Verbrennungsmotors eingestellt. Dabei wird der Zusammenhang genutzt, der zwischen der Ausrückkraftkennlinie der Tellerfeder und der Drehzahl des Verbrennungsmotors besteht. Die Kennlinie der Tellerfeder ist dabei so ausgelegt, dass je niedriger das Minimum der Ausrückkraft der Tellerfeder ist, umso mehr Ausrückkraftreduzierung im Maximum der Kennlinie der Tellerfeder möglich ist. Mittels der Drehzahlüberwachung wird ein Einstellen einer Ausrück- kraft der Tellerfeder kleiner 0 N im aktiven Betrieb zuverlässig unterbunden.
In einer Ausgestaltung erfolgt die Kupplungsbetätigung bei einer Drehzahl, die kleiner ist als eine vorgegebene Grenzdrehzahl ist, über den gesamten Ausrückweg der Kupplung. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Kennlinie der Tellerfeder sich über den kompletten Ausrückweg der Kupplung in positiven Ausrückkräften dokumen- tiert.
In einer Alternative erfolgt die Kupplungsbetätigung bei einer Drehzahl, die größer ist als die vorgegebene Grenzdrehzahl nur bis zu einem definierten Auskuppelpunkt. Damit wird die Gefahr hinsichtlich fehlender Rückstellkräfte unterbunden.
Um selbstnachstellende Kupplungen verwenden zu können, wird bei der Betätigung der Kupplung über den gesamten Ausrückweg eine Nachstellung der Kupplung eingeleitet. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für drehzahlabhängige Kennlinien der Tellerfe- der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 2 schematische Darstellung eines Teiles einer Reibungskupplung in einem geschlossenen momentenübertragenden Zustand,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Kennlinie der Tellerfeder gemäß dem Stand der Technik. In Kraftfahrzeugen werden häufig Kupplungssysteme in Form von Clutch -by-wire- Systemen eingesetzt. Bei einem Clutch-by-wire-System handelt es sich um eine automatisierte Kupplung, bei welcher die Kupplung mittels eines nicht weiter dargestellten Kupplungspedals manuell betätigt wird, während der einzulegende Gang automatisch verschoben wird. Bei solchen automatisierten Kupplungsbetätigungen wird im normalen Fahrbetrieb der Ausrückweg der Kupplung nur bis zu einem Auskuppelpunkt oder kurz danach betätigt. Dadurch wird das Minimum der Ausrückkraftkennlinie der Tellerfeder, welche in Fig. 1 dargestellt ist, deutlich tiefer ausgelegt. Da die Kennlinie der Tellerfeder von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängt, dessen Drehmoment über die Reibungskupplung 1 auf einen Abtriebsstrang des Fahrzeuges übertra- gen wird, kann die Auslegung auf ein deutlich tieferes Minimum erfolgen, was in den Kurven A, B dargestellt ist, die sich im negativen Bereich der Ausrückkraft bewegen und somit keine Rückstellkräfte der Tellerfeder zulassen. Die Kurve A entspricht dabei einer Drehzahl des Verbrennungsmotors von 6000 Umdrehungen pro Minute, während die Kurve B einer Drehzahl des Verbrennungsmotors von 4000 Umdrehungen pro Minute zeigt. Die Kennlinien der Tellerfeder bei Drehzahlen des Verbrennungsmotors von 2000 Umdrehungen pro Minute (Kurve C) oder bei 0 Umdrehungen pro Minute (Kurve D) verlaufen vollständig im positiven Bereich. Durch die Auslegung auf ein deutlich tieferes Minimum können die für die Betätigung der Kupplung notwendigen Ausrückkräfte im Maximum reduziert werden. Um eine Gefahr hinsichtlich fehlender Rückstellkräfte, wie sie bei den Kennlinien der Kurven A und B vorhanden sind, zu unterbinden, wird mittels einer Grenzdrehzahl nG , die beispielsweise im vorliegenden Fall n=2000 Umdrehungen pro Minute betragen kann, die Kupplung nur bis zum Aus- kuppelpunkt K betätigt. Liegen die Drehzahlen aber unterhalb der Grenzdrehzahl nG, so kann die Kupplung über ihren gesamten Ausrückweg, wie in Fig. 1 in den Figuren C und D dargestellt, betätigt werden.
Eine durch die Drehzahl bestimmte Verschleißverstellung der Reibkupplung 1 kann durch die im Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterte Einrichtung unterbunden werden, weshalb auch selbstnachstellende Kupplungen als Clutch-by-wire-Systeme verwendet werden können. In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Teiles einer Reibungskupplung 1 in einem geschlossenen, momentenübertragenden Zustand dargestellt, wie sie in Kraftfahrzeugen Anwendung findet. Eine solche Reibungskupplung 1 weist einen Kupplungsdeckel 2 und eine Gegendruckplatte 3 auf. Der Kupplungsdeckel 2 ist mittels Schrauben fest mit der Gegendruckplatte 3 verbunden. Die Reibungskupplung 1 ist eingerichtet, um um die Drehachse 5 zu rotieren.
Ferner weist die Reibungskupplung 1 eine drehfest und axial begrenzt zum Kupplungsdeckel 2 verlagerbar angeordnete Anpressplatte 6 auf, die von einer sich am Kupplungsdeckel 2 abstützenden Schwenklagerung 4 gegenüber der gehäusefest angeordneten Gegendruckplatte 3 unter Verspannung von Reibbelägen 8, 9 einer Kupplungsscheibe 7 zum Öffnen und Schließen der Reibungskupplung 1 in axialer Richtung 10 verlagerbar ist. Die Schwenklagerung 4 weist ein anpressplattenseitiges Lager 1 1 , ein deckelseitiges Lager 12, den Bolzen 13 sowie ein Hebelelement 14 der nicht weiter dargestellten Tellerfeder auf.
