DE102008057656A1

DE102008057656A1 - Kupplungssystem

Info

Publication number: DE102008057656A1
Application number: DE102008057656A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuschel; Thomas Rammhofer
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2028-11-18
Also published as: DE102008057656B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine automatisierte Reibungskupplung mit einem hydraulischen, von einem gesteuerten Aktor betätigten Kupplungsausrücksystem. Insbesondere bei einer speziellen Ausgestaltung des Hebelsystems, beispielsweise einer Tellerfeder, können hohe Drehzahlen der Reibungskupplung zu einer Verlagerung der Hebelspitzen infolge auftretender Fliehkräfte am Ausrücklager führen, die eine Beaufschlagung des Nehmerzylinderkolbens bewirken, so dass über die Verbindungsöffnung zwischen Geberzylinder und Nachlaufbehälter Druckmedium aus dem Druckleitungssystem in den Nachlaufbehälter austritt und dadurch die Zuordnung des Kupplungsweges zum Weg des Geberzylinderkolbens verstimmt wird, so dass die im Steuergerät hinterlegt Kalibrationskurve des über die Reibungskupplung übertragenen Moments gegenüber dem vom Aktor zurückgelegten Wegs nicht mehr zutrifft. Vorgeschlagen wird eine Steuerung des Aktors unter Berücksichtigung der Fliehkräfte beziehungsweise die Ermittlung einer Verstimmung und einer Kompensation dieser.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem mit einer automatisierten Reibungskupplung mit einem hydraulischen Kupplungsausrücksystem, das von einem mittels eines Steuergeräts gesteuerten Aktor betätigt wird.
Kupplungssysteme mit automatisierten Reibungskupplungen sind hinreichend bekannt. Im Falle einer hydrostatisch mittels eines hydraulischen Kupplungsausrücksystems betätigten Reibungskupplung wird ein Geberzylinder von einem Aktor, beispielsweise einem Elektromotor, betätigt. Der Geberzylinder überträgt den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine Druckleitung an den Nehmerzylinder, der mittels eines axial verlagerbaren Kolbens und unter Zwischenschaltung eines Ausrücklagers auf ein Hebelsystem, das durch eine Tellerfeder gebildet sein kann, das eine drehfest und axial verlagerbar mit einem Kupplungsgehäuse verbundene Druckplatte beaufschlagt und gegen eine fest mit dem Kupplungsgehäuse verbundene Anpressplatte verspannt. Zwischen Anpressplatte und Druckplatte ist eine Kupplungsscheibe mit Reibbelägen angeordnet, die je nach Verspannung zwischen Anpress- und Druckplatte einen Reibschluss bilden und die Reibungskupplung schließen oder bei Aufhebung des Reibschlusses öffnen.
Der Aktor wird von einem Steuergerät gesteuert, das aufgrund von in diesem hinterlegten Kalibrationsdaten, beispielsweise Kupplungskennlinien, den Aktor mit Signalwerten beaufschlagt, die einen vorgegebenen Weg an der Reibungskupplung bewirken. Dabei wird der Weg in der Wirkungskette des Kupplungsausrücksystems, beispielsweise im Aktor direkt, erfasst und unter Berücksichtigung der zwischen Reibungskupplung und Sensor vorhandenen Übersetzungen korrigiert. Auf diese Weise kann dem zurückgelegten Weg ein über die Reibungskupplung zu übertragendes Moment zugeordnet werden.
Bei einem hydraulischen Kupplungsausrücksystem ist die hydraulische Strecke äußeren Einflüssen, beispielsweise der Temperatur oder Verschleiß der Reibbeläge, ausgesetzt, die dazu führen, dass das Volumen des Druckmediums variiert. Im Geberzylinder ist daher eine Verbindungsöffnung zu einem drucklosen Nachlaufbehälter vorgesehen, eine sogenannte Schnüffelbohrung. Handelt es sich um eine aufgedrückte Reibungskupplung, die durch Drücken des Nehmerzylinderkolbens geöffnet wird, kann die Verbindungsöffnung bei geschlosse ner Reibungskupplung durch Verfahren des Geberzylinderkolbens in eine Ruhestellung freigeschaltet und ein Druckausgleich erfolgen. Handelt es sich um eine zugedrückte Reibungskupplung kann der Druckausgleich bei vollständig geöffneter Reibungskupplung erfolgen, da sich hier der Geberzylinderkolben in Ruhestellung befindet und die Verbindungsöffnung freilegt.
