DE102006013907A1

DE102006013907A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung

Info

Publication number: DE102006013907A1
Application number: DE200610013907
Authority: DE
Inventors: Mario Steinborn; Stefan Veittinger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-03-25
Filing date: 2006-03-25
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Die Aufgabe, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung anzugeben sowie eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit welchen insbesondere umfängliche Rechenoperationen, wie sie nach dem Stand der Technik favorisiert sind, vermieden werden können, wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die aktuelle Temperatur oder eine Temperaturänderung des betreffenden Reibelementes oder der gesamten Reibschlussverbindung mittels zumindest eines Temperatursensors unmittelbar gemessen sowie geeignete Messsignale generiert und dieselben einer elektronischen Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 8.

Aus der EP 0 137 247 B1 ist eine Einrichtung zum Schutz einer Kupplung gegen Überhitzung offenbart, die zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist sowie im Wesentlichen gebildet ist durch eine Antriebsmoment-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung des von der Kupplung zu übertragenden Kupplungsmomentes bzw. Antriebsmomentes, eine den Schlupf zwischen Kupplungseingangsdrehzahl und Kupplungsausgangsdrehzahl ermittelnde Schlupfermittlungseinrichtung, eine das Produkt aus dem ermittelten, zu übertragenden Kupplungs- bzw. Antriebsmoment und dem Schlupf bildende Recheneinrichtung, eine Überwachungseinrichtung, die den Werten des Produktes aus zu übertragendem Kupplungsmoment und Schlupf Warnruhezeiten zumisst und die jeweils aktuelle Schlupfzeit mit den Warnruhezeiten vergleicht sowie bei Überschreiten der Warnruhezeiten durch die Schlupfzeiten ein Warnsignal erzeugt.

Unter Zuhilfenahme der Messsignale von Drehzahl- und Antriebsmomentsensoren sowie diverser Rechenoperationen soll demgemäß weitestgehend rechnerisch die aktuelle Reibsituation bzw. Reibbelastung der Kupplung ermittelt und eine Überhitzung derselben durch Signalgebung an den Fahrzeugführer vermieden werden. Aufgrund der Mehrzahl von zu messenden und zu verarbeitenden Informationen erscheint die genannte rechnerische Ermittlung der Reibsituation risikobehaftet und fehleranfällig.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung anzugeben, mit welchem insbesondere umfängliche Rechenoperationen, wie sie nach dem Stand der Technik vorgeschlagen sind, vermieden werden können. Ferner soll eine geeignete Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung vorgestellt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweils zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung, wie etwa einer Reibungskupplung, Getriebebremse, Radbremse oder Synchronisiereinrichtung, bei dem die aktuelle Temperatur oder eine Temperaturänderung des betreffenden Reibelementes oder der gesamten Reibschlussverbindung mittels zumindest eines Temperatursensors unmittelbar gemessen, geeignete Messsignale generiert und dieselben einer elektronischen Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zugeführt werden.

Die elektronische Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit ist dabei bevorzugt als ein Computer mit gegebenenfalls einem Monitor zur Anzeige der Messergebnisse ausgebildet. Die Anzeigeeinheit kann aber auch durch eine gesonderte Warneinrichtung, wie beispielsweise eine Warnleuchte gebildet sein.

Eine geeignete Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass dem betreffenden Reibelement oder der gesamten Reibschlussverbindung zumindest ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur des selben bzw. derselben oder zur Messung einer Temperaturänderung unmittelbar zugeordnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind nachfolgend im Zusammenhang mit unterschiedlichen Verfahrenvarianten erwähnt.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Temperatur oder Temperaturänderung unmittelbar auf der Oberfläche und/oder innerhalb des Grundkörpers des Reibelementes gemessen werden.

Insofern kann der zumindest eine Temperatursensor in die Oberfläche des Reibelementes eingelassen und dort befestigt sein, beispielsweise innerhalb einer Aussparung desselben, welches eine Nut oder eine Bohrung sein kann. Handelt es sich bei dem Reibelement um ein Gussbauteil, so kann der Temperatursensor auch während der Herstellung des Gussbauteils in dasselbe eingegossen werden.

Zur Messung der Temperatur oder Temperaturänderung bietet sich ein Temperatursensor in Form eines an sich bekannten Thermoelementes an. Ebenso können auch Festkörperchips mit piezoelektrischen Strukturen in Form von an sich bekannten so genannten SAW-Sensoren (SAW = surface acoustic wave) oder BAW-Sensoren (BAW = bulk acoustic wave) zur Anwendung gelangen, die beispielsweise kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen direkt eine Temperaturänderung im Reibelement oder auch eine Längenänderung des Reibelementes erfassen, wobei durch eine temperaturbedingte Längenänderung des Bauteils auf eine bestimmte Temperaturänderung geschlossen werden kann. Die erfassten Messergebnisse werden dann der besagten Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zugeführt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auch eine Infrarotstrahlung des Reibelementes oder der Reibschlussverbin dung mittels eines an sich bekannten Infrarotsensors gemessen und die Intensität der Strahlung entsprechend ausgewertet werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die vom Temperatursensor generierten Messsignale elektrisch oder drahtlos mittels Funk, Infrarot oder Ultraschall der elektronischen Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zugeführt werden, wobei ein dem Temperatursensor zugeordneter Mikrocomputer hierfür die gegebenenfalls notwendigen Rechen-, Signalverstärkungs- und Übertragungsleistungen übernimmt. Der Mikrocomputer und der Temperatursensor sind vorzugsweise miteinander in einem einzigen elektronischen Bauteil integriert ausgebildet.

