DE102014216468A1

DE102014216468A1 - Method for determining a state of wear of a coupling

Info

Publication number: DE102014216468A1
Application number: DE102014216468.0A
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert; Michael Schneider
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2016-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes einer Kupplung, welche zur Unterbrechung eines Kraftflusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Triebstrang eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist und von einer Tellerfeder betätigt wird. Bei einem Verfahren wird ein zu übertragendes Kupplungsmoment der von der Tellerfeder mit einer nicht degressiven Betätigungskraftkennlinie betätigten Kupplung gemessen und bei Verringerung des übertragenen Kupplungsmomentes gegenüber einen vorgegebenen Kupplungsmoment auf den Verschleiß der Kupplung geschlossen.The invention relates to a method for determining a state of wear of a clutch, which is arranged to interrupt a power flow between an internal combustion engine and a drive train of a motor vehicle and is actuated by a disc spring. In one method, a clutch torque to be transmitted of the clutch operated by the diaphragm spring with a non-declining operating force characteristic curve is measured and closed when reducing the transmitted clutch torque against a predetermined clutch torque on the wear of the clutch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes einer Kupplung, welche zur Unterbrechung eines Kraftflusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Triebstrang eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist und von einer Tellerfeder betätigt wird. The invention relates to a method for determining a state of wear of a clutch, which is arranged to interrupt a power flow between an internal combustion engine and a drive train of a motor vehicle and is actuated by a disc spring.

In Kraftfahrzeugen werden Kupplungssysteme verwendet, die Kupplungsdruckplatten mit einem Tellerfederspeicher zum Aufbringen einer Anpresskraft aufweisen. Dabei besitzt die Tellerfeder eine Kraftkennlinie mit ausgeprägtem Maximum und Minimum, zwischen welchen sich ein degressiver Abschnitt über dem Ausrückweg der Kupplung entfaltet, wie es in 3 dargestellt ist. Es ist üblich, dabei den Betriebspunkt einer neuen Kupplung (ohne Verschleiß) so zu wählen, dass bis zum Ende der Nutzung der Kupplung, z.B. nach dem Eintreten eines gewissen Verschleißes, ebenfalls noch eine ausreichende Anpresskraft der Kupplungsdruckplatte zur Übertragung des Kupplungsmomentes gesichert ist.In motor vehicles coupling systems are used which have clutch pressure plates with a disc spring memory for applying a contact pressure. In this case, the plate spring has a force characteristic curve with pronounced maximum and minimum, between which unfolds a degressive section on the Ausrückweg the clutch, as shown in 3 is shown. It is customary while the operating point of a new clutch (without wear) to be chosen so that until the end of use of the clutch, for example, after the occurrence of a certain wear, also a sufficient contact pressure of the clutch pressure plate for transmitting the clutch torque is secured.

Aus der DE 10 2008 043 492 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes einer Schaltkupplung bekannt, bei welchem das Ausrücksystem sowohl einen Weg als auch einen Kraftsensor aufweist. Dabei wird aus der Weg- und Kraftänderung, welche durch die Sensoren gemessen wird, auf einem Verschleißzustand der Kupplung erkannt. From the DE 10 2008 043 492 A1 a method for determining the state of wear of a clutch is known in which the release system has both a path and a force sensor. It is detected from the displacement and force change, which is measured by the sensors on a state of wear of the clutch.

Die DE 698 08 414 T2 offenbart eine Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge mit einer Verschleißnachstellungseinrichtung. Diese Verschleißnachstellungseinrichtung ist weggesteuert und so gestaltet, dass nur ein Teil des maximal möglichen Verschleißweges kompensiert wird. Tritt weiterer Verschleiß ein, verhält sich die Kupplung wie eine konventionelle Kupplung ohne Nachstellung. Der Betriebspunkt der Tellerfeder verschiebt sich wie in 3 gezeigt. Dabei tritt eine Änderung der Ausrückkraft gemäß 4 ein. Diese kann bei einer manuellen Betätigung erkannt werden.The DE 698 08 414 T2 discloses a friction clutch for motor vehicles having a wear adjustment device. This wear adjustment device is path controlled and designed so that only a part of the maximum possible wear path is compensated. If further wear occurs, the clutch behaves like a conventional clutch without adjustment. The operating point of the diaphragm spring shifts as in 3 shown. In this case, a change in the release force occurs according to 4 one. This can be detected by a manual operation.