Die automatisierte Reibungskupplung wird nach einem Druckausgleich neu kalibriert, indem beispielsweise der so genannte Tastpunkt der Reibungskupplung einem Weg neu zugeordnet wird und diese Kalibrationsdaten im Steuergerät abgespeichert und bei der Zuordnung des Weges zu dem über die Reibungskupplung zu übertragenen Moments verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kupplungssystem mit einer automatisierten Reibungskupplung vorteilhaft weiterzubilden und deren Anwendungsbereich zu erweitern.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kupplungssystem mit einer automatisierten Reibungskupplung mit einer mittels zwischen einer Anpressplatte und einer axial zu dieser entgegen der Wirkung eines Hebelsystems beaufschlagten Druckplatte verspannbar angeordneten Reibbelägen einer Kupplungsscheibe, einem hydraulischen Kupplungsausrücksystem bestehend aus einem Geberzylinder mit einem Geberzylinderkolben, einem Nehmerzylinder mit einem das Hebelsystem mittels eines unter Zwischenschaltung eines Ausrücklagers das Hebelsystem beaufschlagenden Nehmerzylinderkolbens, einer Nehmerzylinder und Geberzylinder verbindenden Druckleitung sowie einer mit dem Geberzylinder in einer vorgegebenen Stellung des Geberzylinderkolbens bei geschlossener Reibungskupplung von diesem geöffneten Verbindungsöffnung, die den Geberzylinder und einen Nachlaufbehälter für Druckmedium miteinander verbindet, einem von einem Steuergerät gesteuerten Aktor zur Betätigung des Geberzylinderkolbens, wobei die Steuereinheit zur Einstellung eines vorgebbaren über die Reibungskupplung zu übertragenden Moments an den Aktor Steuersignale ausgibt, und von der Drehzahl der Reibungskupplung abhängige Signalwerte ermittelt und an den Aktor ausgegeben werden.
Durch die Berücksichtigung der Drehzahl der Reibungskupplung können Fliehkrafteinwirkungen auf das Kupplungssystem kompensiert werden. Beispielsweise kann durch die drehzahlabhängige Einwirkung der Fliehkraft auf das Hebelsystem zur Betätigung der Reibungskupplung, beispielsweise eine die Druckplatte mit der Anpressplatte verspannenden Tellerfeder – insbesondere wenn das Hebelsystem größere axiale Anteile aufweist – eine Axialverlagerung der Hebelbereiche zur Folge haben, die von dem Kupplungsausrücksystem beaufschlagt werden. Dadurch wird fliehkraftabhängig ein Druck auf den Nehmerzylinderkolben ausgeübt, der beispielsweise bei aufgedrückter Bauweise der Reibungskupplung im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung ein Entweichen von Druckmedium in den Nachlaufbehälter zur Folge hat. Bei nachlassender Drehzahl kann ein Totweg beim Öffnen der Reibungskupplung zu unkomfortablen Momentenänderungen führen. Insbesondere hat es sich gezeigt, dass bei nicht mit dem Hebelsystem verspanntem Nehmerzylinderkolben oder einer so genannten schwimmenden Dichtung im Nehmerzylinder, die den Druckraum nach außen abdichtet und nicht mit dem Nehmerzylinderkolben zur Verminderung eines großen Verschleißes infolge von pulsierenden Bewegungen des Nehmerzylinderkolbens axial fest verbunden ist, ein entsprechender Totweg auftritt. Wegen dieses Totwegs kann beispielsweise der im Steuergerät abgelegte Tastpunkt nicht mehr dem nach Fliehkrafteinwirkung sich einstellenden Tastpunkt zugeordnet werden. Erfindungsgemäß wird daher die Steuerung der Reibungskupplung fliehkraftabhängig vorgenommen.
Unter der Drehzahl der Reibungskupplung ist dabei die Drehzahl des Kupplungsgehäuses sowie der daran befestigten Teile wie Anpressplatte, Druckplatte und Hebelsystem zu verstehen, die Kupplungsscheibe kann je nach Öffnungsgrad der Reibungskupplung davon abweichende Drehzahlen einnehmen. Die Drehzahl kann mittels eines Drehzahlsensors ermittelt werden. Ist die Reibungskupplung beispielsweise an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine oder einem Rotor einer Elektromaschine angeordnet, so kann die Drehzahl aus deren Drehzahl, die beispielsweise in Kraftfahrzeugen über eine gemeinsame Datenverbindung wie CAN-Bus zur Verfügung stehen, abgeleitet werden.
Ein vorteilhafter Aspekt zur Verhinderung eines fliehkraftbedingten Entweichens von Druckmedium in den Nachlaufbehälter ist das Verschließen der Verbindungsöffnung in Abhängigkeit von der an der Reibungskupplung wirkenden Fliehkraft. Hierzu kann vom Steuergerät der Aktor oberhalb einer Drehzahlgrenze oder einem Grenzwert der Drehzahl der Reibungskupplung so angesteuert werden, dass der Geberzylinder die Verbindungsöffnung zwar verschließt, die Reibungskupplung jedoch noch nicht ausgerückt wird. Der Grenzwert wird dabei so gewählt, dass bei kleineren Drehzahlen ein Druckausgleich beispielsweise bei schnellen Temperaturwechseln möglichst lange erfolgen kann. Die Fliehkrafteinwirkung ist vom Trägheitsmoment und der geometrischen Ausgestaltung des Hebelsystems abhängig. Die Ermittlung des Grenzwerts kann dabei empirisch oder beispielsweise mittels FEM-Methoden erfolgen.
