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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug zur Verwendung dieses Verfahrens.
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In der
DE 10 2007 026 770 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes einer Kupplung offenbart. Dabei wird der Verschleiß der Kupplung durch die Änderung der Ausrückkraft ermittelt. Eine ansteigende Ausrückkraft weist hierbei auf einen ansteigenden Verschleiß hin. Hierbei ist insbesondere ein Sensor zur Ermittlung der tatsächlichen Ausrückkraft notwendig. Zudem werden heutzutage Systeme zum Ausgleich des Verschleißes der Kupplungsscheibe verwendet, wobei bei derartigen Systemen über die Lebensdauer der Reibungskupplung keine derartige Änderung der Ausrückkraft zur Betätigung der Kupplung auftritt.
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Ebenso ist in der
EP 2 184 507 A1 ein weiteres Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes einer Schaltkupplung offenbart. Hierbei wird neben der Ausrückkraft auch der Ausrückweg ermittelt. Auch dieses System ist aufgrund des benötigten Kraftsensors bei der Verwendung eines Verschleißausgleichs für eine Kupplungsscheibe nicht praktikabel.
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Es ist daher Aufgabe ein kostengünstiges Verfahren bereit zu stellen, mit dem der Verschleiß einer Kupplungsscheibe und gegebenenfalls die zu erwartende Restlaufleistung auf einfache Art und Weise sicher ermittelt werden kann, insbesondere unter Verwendung eines Verschleißausgleichs für eine Kupplungsscheibe.
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Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ausgeführt.
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Bei dem Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs wird der Verschleiß des gesamten Kupplungssystems bzw. der gesamten Reibungskupplung ermittelt. Dabei ist die Reibungskupplung Teil eines Antriebsstranges und günstigerweise zwischen einer Antriebseinheit und einer Schalteinheit angeordnet. Bei der Reibungskupplung kann es sich um alle bekannten Kupplungssysteme handeln, insbesondere eine Einscheibenkupplung, eine Mehrscheibenkupplung sowie eine Doppelkupplung, automatisiert sowie manuell betätigt. Die Schalteinheit ist dabei günstiger Weise als Schaltgetriebe oder als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet. Die Antriebseinheit kann beispielsweise als Verbrennungsmotor oder auch als elektrischer Antriebsmotor ausgeführt sein. Die Schalteinheit kann auch als manuelles, als Handschaltgetriebe oder als automatisiertes Getriebe ausgeführt sein.
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Bei dem Verfahren wird über die Lebensdauer der Reibungskupplung mehrfach die Übertragungssicherheit ermittelt, woraus auf den Verschleiß der Reibungskupplung geschlossen und je nach Anforderung auch eine Prognose für die zu erwartende Lebensdauer der Reibungskupplung gegeben werden kann.
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Die Übertragungssicherheit entspricht hierbei im Wesentlichen dem Drehmoment, welches von der Reibungskupplung zusätzlich zum maximal möglichen Motormoment übertragen werden kann. Innerhalb dieses Zustands stellt die Reibungskupplung eine drehfeste Verbindung zwischen Antriebseinheit und Schalteinheit her. Diese Übertragungssicherheit nimmt mit der Lebensdauer der Reibungskupplung ab. Sobald die Übertragungssicherheit mit dem Ende der Lebensdauer der Reibungskupplung entfällt, kann die Reibungskupplung zunächst hohe Motordrehmomente nicht mehr übertragen, bis es zu einem Ausfall der Reibungskupplung kommt.
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Die Übertragungssicherheit wird hierbei im Wesentlichen durch einen Kupplungsweg, insbesondere Einrückweg oder Ausrückweg der Kupplung, ermittelt, der zwischen einem vollständig geschlossenen Zustand und einem schlupfenden Zustand liegt. In dem schlupfenden Zustand weisen die Antriebseinheit und die Schalteinheit, beispielsweise die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors sowie eine Getriebeeingangswelle, eine geringe Differenzdrehzahl auf. Beispielsweise wird die Reibungskupplung während der Fahrt immer weiter geöffnet, bis ein Schlupf der Reibungskupplung, der sich durch die Differenzdrehzahl äußert, ermittelt wird. Zur Ermittlung der Differenzdrehzahl kann beispielsweise die Drehzahl der Antriebseinheit mit einem ersten Sensor und die Drehzahl der Schalteinheit mit einem zweiten Sensor überwacht werden. Die Übertragungssicherheit der Reibungskupplung wird während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ermittelt.
