DE102006037958A1

DE102006037958A1 - coupling device

Info

Publication number: DE102006037958A1
Application number: DE102006037958A
Authority: DE
Inventors: Rainer Petzold
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-08-12
Filing date: 2006-08-12
Publication date: 2008-02-14
Also published as: WO2008019938A1

Abstract

Die Zuverlässigkeit einer Kupplungseinrichtung wird gesteigert und zudem die Genauigkeit der Kolbenpositionierung verbessert sowie der bauliche Aufwand verringert, indem eine komplexe Betätigungseinheit (5) für eine Hilfskraftbetätigung einer zwischen einer Antriebsmaschine (1) und einem Getriebe (2) befindlichen Anfahr- und Schaltkupplung (3) zusätzlich mit einer integrierten Steuerungseinheit (8) ausgerüstet ist.The reliability of a coupling device is increased and also improves the accuracy of the piston positioning and reduces the structural complexity by a complex operating unit (5) for an auxiliary power operation between a prime mover (1) and a transmission (2) located starting and shifting clutch (3) additionally equipped with an integrated control unit (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer hilfskraftbetätigten Kupplung zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a coupling device for motor vehicles with a power-operated clutch between a prime mover and a transmission according to the preamble of claim 1

Hilfskraftbetätigte Kupplungen werden seit geraumer Zeit in unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen genutzt. Aus der EP 0 371 975 B1 ist eine Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe angeordnete Anfahr- und Schaltkupplung sowie eine elektronisch gesteuerte Kupplungsbetätigungseinrichtung aufweist. Die Betätigung eines Kupplungsausrückhebels erfolgt dabei über eine Hilfskraft und die Stellung der Kupplung wird über eine Wegmesseinrichtung erfasst. Diese Kupplungseinrichtung zeichnet sich von anderen Kupplungseinrichtungen dadurch aus, dass diese Kupplungsbetätigungseinrichtung aus einer an der Kupplung angeordneten, kompakten Betätigungseinheit besteht, in der ein Betätigungszylinder für einen Kupplungsausrückhebel, mehrere die Hilfskraft steuernde Magnetventile und eine Wegmesseinrichtung angeordnet sind.Power-assisted clutches have been used for quite some time in different types of motor vehicles. From the EP 0 371 975 B1 a coupling device for a motor vehicle is known, which has a arranged between a prime mover and a transmission starting and shifting clutch and an electronically controlled clutch actuator. The actuation of a clutch release lever takes place via an auxiliary power and the position of the clutch is detected by a displacement measuring device. This coupling device is distinguished from other coupling devices in that this clutch actuating device consists of a compact actuating unit arranged on the coupling, in which an actuating cylinder for a clutch release lever, a plurality of solenoid valves controlling the auxiliary power and a displacement measuring device are arranged.

Die Druckversorgung für die Hilfskraft erfolgt über einen lösbaren Druckversorgungsanschluss und die Strom- und Steuerleitungen für die Magnetventile und die Wegmesseinrichtung erfolgt über einen Steckanschluss. Dabei können die elektrischen Leitungen in einem gemeinsamen Mehrfachsteckanschluss zusammengefasst werden, um den Anschluss der Kupplungsbetätigungseinrichtung zu vereinfachen. Weiter kann ein Anschluss für die Entlüftung vorgesehen sein. Andere Weiterbildungen sehen zumindest je ein Magnetventil für je eine Betätigungsrichtung des Kolbens des Betätigungszylinders vor. Alternativ dazu können auch jeweils zwei Magnetventile je Betätigungsrichtung des Kolbens vorhanden sein, und weiter können austauschbare, in die Druckmittelleitungen einsetzbare Blenden eingebaut werden, die den Querschnitt in den Zu- oder Ableitungen gezielt auf ein gewünschtes Maß verringern und so die maximalen Kolbengeschwindigkeiten mit bestimmen können.The Pressure supply for the assistant takes over a detachable Pressure supply connection and the current and control lines for the solenoid valves and the path measuring device via a plug connection. there can the electrical wires in a common multiple plug connection summarized to the connection of the clutch actuator to simplify. Furthermore, a connection for the ventilation can be provided. Other Further developments see at least one solenoid valve for each one operating direction of the piston of the actuating cylinder. Alternatively, you can also two solenoid valves per actuation direction of the piston be present, and continue interchangeable, built into the pressure medium lines panels installed be targeted to the cross section in the inlets or outlets to a desired one Reduce measure and so can determine the maximum piston speeds with.

Diese Kupplungseinrichtung weist einige Vorteile auf: Durch die Zusammenfassung einer Vielzahl von Komponenten, die für den hilfskraftbetätigten Betrieb der Kupplung notwendig sind, in einer kompakten Kupplungsbetätigungseinheit ist es möglich, den Aufbau der Kupplung selbst so zu gestalten, dass eine Betätigung der Kupplung auch ohne eine Hilfskraftunterstützung vorgesehen werden kann. Durch ein einfaches Montieren der Kupplungsbetätigungseinrichtung an einer dafür vorgesehenen, ansonsten bis auf eine Durchführung für einen Kupplungsbowdenzug z.B. mit einem Stopfen oder Deckel verschlossenen Öffnung des Kupplungsgehäuses kann die Kupplung leicht zwischen einer hilfskraftbetätigten und einer nicht hilfskraftbetätigten Variante umgebaut werden, wodurch die zu bevorratende Anzahl der Teile sinkt und Lagerhaltungskosten gespart werden. Weiter kann im Fall eines Defektes mit wenig Aufwand und daher entsprechend schnell und preiswert die komplette Kupplungsbetätigungseinrichtung getauscht sowie in einer entsprechend ausgerüsteten Fachwerkstatt z.B. des Herstellers repariert oder gewartet werden.These Coupling device has some advantages: By the abstract a variety of components necessary for the power-operated operation the coupling are necessary in a compact clutch operating unit Is it possible, make the structure of the clutch itself so that actuation of the Clutch can be provided without an auxiliary power assistance. By a simple mounting the clutch actuator on a meant for, otherwise except one implementation for one Coupling bowden cable, e.g. with a stopper or lid closed opening of the Coupling housing can the clutch easily rebuilt between a power-assisted and a non-power-assisted variant which reduces the number of parts to be stocked and storage costs be saved. Next, in the case of a defect with little effort and therefore quickly and inexpensively exchanged the complete clutch actuator as well as in a suitably equipped workshop, e.g. of Manufacturer repaired or serviced.

