专利名称：保护机动车自动操作的离合器以免过载的方法
技术领域：
本发明涉及保护机动车自动操作的离合器以免过载的方法。
背景技术：
这种自动操作的离合器可在装备有不同的变速器的机动车上使用。变速器的不同在此不仅涉及自动化的程度，而且涉及结构形式，因此变速器例如可涉及自动的换档变速器、不中断的换档变速器、并联换档变速器或具有变速比无级变化的变速器。在这些变速器上，摩擦式离合器形式的离合器一般执行两个功能，即一个功能是起到起动部件的作用，另一功能是起到换档部件的作用。
不仅在起动时，而且在换档过程后发动机与传动系之间的构成传力链的连接恢复时，通过离合器在转速差下在摩擦式离合器的输入侧与输出侧之间传递接合力矩。在此情况下，摩擦功率必然记为离合器转矩与离合器摩擦面的角速度差的乘积，这导致摩擦面的温度升高并由此导致整个离合器的温度升高。
离合器摩擦面的磨损与所输入的能量的值及温度的值有关。除了根据规定的摩擦面的磨损外还可引起以摩擦面的机械变形及摩擦面的摩擦系数变化为形式的二次效应，由此，例如在摩擦副的摩擦系数下降的情况下可导致打滑阶段的延长并由此也导致输入能量的增大。
因此尤其在干式运行的离合器上具有重要意义的是对离合器的能量输入不能过高。
在具有自动操作的离合器的机动车上，对离合器的直接操作摆脱了驾驶员的影响，但驾驶员很可能通过其驾驶方式对离合器的磨损特性施加影响。
例如可能的是，驾驶员察觉的或未察觉的使机动车持续地迎坡爬行或在上坡道上推迟起动过程将导致离合器中能量输入的增大。通过加速踏板使机动车保持在坡道上也导致离合器中能量输入的增大，其中这例如也适用于这样的情况，即驾驶员在起动时忽略了拉紧的驻车制动器。
除了这些由机动车的驾驶员造成的、离合器中能量输入增大的原因外，也可由用于操作自动的摩擦式离合器的系统中的错误导致输入能量的增大，例如由于用于离合器操作的液压线段的失调，如泄漏。所有这些仅是以摩擦式离合器中增大的能量输入的形式增大负荷的原因的一些例子。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，提出一种用于保护机动车自动操作的离合器以免其过载的方法。
为了解决该任务，本发明发明提出了下面的方案。
为了解决该任务，现在本发明提出一种用于保护机动车自动操作的离合器的方法，其中根据该方法确定机动车的行驶状态，连续地确定输入到离合器中的能量，并且根据所确定的行驶状态及所输入的能量通过有目的的对机动车管理装置的干预来避免或减小过载状态。本发明的有利构型在下面的措施中被描述。
在本发明的范围内，“确定行驶状态”的概念可理解为借助已有的或待输入的机动车参数识别机动车行驶状态并监测所识别的行驶状态的变化，由此随后根据所确定的输入到离合器中的能量可进行对机动车管理装置的干预可能性的选择以避免或减小离合器的过载状态，并接着进行有目的的干预。
例如可以在识别机动车行驶状态的范围内进行行驶状态的分类及监测所确定的行驶状态。
根据本发明，在这方面例如可考虑，为了确定行驶状态，在至少爬行、起动及行驶的状态之间作出区别并尽量连续地进行该确定或以预定的时间间隔间断地进行该确定。
在起动过程或爬行行驶期间的打滑状态对于能量输入到自动操作的离合器具有重大作用，由此根据本发明的方法的进一步构型可考虑，在机动车静止时的起动过程与非静止时的起动过程之间的起动的行驶状态作出区别，其中在此也可确定出置入的行驶速度级。因此，例如在机动车静止时的起动过程时可在置入的行驶速度级方面进行细划分，即变速器是处于第一档还是第二档或其它档如倒车档。在坡道上的起动过程中预料到较大的能量将输入到摩擦式离合器中后，也可借助现有的机动车参数如节气门开启角度的或加速踏板位置的或也例如为坡度传感器信号的求值来进行机动车行驶状态的识别。
在此情况下根据本发明也可考虑，将输入到离合器中的能量根据以下公式确定为在任何时刻引入到离合器中的摩擦功率对时间的积分EReib＝∫PReib(t)dt，由此在任何时刻上及在任何行驶状态下可知道输入到离合器中的能量。