Diese beiden Varianten sind aber nicht anwendbar, wenn die Betätigungskraftlinie der Tellerfeder keine Degression, also kein ausgeprägtes Maximum und Minimum, aufweist. However, these two variants are not applicable if the operating force of the diaphragm spring no degression, so no pronounced maximum and minimum has.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes einer Kupplung anzugeben, deren Tellerfeder eine nicht degressive Betätigungskraftkennlinie aufweist. The invention is therefore based on the object to provide a method for determining a state of wear of a clutch whose plate spring has a non-degressive operating force characteristic.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein zu übertragendes Kupplungsmoment der von der Tellerfeder mit einer nicht degressiven Betätigungskraftkennlinie betätigten Kupplung gemessen wird und bei Verringerung des übertragenen Kupplungsmomentes gegenüber einen vorgegebenen Kupplungsmoment auf den Verschleiß der Kupplung geschlossen wird. Dieser Ausführung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Kupplung, die von einer Tellerfeder mit nicht degressiver Kraftkennlinie betätigt wird, bei deren Betriebspunktverschiebung in Richtung Verschleiß die Anpresskraft abnimmt. Die Folge der Abnahme der Anpresskraft ist dabei eine Verringerung des von der Kupplung übertragbaren Kupplungsmomentes. Somit kann mittels dieses Kupplungsmomentes sicher auf einen Verschleißzustand der Kupplung geschlossen werden.According to the invention the object is achieved in that a to be transmitted clutch torque of the diaphragm spring with a non-declining operating force characteristic operated clutch is measured and is closed when reducing the transmitted clutch torque against a predetermined clutch torque on the wear of the clutch. This embodiment is based on the finding that, in the case of a clutch which is actuated by a disc spring with a non-declining force characteristic, the contact pressure decreases when the operating point is displaced in the direction of wear. The consequence of the decrease in the contact pressure is a reduction in the transferable from the clutch clutch torque. Thus, by means of this clutch torque can be safely concluded that a wear state of the clutch.

Vorteilhafterweise wird das übertragene Kupplungsmoment bei gleichbleibenden Reibungsparametern gemessen. Bei einer Betriebspunktverschiebung in Richtung Verschleißzustand verringert sich die Tellerfederkraft und folglich die Anpresskraft. Um eine vergleichbare Aussage über ein vermindertes Kupplungsmoment, welches von der Kupplung übertragen wird, zu erhalten, werden die Reibparameter, wie Reibwert, Reibdurchmesser der Kupplung konstant gehalten. Advantageously, the transmitted clutch torque is measured at constant friction parameters. At an operating point shift in the direction of wear state, the cup spring force and consequently the contact force is reduced. In order to obtain a comparable statement about a reduced clutch torque, which is transmitted from the clutch, the friction parameters, such as friction coefficient, friction diameter of the clutch are kept constant.

In einer Ausgestaltung wird das übertragbare Kupplungsmoment in einem Fahrzustand des Kraftfahrzeuges bestimmt, bei welchem bei Zugbetrieb bei einem erhöhten Motormoment des Verbrennungsmotors ein Schlupf an der Kupplung eintritt. Dieser Fahrzustand kann durch die Motorsteuerung des Kraftfahrzeuges einfach eingestellt werden. Das übertragene Kupplungsmoment lässt sich bei diesem Fahrzustand einfach durch die an sich im Antriebstrang vorhandenen Drehzahlsensoren identifizieren. Dies ist möglich, da über die Leistung des Verbrennungsmotors einfach auf das Kupplungsmoment geschlossen werden kann.In one embodiment, the transmittable clutch torque is determined in a driving state of the motor vehicle, in which a slip occurs at the clutch during traction at an increased engine torque of the internal combustion engine. This driving condition can be easily adjusted by the engine control of the motor vehicle. The transmitted clutch torque can be easily identified in this driving condition by the present in the drive train speed sensors. This is possible because the performance of the internal combustion engine can be easily deduced on the clutch torque.

In einer Weiterbildung wird bei geschlossener Kupplung eine Messung eines Betätigungsweges über eine Kraft der Tellerfeder bestimmt. Mittels der Beobachtung der Betätigungskraft über dem Ausrückweg der Kupplung ist zusätzlich zu der Auswertung des übertragbaren Kupplungsmomentes eine weitere Kenngröße zur Erkennung einer Betriebspunktverschiebung der Kupplung in dem Verschleißbereich möglich. Durch den Vergleich dieser beiden Kenngrößen lässt sich eine zuverlässige Aussage über den Verschleißzustand der Kupplung treffen.In a development, when the clutch is engaged, a measurement of an actuation travel is determined via a force of the diaphragm spring. By means of the observation of the actuating force over the disengagement of the clutch, in addition to the evaluation of the transmittable clutch torque, a further parameter for detecting an operating point shift of the clutch in the wear region is possible. By comparing these two parameters can make a reliable statement about the state of wear of the clutch.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 prinzipielle Kraftkennlinie einer Tellerfeder ohne ausgeprägte Degression, 1 principal force characteristic of a plate spring without pronounced degression,