Allerdings können bei der gemäß der EP 371 975 B1 ausgebildeten Kupplungseinrichtung trotz ihrer überdurchschnittlichen Montage- und Wartungsfreundlichkeit und ihren allgemein hohen Betriebssicherheit dennoch bestimmte Probleme auftreten.However, in accordance with the EP 371 975 B1 trained coupling device despite their above-average ease of assembly and maintenance and their generally high reliability nevertheless certain problems occur.

So sind bei ungünstigen Umgebungsbedingungen Signalverfälschungen bzw. elektromagnetische Einstreuungen zwischen dem elektronischen Steuergerät und dem die Kupplungsposition bzw. die Position des Betätigungszylinders sensierenden Wegmessvorrichtung möglich. Ein verfälschtes Signal kann die Funktion der Kupplung stark beeinträchtigen und unter Umständen weit reichende Folgen haben.So are at unfavorable Ambient conditions Signal distortions or electromagnetic interference between the electronic control unit and the the coupling position or the position of the actuating cylinder sensing path measuring device possible. A fake one Signal can severely affect the function of the clutch and possibly have far-reaching consequences.

Obwohl der Anschluss der zum Betrieb der Kupplungsbetätigungseinrichtung notwendigen elektrischen Leitungen über einen Mehrfachsteckanschluss bereits sehr Platz sparend und montagefreundlich ausgeführt ist, müssen dennoch zur Ansteuerung und Leistungsversorgung der Magnetventile eine relativ hohe Anzahl von Leitungen vorgesehen sein. Dies ist mit Kosten verbunden, erhöht über die Anzahl der beteiligten Leitungen zwangsläufig die Fehleranfälligkeit und kann unter bestimmten, ungünstigen Betriebsbedingungen zu elektromagnetischen Wechselwirkungen mit benachbarten oder anderen Leitungen führen.Even though the connection necessary for the operation of the clutch actuator electrical wiring over a multiple plug connection already very space-saving and easy to install accomplished is, must nevertheless for control and power supply of the solenoid valves a relatively high number of lines can be provided. This is associated with costs, increased over the Number of lines involved inevitably the susceptibility to errors and can under certain, unfavorable Operating conditions for electromagnetic interactions with lead adjacent or other lines.

Schließlich zeichnet sich die bekannte Kupplungseinrichtung dadurch aus, dass durch den Verstellweg des Kolbens nicht nur der im Betreib notwendige Verstellweg abgedeckt wird, sondern darüber hinaus der maximal möglich Verstellweg so bemessen ist, dass Lageunterschiede durch Teile- und Montagetoleranzen ebenso ausgeglichen werden können, wie ein betriebsbedingter Verschleiß der Reibbeläge der Kupplung. Dies ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft, bedingt aber einen relativ großen Verstellweg. Da der Positionierungsfehler des Kolbens unter anderem vom möglichen Gesamtweg abhängig ist, ist dieser in der Kupplungseinrichtung gemäß der EP 371 975 B1 zum Teil größer, als dies technisch bei ähnlichem Aufwand in Bezug auf Montage- und Fertigungstoleranzen notwendig wäre. Anders ausgedrückt könnte, wenn es gelange den maximalen Kolbenweg zu verringern, die gleiche Positioniergenauigkeit mit geringerem Aufwand erreicht oder die Positioniergenauigkeit bei unverändertem Aufwand gesteigert werden.Finally, the known coupling device is characterized by the fact that not only the adjustment necessary in Betreibweg is covered by the adjustment of the piston, but beyond the maximum possible adjustment is dimensioned so that positional differences can be compensated by parts and mounting tolerances as well Operational wear of the friction linings of the coupling. This is advantageous in many ways, but requires a relatively large displacement. Since the positioning error of the piston depends inter alia on the possible total path, this is in the coupling device according to the EP 371 975 B1 sometimes larger than would be technically necessary with similar effort in terms of assembly and manufacturing tolerances. In other words, if the maximum col benweg to reduce, the same positioning accuracy achieved with less effort or the positioning accuracy can be increased with the same effort.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die in der EP 371 975 B1 offenbarte Kupplungseinrichtung, die sich aufgrund der vorstehend genannten und weiterer positiver Eigenschaften und Merkmale vielfach in der Praxis bewährt hat, so zu verbessern, dass die Zuverlässigkeit der Kupplungseinrichtung weiter gesteigert wird und zudem die Genauigkeit der Kolbenpositionierung verbessert sowie der bauliche Aufwand abermals verringert wird.Against this background, the invention is based on the object, in the EP 371 975 B1 disclosed coupling device, which has proven itself in practice on the basis of the above-mentioned and other positive properties and features, so to improve that the reliability of the coupling device is further increased and also improves the accuracy of the piston positioning and the structural complexity is reduced again.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The solution This object is apparent from the features of the main claim, while advantageous embodiments and developments of the invention the dependent claims are removable.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine in die komplexe Betätigungseinheit integrierte oder in unmittelbarer Nähe zu dieser angeordnete integrierte Steuerungseinheit mit integrierter Leistungsendstufe die Anzahl sowie der Durchmesser der Leitungen und die durch die Leitungen zu übertragenen Leistungen verringert werden kann, welches zu einer erheblich verbesserten Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Störfelder und zu einer deutlichen Reduzierung des von der Steuerungseinheit und den Leitungen selbst ausgehenden Störpotenzials führt. Zudem wird die Möglichkeit eröffnet, Daten von und zu der elektronischen Steuerungseinheit in digitalisierter Form, und damit nochmals besser gegen Störungen abgesichert zu übertragen. Weiter ermöglicht diese Verlagerung der Ansteuerung und der Aufbereitung der Stellsignale der Ventile eine mit geringem Aufwand durchführbare, redundante und/oder diversifizierte Überwachung der Ist-Position des Kolbens.Of the Invention is based on the finding that by a in the integrated complex operating unit or in the immediate vicinity to this arranged integrated control unit with integrated power amplifier the number and the diameter of the lines and by the Transfer lines Services which can be significantly improved Insensitivity to electromagnetic interference and to a clear Reduction of the control unit and the lines themselves outgoing interference potential leads. In addition, the possibility opened, Data from and to the electronic control unit in digitized Shape, and thus better protected against interference transmitted. Next allows This shift of the control and the preparation of the control signals the valves a feasible with little effort, redundant and / or diversified monitoring of Actual position of the piston.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe angeordneten Anfahr- und Schaltkupplung sowie mit einer hilfskraftbetätigten Kupplungsausrückvorrichtung, die von einer am Gehäuse der Anfahr- und Schaltkupplung angeordneten Betätigungseinheit betätigbar ist, in der ein Betätigungszylinder mit einem fremdkraftbeaufschlagbaren Kolben angeordnet ist, und in der weiter mehrere, eine Hilfskraft steuernde Ventile und eine zur Erfassung der Position des Kolbens vorgesehene Wegmesseinrichtung angeordnet sind, wobei die Betätigungseinheit über einen Anschluss sowie eine elektrische Versorgungsleitung mit einer Stromquelle verbunden ist, und weiter über einen elektrischen Anschluss mit einer elektronischen Steuerungseinheit in Verbindung steht. In soweit entspricht die gattungsgemäße Kupplungseinrichtung der in der EP 371 975 B1 offenbarten Kupplungseinrichtung.Accordingly, the invention is based on a clutch device for a motor vehicle with a starting and shifting clutch arranged between a drive machine and a transmission and with a power-operated clutch release device, which can be actuated by an actuating unit arranged on the housing of the starting and shifting clutch, in which an actuating cylinder engages an externally energizable piston is arranged, and are arranged in the further a plurality of auxiliary power controlling valves and provided for detecting the position of the piston displacement measuring device, wherein the actuating unit is connected via a terminal and an electrical supply line to a power source, and further via an electrical Connection with an electronic control unit communicates. In so far corresponds to the generic coupling device in the EP 371 975 B1 disclosed coupling device.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zusätzlich vorgesehen, dass eine elektronische integrierte Steuerungseinheit in der Betätigungseinheit oder unmittelbar an der Betätigungseinheit angeordnet ist.to solution the task is additional provided that an electronic integrated control unit in the operating unit or directly on the operating unit is arranged.