Nach einem weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel kann die Verbindungsöffnung über einen gesamten Drehzahlbereich der Reibungskupplung bei geschlossener Reibungskupplung geöffnet bleiben und nach einem Überschreiten der Drehzahl der Reibungskupplung über einen vorgegebenen Grenzwert und nach Rückkehr der Drehzahl unter einen Minimalwert der Geberzylinderkolben um einen vorgegebenen Weg in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung bewegt und danach so weit zurückbewegt werden, dass die Verbindungsöffnung geöffnet wird. Dabei muss der Grenzwert nicht dem zuvor genannten Grenzwert zum Verschließen der Verbindungsöffnung entsprechen. Vielmehr kann bei geöffneter Verbindungsöffnung ein Verlagern von Druckmedium in den Nachlaufbehälter unter Verlagerung des Nehmerzylinderkolbens unter Fliehkrafteinwirkung toleriert werden und abhängig von der Drehzahl der Reibungskupplung und damit von der Fliehkrafteinwirkung des entsprechenden Kupplungsdesigns ein Verstimmungsmaß ermittelt werden, bei dem von einer Verlagerung des Nehmerzylinders infolge Fliehkrafteinwirkung auszugehen ist. Ist ein entsprechend darauf angepasster Grenzwert überschritten worden, kann nach Absenkung der Drehzahl unter den Minimalwert der Geberzylinder von dem Aktor in geringfügigem Umfang betätigt werden, um beispielsweise die fliegend im Druckraum gelagerte Dichtung des Nehmerzylinders wieder gegen den beispielsweise mit dem Hebelsystem der Reibungskupplung verspannten und daher diesem bei einer Rückwärtsbewegung bei nachlassender Fliehkrafteinwirkung axial folgenden Nehmerzylinderkolben zudrücken und dadurch den entstandenen Totweg auszugleichen. Wird der Geberzylinder anschließend wieder in seine Ruhestellung zurückgezogen, entsteht ein so genannter Nachsaugeffekt, bei dem die Dichtung des Geberzylinders infolge des Unterdrucks abhebt und ein Nachströmen des Druckmediums aus dem Nachlaufbehälter erlaubt. Ist der Geberzylinder in seiner Ruhestellung, ist die Verbindungsöffnung freigeschaltet und erlaubt einen vollständigen Druckausgleich.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Verschleiß der Reibbeläge bei der Ermittlung und Festlegung der Grenzwerte und/oder des Minimalwertes berücksichtigt. Infolge Verschleißes der Reibbeläge stellt sich das Hebelsystem an der Seite der Beaufschlagung durch den Nehmerzylinderkolben auf. Dadurch wird die axiale Komponente des Hebelsystems, die unter Fliehkrafteinfluss gerät erhöht, so dass – verglichen mit Reibbelägen ohne Verschleiß – bereits bei kleineren Drehzahlen derselbe Fliehkrafteinfluss auf dass Hebelsystem, beispielsweise auf die ausgestellten Tellerfederzungen einer Tellerfeder, auftritt. Vorteilhafterweise wird daher in Abhängigkeit vom Verschleiß der Reibbeläge zumindest ein Grenzwert und/oder Minimalwert abgesenkt. Bei der Verspannung der Reibbeläge mittels des Hebelsystems über die Druck- und Anpressplatte handelt es sich um ein Kräftegleichgewicht, so dass die Wirkung des verspannenden Kraftspeichers, beispielsweise des Kraftrandes einer Teller feder, anderen Hebelverhältnissen unterliegt, so dass bei – in an sich bekannter Weise – mit abnehmender Reibbelagstärke infolge Verschleißes zum einen die radial inneren, am Ausrücklager anliegenden Hebelbereiche aufgestellt werden und zum anderen höhere Ausrückkräfte notwendig sind. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, diese Kräfteverhältnisse im Steuergerät auszuwerten, indem beispielsweise der Energiebedarf des Aktors ermittelt wird, und als Maß für den Verschleiß bei der fliehkraftabhängigen Steuerung des Aktors zu verwenden. Dabei kann die auf diese Weise ermittelte Stellung des Hebelsystems während eines Betätigungsvorganges der Reibungskupplung ermittelt werden, beispielsweise wenn die Reibungskupplung ein- oder ausgerückt wird. Hierbei kann die Stellung des Hebelsystems aus einem Kraft-/Wegverhalten des Aktors während eines Betätigungsvorganges der Reibungskupplung ermittelt werden.
