CN103261725A - 用于确定摩擦衬片磨损量的方法 - Google Patents

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Abstract

用于确定尤其是由内燃机驱动的机动车的可自动化操作的摩擦离合器的摩擦衬片磨损量的方法，其中，首先在预给定的离合器滑转以及预给定的离合器力矩的情况下，在较早的摩擦衬片测试点中确定并储存较早的离合器操作行程；然后，重新在预给定的离合器滑转以及预给定的离合器力矩的情况下，在较晚的摩擦衬片测试点中确定并储存较晚的离合器操作行程；接着，将所述较早的离合器操作行程与所述较晚的离合器操作行程相互比较并且确定差值；并且接着在将所述差值考虑进去的情况下，确定摩擦衬片磨损量，以便在时间间隔中可靠地并且仅少花费地确定摩擦衬片磨损量，从而能够及时阻止由于磨损的摩擦衬片的功能损害。

Description

用于确定摩擦衬片磨损量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定尤其是由内燃机驱动的机动车的可自动化操作的摩擦离合器的摩擦衬片磨损量的方法。
背景技术
在本申请的范畴内，“摩擦离合器”尤其理解为一种摩擦离合器，这种摩擦离合器在由内燃机驱动的机动车的传动系中设置在内燃机与变速器之间并且能够实现起动以及变速器变速比的变换，所述变速器变速比的变换由于技术方面的原因只在牵引力中断的情况下才能实现。
这种摩擦离合器具有输入部件和输出部件并且能够自完全分开的操作位置(在所述操作位置中，在输入部件与输出部件之间基本上不进行力传递)直到完全接合的操作位置(在所述操作位置中，在输入部件与输出部件之间基本上进行完全的力传递)，与操作相关地进行增加的力传递，其中，在输入部件与输出部件之间摩擦锁合地进行力传递。相反地，自完全接合的操作位置(在所述操作位置中，在输入部件与所述输出部件之间基本上进行完全的力传递)直到完全分开的操作位置(在所述操作位置中，在输入部件与输出部件之间基本上不进行力传递)，与操作相关地进行减小的力传递。
这种摩擦离合器也被实施为双离合器，并且在内燃机侧具有输入部件以及在变速器侧具有第一和第二输出部件，所述输出部件分别包括至少一个离合器盘。输入部件为一方以及第一输出部件和/或第二个输出部件为另一方可以与一双离合器相互连接或者相互分离。另外，来自输入部件的力流可以在转向的变换中由第一输出部件转移到第二个输出部件上以及反向转移。
已知的是，借助促动器装置来自动地操作这种摩擦离合器，所述促动器装置包括至少一个例如电或者液压的促动器。通常借助控制装置基于特性曲线和/或参数进行促动器装置的控制，所述特性曲线和/或参数被储存在所述控制装置中和/或借助传感器提供。
这种摩擦离合器可以弹簧力加载地打开并且借助操作装置接合，或者相反地可以弹簧力加载地接合并且借助操作装置打开。所述操作装置可以压式或拉式地作用。
离合器衬片厚度通常被针对机动车的使用寿命设计。在磨损提高以及衬片提前用完的情况下，当衬片完全磨坏时、例如在声学上通过离合器盘的磨尖的铆钉或者通过离合器缺乏力矩承载能力才注意到达到了衬片的极限。通常只有借助拆卸以及目视检验才可能提前诊断，并且因此仅仅为了纯粹地确定离合器衬片厚度是过多耗费并且过贵的。
由DE 10 2007 061 266 A1已知一种装置，借助该装置能够在其分析中简单地并且不受尤其在机动车周围的影响地可靠运行地检测在摩擦衬片承载架上的摩擦衬片的运行状态。其中提出了，为了识别摩擦衬片的运行状态，设置至少一种嗅觉上活性的物质。然而，准确度(利用该准确度可以在所述装置中确定摩擦衬片的运行状态)与此相关：所述嗅觉上的活性物质在摩擦衬片中或者其上的设置精度如何以及嗅觉信息的分析处理精确度如何。