2 prinzipielle Ausrückkraftkennlinie einer Kupplung mit nicht degressiver Kennlinie, 2 principal release force characteristic of a clutch with non-declining characteristic,

3 prinzipielle Kraftkennlinie einer Tellerfeder mit ausgeprägter Degression nach dem Stand der Technik, 3 principal force characteristic of a plate spring with pronounced degression according to the prior art,

4 prinzipielle Ausrückkraftkennlinie einer Kupplung mit degressiver Kennlinie nach dem Stand der Technik. 4 basic release force characteristic of a coupling with degressive characteristic according to the prior art.

In 1 ist eine Kennlinie einer Tellerfeder ohne ausgeprägte Degression dargestellt, welche eine Anpressplatte in einer Kupplungsdruckplatte betätigt. Der Betriebspunkt der Tellerfeder liegt dabei bei einem Ausrückweg der Kupplung im Neuzustand von 0 mm bei einer vorgegebenen Kraft der Tellerfeder. Durch den Verschleiß der Kupplungsanpressplatte verschiebt sich im Betrieb der Kupplung dieser Betriebspunkt in Richtung Verschleißzustand, wobei bei einer Tellerfeder ohne ausgeprägte Degression die Tellerfederkraft bei einem messbaren Ausrückweg s_{Ausrück-Verschleiß} gegenüber dem Ausrückweg s_Ausrück-neu sich nur unwesentlich ändert, so dass nicht sicher durch eine Kraftmessung auf einen Verschleißzustand der Kupplung geschlossen werden kann. Dass die Ausrückkraft der Kupplung sich bei einer solchen Kennlinie der Tellerfeder nur unwesentlich ändert, geht auch aus 2 hervor, wo die prinzipielle Ausrückkraft der Kupplung mit nicht degressiver Kennlinie bei einer normalen Betriebssituation und nach einer Betriebspunktverschiebung in den Verschleißzustand gezeigt ist. In 1 is a characteristic of a plate spring without pronounced degression shown, which actuates a pressure plate in a clutch pressure plate. The operating point of the diaphragm spring is at a disengagement of the clutch in the new state of 0 mm at a predetermined force of the plate spring. Due to the wear of the Kupplungsanpressplatte shifts in the operation of the clutch, this operating point in the direction of wear condition, which in a disc spring without pronounced degression the Belleville spring force at a measurable Ausrückweg s _{disengaging wear} against the Ausrückweg s _release-new changes only insignificantly, so not sure can be concluded by a force measurement on a state of wear of the clutch. That the disengagement of the clutch changes only insignificantly with such a characteristic of the plate spring is also sufficient 2 where the principal disengagement force of the clutch with non-degressive characteristic in a normal operating situation and after an operating point shift to the state of wear is shown.

Um nun sicher feststellen zu können, dass eine Betriebspunktverschiebung der Kupplung in einem Verschleißbereich stattgefunden hat, wird ein übertragbares Kupplungsmoment der Kupplung bestimmt. Zu dieser Bestimmung wird das Kraftfahrzeug in eine Fahrsituation gebracht, in welcher es möglich ist, eine solche Änderung zu erkennen. Dazu wird bei Zugbetrieb bei einem erhöhten Moment des Verbrennungsmotors ein Schlupf an der Kupplung eingestellt. Die in diesem Zustand mittels Drehzahlsensoren gemessene Drehzahl wird über die Leistung in ein Verhältnis zu dem Kupplungsmoment gesetzt, woraus das im Schlupf durch die Kupplung übertragbare Kupplungsmoment bestimmt wird. Dieses so ermittelte Kupplungsmoment wird mit einem vorgegebenen Kupplungsmoment verglichen, welches im Neuzustand der Kupplung gemessen wurde. Ist das während des Zugbetriebes gemessene übertragbare Kupplungsmoment kleiner als das vorgegebene Kupplungsmoment, so wird davon ausgegangen, dass sich der Betriebszustand der Kupplung in Richtung Verschleißzustand verschoben hat. Bei dieser Messung wird zusätzlich davon ausgegangen, dass Reibparameter wie Reibwert und Reibdurchmesser über der Messung konstant sind, so dass vergleichbare Werte erreicht werden. Kupplungen mit derartigen Kupplungskennlinien werden vorteilhafterweise in pneumatischen Ausrücksystemen verwendet. In order to be able to determine with certainty that an operating point shift of the clutch has taken place in a region of wear, a transferable clutch torque of the clutch is determined. For this determination, the motor vehicle is brought into a driving situation in which it is possible to detect such a change. For this purpose, a slip is set at the clutch at train operation at an increased torque of the internal combustion engine. The speed measured in this state by means of rotational speed sensors is set via the power in a ratio to the clutch torque, from which the slip torque transmittable by the clutch is determined. This thus determined clutch torque is compared with a predetermined clutch torque, which was measured in the new condition of the clutch. If the transmittable clutch torque measured during the traction operation is smaller than the predetermined clutch torque, then it is assumed that the operating state of the clutch has shifted in the direction of the wear state. In this measurement, it is additionally assumed that friction parameters such as coefficient of friction and friction diameter are constant over the measurement, so that comparable values are achieved. Couplings with such coupling characteristics are advantageously used in pneumatic release systems.