在此情况下，每个当前的摩擦功率是离合器上的当前的打滑转速nSchlupf与离合器上的当前转矩MR的乘积，由此得到摩擦功率如下PReib＝MRωSchlupf＝MR2πnSchlupf。
这里根据本发明的一个进一步构型，在确定所输入的能量时所达到的摩擦转矩可被测量或借助离合器特性曲线求得或借助现有参数如发动机转速、发动机转矩及发动机与离合器飞轮的惯性矩来确定。
因此例如可以根据本发明的方法的一个实施形式根据以下关系来求得摩擦转矩
MR＝MMot-JMotωMot＝MMot-JMot2πnMot，其中用于求得摩擦转矩MR所需的数据即发动机转速nMot、发动机转矩MMot通过机动车中现有的总线系统如CAN总线来传送，且发动机与飞轮的惯性矩JMot是已知的。
在任何考察时刻上的摩擦转矩已知后，则可确定在任何考察时刻上的输入到离合器的能量。
根据本发明现在可考虑，根据输入到离合器中的能量的或离合器中预期的能量输入的一些预定的阈值对机动车管理装置采取各种有目的的干预，其中这些阈值被预先确定或可根据离合器的当前的温度来求得。
因此现在可根据依据所确定的行驶状态所预期的能量输入与预期的或也可根据所确定的真实地输入到摩擦式离合器中的能量对机动车管理装置采取不同的干预。这里可以根据所确定的行驶状态预先确定阈值或根据离合器的当前的温度来求得阈值，因此在确定阈值时可一起考虑离合器的当前负荷状态。然后根据所求得的能量输入阈值可对机动车管理装置进行不同的干预。
例如只要所确定的或所预期的离合器中的能量输入导致离合器温度例如至多摄氏250度，则可认为是离合器的正常负荷状态，因此在该所属能量输入阈值以下将不对机动车管理装置采取干预。
当现在基于所确定的或所预期的能量输入得出约摄氏250度至约摄氏350度的离合器温度时，则根据本发明可对机动车管理装置采取限制舒适性的干预，例如不再进行在第二档上的起动过程。
当所确定的或所预期的能量输入导致离合器温度例如大于摄氏350度时，则可以对机动车管理装置采取另一个降低舒适性的干预，例如减小由发动机输出的发动机转矩。
这里根据本发明的一个进一步的构型可考虑，对机动车管理装置的干预可根据机动车离合器的打滑条件的所预期的持续时间的预定的阈值来进行。因此也可以根据离合器的打滑状态的所预期的持续时间来确定所预期的能量输入。
因为对机动车管理装置有目的的干预的选择也可根据所确定的及所监测到的机动车行驶状态来进行，所以根据本发明也可考虑，根据机动车速度的预定阈值进行相应干预，以避免对机动车管理装置采取可能的危及安全的干预。
当按照根据本发明的方法例如确定出机动车处于在坡道上的爬行过程的行驶状态及对机动车速度的求值得出该速度几乎为零且超过了能量输入阈值时，由此必需须对机动车管理装置采取保护离合器的干预，于是在该状态下出于安全的原因既不可打开离合器，离合器的打开将导致机动车在相反方向上溜车(Zurueckrollen)，也不可使离合器闭合，因为否则使机动车置于运动中，这可能与驾驶员的希望不符合，因此根据本发明可这样地期待对机动车管理装置采取干预，即仅是对机动车的驾驶员发出听觉的和/或视觉的和/或触觉的指示，也就是例如在机动车的显示器上显示视觉的警告、通过机动车蜂鸣器发出声音警报或对驾驶员发出通过对离合器的相应操作有效地引起的机动车冲击形式的触觉警告。
根据本发明的一个进一步构型还可考虑，在对机动车管理装置进行干预前等待一个预定的持续时间，在该持续时间中继续检验干预的条件的存在。在该持续时间中也可例如对机动车的驾驶员发出听觉的和/或视觉的和/或触觉的警告指示，它发出这样的信号，即在随后的对机动车管理装置的干预中不涉及功能故障，而是涉及离合器保护功能。当现在在该预警时间中对离合器的过载状态的继续存在作出的检验表明——例如基于机动车驾驶员对预警指示的反应——过载状态不再存在时，则根据本发明或不再进行否则需要的对机动车管理装置的干预，或对机动车管理装置进行干预，但该干预在其影响上是使舒适性降低较少的措施，例如是短时间地阻止机动车在第二档上起动，而其中机动车以在离合器中较小的能量输入在第一档上的起动是可以的。