Die Kompensation der durch Fliehkraft eingetretenen Effekte, beispielsweise einer gegenüber dem Nehmerzylinderkolben verlagerten Dichtung, durch eine Steuerung des Geberzylinderkolbens in Öffnungsrichtung erfolgt dabei nur bis zu einem Maß, bei dem die Reibungskupplung noch nicht zu öffnen beginnt. Hierzu kann der Schlupf der Reibungskupplung überwacht werden und bei Überschreiten einer vorgegebenen Größe abgebrochen, der Geberzylinderkolben zum Druckausgleich in die Ruhstellung gefahren und dieser Vorgang gegebenenfalls so oft wie nötig wiederholt werden. Weiterhin kann aus einer Stellung des Hebelsystems und der Drehzahl der Reibungskupplung ein Verstimmungsmaß gebildet und einem zu dessen Kompensation notwendiger Aktorweg ermittelt werden, wobei der ermittelte Aktorweg auf einen Wert begrenzt wird, der einer Betätigungsstellung der Reibungskupplung entspricht, bei der ein Schlupf der Reibungskupplung während der Betätigung des Geberzylinders in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung vernachlässigbar ist.
Eine weitere Alternative sieht vor, dass aus einer Stellung des Hebelsystems und der Drehzahl der Reibungskupplung ein Verstimmungsmaß gebildet wird, das einer im Steuergerät abgelegten Kupplungskennlinie zur Steuerung eines Weges des Aktors in Abhängigkeit von einem über die Reibungskupplung zu übertragenden Moment überlagert wird.
Es versteht sich, dass ein Verfahren zum Betreiben des beschriebenen Kupplungssystems von der Erfindung umfasst ist.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 4 näher erläutert dabei zeigen:
1 einen schematisch dargestellten Antriebsstrang mit einem Kupplungssystem,
2 ein Kupplungssystem,
3 eine Reibungskupplung mit einem Nehmerzylinder und
4 einen Ablauf zur Steuerung eines Kupplungssystems.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines schematisch dargestellten Antriebsstrangs 1, dessen Reibungskupplung 2 mittels eines automatisierten hydraulischen Kupplungsausrücksystems 3 von einem Aktor 4, der von einem Steuergerät 5 gesteuert wird, betätigt wird. Bei dem Antriebsstrang 1 handelt es sich um einen Hybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine 6 und einer Elektromaschine 7, die mittels der Reibungskupplung 2 von der Brennkraftmaschine 6 und mittels eines Drehmomentwandlers 8 mit dem Getriebe 9 verbindbar ist. Die Elektromaschine 7 ist getriebeseitig angeordnet und kann bei offener Reibungskupplung 2 das Fahrzeug über die Antriebsräder 10 alleine antreiben oder im Schubbetrieb rekuperieren. Bei Abkoppelung vom Getriebe 9 mittels einer Wandlerüberbrückungskupplung oder bei kleinen Drehzahlen, bei denen der Drehmomentwandler infolge seines Wirkungsprinzips nur vernachlässigbare Momente übertragen kann, kann bei geschlossener Reibungskupplung 2 die Brennkraftmaschine 6 mittels der Elektromaschine 7 direkt oder bei zuerst geöffneter Reibungskupplung 2 und nach einer auf eine Startdrehzahl beschleunigten Elektromaschine 7 geschlossenen Kupplung 2 im Impulsverfahren gestartet werden. Ein derartiger Betrieb stellt hohe Anforderungen an das hydraulische Kupplungsausrücksystem 3, bei dem eine sichere Zuordnung eines von dem Steuergerät 5 berechneten und an den Aktor 4 ausgegebenen und von diesem umgesetzten Betätigungsweges. In vorteilhafter Weise wird ein derartiger Antriebsstrang 1 so gesteuert, dass auftretende Fliehkräfte an der Reibungskupplung 2, insbesondere des aus dieser schematischen Darstellung nicht hervorgehenden Hebelsystems berücksichtigt werden und die hervorgerufenen nachteiligen Effekte beseitigt werden.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung eines Kupplungssystems 11 mit einem Kupplungsausrücksystem mit einem Geberzylinder 12 und einem mittels einer Leitung 13 mit dem Geberzylinder verbundenen Nehmerzylinder 14. Zwischen den Lei tungsteilen 15 und 16 oder integriert in Geber- oder Nehmerzylinder kann ein Filter 17, der als Druckbegrenzungsventil und/oder als so genannter Kribbelfilter dienen kann, eingebaut sein.