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Mit zunehmendem Verschleiß der Reibungskupplung verringern sich die Übertragungssicherheit und entsprechend auch der Kupplungsweg, bis es zum Ende der Lebensdauer der Reibungskupplung zu einem Verlust der Drehmomentübertragungssicherheit kommt. Der Verschleiß einer Reibungskupplung ergibt sich unter anderem aus der Abnutzung der Kupplungsscheibe sowie dem Verschleiß der Betätigungseinheit, insbesondere der Membranfeder und deren Ansteuerpunkten, beispielsweise den zugehörigen Schneiden. Bei Verwendung eines Verschleißausgleichs ist der Verschleiß der Kupplungsscheibe im Wesentlichen ausgeglichen und hierbei nicht separat ermittelbar. Der Verschleiß des Gesamtsystems der jeweiligen Reibungskupplung ist jedoch jederzeit ermittelbar, sodass dieses Verfahren für Kupplungssysteme mit Verschleißausgleich sowie für Kupplungssysteme ohne Verschleißausgleich geeignet ist.
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Die Übertragungssicherheit bzw. der Kupplungsweg wird während der Lebensdauer der Reibungskupplung vorzugsweise mehrfach ermittelt und günstigerweise gespeichert.
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Dabei kann der ermittelte Kupplungsweg, gegebenenfalls auch ausschließlich der ermittelte Kupplungsweg, zur Bestimmung des Verschleißes der Reibungskupplung verwendet werden.
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Hierbei ist es beispielsweise möglich einen maximalen Kupplungsweg vorab zu hinterlegen oder den maximalen Kupplungsweg auf Grundlage des ersten oder größten ermittelten Kupplungswegs festzulegen. Beispielsweise kann der Verschleiß als linear angenommen werden, oder auch durch Vergleich mit hinterlegten Verschleiß-Kupplungsweg-Wertepaaren bestimmt werden. Dabei erfolgt die Angabe über den Verschleiß günstigerweise als Prozentwert. Entsprechend können zu erwartende Restlaufleistungen für bestimmte Kupplungswege hinterlegt werden.
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An dem Kraftfahrzeug sind vorzugsweise zumindest ein erster Drehzahlsensor zur Ermittlung der Drehzahl der Antriebseinheit, ein zweiter Drehzahlsensor zur Ermittlung der Drehzahl einer Schalteinheit sowie ein Sensor zur Ermittlung des Kupplungswegs der Reibungskupplung ausgebildet. Daher ist die Anwendung des Verfahrens in einem Kraftfahrzeug mit automatisiertem Getriebe besonders vorteilhaft, da hierbei bereits die entsprechenden Sensoren vorhanden sind.
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Bei einer günstigen Ausgestaltung werden zunächst ein erster Kupplungsweg und ein zweiter Kupplungsweg bei einer jeweils zugehörigen ersten Laufleistung und einer zweiten Laufleistung ermittelt. Aus den ermittelten Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaaren wird entsprechend der Verschleiß und / oder eine zu erwartende Restlaufleistung ermittelt.
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Dabei bildet ein ermittelter Kupplungsweg mit der Laufleistung, bei der dieser ermittelt wurde, ein Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaar. Über die Lebensdauer der Reibungskupplung wird günstiger Weise eine Vielzahl von solchen Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaaren ermittelt und abgespeichert. Dabei kann die Restlaufleistung beispielsweise durch Extrapolation der abgespeicherten Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare ermittelt werden. Weitere Ausführungen hierzu im Folgenden.
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Zudem ist es möglich, dass die Ermittlung des Verschleißes lediglich auf dem momentanen Kupplungsweg basiert, wobei die Bestimmung der zu erwartenden Restlaufleistung unter Verwendung der Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare erfolgt. Dabei können der Verschleiß und die Restlaufleistung unabhängig voneinander nach jeder der in diesem Dokument erläuterten Möglichkeiten ermittelt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird der Kupplungsweg beim Einrücken und / oder beim Ausrücken der Reibungskupplung ermittelt.