Darüber hinaus kann eine Verschiebung des Betriebspunktes auch in einer veränderten Zungenhöhe der Tellerfeder bei geschlossener Kupplung ermittelt werden, welche von einem Wegsensor, der eine Bewegung am Ausrücksystem detektiert, erkannt wird. Neben der verminderten Kupplungsmomentübertragung wird eine zusätzliche Kenngröße zur Erkennung des Verschleißes der Kupplung bereitgestellt.In addition, a shift in the operating point can also be determined in a changed tongue height of the disc spring with the clutch closed, which is detected by a displacement sensor which detects a movement on the release system. In addition to the reduced clutch torque transmission, an additional parameter for detecting the wear of the clutch is provided.

Im Ergebnis können diese Informationen dazu benutzt werden, um ein Signal direkt an den Fahrer zu geben, dass die Kupplung beispielsweise ein Verschleißbereichsende erreicht hat. Es kann aber auch eine Information für die Wartung abgelegt werden, welche während einer Diagnose des Fahrzeuges ausgelesen wird. Weiterhin kann Einfluss auf die Motorsteuerung genommen werden, um das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges beispielsweise durch eine Drosselung des maximalen Motormoments oder eine Veränderung des Momentenkennfeldes anzupassen.As a result, this information can be used to give a signal directly to the driver that the clutch has reached a wear range end, for example. But it can also be stored information for maintenance, which is read during a diagnosis of the vehicle. Furthermore, influence can be exerted on the engine control in order to adapt the driving behavior of the motor vehicle, for example by throttling the maximum engine torque or changing the torque map.

Durch diese Informationsgewinnung über den tatsächlichen Betriebszustand bzw. die noch zur Verfügung stehende Verschleißreserve der Kupplung kann ein Ausfall der Kupplung weitgehend verhindert werden. Es kann so auch eine veränderte Nutzung eines Nachstellsystems mit geringem Risiko genutzt werden. So ist z.B. möglich, nur einen Teilbereich des Verschleißbereiches durch den Nachstellmechanismus zu kompensieren, was den Vorteil darin hat, dass kleinere und weniger belastete Bauteile verwendet werden können. Der anschließende Nutzungsabschnitt ohne Verschleißnachstellung wird dann durch die vorgeschlagene Momentenüberwachung mit mehr Sicherheit realisiert. Through this information about the actual operating condition or the still available wear reserve of the clutch failure of the clutch can be largely prevented. It can also be used as a modified use of a Nachstellsystems with low risk. For example, e.g. possible to compensate only a portion of the wear area by the adjusting mechanism, which has the advantage that smaller and less loaded components can be used. The subsequent use section without wear adjustment is then realized by the proposed torque monitoring with more security.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008043492 A1 [0003]
DE 69808414 T2 [0004]

Claims

Method for determining a state of wear of a clutch, which is arranged to interrupt a power flow between an internal combustion engine and a drive train of a motor vehicle and is actuated by a disc spring, characterized in that a transmitted clutch torque measured by the diaphragm spring with a non-degressive operating force characteristic coupling is closed and upon reduction of the transmitted clutch torque against a predetermined clutch torque on the wear of the clutch.

A method according to claim 1, characterized in that the transmitted clutch torque is measured at constant friction parameters.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the transmittable clutch torque is determined in a driving condition of the motor vehicle, wherein in traction with an increased engine torque of the internal combustion engine, a slip occurs on the clutch.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that when the clutch is closed, a measurement of an actuating travel of the clutch is performed at a predetermined force of the plate spring.