Das hydraulische Kupplungsausrücksystem betätigt die Reibungskupplung 18 des Kupplungssystems 11 hydraulisch durch Beaufschlagung des Geberzylinders 12 mittels des Aktors 19, der von dem Steuergerät 5 gesteuert wird. Hierdurch wird mittels einer mechanischen Übertragung 20 wie beispielsweise einer Kolbenstange Druck im Geberzylinder 12 aufgebaut und über die Leitung 13 in den Nehmerzylinder 14, der als Zentralausrücker ausgestaltet ist, geleitet. Der Nehmerzylinder 14 bringt über ein Ausrücklager 21 die nötige Ausrückkraft an die Reibungskupplung 18, beziehungsweise an deren Hebelsystem 22, beispielsweise eine Tellerfeder oder einen Betätigungshebel. Die Art der Verspannung des Hebelsystems mit dem Kupplungsgehäuse 23 legt fest, ob es sich um eine zu- oder aufgedrückte Reibungskupplung handelt. Dementsprechend wird die Reibungskupplung bei Beaufschlagung des Ausrücklagers 21 durch den Nehmerzylinderkolben 24 geöffnet oder im Falle einer – nicht dargestellten zugedrückten Reibungskupplung – durch den Nehmerzylinderkolben 24 geschlossen. Die Getriebeeingangswelle 25 überträgt bei geschlossener Reibungskupplung 18 das Drehmoment der – nicht dargestellten –, mit der Reibungskupplung drehfest verbundenen Brennkraftmaschine über die Kupplungsscheibe 26 auf ein nicht näher dargestelltes Getriebe und anschließend auf die Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges.
Wird die Reibungskupplung 18 mit hoher Drehzahl betrieben, erfährt das Hebelsystem 22 insbesondere bei noch höherem axialen Anteil der radial innen liegenden Hebelsegmente 27 eine Fliehkraftbeschleunigung nach radial außen, wodurch das Ausrücklager 21 und damit der Nehmerzylinderkolben 24 des Nehmerzylinders 14 in das Nehmerzylindergehäuse gedrückt wird und ein Volumen entsprechend der axialen Verlagerung und der Kolbenfläche des Nehmerzylinderkolbens über die Leitung 13 und den Geberzylinder 12 in den Nachlaufbehälter 17 verdrängt wird. Nimmt die Drehzahl wieder ab, weichen die Hebelsegmente wieder zurück und der gewöhnlicherweise unter Vorspannung mittels des Ausrücklagers 21 an den Hebelsegmenten anliegende Nehmerzylinderkolben 24 wird ebenfalls wieder zurückverlagert. Die nicht ersichtliche, unter Druck an dem Nehmerzylinderkolben 24 anliegende Dichtung, die aus Verschleißgründen nicht an dem Nehmerzylinderkolben 24 abgebundene Dichtung bleibt in der maximalen, durch die Fliehkraft bewirkten Auslenkung stehen und verursacht ohne Einleitung weiterer Maßnahmen bei dem nächsten Ausrückvorgang einen Totweg, bis sie wieder zum Nehmerzylinderkolben aufgeschlossen hat. Erfindungsgemäß werden vom Steuergerät 5 Schritte eingeleitet, um diesen Effekt bereits vor dem nächsten Ausrücken der Reibungskupplung zu beseitigen.
Hierzu kann bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl der Geberzylinderkolben 28 vom Aktor 5 soweit verfahren werden, dass die Verbindungsöffnung 29 zum Nachlaufbehälter 17 verschlossen wird. Auf diese Weise ist ein Druckausgleich nicht mehr möglich und Nehmerzylinderkolben 24 samt Dichtung bleiben an ihrer Position. Alternativ kann eine vom Nehmerzylinderkolben 24 infolge Fliehkrafteinfluss beabstandete Dichtung wieder in Kontakt zum Nehmerzylinderkolben gebracht werden, indem der Geberzylinderkolben 28 in Ausrückrichtung verlagert wird, bis die Dichtung wieder an den Nehmerzylinderkolben 24 angelegt ist. Dabei wird der Geberzylinderkolben nur so weit verfahren, dass eine vorgegebene Schlupfgrenze der Reibungskupplung nicht erreicht wird. Die Rückbewegung des Nehmerzylinderkolbens 24 erfordert einen Druckausgleich, indem Druckmedium vom Nachlaufbehälter 17 nachgesaugt wird.
3 zeigt einen Teilschnitt durch eine Reibungskupplung 30 mit einer mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine drehschlüssig verbundenen Anpressplatte 31, einer von einem Hebelsystem 37 beaufschlagten Druckplatte 32 und einem Nehmerzylinder 33, der deckelfest mittels eines Wälzlagers 34 verdrehbar an einem mit dem Kupplungsgehäuse 35 verbundenen Blechformteil 36 aufgenommen ist. Der Nehmerzylinderkolben 38 beaufschlagt mittels des Ausrücklagers 39 die radial inneren Hebelsegmente 40. Bei einer Verlagerung des Nehmerzylinderkolbens 38 in Richtung Reibungskupplung 30 dreht das Hebelsystem 37, das im nicht betätigten Zustand der Reibungskupplung infolge seiner Tellerfedereigenschaften mittels des Kraftrands 41 die Druckplatte 32 mit der Anpressplatte 31 verspannt, um die ringförmige Drehlinie 42, so dass die Verspannung der Druckplatte gegenüber der Anpressplatte 31 nachlässt und die mittels den Reibbelägen 43 zwischen Druckplatte 32 und Anpressplatte 31 verspannte Kupplungsscheibe 44, die mit der Getriebeeingangswelle 45 drehfest unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers 46 verbunden ist, verdrehbar ist.