另外，在DE 10 2007 061 266 A1的说明书导言中提到了一种用于确定离合器衬片磨损量的机械设计方案以及一种借助电子传感器的磨损显示。另外还提到了，通过将作用到摩擦系统中的能量在运行时间上合计起来并且结合通过实验求得的、关于摩擦衬片磨损的数据回推出摩擦衬片当前的运行状态这种方式，使得可以由模型计算来确定摩擦衬片的磨损。然而，这种确定磨损的方式或是非常耗费或是不足以满足增长的准确度要求。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提出一种如开头所述的方法，利用该方法可以在一个时间区间中可靠地并且仅利用很少的耗费来确定摩擦衬片磨损量，从而可以及时阻止由于磨损的摩擦衬片而影响功能。
本任务的解决通过具有权利要求1特征的方法实现，其方式是：在预给定离合器滑转以及预给定离合器力矩的情况下，首先在较早的摩擦衬片测试点中确定并且储存较早的离合器操作行程，然后重新在预给定离合器滑转以及预给定离合器力矩的情况下，在较晚的摩擦衬片测试点中确定较晚的离合器操作行程，然后将较早的离合器操作行程和较晚的离合器操作行程相互对比并且确定差值，并且然后在将所述差值考虑进去的情况下，确定摩擦衬片磨损量。由此可以可靠并且以高准确度确定摩擦衬片磨损量，而不需要拆卸以及目视检验。
根据本发明方法的尤其优选的实施方案和改进方案是从属权利要求的内容。
优选的是，在将离合器操作装置的传动比考虑进去的情况下，确定摩擦衬片磨损量。从一个促动器起，通过具有变速比的运动学上的连接实现了在离合器上的运动。由促动器的运动关于在离合器上由此所实现的运动来确定离合器操作装置的传动比。将离合器操作装置的传动比考虑进去，能够从促动器的角度、尤其根据促动器行程确定摩擦衬片磨损量。
非常合适的是，在将新状态中的摩擦衬片厚度考虑进去的情况下，确定绝对的摩擦衬片磨损量或者剩余的摩擦衬片厚度。因此，不仅可以确定已发生的磨损，而且可以及时地给出和/或储存关于剩余的摩擦衬片厚度的信息和/或生成、给出和/或储存关于剩余的离合器剩余寿命的预测。
依据根据本发明方法的优选改进方案，在确定摩擦衬片磨损量时，将摩擦衬片的弹动作用考虑进去。当摩擦衬片测试点位于一个区域(在该区域中，弹性的摩擦衬片仅部分地被压缩)中时，这对于提高准确度尤其是必需的。
已经被证明为非常有利的是，在起动较早的摩擦衬片测试点时以及在起动较晚的摩擦衬片测试点时，需要时分别将不同的影响要素考虑进去。尤其是将外部影响要素、如温度或者摩擦衬片的磨损考虑进去，这些影响要素在液压的离合器分离系统中导致压力介质的体积发生变化，其方式是：例如在主动缸中利用通向无压力的随动容器的连接开口、即所谓的自动放气孔以平衡压力。
根据本发明方法的一个改进方案尤其优选的是，较早的摩擦衬片测试点和较晚的摩擦衬片测试点是反正起动的测试点、如取样点。将图表中的一个点标记为取样点，在所述图表中记载了离合器传递力矩与离合器操作行程的关系，在该点中，离合器的摩擦面开始传递力矩。在本例中，所述取样点为1Nm至10Nm的离合器传递力矩、尤其是为约5Nm的离合器传递力矩。因为取样点在车辆运行的期间(例如长时间由于离合器的磨损、尤其是离合器盘的摩擦衬片以及操作元件的磨损并且短时间由于在运行期间快速变化的参数、例如温度)变化，由此操作行程以及离合器构件相对于离合器盘的摩擦衬片的位置由于不同的材料膨胀系数而发生变化，所以本来就必须有规律地重新检测取样点。因此可以避免单独地检测摩擦衬片测试点。