Dabei ist es unerheblich, ob die elektronische integrierte Steuerungseinheit innerhalb der Betätigungseinheit untergebracht werden kann, oder in direkter Nachbarschaft dazu, bevorzugt durch unmittelbare Befestigung des Moduls der integrierten Steuerungseinheit, auf oder an der Betätigungseinheit angeordnet wird. Entscheidend ist hierbei lediglich, dass aufwendige, teure und potenziell störanfällige Kabelverbindungen zwischen den Komponenten entfallen können sowie die Betätigungseinheit in die Lage versetzt wird, selbst mit Hilfe der elektronischen integrierten Steuerungseinheit eine Datenverarbeitung durchzuführen. Durch die so ermöglichte Datenverarbeitung und Aufbereitung vor Ort wird die Voraussetzung für eine deutliche Verringerung des Verkabelungsaufwandes, eine digitalisierte Datenübertragung, eine damit verbundene Verringerung der Anfälligkeit gegenüber elektromagnetischer Einstrahlung und für einen nochmals verringerten Aufwand bei Montage und Wartung geschaffen. Weitere Vorteile werden nachfolgend anhand spezieller Ausführungsformen näher erläutert.there it does not matter if the electronic integrated control unit within the operating unit can be accommodated, or in the immediate vicinity, preferably by direct attachment of the module of the integrated control unit, on or at the operating unit is arranged. Decisive here is simply that consuming, expensive and potentially fault-prone cable connections can be omitted between the components as well as the operating unit is enabled, even with the help of electronic integrated Control unit to perform a data processing. By that made it possible Data processing and processing on site will be the prerequisite for one Significant reduction in cabling, a digitized Data transmission, an associated reduction in susceptibility to electromagnetic Irradiation and for created a further reduced effort during installation and maintenance. Further advantages will be described below with reference to specific embodiments explained in more detail.

Wenn die integrierte Steuerungseinheit Leistungsendstufen für die Ansteuerung zumindest für einige und bevorzugt für alle der in der Betätigungseinheit angeordneten Ventile aufweist und mit der elektronischen Steuerungseinheit über eine Datenverbindung verbunden ist, so können nicht nur die Daten einer Wegmesseinrichtung digitalisiert übertragen werden, sondern auch die Ansteuerungssignale für die Ventile in digitalisierter Form und daher mit einem deutlich geringeren Aufwand für die Verkabelung und einer erhöhten Fehler- und Störsicherheit übertragen sowie vor Ort in entsprechende Leistungssignale für die Ansteuerung der Ventile umgesetzt werden.If the integrated control unit power output stages for the control at least for some and preferred for all in the operating unit arranged valves and with the electronic control unit via a Data connection is connected, so not only the data of a Path measuring device can be transmitted digitized, but also the drive signals for the valves in digitized form and therefore with a clear less effort for the cabling and an increased error rate and interference immunity transmitted as well locally in corresponding power signals for the control of the valves be implemented.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die integrierte Steuerungseinheit eine Berechnungseinheit mit der Möglichkeit zur Speicherung und zum Ablauf einer Software aufweist, die zumindest mittelbar mit der Wegmesseinrichtung und einem externen (Daten-)Anschluss verbunden ist, und dass eine Software vorgesehen ist, die eine vorgegebene. oder ermittelte gewünschte Geschwindigkeit des Kolbens und/oder einen gewünschten Verstellweg des Kolbens in Ansteuersignale zur Ansteuerung der Leistungsendstufe für die Ansteuerung der Ventile umsetzen und ausgeben kann. Dies ermöglicht durch die Software-Fähigkeit nicht nur eine einfache Anpassung baugleicher Einheiten für unterschiedliche Kupplungen, sondern auch einen Regelkreis innerhalb der komplexen Steuerungseinheit.A development of the invention provides that the integrated control unit has a calculation unit with the possibility of storing and running a software, which is at least indirectly connected to the path measuring device and an external (data) port, and that a software is provided which a given one. or determined desired speed of the piston and / or implement a desired displacement of the piston in control signals for controlling the power output stage for the control of the valves and can output. This not only allows the software to easily adapt identical units for under different couplings, but also a control loop within the complex control unit.

