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用于操控盘片式离合器的方法与流程
作者:博马会官方网站    发布日期:2020-07-06 04:42


  本发明涉及用于操控盘片式离合器、尤其用于如下盘片式离合器的方法,所述盘片式离合器布置在机动车的半轴处,从而通过闭合盘片式离合器使得机动车的仅仅一个轮与机动车的驱动单元传递转矩地连接。

  盘片式离合器尤其是作为ETM(Electronic Torque Manager,电子转矩管理器)或EMCD(Electro-Magnetic Control Device,电磁控制装置)已知的、电动马达式主动调节的、用于能够接通的或永久的全轮驱动器的离合器的组成部分,其也能够用作主动的轴锁(Achssperre)。

  优选地,盘片式离合器是能够液压地操纵的离合器(HCA-hydraulic clutch actuator,液压离合器促动器)的组成部分。

  这种盘片式离合器是已知的。在此,外盘片与盘片外载体并且内盘片与盘片内载体抗转动地连接。每个盘片载体与如下驱动轴和输出轴的组的一个构件抗转动地连接。由于加载以沿轴向的方向起作用的闭合力使得盘片彼此置于接触中,从而转矩能够从驱动轴经由离合器传递到输出轴上。

  现在,在操控盘片式离合器的情况下示出的是,于在盘片式离合器中快地建立待传递的转矩的情况下会引起在转矩中的超调。这种超调(也就是说经由盘片式离合器传递有时候(teilweise)显著超过设定转矩的转矩)会一方面使得盘片式离合器本身但还使得机动车的其它的构件超载和损坏、必要时破坏。

  由此出发,本发明的任务是,至少部分地解决结合现有技术描述的问题。应该尤其提出用于操控盘片式离合器的方法,通过所述方法防止由于传递过高的转矩所引起的在驱动系中的损坏。

  根据专利权利要求1的特征的方法有助于此。有利的改进方案是从属专利权利要求的主题。在专利权利要求中各个举出的特征能够以技术上有意义的方式彼此组合并且能够通过源自说明书的解释性的事实和源自图的细节补充,其中,显示了本发明的另外的实施变型方案。

  提出用于操控盘片式离合器的方法,所述盘片式离合器布置在驱动轴与输出轴之间以用于能够切换地传递转矩。在转矩要求时和接着进行的盘片式离合器闭合时(之前或期间)至少执行如下步骤:

  a)确定盘片式离合器的沿轴向的方向起作用的设定闭合力以用于传递设定转矩到输出轴上;

  其中,通过将设定闭合力限制到极限闭合力上来实现传递实际转矩,从而在闭合盘片式离合器时传递的最大的实际转矩最高超过待传递的设定转矩的5%。

  设定转矩呈现出如下转矩,其应该通过盘片式离合器传递到输出轴上。这种要求经由控制单元转送到盘片式离合器处,从而进行盘片式离合器的至少部分的闭合。设定转矩尤其小于如下转矩,所述转矩由驱动轴提供。

  盘片式离合器尤其具有转动轴线并且同轴于驱动轴和输出轴布置。盘片式离合器的盘片沿周缘方向绕转动轴线延伸并且抗转动地与盘片载体连接。

  为了传递预设的设定转矩通常调整在盘片式离合器处的设定闭合力,通过其使得盘片互相被挤压。现在示出的是,刚好在快地建立转矩的情况下出现超调,所述超调显著超过待传递的设定转矩。对于所述超调认识到不同的原因,所述原因在下面更详细地描述。为了避免或限制这种超调现在提出,闭合力不是立刻提高到设定闭合力上,而是首先仅仅提高到极限闭合力上,所述极限闭合力尤其至少5%、尤其至少10%、优选地甚至至少20%地小于设定闭合力。

  极限闭合力的调整尤其针对大约0.02至0.2秒来维持。此后(也就是说时间错开地)才调整对于传递设定转矩所需的设定闭合力。

  在此,所给出的百分比值尤其取决于其中装入盘片式离合器的系统。所述系统尤其包括驱动单元和设置在驱动单元与盘片式离合器之间的用于传递转矩的构件。当直接调节到设定闭合力上时,极限闭合力尤其由所出现的超调得出。在此,尤其机械的变形、系统摩擦或类似物也起到一定的作用。时间上的持续也尤其取决于系统。在此,例如取决于持续多长时间直到系统过渡到均匀的滑动阶段(Gleitphase)中并且超调被消除。如果超过所提及的极限,则结构部件的损害例如会出现或产生对于顾客可感觉到的反应(例如“颠簸(Rucken)”或车辆运动如例如偏转(gieren)。