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Dadurch wird der Kupplungsweg entweder als Einrückweg und / oder als Ausrückweg bestimmt. Bei dem Ausrückweg wird der Kupplungsweg ausgehend von einem geschlossenen Zustand der Reibungskupplung hin zu einem schlupfenden Zustand der Reibungskupplung bestimmt ist. Andererseits kann der Kupplungsweg als Einrückweg beim Schließen der Kupplung, also beim Überfahren des schlupfenden Zustandes hin zu einem vollständig geschlossenen Zustand der Reibungskupplung ermittelt werden.
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Dabei ist die Variante zur Ermittlung des Ausrückwegs aus mehreren Gründen bevorzugt. Einerseits kann die Kupplung bei maximalem Drehmoment der Antriebseinheit langsam, mit Vorteil schrittweise, geöffnet werden, bis die Differenzdrehzahl detektiert wird. Bei einem Einrücken handelt es sich zumeist um einen normalen Kupplungsvorgang, der zumeist nicht derart langsam durchgeführt wird und somit nur bedingt zur Detektion der Differenzdrehzahl geeignet ist.
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Günstiger Weise wird die Reibungskupplung bei der Ermittlung des Kupplungswegs schrittweise geöffnet.
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Hierdurch ist ein einfaches und sicheres Herantasten an den schlupfenden Zustand der Reibungskupplung möglich, wodurch die tatsächlich erzeugte bzw. gemessene Differenzdrehzahl möglichst gering bleibt. Dadurch ist ein genauer Messvorgang möglich. Durch die geringe Differenzdrehzahl, die zur Sensierung nötig ist, kann das Verfahren zur Ermittlung des Kupplungswegs für den Fahrer des Kraftfahrzeugs unbemerkt durchgeführt werden.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Relativdrehzahl maximal 50 Umdrehungen pro Minute beträgt.
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Dadurch kann das Verfahren angewendet werden, ohne das ein Fahrer des Kraftfahrzeugs dies mitbekommt. Ein Anstieg der Drehzahl ist hierbei in etwa einer Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors von 100 bis zu 200 Umdrehungen pro Minute wahrnehmbar, so dass die maximal erzeugte Relativdrehzahl während der Ermittlung des Kupplungswegs zumindest unterhalb dieser Werte bleibt. Durch schrittweises Herantasten an den schlupfenden Zustand kann die Relativdrehzahl zumeist jedoch wesentlich geringer gehalten werden. Diese Werte entsprechen im Wesentlichen einer niedrigen oder geringen Differenzdrehzahl.
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In einer Variante des Verfahrens wird der erste Kupplungsweg im Neuzustand der Reibungskupplung und weitere Kupplungswege bei ansteigender Laufleistung ermittelt.
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Dabei werden die Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare günstiger Weise in gleichmäßigen Schritten, beispielsweise alle X-Kilometer ermittelt. X kann hierbei im Wesentlichen frei gewählt werden, wobei sich Laufleistungsschritte von 5.000, 10.000, 15.000 Kilometer oder innerhalb eines Bereichs hiervon als vorteilhaft herausgestellt haben. Ebenso kann die Ermittlung des Kupplungswegs beispielsweise bei jeder Fahrt durchgeführt werden, zumindest vorzugsweise dann, wenn ein bestimmter Betriebszustand vorliegt. Führt man diese Verfahren lediglich bei bestimmten Betriebszuständen bzw. unter bestimmten äußeren Bedingungen durch, so lassen sich Messfehler aufgrund unterschiedlicher äußerer Bedingungen weitestgehend eliminieren.
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Somit ist es von Vorteil, wenn die Ermittlung der Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare in einem bestimmten Betriebszustand der Reibungskupplung erfolgt. Die Ermittlung eines der Kupplungswegs-Laufleistungs-Wertepaare kann unter anderem auch innerhalb eines Laufleistungsbereichs um den jeweiligen Schritt herum ausgeführt werden kann. Beispielsweise alle X km innerhalb eines 100 km oder 200 km Laufleistungsbereichs um die Laufleistung X herum.