Zur Verbesserung der Genauigkeit der Umsetzung der gewünschten Geschwindigkeit des Kolbens und/oder des gewünschten Verstellwegs des Kolbens in tatsächliche Kolbengeschwindigkeiten und/oder Kolbenpositionen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Leistungsendstufe für die Ansteuerung der Ventile für die Ausgabe von Signalen nach dem Pulsfrequenz-Verfahren und/oder dem Pulsweiten-Verfahren ausgelegt ist.to Improve the accuracy of the implementation of the desired Speed of the piston and / or the desired stroke of the piston in actual Piston speeds and / or piston positions are special advantageous if the power output stage for controlling the valves for the Output of signals according to the pulse rate method and / or the Pulse width method is designed.

Wenn die integrierte Steuerungseinheit zumindest einen Analog/Digital-Umsetzer aufweist, der auf seiner Eingangsseite zumindest mit der Wegmesseinrichtung verbunden ist und auf seiner Ausgangsseite mit einem Anschluss und/oder mit der Berechnungseinheit in Verbindung steht, kann z.B. die Berechnungseinheit die Daten der Wegmesseinrichtung direkt verarbeiten. Zudem können die Positionsdaten auf diese Weise über einen Anschluss aus der komplexen Betätigungseinheit herausgeleitet und weiteren Steuergeräten, beispielsweise der elektronischen Steuerungseinheit (z. B. Getriebesteuerungsgerät) zur Verfügung gestellt werden. Sofern die Datenübermittlung über einen Daten-Bus erfolgt, ist hierfür nicht einmal eine eigene physikalische Leitung notwendig.If the integrated control unit has at least one analog / digital converter, the on its input side at least with the Wegmesseinrichtung is connected and on its output side with a connection and / or is associated with the calculation unit, e.g. the calculation unit process the data of the path measuring device directly. In addition, the Position data in this way via a connection led out of the complex operating unit and other control devices, For example, the electronic control unit (eg., Transmission control device) provided become. If the data transfer via a Data bus is done for this not even a separate physical line necessary.

Weiter ermöglicht eine zumindest gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen ausgelegte elektronische integrierte Steuerungseinheit auf einfache Weise und mit sehr geringem zusätzlichem Aufwand, die Position des Kolbens über zumindest eine Einrichtung zur redundanten Erfassung der Kolbenposition festzustellen, sofern die komplexe Betätigungseinheit über eine derartige Einrichtung, etwa ein nach einem anderen Messprinzip als die genannte Wegmesseinrichtung arbeitender Wegmesssensor, zur redundanten Erfassung verfügt.Further allows one at least according to one the above embodiments designed electronic integrated control unit to simple Way and with very little extra effort, the position of the piston over at least one device for redundant detection of the piston position provided that the complex operating unit has a Such device, such as a different measuring principle than said path measuring device working distance measuring sensor, for redundant Capturing.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Betätigungseinheit eine zusätzliche Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines diversitären, zur Plausibilisierung des Signals der Wegmesseinrichtung geeigneten Signals aufweist. Diese Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise einen Druckverlauf innerhalb des Druckraumes des Betätigungszylinders oder in einer Zuleitung erfassen. Aus charakteristischen Druckschwankungen kann auf bestimmte Positionen des Kolbens oder das Eintreten bestimmter Ereignisse geschlossen werden. Auf diese Weise ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, das Signal der Wegmesseinrichtung auch ohne eine redundante Erfassungseinrichtung für die Stellposition des Kolbens zu verifizieren, wobei natürlich eine Kombination zweier redundanter und eines diversitären Signals eine abermals erhöhte Genauigkeit sowie eine nochmals verbesserte Ermittlung von Fehlerzuständen ermöglicht.A Another embodiment of the invention provides that the actuating unit an additional Detecting device for detecting a diverse, zur Plausibilisierung the signal of the Wegmesseinrichtung suitable Signal has. This detection device can, for example a pressure curve within the pressure chamber of the actuating cylinder or in a supply line. From characteristic pressure fluctuations can affect certain positions of the piston or the entry of certain Events are closed. In this way, there are many possibilities the signal of the path measuring device without a redundant detection device for the Verify position of the piston, of course, a combination two redundant and a diverse signal again increased accuracy and a further improved determination of error conditions allows.

Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn innerhalb oder außerhalb der Betätigungseinheit eine Funktionsüberwachungseinrichtung vorgesehen ist, welche zumindest die redundanten Positionssignale der Wegmesseinrichtung und/oder der Einrichtung zur redundanten Erfassung der Position des Kolbens und/oder der zusätzlichen Erfassungsvorrichtung als Eingangsgrößen in Form digitaler Daten zugesandt bekommt und die Funktionsüberwachungseinrichtung zusätzlich zum Abarbeiten einer Software eingerichtet ist, welche bei Feststellung von fehlender Plausibilität oder von Inkonsistenzen unterschiedliche Störfallmeldungen ausgeben oder eine Störfallfunktionalität aktivieren kann.This is it particularly advantageous when inside or outside the operating unit a function monitoring device is provided, which at least the redundant position signals of the Path measuring device and / or the device for redundant detection the position of the piston and / or the additional detection device as input variables in the form of digital Data gets sent and the function monitoring device in addition to Processing software is set up, which upon detection of lack of plausibility or issue incidents that differ from inconsistencies or activate a fault functionality can.