Bei großen Drehzahlen der Reibungskupplung 30 wird das Hebelsystem 37 infolge Fliehkraft beschleunigt und wegen der axialen Anteile radial innerhalb der Drehlinie 42 werden die Hebelsegmente in Richtung des Nehmerzylinders 33 verlagert, wodurch der Nehmerzylinderkolben 38 in Richtung Nehmerzylindergehäuse 47 verlagert wird. Die Darstellung zeigt einen Nehmerzylinderkolben 38, der nach einer Fliehkraftbelastung infolge der Federkraft der Feder 48 bei kleineren Drehzahlen den nachlassenden Hebelsegmenten 40 gefolgt ist, während die nicht an den Nehmerzylinderkolben 38 angebundene Dichtung 49 an der Position der durch Fliehkraft bedingten Auslenkposition des Nehmerzylinderkolbens 38 stehen geblieben ist.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ablaufs 50 zur Berücksichtigung von Fliehkrafteinwirkungen in einer Software zur Steuerung einer Reibungskupplung. Das Verfahren zur Steuerung der Reibungskupplung kann beispielsweise gemäß Ablauf 1 im Steuergerät 5 (1 und 2) ausgeführt werden.
In Block 51 wird das Verstimmungsmaß VSM ermittelt, beispielsweise abgeschätzt oder berechnet. Das Verstimmungsmaß VSM umfasst die Störung des hydraulischen Kupplungsausrücksystems durch Fliehkrafteinwirkung bei hohen Drehzahlen der Reibungskupplung. Weiterhin kann die Fliehkrafteinwirkung durch ein sich aufstellendes Hebelsystem erhöht sein, so dass für das Verstimmungsmaß ein Kennfeld gebildet werden kann, das zumindest vom Verschleiß der Reibbeläge der Reibungskupplung und den Drehzahlen der Reibungskupplung aufgespannt wird. Dieses Kennfeld wird laufend, vorzugsweise in Echtzeit aktualisiert. Der Verschleiß kann dabei durch Auswertung des Kraft-/Weg-Verhaltens des Aktors erfolgen. Zur Ermittlung der Kraft beziehungsweise der Leistung oder verbrauchten Energie können elektrische Größen, beispielsweise ein über einen Wegabschnitt fließende Strom, ein Spannungsabfall oder dergleichen dienen. Das Verstimmungsmaß gibt bei entsprechender Parametrierung wieder, um welchen Weg die Dichtung gegenüber dem Nehmerzylinderkolben voraussichtlich verschoben ist.
In Block 52 wird die Schlupfgrenze SG der Reibungskupplung ermittelt, beispielsweise abgeschätzt oder berechnet. Die Schlupfgrenze SG markiert die Wegposition, bei dem die Reibungskupplung bei einem Ausrückvorgang einen vorgegebenen Schlupf erreicht. Dieser Grenzwert kann so vorgegebenen werden, dass zwar Schlupf auftritt, beispielsweise eine Differenzdrehzahl zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle von 20–100 1/s, aber noch kein Einbruch der Momentenübertragung spürbar ist. Durch die Ermittlung der Schlupfgrenze kann ein Kolbenweg des Geberzylinderkolbens ermittelt werden, der zwar einen Druck im Nehmerzylinder erzeugt, aber die Reibungskupplung noch nicht über ein gewünschtes, spürbares Maß hinaus ausrückt. Als der Ermittlung zugrunde liegende Größen können beispielsweise der vor der Störung durch Fliehkrafteinfluss ermittelte Tastpunkt und/oder Arbeitspunkt ohne Schlupf und die Ruhestellung des Geberzylinderkolbens dienen.
In der Verzweigung 53 wird entschieden, ob das in der Dimension eines Weges parametrierte Verstimmungsmaß VSM kleiner als die Schlupfgrenze SG ist und ein Abgleich, das heißt, ein Betätigen des Geberzylinders zum Beaufschlagen des Nehmerzylinders mit Druck überhaupt freigegeben werden soll. Ist beispielsweise das Verstimmungsmaß VSM größer als die Schlupfgrenze SG würde bei einer vollständigen Kompensation die Reibungskupplung weiter als bis zur Schlupfgrenze geöffnet. Ein Abgleich kann weiterhin verboten werden, wenn beispielsweise die Anzahl der Kompensationen in einem vorgegebenen Zeitraum überschritten wurde, um den Verschleiß der Dichtung über Lebensdauer zu minimieren. Weiterhin kann beispielsweise bei niedrigen Temperaturen, bei denen das Druckmedium niedrige Viskosität aufweist, ein Abgleich ausgesetzt werden.