因此根据本发明，根据能量输入阈值可导出用于减小离合器负载的措施形式的对机动车管理装置的不同干预。这些根据所确定的行驶状态采取的措施的例子如下表所示
该表格在此仅表示对机动车管理装置的有目的的干预的例子，其中例如在识别出“迎坡爬行”的行驶状态后，当该爬行过程已导致预定的能量输入阈值的超过时，对驾驶员发出警报，例如是进行机动车离合器过载的视觉指示。
在该表格中所示的“在机动车静止的情况下迎坡爬行”的第二例子中，对机动车管理装置的一个有效干预可在于使爬行功能不起作用，为避免离合器的进一步的热负荷，使离合器打开并同时进行制动干预，该制动干预避免机动车的溜车。该例子表示对机动车管理装置的有目的的干预可由一系列的多个单一干预组成。
当在确定行驶状态的范围中确定出机动车处于坡道上的爬行过程中且在此情况下机动车速度已大于步行速度，则为了避免离合器的进一步的热负荷的一个有目的的干预在于使离合器完全闭合。
当根据本发明例如确定出通过对机动车的加速踏板或节气门踏板的操作使机动车保持在坡道上，且离合器中的能量输入阈值已超过或即将超过一个可预定的阈值时，则例如可在给驾驶员相应的指示后使离合器闭合。在离合器闭合前对驾驶员发出的警告可能导致驾驶员的举止这样地改变，即他不进一步操作加速踏板，由此使发动机输出的转矩下降且由此使离合器中的能量输入减小，以致不必通过闭合离合器来对离合器保护，因为在监测所确定的行驶状态是否还正确的范围中已确定这不再是该情况，而相反地现在在机动车静止的情况下出现“迎坡爬行”的状态且将采取上述有目的的对机动车管理装置的干预。
当在根据本发明方法的范围中例如基于现有机动车参数的求值确定出机动车处于一个起动过程中且驾驶员为此目的尽可能将加速踏板很强地踩到底，以便使机动车获得一个从静止状态开始的相应的高的加速度，这接着将导致——在离合器严重发热的情况下——离合器中能量输入的增高，与行驶状态相关的能量输入阈值被超过且离合器闭合，这基于对加速踏板角度的求值及相应的驾驶员愿望的确定不可能导致危及安全的状态。
当由根据本发明设置的对机动车行驶状态的确定得出抵抗机动车的脚制动器和/或驻车制动器的起动过程(驻车)时，则这可根据其它的所确定的机动车参数导致对机动车管理装置的各种有目的的干预，例如打开离合器，这由于终归要被操作的机动车的制动器而不会危及安全，或为此例如也可以借助对机动车管理装置的干预使发动机停止或熄火，在此情况下这也可与对驾驶员的相应的指示相结合。并且作为对发动机停止的可能的变型仅与减小发动机输出的驱动转矩相结合地对机动车管理装置进行干预。
当根据本发明的方法在确定机动车的行驶状态的范围中确定出“档位行驶”及此外确定出打滑转速上升时，则可推断出离合器由于转矩跟随有误而打滑，并以给离合器控制装置一个指令的形式对机动车管理装置进行一个离合器进一步闭合的干预。
具体实施例方式
现在还将在下面借助一个例子来详细描述本发明。
这些能量输入阈值与一些参数例如机动车质量、所提供的最大发动机转矩及其它参数例如路面坡度、起动转速幅值等相关。仅作为例子，当考察一个具有最大发动机转矩为200Nm及质量为1300kg的机动车时，则可在以起动转速约2000 1/min的在平面上的全负载起动情况下从一个预期的能量输入约为25kJ出发，该预期的能量输入在另一个行驶状态、即例如在全负载且在约20％的坡度上起动的情况下也可大于100kJ来考察。如上所述，能量输入阈值也可根据所计算的或所测量的离合器温度来确定。当现在在以上所述的机动车在平面上起动的例子中在离合器温度约为摄氏250度的情况下确定出所预期的能量输入值至多到60kJ，然后根据本发明的方法确定出是一个离合器的仍不严重的负载区域，由此可仍不对机动车管理装置进行减小负载的有目的的干预。该能量输入阈值随着所确定的或所计算的离合器温度的增高而下降，以使得这些能量输入阈值在温度大约直到摄氏350度时下降到大约25kJ，大于该能量输入阈值时将进行对机动车管理装置的有目的的干预，以便减小离合器的负荷。当所确定的或所计算的离合器温度得到大于摄氏350度的值时，则进一步减小能量输入阈值并取例如约15kJ的值，在超过该值时进一步进行对机动车管理装置的有目的的干预，即例如减小所提供的输出转矩的对机动车管理装置的干预或紧闭离合器以结束打滑。