Die Funktionsüberwachungsvorrichtung kann dabei bevorzugt ein Teil der integrierten Steuerungseinheit sein. Es ist jedoch auch möglich, die gegebenenfalls digitalisierten Daten über die Position des Kolbens alternativ oder zusätzlich einem anderen, beispielsweise übergeordneten Steuergerät, etwa der elektronischen Steuerungseinheit zuzuleiten. Auf diese Weise kann der Aufwand für die integrierte Steuerungseinheit gering gehalten werden, da komplexere Aufgaben, wie etwa die Entscheidung über zu treffende Notfallmaßnahmen, eine Protokollierung der Messwerte und eine Abstimmung mit anderen Fahrzeugsystemen einer zumeist ohnehin vorhandenen, komplexeren Steuerungseinheit, insbesondere einer Getriebesteuerungseinheit übertragen werden können.The Function monitoring device can preferably be a part of the integrated control unit. However, it is also possible the possibly digitized data on the position of the piston alternatively or additionally another, for example, parent Control unit, about to the electronic control unit. In this way can the effort for the integrated control unit are kept low because more complex Tasks, such as the decision on emergency measures to be taken, a logging of the measured values and a coordination with others Vehicle systems of a mostly already existing, more complex Control unit, in particular a transmission control unit to be transmitted can.

Schließlich kann die tatsächliche Positioniergenauigkeit des Kolbens weiter verbessert werden, wenn der maximale Verstellweg des Kolbens verringert wird. Hierfür ist gemäß einer letzen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Anfahr- und Schaltkupplung als selbstnachstellende Kupplung ausgebildet ist oder einem selbstnachstellenden Ausrückmechanismus aufweist, wobei der maximale Gesamthub GH des Kolbens geringer ist, als die Summe aus einem maximalen Arbeitshub AH und einem Verschleißhub.Finally, can the actual Positioning accuracy of the piston can be further improved when the maximum displacement of the piston is reduced. This is according to a Last refinement of the invention provided that the start-up and Clutch is designed as a self-adjusting clutch or a self-adjusting release mechanism, wherein the maximum total stroke GH of the piston is less than the sum from a maximum working stroke AH and a wear stroke.

Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung werter erläutern.The Invention leaves itself with reference to an embodiment and explain a drawing werter.

Diese zeigt in:These shows in:

1 ein Blockschaltbild einer Kupplungseinrichtung, 1 a block diagram of a coupling device,

2 eine teilweise dargestellte und geschnitten gezeigte Kupplung mit einer Betätigungseinheit, 2 a partially shown and cut shown coupling with an operating unit,

3 ein Beispiel einer herkömmlichen Betätigungseinrichtung im Schnitt und 3 an example of a conventional actuator in section and

4 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung im Schnitt. 4 an example of an actuating device according to the invention in section.

Demnach zeigt 1 ein Blockschaltbild einer Kupplungseinrichtung, bei dem zwischen einer hier als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmaschine 1 und einem Getriebe 2 eine Anfahr- und Schaltkupplung 3 angeordnet ist. Am Gehäuse des Getriebes 25 ist eine komplexe Betätigungseinheit 5 angeflanscht, die über eine Druckmittelleitung 61 mit einer Druckmittelquelle 6 einer Hilfskrafteinrichtung, beispielsweise einer hydraulischen oder pneumatischen Druckmittelquelle verbunden ist. Weiter ist die komplexe Betätigungseinheit 5 über eine mehradrige analoge elektrische Sammelleitung 41 mit einer elektronischen Steuerungseinheit 4 verbunden, die ihrerseits über eine elektrische Versorgungsleitung 71 mit einer Stromquelle 7 verbunden ist und von dieser mit elektrischer Leistung versorgt wird. Der elektronischen Steuerungseinheit 4 werden über eine Leitung 11 die Motordrehzahl der Motorabtriebswelle 12 und über Leitungen 21 und 22 die Drehzahlen der Getriebeeingangswelle 23 sowie der Getriebeausgangswelle 24 zugeführt. Das Blockschaltbild entspricht der 1 der gattungsbildenden EP 0 371 975 B1 .Accordingly, shows 1 a block diagram of a coupling device, in which between a here designed as an internal combustion engine prime mover 1 and a gearbox 2 a starting and shifting clutch 3 is arranged. On the housing of the gearbox 25 is a complex operating unit 5 Flanged, which via a pressure medium line 61 with a pressure medium source 6 an auxiliary power device, for example a hydraulic or pneumatic pressure medium source is connected. Next is the complex operating unit 5 via a multi-wire analog electrical bus 41 with an electronic control unit 4 connected, in turn, via an electrical supply line 71 with a power source 7 is connected and is supplied by this with electrical power. The electronic control unit 4 be over a line 11 the engine speed of the engine output shaft 12 and over lines 21 and 22 the speeds of the transmission input shaft 23 and the transmission output shaft 24 fed. The block diagram corresponds to the 1 the generic EP 0 371 975 B1 ,

Die 2 zeigt, wie die komplexe Betätigungseinheit 5 mit einer Kupplungsausrückvorrichtung, die hier als Kupplungsausrückhebel 31 mit Zentralausrücker 33 ausgebildet ist, der über eine aus dem Gehäuse 50 der komplexen Betätigungseinheit 5 herausgeführte Kolbenstange 522 betätigt werden kann. Die komplexe Betätigungseinheit 5 ist dabei an der Kupplungsglocke 32 einer hier als trockene Membranfeder – Reibkupplung ausgebildeten Anfahr- und Schaltkupplung 3 befestigt. An der Kupplungsglocke 32 ist auch der Kupplungsausrückhebel 31 schwenkbar gelagert Zwischen der Nabe 350 und der Kupplungsscheibe 35 ist zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer 39 angeordnet.The 2 shows how the complex operating unit 5 with a clutch release device, here as a clutch release lever 31 with central release 33 is formed, which via one of the housing 50 the complex operating unit 5 led out piston rod 522 can be operated. The complex operating unit 5 is on the clutch bell 32 a here as a dry diaphragm spring - friction clutch formed starting and clutch 3 attached. At the clutch bell 32 is also the clutch release lever 31 pivoted between the hub 350 and the clutch disc 35 is also a torsional vibration damper 39 arranged.