Zur Kompensation von axialem Verschleiß der Reibbeläge 8, 9 ist zwischen dem Hebelelement 14 der Tellerfeder und der Anpressplatte 6 ein Verstellring 19 angeordnet, der bei erkanntem Verschließ von einem Spindeltrieb 15 verdreht wird. Hierzu wird im Verschleißzustand zwischen dem mit einer Spindel des Spindeltriebs 15 verbundenen Ritzel 16 und einer an dem Kupplungsdeckel 2 aufgenommenen Antriebsklinke 17 ein Formschluss hergestellt, wenn sich infolge des Verschleißes ein verlängerter Weg der Anpressplatte 6 gegenüber dem Kupplungsdeckel 2 ergibt.
Das Ritzel 16 weist eine Vielzahl von sägezahnförmig ausgebildeten Zähnen, nämlich eine Sägezahnung 20 auf. Eine Zahnweite 21 des Ritzels 16 ist größer als ein mini- maier Abhub 22 ausgeführt, der zum Trennen der Kupplungsscheibe 7 notwendig ist.
Die Antriebsklinke 17 ist zumindest teilweise deckelfest am Kupplungsdeckel 2 angeordnet. Die Antriebsklinke 17 ist durch ein Fenster 18 an einer Außenseite des Kupp- lungsdeckels 2 geführt und mittels des Bolzens 13 am Kupplungsdeckel 2 befestigt. Der Bolzen 13 ist durch das Hebelelement 14 der Tellerfeder, den Kupplungsdeckel 2 und einen Teilbereich der Antriebsklinke 17 geführt.
Bei Unterschreiten eines bei verspannten Reibbelägen 8,9 gebildeten Abstandes zwi- sehen Anpressplatte 6 und Gegendruckplatte 3 wird ein Formschluss zwischen einem mit der Spindel des an der Anpressplatte 6 angeordneten Spindeltriebs 15 zum Drehantrieb des zwischen Anpressplatte 6 und Schwenklager 4 angeordneten Verstellringes 19 verbundenen Ritzels 16 und der am Kupplungsdeckel 2 befestigten Antriebsklinke 17 gebildet. Während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte 6 gegenüber dem Kupplungsdeckel 2 kann nach dem Verdrehen des Ritzels 16 mittels der Antriebsklinke 17 der Formschluss wieder gelöst werden. Damit wird im Normalbetrieb die Antriebsklinke 17 gegen eine Sägezahnung 20 des Ritzels 16 in einer radialen Richtung vorgespannt und gleitet auf diesem während den Betätigungsvorgängen der Reibungskupp- lung 1 bei einer Verlagerung der Anpressplatte 6 in axialer Richtung 10. Infolge einer Erhöhung des axialen Wegs der Anpressplatte 6 im Verschleißzustand rastet die Antriebsklinke 17 dann formschlüssig in die Sägezahnung 20 bei geschlossener Reibungskupplung 1 ein und nimmt beim Öffnen der Reibungskupplung 1 das Ritzel 16 mit. Im Anschluss daran gleitet die Antriebsklinke 17 wieder aus der Sägezahnung 20 des Ritzels 16 und ein erster Nachstellzyklus ist abgeschlossen. Ein solcher Kupplungsvorgang wird durch ein Clutch-by-wire-System ausgelöst.
Bezuqszeichenliste Reibungskupplung
Kupplungsdeckel
Gegendruckplatte
Schwenklagerung
Drehachse
Anpressplatte
Kupplungsscheibe
Reibbelag
Reibbelag
axiale Richtung
Lager
Lager
Bolzen
Hebelelement (Tellerfeder)
Spindeltrieb
Ritzel
Antriebsklinke
Fenster
Verstellring
Sägezahnung
Zahnweite
Abhub
radiale Richtung
Umfangsrichtung

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Reduzierung einer Ausrückkraft einer Tellerfeder einer automatisierten Kupplung, welche manuell betätigt wird, wobei ein Gang automatisch eingelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Minimum der Ausrückkraft der Tellerfeder kleiner 0 N über einen Steuerparameter der Kupplung (1 ) die Einstellung einer negativen Ausrückraft der Tellerfeder (14) im aktiven Betrieb der Kupplung (1 ) unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrückraft der Tellerfeder (14) in Abhängigkeit von einer als Steuerparameter verwendeten Drehzahl der Kupplung (1 ) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsbetätigung bei einer Drehzahl, die kleiner ist als eine vorgegebene Grenzdrehzahl (nG), über den gesamten Ausrückweg der Kupplung (1 ) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsbetätigung bei einer Drehzahl, die größer ist als die vorgegebene Grenzdrehzahl (nG) nur bis zu einem definierten Auskuppelpunkt (K) erfolgt.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Betätigung der Kupplung (1 ) über den gesamten Ausrückweg eine Nachstellung der Kupplung (1 ) eingeleitet wird.
PCT/DE2016/200086 2015-02-12 2016-02-11 Verfahren zur reduzierung einer ausrückkraft einer tellerfeder einer automatisierten kupplung, vorzugsweise für ein kraftfahrzeug WO2016127995A1 (de)

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