依据根据本发明方法的另外同样优选的改进方案，较早的摩擦衬片测试点和较晚的摩擦衬片测试点是单独的为了确定摩擦衬片磨损量而起动的测试点。因此，可以在对于该目的而言最佳的离合器操作位置上选定摩擦衬片测试点、尤其是在弹性的摩擦衬片至少大致完全地被压缩的区域中。
非常合适的是，在将确定的摩擦衬片磨损量和机动车的行驶里程考虑进去的情况下，确定离合器剩余使用寿命。已经被证明有利的是，在超过预确定的摩擦衬片磨损量时，给出和/或保存相应的信息。由此可以及时实施离合器保养维修。
根据本发明方法的尤其有利的改进方案的特征在于，确定较早的第一摩擦衬片测试点、较晚的第一摩擦衬片测试点并且由此确定第一差值以及确定较早的第二摩擦衬片测试点、较晚的第二摩擦衬片测试点并且由此确定第二差值，并且在将所述第一差值和第二差值都考虑进去的情况下，确定摩擦衬片磨损量。由于第一差值与第二差值之间的差异，可以推断出整个离合器盘的摩擦衬片弹性。这些信息可以例如在由第一摩擦衬片测试点、如取样点以及第二摩擦衬片测试点、如单独的摩擦衬片测试点所求得的摩擦衬片厚度的近似值中被识别出，即摩擦衬片弹性磨损以及其弹动作用丧失。在所求得的厚度变大的情况下，可以推断出热变形以及摩擦衬片弹性的较强的设置。
附图说明
以下参照附图更详细地阐述根据本发明的方法的尤其待优选的改进方案，在此示意性并且示例性地示出：
图1：图表，其中示出了带有摩擦衬片测试点的、对于新离合器和对于已使用的离合器的离合器传递力矩与离合器操作行程相关；
图2：图表，其中示出了带有摩擦衬片测试点的、对于新离合器和对于已使用的离合器的离合器传递力矩与离合器操作行程相关。
具体实施方式
在图1中示出的图表100涉及一种由内燃机驱动的机动车的可自动化操作的摩擦离合器。所述摩擦离合器设置在内燃机与变速器之间并且具有内燃机侧的输入部件，所述输入部件包括壳体或者盖部、压紧板和反压板。所述盖部与所述反压板刚性地连接、例如铆接，所述压紧板不可相对转动地、但可轴向移位地连接。所述离合器在变速器侧具有输出部件，所述输出部件包括至少一个具有摩擦衬片的离合器盘。
然而，所述摩擦离合器也可以是具有内燃机侧的输入部件的双离合器，所述输入部件包括壳体或者盖部、压紧板、中间压板和反压板。所述双离合器在变速器侧具有第一和第二输出部件，所述输出部件分别包括至少一个离合器盘。即使以下涉及单离合器，本发明同样可以应用在双离合器中。
一方面在壳体侧并且另一方面在压紧板侧支撑的弹簧装置在离合器接合方向上对压紧板加载。离合器借助操作装置可以抵抗杠杆弹簧力地打开。这种在打开方向上的操作运动在这里是压式，然而根据另外的实施例，所述离合器也可以被拉式地打开。所述操作装置包括电的、液压的、机械的、电机械的或者电液压式的促动器，所述促动器配备有测量装置。所述测量装置尤其允许尤其借助在促动器中的直接的行程测量、例如在静液压促动器中的活塞行程，或者借助电机械或电液压的操作装置的电动机中的增量行程测量来确定促动器行程。需要时，所述测量装置也能够确定静液压系统中的压力。借助控制装置根据特性曲线和/或参数来控制所述操作装置，所述特性曲线和/或参数被储存在所述控制装置中和/或借助传感器提供。
在图1所示的图表100中示出了离合器特性曲线102、106。在此，x轴为离合器操作行程、在这里即促动器行程，y轴为离合器传递力矩。在新状态中，根据较早的离合器特性曲线102进行离合器操作。随着操作行程的增加、即x值相应增加，离合器的压紧板朝反压板的方向移位，从而在压紧板和反压板为一方以及具有摩擦衬片的离合器盘为另一方之间出现增加的摩擦并且因此出现增加的离合器力矩、即y值相应增加。