Die Kupplungsscheibe 35 ist unmittelbar auf der Eingangswelle 23 des Getriebes 2 in axialer Richtung zwischen der Schwungscheibe 36 und der Druckplatte 34 drehfest angeordnet. Die Schwungscheibe 36 ist dabei über Schrauben 361 mit der Motorabtriebswelle 12 der Antriebsmaschine 1 verbunden. Damit rotiert bei geschlossener Kupplung die Schwungscheibe 36, das mit ihr fest verbundene Kupplungsgehäuse 37 samt der Druckplatte 34 und die Membranfeder 38 mit der jeweiligen Motordrehzahl.The clutch disc 35 is directly on the input shaft 23 of the transmission 2 in the axial direction between the flywheel 36 and the printing plate 34 arranged rotationally fixed. The flywheel 36 is about screws 361 with the engine output shaft 12 the prime mover 1 connected. This rotates the flywheel when the clutch is closed 36 , the clutch housing firmly attached to it 37 including the printing plate 34 and the diaphragm spring 38 with the respective engine speed.

Wie aus 3 ersichtlich ist, enthält die Betätigungseinheit 5' gemäß dem Stand der Technik lediglich den Betätigungszylinder 52 mit dem Kolben 521 und der Kolbenstange 522 sowie die Ventile 53 bis 56 mit den zugehörigen Druckmittelleitungen 532 (Versorgungsleitung vom Druckmittelversorgungsanschluss 58), 542 (Entlüftungsleitung vom Ventil 54 zum Entlüftungsanschluss 580), 562 (Entlüftungsleitung vom Ventil 56 zum Entlüftungsanschluss 580), 533 (erste Druckmittelleitung zum Druckraum 523 des Betätigungszylinders 52) und 553 (zweite Druckmittelleitung zum Druckraum 523 des Betätigungszylinders 52) sowie in einige Leitungen oder Ventilanschlüsse der hier als Magnetventile ausgebildeten Ventile 53 bis 56 eingesetzte Blenden 531, 541, 551 und 561.How out 3 can be seen contains the actuator unit 5 ' according to the prior art, only the actuating cylinder 52 with the piston 521 and the piston rod 522 as well as the valves 53 to 56 with the associated pressure medium lines 532 (Supply line from the pressure medium supply connection 58 ) 542 (Vent line from the valve 54 to the vent connection 580 ) 562 (Vent line from the valve 56 to the vent connection 580 ) 533 (first pressure medium line to the pressure chamber 523 of the actuating cylinder 52 ) and 553 (second pressure medium line to the pressure chamber 523 of the actuating cylinder 52 ) as well as in some lines or valve connections of the valves designed here as solenoid valves 53 to 56 used panels 531 . 541 . 551 and 561 ,

Weiter ist eine Wegmesseinrichtung 57 vorgesehen, welche die Position des Kolbens 521 erfasst und als analoges Signal über die elektrische Signalleitung 571 an den Mehrfachsteckanschluss 59 führt, in dem außerdem die elek trischen Leistungsleitungen 544, 534, 554 und 564 geführt sind, die zur elektrischen Ansteuerung der Magnetventile 54, 53, 55 und 56 dienen.Next is a path measuring device 57 provided the position of the piston 521 detected and as an analog signal via the electrical signal line 571 to the multiple plug connection 59 which also includes the electrical power lines 544 . 534 . 554 and 564 are guided, the electrical control of the solenoid valves 54 . 53 . 55 and 56 serve.

Außerdem weist diese bekannte Betätigungseinheit 5' weiter einen Druckversorgungsanschluss 58 für ein unter Druck stehendes, durch die Druckmittelleitung 61 gefördertes Druckmittel auf, das die benötigte Fremdkraft zur Verstellung des Kolbens 521 bereitstellt. Daneben ist hier noch ein zusätzlicher Entlüftungsanschluss 581 mit einer angeschlossenen Entlüftungsleitung 581 vorgesehen, welcher der Ableitung von aus dem Druckraum 523 des Betätigungszylinders 52 abfließender Luft dient und im Falle eines hydraulischen Systems der Ableitung der Hydraulikflüssigkeit dient.In addition, this known actuator unit 5 ' continue a pressure supply connection 58 for a pressurized, by the pressure medium line 61 promoted pressure medium, which provides the required external force for adjusting the piston 521 provides. In addition, here is an additional vent port 581 with a connected vent line 581 provided, which is the derivative of from the pressure chamber 523 of the actuating cylinder 52 outgoing air is used and in the case of a hydraulic system, the derivative of the hydraulic fluid is used.