Der Temperatursensor kann über ein elektrisches Netz oder mittels eines separaten zugeordneten elektrischen Akkumulators oder insbesondere bei Anordnung des Temperatursensors im drehenden System kontaktlos, beispielsweise durch elektromagnetische Induktion, mit elektrischer Energie versorgt werden.

Kommen SAW-Sensoren oder BAW-Sensoren zur Anwendung, so kann die erforderliche elektrische Energie beziehungsweise elektrische Spannung auch mittels der piezoelektrischen Strukturen bereitgestellt werden. Diese Sensoren versorgen sich demnach selbst mit elektrischer Energie.

Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, können die vom Temperatursensor generierten Temperatur-Messsignale verwendet werden

– zur Ermittlung des aktuellen Belastungszustandes des betreffenden Reibelementes,
– zur Ermittlung des Verschleißes des betreffenden Reibelementes,
– zur Lebensdauereinschätzung des betreffenden Reibelementes und/oder der gesamten Reibschlussverbindung,
– zur Zustandsüberwachung des betreffenden Reibelementes und/oder der gesamten Reibschlussverbindung,
– an Reibelementen beziehungsweise Reibschlussverbindungen von Kraftfahrzeugen zur Fahrerwarnung bei Überlast,
– zur Bereitstellung von Serviceinformationen,
– zur Auswertung von Temperaturgradienten und/oder
– zur Veränderung der Funktionalität des betreffenden Reibelementes und/oder der gesamten Reibschlussverbindung durch verschiedene Ansteuerung desselben bzw. derselben in Abhängigkeit vom Belastungszustand (Kennliniennachführung).

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gestatten nunmehr, unmittelbar und ohne Verzögerung die aktuelle Temperatur bzw. die Temperaturverhältnisse eines oder mehrerer Reibelemente der Reibschlussverbindung bzw. der gesamten Reibschlussverbindung zu messen beziehungsweise zu überwachen und als optisches und/oder auch akustisches Signal auszugeben, sowie in einem elektronischen Speicher zur Auswertung abzulegen.

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung, wie etwa einer Reibungskupplung, Getriebebremse, Radbremse oder Synchronisiereinrichtung, bei dem die aktuelle Temperatur oder eine Temperaturänderung des betreffenden Reibelementes oder der gesamten Reibschlussverbindung mittels zumindest eines Temperatursensors unmittelbar gemessen, geeignete Messsignale generiert und dieselben einer elektronischen Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur oder Temperaturänderung unmittelbar auf der Oberfläche und/oder innerhalb des Grundkörpers des Reibelementes gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Temperatur oder Temperaturänderung ein Temperatursensor in Form eines Thermoelementes oder ein Festkörperchip in Form eines SAW-Sensors (SAW = surface acoustic wave) oder BAW-Sensors (BAW = bulk acoustic wave) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Infrarotstrahlung des Reibelementes oder der Reibschlussverbindung mittels eines Infrarotsensors gemessen wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Temperatursensor generierten Messsignale elektrisch oder drahtlos mittels Funk, Infrarot oder Ultraschall der elektronischen Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zugeführt werden.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor über ein elektrisches Netz oder mittels eines separaten, zugeordneten Akkumulators oder bei Anordnung im drehenden System kontaktlos durch elektromagnetische Induktion mit elektrischer Energie versorgt wird oder sich selbst mittels piezoelektrischer Strukturen mit elektrischer Energie versorgt (SAW-/BAW-Sensor).
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Temperatursensor generierten Temperatur-Messsignale verwendet werden – zur Ermittlung des aktuellen Belastungszustandes des betreffenden Reibelementes, – zur Ermittlung des Verschleißes des betreffenden Reibelementes, – zur Lebensdauereinschätzung des betreffenden Reibelementes und/oder der gesamten Reibschlussverbindung, – zur Zustandsüberwachung des betreffenden Reibelementes und/oder der gesamten Reibschlussverbindung, – an Reibelementen beziehungsweise an Reibschlussverbindungen von Kraftfahrzeugen zur Fahrerwarnung bei Überlast, – zur Bereitstellung von Serviceinformationen, – zur Auswertung von Temperaturgradienten und/oder – zur Veränderung der Funktionalität des betreffenden Reibelementes und/oder der gesamten Reibschlussverbindung durch verschiedene Ansteuerung desselben bzw. derselben in Abhängigkeit vom Belastungszustand (Kennliniennachführung).
Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines oder mehrerer Reibelemente einer Reibschlussverbindung, wobei dem betreffenden Reibelement oder der gesamten Reibschlussverbindung zumindest ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur desselben bzw. derselben oder zur Messung einer Temperaturänderung unmittelbar zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor unmittelbar auf der Oberfläche und/oder innerhalb des Grundkörpers des Reibelementes angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor durch ein Thermoelement oder durch einen Festkörperchip in Form eines SAW-Sensors (SAW = surface acoustic wave) oder BAW-Sensors (BAW = bulk acoustic wave) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor durch einen die Infrarotstrahlung des Reibelementes oder der Reibschlussverbindung messenden Infrarotsensor gebildet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor zur Übermittlung generierter Messsignale elektrisch oder drahtlos mittels Funk, Infrarot oder Ultraschall mit einer elektronischen Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit verbunden ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor über ein elektrisches Netz oder mittels eines separaten zugeordneten Akkumulators oder bei Anordnung im drehenden System kontaktlos durch elektromagnetische Induktion oder mittels piezoelektrischer Strukturen (SAW-/BAW-Sensor) mit elektrischer Energie versorgt ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschlussverbindung als Reibungskupplung, Getriebebremse, Radbremse oder Synchronisiereinrichtung ausgebildet ist.