在预给定的离合器力矩112的情况下确定了较早的摩擦衬片测试点104。在这里使用约为5Nm的取样点作为较早的摩擦衬片测试点104。在新状态中，在较早的离合器操作行程114中达到较早的摩擦衬片测试点104。有规律地适配取样点关于促动器行程的位置。由于磨损，为了达到确定的离合器传递力矩，需要越来越大的离合器操作行程。因此，在离合器的磨损状态中，根据较晚的离合器特性曲线106进行离合器操作。于是，在较晚的离合器操作行程116的情况下才达到较晚的摩擦衬片测试点106、即相应约为5Nm的取样点。
通过长时间适配取样点，在离合器力矩增加之前在离合器中识别出内部的操作行程的增加、即接合行程的增加。对此不考虑例如通过摩擦系数作用进行的短时间适配。因为离合器的促动器行程与接合或操作行程之间的传动比是恒定的，因此，摩擦衬片磨损量、即离合器盘厚度的变化可以由所需要的促动器行程114、116直到摩擦衬片测试点104、106(在这里为取样点)(需要时甚至由摩擦衬片测试点104、106本身)在确定的时间段上的变化110以及由促动器行程与接合行程之间的传动比i根据以下公式求得：
在通过取样点来确定摩擦衬片磨损量时，不检测摩擦衬片弹性的特性方面的变化。因为摩擦衬片弹性通常在取样点的区域中还不完全压缩，因此可以将在摩擦衬片厚度和摩擦衬片弹性上的变化不完全分开。
使用静压促动器可以求得纯粹的摩擦衬片磨损量。在这里，除了例如由主动活塞的绝对位移测量得到的行程信息之外，也能够测量静液压系统中的压力。利用这个促动器能够将确定的压力预给定到离合器上，从而以确定的力操作离合器并且使摩擦衬片弹性完全压缩，并且由此不再对离合器盘的厚度具有可变的影响。
为了确定衬片磨损量，可以在较高预给定的离合器力矩212的情况下以预确定的压力在使用寿命上分布地起动摩擦衬片测试点204、208，并且通过主动活塞的绝对位移测量来测量促动器行程214、216。所述较高预给定的离合器力矩212位于下述范围内，在所述范围内，摩擦衬片至少近似完全地压缩，以将其弹性的影响保持很低或者排除其弹性的影响。所述较高预给定的离合器力矩212例如约为5Nm至20Nm、尤其是约为12Nm。这在图2中的图表200中示出，该图表示出了较早的离合器特性曲线202和较晚的离合器特性曲线206。由此，在这里也在确定的时间段上得出在摩擦衬片测试位置204、208中的行程差210，然后由所述行程差可以借助促动器行程与接合行程之间的传动比i来确定摩擦衬片厚度。对于上述说明的补充特别是参见图1。
在静液压促动器的情况下，在长时间的取样点适配中不考虑液压线路的短时间特性、例如热膨胀。因此，在使用寿命上对于确定或对于比较所述摩擦衬片测试点204、208来说值得期望的是，液压线路总是具有相同的特性。对此有利的是，在每次确定摩擦衬片测试点204、208之前，通过所谓的自动放气过程来平衡液压线路。
为了确定绝对磨损量，重要的是，一方面例如由离合器设计数据或者结构数据来了解新状态中的摩擦衬片厚度，另一方面在新状态中确定取样点104或摩擦衬片测试点204并且例如将其存储在上级的控制设备中。如果已知这两个值以及根据系统设计已知促动器行程与接合行程之间的传动比i，那么可以在使用寿命上随时求得迄今为止的摩擦衬片磨损量和剩余的摩擦衬片厚度。结合车辆的行驶里程可以在行驶特性不变的情况下估算剩余行驶里程。
取样点在软件中被连续确定并且可以被有规律地存储或者读取。在常规的行驶策略中，通常不设置摩擦衬片测试点204、206的起动(Anfahren)。在这里，例如在常规的行驶运行中，可以总是储存离合器的确定的压力点(所述压力点紧接着自动放气过程发生)，或者手动地、优选在维修保养中实施摩擦衬片测试点204、206的起动。
尤其对于以下功能可以使用关于摩擦衬片厚度的知识：