  在闭合盘片式离合器时因此出现最大的实际转矩,所述实际转矩超过待传递的设定转矩最高5%。实际上的实际转矩也能够小于待传递的设定转矩。实际转矩能够在此如下地调整,使得所述实际转矩处于待传递的设定转矩的80%至105%的范围内。

  盘片式离合器尤其布置在机动车的半轴处以用于传递转矩,从而通过闭合盘片式离合器使得机动车的仅仅一个轮与机动车的驱动单元传递转矩地连接。盘片式离合器因此尤其不是机动车的布置在驱动单元与机动车的能够切换的传动机构之间的离合器。尤其这种布置在半轴处的盘片式离合器必须(常常)处理待传递的设定转矩的突变式的变化,从而开头提及的问题在此迄今更强烈地出现。

  转矩要求因此尤其呈现出设定转矩的突变式的变化。在突变式的变化的情况下,设定转矩在短时间之内提升到显著更高的值上,例如,设定转矩在最高0.5秒之内以至少2至10倍提升,优选地以至少300Nm[牛顿米]的值提升。

  以转矩要求来要求的设定转矩尤其呈现出针对当前的盘片式离合器限定的额定转矩。尤其进行设定转矩到如下值上的变化,所述值为盘片式离合器的额定转矩的至少90%、优选地至少95%、特别优选地至少99%。在此,额定转矩是如下转矩,为了传递所述转矩设计了盘片式离合器,也就是说,能够传递转矩直到转矩的这种高度,其中,应该达到盘片式离合器的计划的寿命。

  根据一种优选的设计方案,在闭合盘片式离合器期间到极限闭合力上的限制在从在盘片之间存在的静摩擦条件到滑动摩擦条件上的过渡之后被消除。也就是说尤其此后调整出设定闭合力。

  待传递的转矩的超调的在上面描述的问题尤其在机动车的特别的开动情况时显示出来。例如,在所谓的爆燃起动(Knallstarts)、Mu(指路面附着系数)突变(Mue-Sprung-)和Mu分相开动(Mue-Split-Anfahrten)的情况下引起转矩超调(设定转矩被超过直到30%并且其在较长的时间上),所述转矩超调会使得系统(也就是说例如盘片式离合器但还有机动车的其它的构件)超载和被破坏。迄今,离合器传递特性还没有完全被考虑。

  尤其在Mu分相开动的情况下,行驶道路摩擦值在左边与右边(也就是说在机动车的左侧上的轮与在机动车的右侧上的轮)之间是不同的。通常,在一侧上具有低的Mu(小的摩擦值、例如冰),并且在另一侧上具有高的Mu(高的摩擦值、例如沥青)。在此在开动时,转矩经由盘片式离合器朝在其中存在有高的Mu的轮或到机动车的侧上进行分布,从而能够实现机动车的尽可能好的加速。

  Mu突变开动尤其是类似的,其中,在此不同的摩擦值不是在左侧和右侧上存在,而是在前轴与后轴之间存在。

  爆燃起动尤其描述以最大的加速的开动。在此,车辆离合器被踩下(也就是说,离合器踏板通过驾驶员操纵)并且置入第一档位。驾驶员然后给出全油门并且突然地松开车辆离合器(驾驶员的操纵离合器踏板的脚朝侧拉到)。在这种开动类型的情况下,突然地有能量施加到驱动系中,从而刚好在此出现超调并且会使得机动车的构件损坏。

  现在发现的是,在拉上驱动系(所述拉上能够在不同的系统和驱动系配置的情况下强烈变化)时,(盘片式)离合器的摩擦值和/或闭合力比在转速差的情况下高。在此,能够设想或塑造如下特性,所述特性使摩擦值取决于转速差来变化。在此,摩擦值在此不能够传统地被视为离合器衬片的唯一有效的摩擦值,而是还一同包括其它的效果。