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In einer weiteren Variante kann pro Schritt bzw. innerhalb dessen Laufleistungsbereichs beispielsweise eine Vielzahl von derartigen Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaaren ermittelt werden, wobei anschließend ein Mittelwert gebildet wird. Gegebenenfalls können dadurch auch unplausible Messwerte ausgeschlossen werden.
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Weitere Ausführungen zur Erfassung der Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare sowie der Ermittlung des Verschleißes und der zu erwartenden Restlebensdauer der Reibungskupplung werden im Weiteren noch gemacht.
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Mit besonderem Vorteil wird die Ermittlung der Kupplungswege bei vergleichbaren Betriebszuständen der Reibungskupplung durchgeführt.
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Das Verhalten der Reibungskupplung und der zugehörige Kupplungsweg sind von verschiedenen Parametern abhängig, insbesondere der Temperatur der Reibungskupplung. Daher ist es von Vorteil, wenn die Ermittlung der Kupplungswege bei vergleichbaren Betriebszuständen durchgeführt wird, beispielsweise nur bei Vorliegen einer Temperatur der Reibungskupplung innerhalb eines bestimmten Temperaturfensters. Ein weiteres Kriterium für das Verhalten der Reibungskupplung kann unter anderem das von der Antriebseinheit erzeugte Drehmoment sowie der Gang, der in der Schalteinheit eingelegt ist.
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Mit besonderem Vorteil wird die Antriebseinheit während der Ermittlung des Kupplungswegs bei maximalem Drehmoment betrieben.
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Dies kann in dem Fahrzeug beispielsweise an einer Steigung mit niedrigem Gang oder bei gleichmäßiger Fahrt in der Ebene sowie in einem hohen Gang sein.
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Günstiger Weise wird der Kupplungsweg ermittelt, während sich das Kraftfahrzeug an einem steilen Hang aufwärts oder in einem hohen Gang fortbewegt.
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Mit Vorteil wird der Fahrer über den Verschleiß, die zu erwartende Restlaufleistung und / oder den bevorstehenden Verlust der Übertragungssicherheit der Reibungskupplung informiert. Gegebenenfalls kann der Fahrer dies auch abrufen. Dabei kann der Fahrer beispielsweise innerhalb der letzten 10.000 km über den Bordcomputer auf einen zu erwartenden Ausfall der Reibungskupplung informiert werden.
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Diese Information kann beispielsweise über den Bordcomputer angezeigt werden oder über diesen abrufbar sein. Dadurch kann der Fahrer bereits frühzeitig einen Aufenthalt in einer Werkstatt planen und somit sein Kraftfahrzeug logistisch optimal einsetzen.
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Ein derartiges Verfahren ist unter anderem bei Kraftfahrzeugen wie NKWs und PKWs anwendbar.
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Bevorzugter Weise wird zur Ermittlung des Verschleißes oder der zu erwartenden Restlebensdauer eine Vielzahl von Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaaren verwendet, die über eine lineare oder vordefinierte Kurve extrapoliert werden, um den Verschleiß und / oder die Restlaufleistung zu ermitteln.
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Dabei kann beispielsweise die Gesamtzahl der Kupplungsweg-Laufleistung-Wertepaare verwendet werden, oder lediglich ein Anteil derer, vorzugsweise die zuletzt ermittelten Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare. Dadurch kann bei der Ermittlung der Restlaufleistung insbesondere veränderten Bedingungen Rechnung getragen werden, beispielsweise einem anderen Fahrer mit einem anderen Fahrstil, der einen höheren Verschleiß der Reibungskupplung fordert. Ebenso wäre auch ein sich ändernder Einsatzweck des Kraftfahrzeugs als Ursache zu nennen.
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Dabei wird die Vielzahl der Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare linear oder durch eine vordefinierte Kurve extrapoliert. Diese Prognose aufgrund der zurückliegenden Messwerte ermöglicht den Rückschluss auf die Laufleistung, an dem die Übertragungssicherheit voraussichtlich nicht mehr gegeben ist. Dies kann beispielsweise dem Wert Null für den Kupplungsweg entsprechen. Sobald die extrapolierte Kurve, die im Wesentlichen den Verlauf des Kupplungsweges über die Lebensdauer der Reibungskupplung prognostiziert, den Wert Null schneidet, kann eine diesem Wert zugehörige Lebensdauer als die zu erwartende Gesamtlaufleistung interpretiert werden. Aus dieser Gesamtlaufleistung lässt sich mithilfe der aktuellen Laufleistung die Restlebensdauer der Reibungskupplung bzw. die Restlaufleistung ermitteln.