Ist eine der Bedingungen in Verzweigung 53 nicht erfüllt, wird in Block 54 das Verstimmungsmaß VSM in der Berechnung der Kupplungskennlinie berücksichtigt, beispielsweise, indem das als Weg dimensionierte Verstimmungsmaß VSM vollständig oder teilweise dem Weg der Reibungskupplung in einer Kupplungskennlinie des zu übertragenden Moments über den Weg aufgeschlagen wird. Nachfolgend wird in der Verzweigung 55 überprüft, ob das Verstimmungsmaß VSM einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Ist dies der Fall, wird in Block 56 der Betriebsmodus geändert, beispielsweise indem die Dynamik des Aktors vermindert und die Reibungskupplung mit verminderter Geschwindigkeit betätigt wird und/oder bestimmte Betriebsmodi, die hohe Anforderungen an die Steuerung der Reibungskupplung stellen, beispielsweise Sportmodus und/oder bei Hybridfahrzeugen Segeln, Rekuperieren, Start-/Stopp-Vorgänge und dergleichen. Wird der Grenzwert nicht überschritten, wird unter Umgehung von Block 56 direkt zur Berechnung und Umsetzung der Kupplungskennlinie und zur Steuerung des Aktors mittels dieser Kupplungskennlinie in Block 57 übergegangen.
Sind in der Verzweigung 53 beide Bedingungen erfüllt, wird in Verzweigung 58 geprüft, ob die Dichtung soweit vom Nehmerzylinderkolben entfernt ist, dass eine Nachstellung erforderlich ist. Hierzu kann die Verstimmung einem weiteren Grenzwert unterworfen werden. Wird abhängig von diesem Grenzwert entschieden, dass die Dichtung nicht an den Nehmerzylinderkolben angelegt werden muss, wird in Block 59 entschieden, ob ein so genannter Schnüffelvorgang durchgeführt werden soll. Unter Schnüffeln ist das Zurückziehen des Geberzylinderkolbens in die Ruhestellung zu verstehen, bei der die Verbindungsöffnung zum Nachlaufbehälter freigeschaltet und ein Druckausgleich mit dem Nachlaufbehälter ermöglicht wird. Die Entscheidung, ob ein Schnüffelvorgang bei sehr kleinen Verstimmungsraten durchgeführt werden soll, hängt von Betriebsparametern ab, beispielsweise Temperaturänderungen, der Zeit seit dem letzten Schnüffelvorgang, sich über die Zeit stark ändernden Betriebs- oder Kalibrationsdaten und dergleichen.
Soll ein Schnüffelvorgang durchgeführt werden erfolgt dieser in Block 60, wobei am Ende des Schnüffelvorganges in Block 61 das Verstimmungsmaß VSM zurückgesetzt wird. Wird in der Verzweigung 59 entschieden, dass kein Schnüffelvorgang erfolgen soll, wird anschließend in Block 57 die Kupplungskennlinie berechnet und am Aktor umgesetzt.

Wird in der Verzweigung 58 festgestellt, dass die Dichtung um ein unzulässiges Maß vom Nehmerzylinder entfernt ist, wird die Dichtung in Block 62 „eingefangen". Dies bedeutet, dass der Geberzylinderkolben vom Aktor um das Verstimmungsmaß VSM, das infolge Verzweigung 53 kleiner als die Schlupfgrenze SG der Reibungskupplung ist, verfahren, so dass die Dichtung infolge des vom Geberzylinderkolben aufgebauten Drucks wieder an den Nehmerzylinderkolben angelegt wird. Anschließend wird der Geberzylinderkolben in die Ruhestellung gefahren und die Verbindungsöffnung zum Nachlaufbehälter geöffnet und dadurch ein Druckausgleich ermöglicht. Im Block 57 wird die Kupplungskennlinie berechnet und am Aktor umgesetzt. Bezugszeichenliste

1	Antriebsstrang	32	Druckplatte
2	Reibungskupplung	33	Nehmerzylinder
3	Kupplungsausrücksystem	34	Wälzlager
4	Aktor	35	Kupplungsgehäuse
5	Steuergerät	36	Blechformteil
6	Brennkraftmaschine	37	Hebelsystem
7	Elektromaschine	38	Nehmerzylinderkolben
8	Drehmomentwandler	39	Ausrücklager
9	Getriebe	40	Hebelsegment
10	Antriebsrad	41	Kraftrand
11	Kupplungssystem	42	Drehlinie
12	Geberzylinder	43	Reibbelag
13	Leitung	44	Kupplungsscheibe
14	Nehmerzylinder	45	Getriebeeingangswelle
15	Leitungsteil	46	Drehschwingungsdämpfer
16	Leitungsteil	47	Nehmerzylindergehäuse
17	Nachlaufbehälter	48	Feder
18	Reibungskupplung	49	Dichtung
19	Aktor	50	Ablauf
20	Mechanische Übertragung	51	Block
21	Ausrücklager	52	Block
22	Hebelsystem	53	Verzweigung