通过观察取样点104、108或者有规律地起动摩擦衬片测试点204、208可以在理论的摩擦衬片磨损量达到例如70％至99％、尤其约为90％时在车辆的故障存储器中进行记录，由此可以在下一次的维修保养中设置离合器盘更换。
摩擦衬片磨损量或剩余的衬片厚度在常规的行驶运行中(例如每10,000km)被有规律地储存或者在维修保养的情况中由车间通过起动摩擦衬片测试点204、208来求得。然后，由此可以得出例如剩余使用寿命或者更换建议。
与制动衬片厚度的显示相类似，向驾驶员告知剩余的摩擦衬片厚度作为车辆诊断中的信息。
通过与车辆的行驶里程相比较可以向驾驶员、车间或者也可以向制造商提供关于车辆使用的信息。在这里也可以使用被引入到离合器中的能量作为比较。因此可以说明，车辆是否符合设计地运动，或者车辆是否保护离合器地或者磨损离合器地行驶。
如果在离合器的寿命上在取样点变化110与摩擦衬片测试点变化210之间出现差异，那么可基于这个差异推断出整个离合器盘的摩擦衬片弹性。这些信息可以例如在所求得的厚度的近似值中由取样点104、108和摩擦衬片测试点204、208识别出：即摩擦衬片弹性磨损以及失去其弹动作用。在所求得的厚度变大的情况下，可以诊断出热变形以及摩擦衬片弹性的较强设置。根据图1和图2的根据本发明的方法的改进方案因此可以整体或者局部地组合。
为了确定绝对的摩擦衬片厚度，需要在新状态中初始测量摩擦衬片测试点204或求得取样点104。然后，可以给这个摩擦衬片测试点204或者初始的取样点104配置新状态中的摩擦衬片设计厚度。两个值都可以在行尾(EOL)程序的框架中学习(摩擦衬片测试点或取样点)或输入(摩擦衬片厚度)并且接着储存在控制设备中。
为了提高确定摩擦衬片测试点104、108、204、208的准确度，以下方式值得推荐：即多次以先前的自动放气过程来确定摩擦衬片测试点104、108、204、208并且接着形成平均值。因为自动放气槽通过密封唇边的移位可以在略微不同的位置上闭合(“切换自动放气位置”)，因此，通过形成平均值来提高摩擦衬片测试点104、108、204、208的准确度。用于确定摩擦衬片测试点104、108、204、208的准确度的进一步提高可以通过起动不同的摩擦衬片测试点来实现。在这里可以通过不同的摩擦衬片测试点来求得摩擦衬片磨损量并且再次形成平均值。
因为相同的促动器具有略微不同的特性，所以在更换促动器时，尽管摩擦衬片厚度相同，仍求得不同的摩擦衬片测试点204、208或取样点104、108，并且由此使摩擦衬片磨损量的求得产生错误。为了阻止这种情况，在使用寿命中更换促动器时需注意以下几点：在更换促动器之前，必须通过取样点104、108或者摩擦衬片测试点204、208求得当前剩余的摩擦衬片厚度。在更换促动器之后，再次实施上述的EOL程序。在促动器更换之前所求得的剩余衬片厚度配置给所述取样点104、108或摩擦衬片测试点204、208的完成的初始确定并且储存在控制设备中。剩余衬片厚度的输入可以或是手动进行或是在软件中储存用于促动器更换的相应的程序。
在具有混合辅助的车辆中，离合器摩擦衬片的磨损监测也可以很重要。在这里，对于不具有混合辅助的应用情况，离合器衬片的磨损余量通常不被设置到所需的厚度上，而是被设置到混合辅助的确定的量上。如果不满足所设计的混合辅助、例如由于故障的混合电池、具有过低容量的混合电池或者具有过频繁的起动的行驶周期并且因此没有足够的时间给电池充电，那么就提高了离合器磨损量并且在车辆的使用寿命结束之前衬片已经损坏。如上所述，驾驶员由此可以被及时告知关于所需的离合器更换的信息。
附图标记列表
100 图表
102 较早的离合器特性曲线
104 较早的摩擦衬片测试点
106 较晚的离合器特性曲线