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Bei der Extrapolation kann beispielsweise ein linearer Verlauf oder auch ein vordefinierter Verlauf zugrunde gelegt werden. Der vordefinierte Verlauf kann beispielsweise einem tatsächlichen, optimalen Verschleißverhalten entsprechen und durch eine entsprechende parameterbehaftete Formel für eine Kurve definiert sein. Bei der Extrapolation werden entsprechend die Parameter der Formel aus den Kupplungsweg-Lebensdauer-Wertepaaren ermittelt und daraus die Restlebensdauer prognostiziert.
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Hierdurch kann beispielsweise Besonderheiten im Verhalten des Kupplungswegs über die Lebensdauer der Reibungskupplung Rechnung getragen werden, wie beispielsweise einem Verschleißausgleich für eine Kupplungsscheibe, der lediglich über einen Teil der Gesamtlaufleistung funktionsfähig ist.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass Verschleiß-Kupplungsweg-Wertepaare hinterlegt oder abrufbar sind, anhand derer der Verschleiß bestimmt wird.
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Dabei kann der ermittelte Kupplungsweg direkt in den Verschleiß der Reibungskupplung umgerechnet werden.
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Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug zur Anwendung des Verfahrens gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9 und / oder zumindest einer der vorherigen Ausführungen beansprucht.
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Das Verfahren soll im Weiteren anhand mehrerer Figuren nochmals beispielhaft und ausführlich erläutert werden. Es zeigen:
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1 Eine schematisch dargestellte Reibungskupplung;
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2 einen Verlauf der Anpresskraft gegenüber Verschleiß sowie der Abfall der Anpresskraft beim Ausrücken der Reibungskupplung;
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3 eine grafische Darstellung von mehreren Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaaren in beispielhafter grafischer Auswertung;
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4 Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes der Reibungskupplung und / oder der Restlaufleistung.
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In der 1 ist beispielhaft und schematisch eine Reibungskupplung 10 dargestellt. Die Reibungskupplung 10 umfasst hierbei ein Schwungrad 12, eine Anpressplatte 14 und eine Membranfeder 16, die gemeinsam drehbar mit einer Antriebseinheit ausgebildet sind. Die Antriebseinheit ist hierbei nicht dargestellt. Zudem ist zwischen dem Schwungrad 12 und der Anpressplatte 14 eine Kupplungsscheibe 18 mit Reibbelägen 20 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 18 ist dabei weiterhin mit einer Getriebeeingangswelle eines Schaltgetriebes drehfest verbunden. Auch die Getriebeeingangswelle ist hierbei nicht dargestellt. Das Schwungrad 12 und die Anpressplatte 14 sind dabei drehfest über ein Gehäuse 13 miteinander verbunden.
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In dieser Ausführungsvariante der Reibungskupplung 10 ist ein Verschleißausgleich 22 für die Kupplungsscheibe 18 ausgebildet. Dieser schematisch dargestellte Verschleißausgleich 22 ist optional. Durch die Membranfeder 16 kann eine Kraft auf die Anpressplatte 14 übertragen werden, so dass die Kupplungsscheibe 18 über deren Reibbeläge 20 drehfest mit dem Schwungrad 12 und der Anpressplatte 14 verbunden ist. Dadurch sind die Antriebseinheit und das Schaltgetriebe drehfest miteinander verbunden, so dass diese gemeinsam mit derselben Drehzahl rotieren.