  也就是说例如(间接地)一同考虑的是,在几乎零转速差的情况下,在盘片组中的闭合力较高,因为在盘片的带动部处的摩擦损失几乎消除。由此还能够简单地考虑导致闭合力的提升或导致转矩的提升的、结构部件的变形。该方式在此通过简单的识别允许考虑许多现象,所述现象具有类似的和共同起作用的效果(转矩超调)。该方式由此超越粘滑或斯特里贝克摩擦特性的简单的设想,因为这些特性仅仅考虑在摩擦面上的效果。

  如果现在在这种情况中减少盘片式离合器的闭合力(例如在ETM中的位置、在HCA中的压力或在EMCD中的磁场),则在静到滑动摩擦中的过渡时不会引起转矩超高。在过渡到滑动摩擦中之后,减少能够被撤走并且引起如在常规情况中那样的特性。

  根据另一优选的设计方案,盘片式离合器液压地被促动,其中,沿轴向的方向起作用的闭合力通过在离合器压力空间中的离合器压力产生,其中,离合器压力空间经由阀与系统管路连接,所述系统管路能够经由泵以液压流体填充。在转矩要求的情况下,阀的操控首先利用用于打开(电操纵的)阀的(电的)极限阀流(以安培计)进行,其中,(电的)阀流在闭合盘片式离合器期间然后被提高直到(电的)设定阀流。

  例如,离合器压力作用到在离合器压力空间中的活塞上,所述活塞通过离合器压力沿轴向的方向位移。通过活塞使得闭合力传递到盘片上。

  在闭合盘片式离合器期间尤其通过受控制地打开阀来保证离合器压力超过设定离合器压力最高5%。

  也就是说,在转矩要求时和接着进行的盘片式离合器闭合时(之前或期间)至少执行如下步骤:

  a)确定盘片式离合器的沿轴向的方向起作用的设定闭合力以用于传递设定转矩到输出轴上以及确定设定阀流以用于产生设定闭合力;

  b)通过调整用于打开阀的极限阀流来确定和调整小于设定闭合力的极限闭合力,以及

  在液压的系统的情况下示出的是,转矩超调能够尤其归因于阀的惯性。由于惯性但还妨碍了盘片式离合器的调节准确度。这种状况尤其一旦盘片式离合器的额定转矩的至少90%、优选地至少95%、特别优选地至少99%的设定转矩被要求时是紧要的。刚好然后会显著超过额定转矩并且由此发生盘片式离合器的或机动车的另外的构件的损坏或破坏。

  在静态地或非常慢地要求设定转矩期间,由在系统管路中的泵建立的系统压力尤其通常高于在离合器压力空间中的离合器压力。在这种情况中,阀能够如期望地那样工作。

  在要求设定转矩的快的变化或突变式的变化的转矩要求的情况下,(例如在离合器压力空间中)需要液压的体积以便压缩盘片式离合器。这种体积在一些情况中会不够快地由泵提供。因此,一旦阀从系统(或系统管路)过快地抽走过多体积,则在系统管路中的液压流体的压力崩塌到离合器压力的水平上。作为结果,例如阀的阀滑移件走到止挡位置中,因为阀不能够正常地调节。然后一旦通过泵使得在系统管路中的压力(系统压力)以及离合器压力(设定离合器压力)提高到目标水平(设定离合器压力)上,则阀需要一定的时间(由惯性、摩擦等决定)以便将阀滑移件从止挡位置中又置于调节位置中。由此,在盘片式离合器中至少暂时地不是期望的设定离合器压力,而是系统管路的少许更高的压力被调整出。系统管路的这种更高的压力高于设定离合器压力,从而盘片式离合器的闭合力高于设定闭合力并且比设定转矩高的转矩被传递。

  为了防止这种效果,能够在填充阶段期间从阀要求比最终期望小的离合器压力。较小的离合器压力在阀处经由极限阀流调整,其中,极限阀流尤其5%、优选地10%、特别优选地甚至20%地小于设定阀流。

  极限阀流的调整尤其针对大约0.02至0.2秒来维持。此后(也就是说时间错开地)才通过提高阀流到设定阀流上来调整对于传递设定转矩所需的设定闭合力。

  在此,所给出的百分比值尤其取决于在其中装入盘片式离合器的系统。所述系统尤其包括驱动单元和设置在驱动单元与盘片式离合器之间的构件,所述构件用于传递转矩。当会直接调节到设定阀流上(或到设定离合器压力上)时,极限阀流尤其由所出现的超调得出。在此,机械的变形、系统摩擦或类似物尤其也起到一定的作用。时间上的持续尤其也取决于系统。在此,例如取决于持续多长时间直到系统过渡到均匀的滑动阶段中并且超调被消除。如果超过所提及的极限,则例如结构部件的损坏会出现或产生对于顾客可感觉到的反应(例如“颠簸”或车辆运动如例如偏转)。