4 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäß ausgebildeten komplexen Betätigungseinrichtung 5 im Schnitt. Wesentlichster Unterschied zu der in 3 gezeigten komplexen Betätigungseinrichtung 5' gemäß dem Stand der Technik ist, dass hier innerhalb der komplexen Betätigungseinheit 5 zusätzlich eine integrierte Steuerungseinheit 8 vorgesehen ist. Diese verfügt ihrerseits über einen elektronischen Speicher 84 zur Speicherung eines Steuerungsprogramms, eine Berechungseinheit 82 zur Ausführung des Steuerungsprogramms sowie eine Funktionsüberwachungsvorrichtung 83 zur Auswertung und Plausibilisierung der von der Wegmesseinrichtung 57 und bevorzugt von einer zusätzlichen, redundanten Erfassungseinrichtung 572 und einer zusätzlichen Erfassungsvorrichtung 573 bereitgestellten Daten, die zunächst in einem integrierten Digital/Analog-Umsetzer 85 digitalisiert werden. 4 shows an exemplary embodiment of an inventive designed complex actuator 5 on average. Most significant difference to the in 3 shown complex actuator 5 ' according to the prior art is that here within the complex operating unit 5 additionally an integrated control unit 8th is provided. This in turn has an electronic memory 84 for storing a control program, a calculation unit 82 for executing the control program and a function monitoring device 83 for the evaluation and plausibility check of the distance measuring device 57 and preferably by an additional, redundant detection device 572 and an additional detection device 573 provided data, initially in an integrated digital / analog converter 85 be digitized.

Weiter ist an Stelle des Mehrfachsteckanschlusses 59 nunmehr lediglich ein Anschluss 591 vorgesehen, der in der einfachsten Variante aus Verbindungen für lediglich eine geschirmte, digitale Datenleitung 51 bzw. einen Bus-Anschluss und eine elektrische Versorgungsleitung 71 bestehen kann. Über die digitale Datenleitung 51 können auch beliebige andere Steuerungseinheiten, insbesondere die elektronische Steuerungseinheit 4 gemäß 1, auf die Daten der integrierten Steuerungseinheit 8 zugreifen bzw. auf die Steuerungstätigkeit dieser integrierten Steuerungseinheit 8 Einfluss nehmen.Next is in place of the multiple plug connection 59 now only one connection 591 provided in the simplest variant of connections for only a shielded digital data line 51 or a bus connection and an electrical supply line 71 can exist. Via the digital data line 51 can also be any other control units, in particular the electronic control unit 4 according to 1 , on the data of the integrated control unit 8th access or to the control activity of this integrated control unit 8th Influence.

Außerdem verfügt die integrierte Steuerungseinheit 8 über eine Leistungsendstufe 81, die auf der Grundlage der von der Berechnungseinheit 82 ermittelten Stellwerte für die Ventile 53 bis 56 Leistungssignale zur Ansteuerung derselben generiert und über die elektrischen Leistungsleitungen 534, 543, 554 und 563 an diese Ventile ausgibt.It also has the integrated control unit 8th over a power output stage 81 based on that of the calculation unit 82 determined control values for the valves 53 to 56 Power signals for driving them generated and over the electrical power lines 534 . 543 . 554 and 563 outputs to these valves.

Insgesamt wird die Fehler- und Ausfallsicherheit der komplexen Betätigungseinrichtung 5 verbessert, indem die Datenverarbeitung weitgehend vor Ort an der Kupplung 3 stattfindet, und daher Probleme bezüglich elektromagnetischer Einstrahlungen nahezu ausgeschlossen sind. Weiter stehen mehrere redundante bzw. diversitäre Positionssignale über die Position des Kolbens 521 zur Verfügung und können auf ihre Plausibilität geprüft werden. Der Aufwand für die elektrischen Leistungsleitungen 544, 534, 554 und 564 verringert sich durch die Integration der Leistungsendstufe 81 in die Steuerungseinheit 8 beträchtlich, und die Anbindbarkeit an verschiedene andere System und Komponenten des Kraftfahrzeuges wird durch die Digitalisierung und die internen Verarbeitungskapazitäten der integrierten Steuerungseinheit 8 gegenüber bekannten Vorrichtungen entscheidend verbessert.Overall, the fault and reliability of the complex actuator 5 improved by the data processing largely on-site at the clutch 3 takes place, and therefore problems with electromagnetic radiation are almost impossible. Next are several redundant or diverse position signals on the position of the piston 521 available and can be checked for plausibility. The effort for the electrical power lines 544 . 534 . 554 and 564 is reduced by the integration of the power output stage 81 in the control unit 8th Significantly, and the connectivity to various other system and components of the motor vehicle is through the digitization and internal processing capabilities of the integrated control unit 8th decisively improved over known devices.

11: Antriebsmaschine, VerbrennungsmotorPrime mover internal combustion engine
1111: Leitung Motordrehzahlmanagement Engine speed
1212: MotorabtriebswelleEngine output shaft
22: Getriebetransmission
2121: Leitung Getriebeeingangsdrehzahlmanagement Transmission input speed
2222: Leitung Getriebeausgangsdrehzahlmanagement Transmission output speed
2323: GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
2424: GetriebeausgangswelleTransmission output shaft
2525: Getriebegehäusegearbox
33: Anfahr- und Schaltkupplungacceleration and clutch
3131: Kupplungsausrückvorrichtung, KupplungsausrückhebelClutch bearing, clutch release
3232: KupplungsglockeKupplungsglocke
3333: Ausrücker/AusrücklagerReleaser / release bearing
3434: Druckplatteprinting plate
3535: Kupplungsscheibeclutch disc
350350: Nabehub
3636: Schwungscheibeflywheel
361361: Schraubenscrew
3737: Kupplungsgehäuseclutch housing
370370: Führungguide
3838: Membranfederdiaphragm spring
3939: Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
44: Elektronische Steuerungseinheitelectronic control unit
4141: Analoge elektrische Sammelleitunganalog electrical manifold
55: Komplexe Betätigungseinheit (gemäß der Erfindung)complex operating unit (according to the invention)
5'5 ': Komplexe Betätigungseinheit (Stand der Technik)complex operating unit (State of the art)
5050: Gehäusecasing
5151: Digitale Datenleitung, Busdigital Data line, bus
5252: Betätigungszylinderactuating cylinder
521521: Kolbenpiston
522522: Kolbenstangepiston rod
523523: Druckraumpressure chamber
5353: VentilValve
5454: VentilValve
5555: VentilValve
5656: VentilValve
531531: Blende (Ventil 53)Aperture (valve 53 )
541541: Blende (Ventil 54)Aperture (valve 54 )
551551: Blende (Ventil 55)Aperture (valve 55 )
561561: Blende (Ventil 56)Aperture (valve 56 )
532532: Druckmittelleitung (Versorgungsleitung vom Druckmittelversorgungsanschluss 58)Pressure medium line (supply line from the pressure medium supply connection 58 )