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Die Anpresskraft, die durch die Membranfeder 16 auf die Anpressplatte 14 und dementsprechend auch auf die Reibbeläge 20 der Kupplungsscheibe 18 aufgebracht wird ist in 2 dargestellt. Dabei ist die Anpresskraft entlang der Y-Achse 24 gegenüber dem Verschleißweg entlang der X-Achse 26 dargestellt. Der Verlauf der Anpresskraft gegenüber dem Verschleiß ist durch die Kennlinie 28 dargestellt. Dabei ist die maximale Anpresskraft im Neuzustand am Punkt N gegeben und nähert sich mit zunehmender Laufleistung gemäß der Kennlinie 28 dem Punkt V an, bei dem die Reibungskupplung verschlissen ist. Dabei liegt der Punkt V genau an der Schnittstelle der Kennlinie 28, die die Anpresskraft der Reibungskupplung 10 gegenüber dem Verschleiß aufträgt, und der erforderlichen Anpresskraft für das maximale Motormoment, eingezeichnet durch die Linie 30.
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Sinkt die Anpresskraft der Reibungskupplung unter die erforderliche Anpresskraft für das maximale Motormoment 30, dann kann die Reibungskupplung 10 während des Betriebs durchrutschen. Die Reibungskupplung 10 sollte spätestens zu diesem Zeitpunkt ausgetauscht werden.
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Zudem sind in der 2 beispielhaft weitere Kennlinien 32 dargestellt, die den Verlauf der übertragbaren Anpresskraft der Reibungskupplung 10 beim Ein- und Ausrücken der Reibungskupplung 10 darstellen. Dabei stellt die Kennlinie 32a den Verlauf im Neuzustand dar, die Kennlinie 32c im verschlissenen Zustand, sowie die Kennlinie 32b in einem gebrauchten Zustand.
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Beim Öffnen der Reibungskupplung nimmt die Anpresskraft hierbei im Wesentlichen linear gegenüber dem Ausrückweg, der entlang der X-Achse nach links aufgetragen ist, ab. Das Schwungrad 12 und die Anpressplatte 14 sind mit der Kupplungsscheibe so lange drehfest verbunden, so lange bei maximalem Drehmoment der Antriebseinheit die Anpresskraft der Membranfeder 16 über der erforderlichen Anpresskraft für maximales Drehmoment 30 der Antriebseinheit liegt.
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Unterschreitet die Anpresskraft der Membranfeder durch Ausrücken diesen Wert, so tritt eine Differenzdrehzahl zwischen der Antriebseinheit, also auch dem Schwungrad 12, der Anpressplatte 14, der Membranfeder 16, und der Schalteinheit, somit auch der Kupplungsscheibe 18, auf. Dabei kann diese Drehzahldifferenz bzw. der Schlupf der Reibungskupplung 10 über den Vergleich der Drehzahlen eines ersten Sensors, der die Drehzahl der Antriebseinheit bestimmt, und eines zweiten Drehzahlsensors, der die Drehzahl des Schalteinheit ermittelt, bestimmt werden.
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Der Kupplungsweg 34 ist somit der Weg, der benötigt wird, die Reibungskupplung von einem vollständig geschlossenen Zustand G in einen schlupfenden Zustand S zu bringen. Bei verschlissener Reibungskupplung 10 entspricht der vollständig geschlossene Zustand Gc im Wesentlichen dem schlupfenden Zustand Sc. Der Kupplungsweg 34 ist im verschlissenen Zustand Gc nicht mehr vorhanden und somit Null. Bei neuwertigem Zustand der Reibungskupplung 10 entspricht der Kupplungsweg 34 seinem Maximum.
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Der Kupplungsweg 34 ist dabei abhängig vom Verschleißzustand der Reibungskupplung. Ein derartiger Verschleiß macht sich unter anderem über die Abnutzung der Schneiden 17, gegenüber denen sich die Membranfeder 16 abstützt, und dem Verschleiß der Reibbeläge 20, der Kupplungsscheibe 18 bemerkbar. Bei Verwendung eines Verschleißausgleichs 22 ist der Verschleiß der Reibbeläge 22 zu vernachlässigen, da dieser ausgeglichen wird.
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Mit zunehmendem Verschleiß verändert sich somit die von der Membranfeder 16 aufgebrachte Anpresskraft und entsprechend verringert sich somit der Kupplungsweg 34. Der Kupplungsweg 34b in gebrauchtem Zustand ist somit kleiner als der Kupplungsweg 34a im Neuzustand N. Der Kupplungsweg 34c in verschlissenem Zustand V der Reibungskupplung 10 entspricht hierbei dem Wert Null. Die Reibungskupplung 10 muss ausgetauscht werden.