23	Kupplungsgehäuse	54	Block
24	Nehmerzylinderkolben	55	Verzweigung
25	Getriebeeingangswelle	56	Block
26	Kupplungsscheibe	57	Block
27	Hebelsegment	58	Verzweigung
28	Geberzylinderkolben	59	Verzweigung
29	Verbindungsöffnung	60	Block
30	Reibungskupplung	61	Block
31	Anpressplatte	62	Block

Claims

Kupplungssystem (11) mit einer automatisierten Reibungskupplung (2, 18, 30) mit einer mittels zwischen einer Anpressplatte (31) und einer axial zu dieser entgegen der Wirkung eines Hebelsystems (22, 37) beaufschlagten Druckplatte (32) verspannbar angeordneten Reibbelägen (43) einer Kupplungsscheibe (44), einem hydraulischen Kupplungsausrücksystem (3) bestehend aus einem Geberzylinder (12) mit einem Geberzylinderkolben (28), einem Nehmerzylinder (14, 33) mit einem das Hebelsystem (22, 37) mittels eines unter Zwischenschaltung eines Ausrücklagers (21, 39) das Hebelsystem (22, 37) beaufschlagenden Nehmerzylinderkolbens (24, 38), einer Nehmerzylinder (14, 33) und Geberzylinder (12) verbindenden Druckleitung (13) sowie einer mit dem Geberzylinder (12) in einer vorgegebenen Stellung des Geberzylinderkolbens (28) von diesem geöffneten Verbindungsöffnung (29), die den Geberzylinder (12) und einen Nachlaufbehälter (17) für Druckmedium miteinander verbindet, einem von einem Steuergerät (5) gesteuerten Aktor (4, 19) zur Betätigung des Geberzylinderkolbens (28), wobei die Steuereinheit (5) zur Einstellung eines vorgebbaren über die Reibungskupplung (2, 18, 30) zu übertragenden Moments an den Aktor (4, 19) Steuersignale ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass von der Drehzahl der Reibungskupplung (2, 18, 30) abhängige Signalwerte ermittelt und an den Aktor (4, 19) ausgegeben werden.
Kupplungssystem (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (29) nur bei einer Drehzahl der Reibungskupplung (2, 18, 30) bis zu einem vorgegebenen Grenzwert vom Geberzylinderkolben (28) freigegeben wird.
Kupplungssystem (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (29) über einen gesamten Drehzahlbereich der Reibungskupplung (2, 18, 30) bei geschlossener Reibungskupplung (2, 18, 30) geöffnet bleibt und nach eifern Überschreiten der Drehzahl der Reibungskupplung (2, 18, 30) über einen vorgegebenen Grenzwert nach der Rückkehr der Drehzahl unter einen Minimalwert der Geberzylinderkolben (28) um einen vorgegebenen Weg in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung (2, 18, 30) bewegt und danach so weit zurückbewegt wird, dass die Verbindungsöffnung (29) geöffnet wird.
Kupplungssystem (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Grenzwert und/oder Minimalwert abhängig von einer Stellung des Hebelsystems (22, 37) bei geschlossener Reibungskupplung (2, 18, 30) modifiziert wird.
Kupplungssystem (11) nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Stellung des Hebelsystems (22, 37) und der Drehzahl der Reibungskupplung (2, 18, 30) ein Verstimmungsmaß (VSM) gebildet und einem zu dessen Kompensation notwendiger Aktorweg ermittelt wird, wobei der ermittelte Aktorweg auf einen Wert begrenzt wird, der einer Betätigungsstellung der Reibungskupplung (2, 18, 30) entspricht, bei der ein Schlupf der Reibungskupplung (2, 18, 30) während der Betätigung des Geberzylinders (12) in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung (2, 18, 30) vernachlässigbar ist.
Kupplungssystem (11) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Hebelsystems (22, 37) aus einem Kraft-/Wegverhalten des Aktors (4, 19) während eines Betätigungsvorganges der Reibungskupplung (2, 18, 30) ermittelt wird.
Kupplungssystem (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Stellung des Hebelsystems (22, 37) und der Drehzahl der Reibungskupplung (2, 18, 37) ein Verstimmungsmaß (VSM) gebildet wird, das einer im Steuergerät (5) abgelegten Kupplungskennlinie zur Steuerung eines Weges des Aktors (4, 19) in Abhängigkeit von einem über die Reibungskupplung (2, 18, 30) zu übertragenden Moment überlagert wird.