  一旦达到减少的离合器压力,则阀滑移件前往到调节位置中。一旦这发生,则所要求的离合器压力通过调节阀在如下程度上提高到目标水平上,在其中泵仍能够将在系统管路中的压力维持。由此,能够防止在离合器压力中或在所传递的转矩中的超调。

  如果不存在压力传感器用于在系统管路中或在离合器压力空间中的压力,或不能够提供相应的测量值,则必须估计这些压力。基于当前存在的(必要时估计的)压力,能够求得如下时间点,即什么时候阀滑移件又前往到调节位置中。但这种过程应该如整个填充阶段那样不要求过多时间。对盘片式离合器的要求尤其是,为了建立待传递的设定转矩经过尽可能短的时间。

  针对实施这种方法的前提另外尤其是,在系统管路中的压力的确定/估计应该非常精密。在系统管路中的这种压力能够尤其从驱动泵的马达流中导出。然而,要考虑的是,所测量的流没有直接与在系统管路中的所建立的压力成比例,因为在泵中和在马达中的摩擦和取决于运行点的效率损失以及在马达流测量中的误差影响关联性。这种影响应该被考虑并且能够尤其通过系统的至少部分的学习(Einlernen)来确定。

  此外提出一种机动车,至少具有驱动单元和盘片式离合器,其布置在机动车的半轴处以用于传递转矩,从而通过闭合盘片式离合器使得机动车的仅仅一个轮能够与机动车的驱动单元传递转矩地连接,其中,盘片式离合器以在此描述的方法来操控。

  本发明以及技术环境在下面按照图更详细地阐述。要指出的是,本发明不应该由于所示出的实施例所限。只要没有明确地其它呈现的话,尤其也可行的是,将在图中阐述的事实的部分方面提取出并且与源自本说明书和/或图的其它的组成部分和认识相组合。相同的附图标记表示相同的物体,从而必要时能够补充性地考虑源自其它的图的阐述。示意性地:

  图1示出机动车11,其具有驱动单元13和盘片式离合器1,所述盘片式离合器布置在机动车11的半轴10处以用于传递转矩,从而通过闭合盘片式离合器1使得机动车11的仅仅一个轮12能够与机动车11的驱动单元13传递转矩地连接。驱动单元13经由传动机构27与半轴10连接。半轴10包括驱动轴2以及输出轴3,其能够经由盘片式离合器1彼此传递转矩地连接。

  图2示出盘片式离合器1在半轴10处的布置,其中,盘片式离合器1液压地被促动。在盘片式离合器1的情况下,(外)盘片15与盘片外载体并且(内)盘片15与盘片内载体抗转动地连接。每个盘片载体与驱动轴2和输出轴3的组的一个构件抗转动地连接。盘片式离合器1具有转动轴线绕转动轴线沿周缘方向延伸并且抗转动地与盘片载体连接。由于加载以沿轴向的方向5起作用的闭合力24,盘片15彼此置于接触中,从而转矩30能够从驱动轴2经由盘片式离合器1传递到输出轴3上。

  在此,盘片式离合器1液压地被促动,其中,沿轴向的方向5起作用的闭合力24通过在离合器压力空间17中的离合器压力16产生,其中,离合器压力空间17经由阀18与系统管路19连接,所述系统管路能够经由泵20以液压流体21填充。对于转矩要求4,阀18的操控经由控制单元29利用用于打开(电操纵的)阀18的(电的)阀流25进行。