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Zusammenfassend lässt sich der Kupplungsweg 34 bestimmen, in dem die Reibungskupplung betätigt bzw. geöffnet wird, günstiger Weise langsam und schrittweise, bis eine Drehzahldifferenz zwischen der Antriebseinheit und der Schalteinheit ermittelt wird. Der Kupplungsweg 34 kann beispielsweise durch einen Wegsensor eines Ausrückers, der nicht dargestellt ist, ermittelt werden.
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Zudem ist es auch möglich den Kupplungsweg 34 als Einrückweg beim Schließen der Kupplung zu ermitteln, ausgehend von dem schlupfenden Zustand S, an dem die Differenzdrehzahl endet, bis zur vollständig geschlossenen Reibungskupplung 10 ziehen.
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Die Ermittlung des Kupplungswegs 34 wird dabei günstiger Weise in vergleichbaren Betriebszuständen ermittelt. Insbesondere ist der Reibwert der Reibbeläge 20 temperaturabhängig. Der Kupplungsweg 34 wird somit günstiger Weise in warmen Zustand der Reibungskupplung, also bei Betriebstemperatur ermittelt. Zudem wird die Antriebseinheit während der Ermittlung des Kupplungswegs günstiger Weise bei maximalem Drehmoment betrieben. Dies kann beispielsweise bei gleichmäßiger Fahrt in einem hohen Gang oder an einem Hang bergauf der Fall sein.
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Der Kupplungsweg wird dabei über die Lebensdauer der Reibungskupplung günstigerweise mehrfach erfasst und als Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaar abgespeichert. Eine grafische Darstellung ist hierbei in der 3 gezeigt. Dabei ist entlang der X-Achse 36 die Laufleistung und entlang der Y-Achse der Kupplungsweg 38 aufgezeichnet.
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Beispielhaft sind hierbei mehrere Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare 40 eingezeichnet. Weiterhin soll hierbei beispielhaft angenommen werden, dass die Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare einen Abstand von etwa 10.000 Kilometer aufweisen. Dabei kann ein Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaar einen Mittelwert darstellen, der sich aus mehreren ermittelten Kupplungswegen innerhalb eines um den Schritt herum begrenzten Laufleistungsbereichs ergibt.
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Man erkennt, dass die Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare eine gewisse Streuung aufweisen. Dabei ist aufgrund der Übersichtlichkeit lediglich eines der Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare mit einer Bezugsziffer versehen. Der zukünftige Verlauf des Verschleißes der Reibungskupplung 10 kann durch lineare Extrapolation mittels einer Linie 42a ermittelt werden.
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Als zu erwartende Gesamtlaufleistung L, insbesondere La, kann hierbei der Schnittpunkt zwischen der Linie 42a und der X-Achse herangezogen werden. Die X-Achse entspricht hierbei einem Kupplungsweg mit dem Wert Null.
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Dabei ist es ebenso möglich lediglich einen Teil der Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare 40 heranzuziehen, beispielsweise die zuletzt ermittelten. Dies ist durch Linie 42 b mit einer zugehörigen Gesamtlaufleistung Lb dargestellt. Dabei können eine bestimmte Anzahl an Wertepaaren, beispielsweise 10 oder 15 Stück, verwendet werden. Alternativ können auch alle Wertepaare innerhalb einer Laufleistung von 50.000 oder 100.000 km bevor der aktuellen Laufleistung verwendet werden.
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In einer weiteren Variante kann ein vordefinierter Verlauf, der bei der Lebensdauer der Reibungskupplung 10 zu erwarten ist, herangezogen werden. Der Verlauf 44 wird dabei mathematisch an den Verlauf der Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare 40 angepasst. Die erwartete Gesamtlaufleistung entspricht hierbei Lc.
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Mit besonderem Vorteil wird bei der Ermittlung der Lebensdauer und des Verschleißes, immer das zuletzt ermittelte Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaar 40a verwendet. Die ermittelte Linie oder Kurve, die den zukünftigen Verlauf beschreibt, verläuft in diesem Fall immer durch das zuletzt ermittelte Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaar 40a.