108 较晚的摩擦衬片测试点
110 差值
112 预给定的离合器力矩
114 较早的离合器操作行程
116 较晚的离合器操作行程
200 图表
202 较早的离合器特性曲线
204 较早的摩擦衬片测试点
206 较晚的离合器特性曲线
208 较晚的摩擦衬片测试点
210 差值
212 预给定的离合器力矩
214 较早的离合器操作行程
216 较晚的离合器操作行程

Claims (10)

1.用于确定尤其是由内燃机驱动的机动车的可自动化操作的摩擦离合器的摩擦衬片磨损量的方法，其特征在于，
-首先，在预给定的离合器滑转以及预给定的离合器力矩(112，212)的情况下，在较早的摩擦衬片测试点(104，204)中确定并储存较早的离合器操作行程(114，214)；
-然后，重新在所述预给定的离合器滑转以及所述预给定的离合器力矩(112，212)的情况下，在较晚的摩擦衬片测试点(108，208)中确定较晚的离合器操作行程(116，216)；
-随后，将所述较早的离合器操作行程(114，214)与所述较晚的离合器操作行程(116，216)相互比较并且确定差值(110，210)；以及
-随后，在将所述差值(110，210)考虑进去的情况下，确定摩擦衬片磨损量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将离合器操作装置的传动比考虑进去的情况下，确定所述摩擦衬片磨损量。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将新状态中的摩擦衬片厚度考虑进去的情况下，确定绝对的摩擦衬片磨损量或者剩余的摩擦衬片厚度。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定摩擦衬片磨损量时，将所述摩擦衬片的弹动作用考虑进去。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在起动所述较早的摩擦衬片测试点以及在起动所述较晚的摩擦衬片测试点时，需要时分别将不同的影响要素考虑进去。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述较早的摩擦衬片测试点(104)和所述较晚的摩擦衬片测试点(108)是本来起动的测试点、如取样点。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述较早的摩擦衬片测试点(204)和所述较晚的摩擦衬片测试点(208)是单独地为了确定摩擦衬片磨损量而起动的测试点。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将确定的摩擦衬片磨损量和机动车的行驶里程考虑进去的情况下，确定离合器剩余使用寿命。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在超过预确定的摩擦衬片磨损量时，输出和/或储存相应的信息。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定较早的第一摩擦衬片测试点(104)、较晚的第一摩擦衬片测试点(108)以及由此确定第一差值(110)，并且确定较早的第二摩擦衬片测试点(204)、较晚的第二摩擦衬片测试点(208)以及由此确定第二差值(210)，并且在将所述第一差值(110)和所述第二差值(210)都考虑进去的情况下，确定摩擦衬片磨损量。
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