542542: Druckmittelleitung (Entlüftungsleitung von Ventil 54 zum Entlüftungsanschluss 580)Pressure medium line (vent line from valve 54 to the vent connection 580 )

562562: Druckmittelleitung (Entlüftungsleitung von Ventil 56 zum Entlüftungsanschluss 580)Pressure medium line (vent line from valve 56 to the vent connection 580 )

533533: Druckmittelleitung (erste Druckmittelleitung zum Druckraum 523 des Betätigungszylinders 52)Pressure medium line (first pressure medium line to the pressure chamber 523 of the actuating cylinder 52 )

552552: Druckmittelleitung (zweite Druckmittelleitung zum Druckraum 523 des Betätigungszylinders 52)Pressure medium line (second pressure medium line to the pressure chamber 523 of the actuating cylinder 52 )

534534: Elektrische Leistungsleitung (zu Ventil 53)Electrical power line (to valve 53 )
543543: Elektrische Leistungsleitung (zu Ventil 54)Electrical power line (to valve 54 )
553553: Elektrische Leistungsleitung (zu Ventil 55)Electrical power line (to valve 55 )
563563: Elektrische Leistungsleitung (zu Ventil 56)Electrical power line (to valve 56 )
5757: Wegmesseinrichtungdisplacement measuring system
571571: Signalleitungsignal line
572572: Einrichtung zur redundanten ErfassungFacility for redundant detection
573573: Zusätzliche Erfassungseinrichtungadditional detector
5858: DruckmittelversorgungsanschlussPressure supply port
580580: Entlüftungsanschlussexhaust port
581581: Entlüftungsleitungvent line
5959: MehrfachsteckanschlussHarness connector
591591: Anschlussconnection
4242: DruckmittelquellePressure medium source
6161: DruckmittelleitungPressure medium line
4343: Stromquellepower source
7171: Elektrische Versorgungsleitungelectrical supply line
88th: Integrierte Steuerungseinheitintegrated control unit
8181: Leistungsendstufepower output stage
8282: Berechnungseinheitcalculation unit
8383: FunktionsüberwachungsvorrichtungFunction monitoring device
8484: SpeicherStorage
8585: Analog/Digital-UmsetzerAnalog / digital converter
AHAH: Arbeitshubstroke
GHGH: GesamthubTotal stroke

Claims

Coupling device for a motor vehicle with one between a drive machine ( 1 ) and a transmission ( 2 ) arranged start-up and clutch ( 3 ) and with a power-operated clutch release device ( 31 ), which one of the housing ( 37 ) of the starting and shifting clutch ( 3 ) arranged actuating unit ( 5 ) is actuated, in which an actuating cylinder ( 52 ) with a externally powered piston ( 521 ) is arranged, and in the further several, an auxiliary power controlling valves ( 53 to 56 ) and one for detecting the position of the piston ( 521 ) provided path measuring device ( 57 ) are arranged, wherein the actuating unit ( 5 ) via a connection ( 591 ) and an electrical supply line ( 71 ) with a power source ( 7 ) and further via an electrical connection ( 591 ) with an electronic control unit ( 4 ), characterized in that an electronic integrated control unit ( 8th ) in the actuator unit ( 5 ) or directly on the operating unit ( 5 ) is arranged.

Coupling device according to claim 1, characterized in that the integrated control unit ( 8th ) Power output stages ( 81 ) for the control of at least some of those in the actuator unit ( 5 ) arranged valves ( 53 to 56 ) and with the electronic control unit ( 4 ) is connected via a data connection.

Coupling device according to claim 1 or 2, characterized in that the integrated control unit ( 8th ) a calculation unit ( 82 ) with the possibility of storing and running software, that the control unit ( 8th ) at least indirectly with the displacement measuring device and a connection ( 591 ) and that such software is provided which has a predetermined or determined desired speed of the piston ( 521 ) and / or a desired adjustment of the piston ( 521 ) in control signals for controlling the power output stage ( 81 ) for controlling the valves ( 53 to 56 ) can implement and spend.

Coupling device according to claim 3, characterized in that the power output stage ( 81 ) for controlling the valves ( 53 to 56 ) is designed for the output of signals according to the pulse rate method and / or the pulse width method.

Coupling device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the integrated control unit ( 8th ) at least one analog / digital converter ( 82 ), which on its input side with the path measuring device ( 57 ) and on its output side with the connection ( 591 ) and / or with the calculation unit ( 82 ) connected is.

Coupling device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the actuating unit ( 5 ) on at least one device ( 572 ) for redundantly detecting the position of the piston ( 521 ).

Coupling device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the actuating unit ( 5 ) an additional detection device ( 573 ) for detecting a diversified, for plausibility of the signal of the path measuring device ( 57 ) has suitable signal.

Coupling device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that inside or outside of the actuating unit ( 5 ) a function monitoring device ( 83 ) is provided, which at least the redundant position signals of the path measuring device ( 57 ) and / or the redundant detection device ( 572 ) the position of the piston ( 521 ) and / or the additional detection device ( 573 ) gets sent as input variables in the form of digital data, and is set up for executing a software which can output different fault reports or assume fault functionality in the case of a determination of missing plausibility or of inconsistencies.

Coupling device according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the starting and shifting clutch ( 3 ) is designed as a self-adjusting clutch or has a self-adjusting release mechanism, and the maximum total stroke (GH) of the piston ( 521 ) is less than the sum of a maximum working stroke (AH) and a wear stroke.