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Die Restlebensdauer lässt sich dementsprechend aus der momentanen Laufleistung ML und der zu erwartenden Gesamtlaufleistung L bestimmen. Durch die verschiedenen Methoden zur Extrapolation erhält man ebenso verschiedene Ergebnisse für die zu erwartende Gesamtlaufleistung. Die in der 3 gezeigten Unterschiede sind dabei übertrieben dargestellt.
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Der Verschleiß kann beispielsweise als linear mit dem Kupplungsweg abfallend ermittelt werden. Hierzu ist beispielhaft eine weitere Achse 37 eingezeichnet. Der maximale Kupplungsweg entspricht hierbei 100 %, wobei dieser linear zur X-Achse 36 hin auf 0% abfällt. Alternativ kann der Verschleiß beispielsweise aus der zu erwartenden Restlaufleistung gegenüber der Gesamtlaufleistung ermittelt werden, insbesondere L – ML / L . Zudem kann auch ein Verschleiß durch eine hinterlegte Kurve ermittelt werden, die im Wesentlichen Verschleiß-Kupplungsweg-Wertepaare beinhaltet.
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In der 4 ist das Verfahren in Form eines Ablaufschemas nochmals dargestellt. Dabei wird zunächst in einem ersten Schritt 48 abgewartet, bis die korrekten Betriebsbedingungen vorherrschen. Sobald dies der Fall ist, wird in einem weiteren Schritt 50 der Kupplungsweg bestimmt. Dieser ermittelte Kupplungsweg kann beispielsweise nach Schritt 54 gespeichert werden. Sofern bisher nur ein einziges Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaar gespeichert ist, wird abgewartet, bis wieder die korrekten Betriebsbedingungen nach Schritt 48 vorliegen, um weitere Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare zu ermitteln. Gegebenenfalls wird hierbei eine gewisse Laufleistung abgewartet. Sobald zumindest zwei Kupplungsweg-Laufleistung-Wertepaare gespeichert sind, kann gemäß Schritt 56 der Verschleiß oder die zu erwartende Restlaufleistung ermittelt werden. Günstigerweise wird die Schleife 58 Dauerhaft durchlaufen.
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Bei der Ermittlung des Verschleißes und gegebenenfalls auch bei der Bestimmung der Restlaufleistung, kann ausgehend von der Ermittlung des Kupplungswegs nach Schritt 50 der Verschleiß gemäß Schritt 56 direkt ermittelt werden. Dies ist wie weiter oben erläutert bei bestimmten Ermittlungsvarianten möglich. Ebenso wird auch hier die Schleife 58 ununterbrochen durchlaufen. Im Wesentlichen wird hierbei lediglich der Schritt 54 übersprungen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Reibungskupplung
- 12
- Schwungrad
- 13
- Gehäuse
- 14
- Anpressplatte
- 16
- Membranfeder
- 18
- Kupplungsscheibe
- 20
- Reibbelag
- 22
- Verschleißausgleich
- 24
- y-Achse
- 26
- x-Achse
- 28
- Kennlinie / Anpresskraft gegenüber Verschleiß
- 30
- Linie / Anpresskraft für maximales Drehmoment der Antriebseinheit
- 32, a, b, c
- Kennlinie / Anpresskraft beim Ein- / Ausrücken
- 34
- Kupplungsweg
- 36
- x-Achse / Laufleistung
- 37
- Achse / Verschleiß
- 38
- y-Achse / Kupplungsweg
- 40
- Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaare
- 42a, b
- Linie / linear extrapolierter Verlauf des Kupplungswegs
- 44
- Verlauf
- 48
- Betriebsbedingung
- 50
- Ermittlung Kupplungsweg
- 54
- Speichern des Kupplungsweg-Laufleistungs-Wertepaars
- 56
- Ermittlung des Verschleißes, der zu erwarteten Restlaufleistung
- 58
- Schleife
- N
- Neuzustand der Reibungskupplung
- V
- Verschlissener Zustand der Reibungskupplung
- ML
- momentane Laufleistung
- L, a, b, c
- zu erwartende Gesamtlaufleistung
- S, a, b, c
- schlupfender Zustand der Reibungskupplung
- G, a, b, c
- vollständig geschlossener Zustand der Reibungskupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007026770 A1 [0002]
- EP 2184507 A1 [0003]