因此本发明提供了一种方法，以便保护机动车的自动操作的离合器以免过载。基于对行驶状态的确定，例如爬行过程、起动过程、操作机动车的脚制动器或驻车制动器时的起动过程、机动车行驶或换档过程，借助相应的行驶状态的机动车信号及离合器中相应的能量输入进行对机动车管理装置的有目的的干预，以避免或减小离合器的过载状态。
此外特别强调的是，对于本发明的以上未详细说明的特征可参考权利要求书及附图
。
权利要求
1.保护机动车的自动操作的离合器以免过载的方法，其特征在于以下的步骤确定机动车的行驶状态；连续地确定输入离合器中的能量；根据所确定的行驶状态及所输入的能量通过对机动车管理装置的有目的的干预来避免或减小过载状态。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于为了确定行驶状态，在至少爬行、起动与行驶的状态之间进行区分且该确定尽可能连续地进行或断续地进行。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于当行驶状态为起动的情况下，在机动车静止时的起动过程与非静止时的起动过程之间作出区分并在此情况下确定置入的行驶速度级。
4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于将输入到离合器中的能量根据以下公式确定为在任何时刻引入到离合器中的摩擦功率对时间的积分，EReib＝∫PReib(t)dt。
5.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于为了确定输入离合器中的能量，测量摩擦转矩或借助离合器特性曲线求得摩擦转矩或借助发动机转速、发动机转矩及惯性矩值来确定摩擦转矩。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于根据输入离合器中的能量的或预期的能量输入的预定阈值进行对机动车管理装置的不同的有目的的干预，其中预先确定这些阈值或根据离合器的当前的温度求得这些阈值。
7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于根据机动车离合器打滑条件的预期持续时间的预定的阈值进行对机动车管理装置的干预。
8.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于根据机动车速度的预定的阈值进行对机动车管理装置的干预。
9.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于在进行对机动车管理装置的干预前发出视觉的和/或听觉的和/或触觉的信号。
10.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于在进行对机动车管理装置的干预前等待一个可预定的持续时间，在该持续时间期间对干预的条件的存在继续作检验。
全文摘要
本发明涉及用于保护机动车自动操作的离合器以免过载的方法，具有以下的步骤确定机动车的行驶状态；连续地确定输入离合器中的能量；根据所确定的行驶状态及所输入的能量通过对机动车管理装置的有目的的干预来避免或减小过载状态。
文档编号B60W10/04GK1715110SQ20051008144
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年6月30日
发明者比约恩·施特勒, 克劳斯·亨内贝格尔 申请人:卢克摩擦片和离合器两合公司