  离合器压力16作用到在离合器压力空间17中的活塞上,所述活塞通过离合器压力16沿轴向的方向5位移。通过活塞使得闭合力24传递到盘片15上。

  在静态地或非常慢地要求设定转矩9期间,由在系统管路19中的泵20建立的系统压力通常高于在离合器压力空间17中的离合器压力16。在这种情况下,阀18能够如期望那样地工作。在要求设定转矩9快地变化或突变式地变化的转矩要求4的情况下,(例如在离合器压力空间17中)需要液压的体积以便压缩盘片式离合器1。这种体积在一些情况中会不够快地由泵20提供。因此,一旦阀18从系统(或系统管路19)过快地抽走过多体积,则在系统管路19中的液压流体21的压力崩塌到离合器压力16的水平上。作为结果,阀18的阀滑移件(Ventilschieber)例如进入到止挡位置中,因为阀18不能够正常地调节。然后一旦通过泵20使得在系统管路19中的压力以及离合器压力16提高到目标水平上,则阀18需要一定的时间31(由惯性、摩擦等决定)以便将阀滑移件从止挡位置中又置于调节位置中。由此,在盘片式离合器1中至少暂时地不是期望的离合器压力16,而是系统管路19的少许更高的压力被调整出。系统管路19的这种更高的压力高于设定离合器压力,从而盘片式离合器1的闭合力24高于设定闭合力6并且比设定转矩9高的转矩30被传递。

  为了防止这种效果,能够在填充阶段期间从阀18要求比最终期望小的离合器压力16。较小的离合器压力16在阀18处经由极限阀流22调整,其中,极限阀流22小于设定阀流23。

  极限阀流22的调整在短的时间31上得以维持。此后(也就是说时间错开地)才使得对于传递设定转矩9所需的设定闭合力6通过将阀流25提高到设定阀流23上来调整出。

  一旦达到减少的离合器压力16,则阀滑移件前往到调节位置中。一旦这发生,则所要求的离合器压力16通过调节阀18在如下程度上提高到目标水平上(到设定离合器压力上),在其中泵20仍能够将在系统管路19中的压力维持。由此能够防止在离合器压力16中或在所传递的转矩30中的超调。

  图3示出转矩-时间线示出闭合力/阀流/转矩-时间线图。这两个线图接下来共同地描述。通过线图表明所提出的方法。

  在转矩要求4时和(在)接着进行的盘片式离合器1闭合时(之前或期间)的情况下执行如下步骤。在步骤a)中确定盘片式离合器1的沿轴向的方向5起作用的设定闭合力6以用于传递设定转矩9到输出轴3上。在步骤b)中进行确定和调整极限闭合力7,所述极限闭合力小于设定闭合力6。在步骤c)中进行时间错开地调整设定闭合力6。通过限制设定闭合力6到极限闭合力7上来实现传递实际转矩8,其中,在闭合盘片式离合器1时传递的最大的实际转矩8最高超过待传递的设定转矩9的5%。

  为了传递预设的设定转矩9通常调整在盘片式离合器1处的设定闭合力6,通过所述设定闭合力使得盘片15互相被挤压。现在示出的是,刚好在快地建立转矩30的情况下出现超调,所述超调显著超过待传递的设定转矩9。为了避免或限制所述超调而现在提出,闭合力24不是立刻提高到设定闭合力6上,而是首先仅仅到极限闭合力7上。

  极限闭合力7的调整维持大约0.02至0.2秒。此后(也就是说时间错开地)才调整对于传递设定转矩9所需的设定闭合力6。

  能够识别地,转矩要求4呈现出设定转矩9的突变式的变化。在突变式的变化的情况下,设定转矩9在短时间31之内提升到明显更高的值上,例如,设定转矩9如在此示出的那样脉冲式地以一定的值提升。在此,以转矩要求4来要求的设定转矩9呈现出针对当前的盘片式离合器1限定的额定转矩(Nenndrehmoment)14。

  在盘片式离合器1的液压的促动的情况下,沿轴向的方向5起作用的闭合力24通过在离合器压力空间17中的离合器压力16产生,如在上面结合图2描述的那样。在转矩要求4的情况下,阀18的操控首先利用用于打开阀18的极限阀流22进行,其中,阀流25在闭合盘片式离合器1期间然后被提高直到设定阀流23。

  在此执行如下步骤。在步骤a)中进行确定盘片式离合器1的沿轴向的方向5起作用的设定闭合力6以用于传递设定转矩9到输出轴3上以及确定设定阀流23以用于产生设定闭合力6。在步骤b)中通过调整用于打开阀18的极限阀流22进行确定和调整极限闭合力7,所述极限闭合力小于设定闭合力6。在步骤c)中通过提高阀流25到设定阀流23上进行时间错开地调整设定闭合力6。

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