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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Verschleißes einer Reibungskupplung eines automatisierten Kupplungssystems eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Reibungskupplung mittels eines einen Wegsensor umfassenden Aktors bewegt wird und ein kupplungstypischer Betätigungspunkt der Reibungskupplung überwacht wird.
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In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend automatisierte, von einem elektrisch angetriebenen Aktor betätigte Kupplungen eingesetzt. Gemäß der
DE 10 2010 024 941 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilantriebssträngen bekannt, von denen jeder mittels einer Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist. Im Fahrbetrieb des das Doppelkupplungsgetriebe umfassenden Fahrzeuges wird ein Tastpunkt der Kupplung unabhängig vom Motormoment ermittelt. Dieser Tastpunkt wird dabei während der Inbetriebnahme des Fahrzeuges bestimmt und dann während des Betriebes des Fahrzeuges adaptiert. Eine solche Adaption ist notwendig, da sich der Tastpunkt aufgrund eines Verschleißes des Belages der Kupplungsscheiben einer Reibkupplung verändert. Unter dem Tastpunkt wird dabei die Position der Kupplung verstanden, bei welcher die Kupplung beginnt ein Moment zu übertragen.
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Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Tastpunktes ist aus der
DE 10 2015 221 031 A1 bekannt, bei welchem zwischen zwei Schnüffelvorgängen eines hydrostatischen Kupplungsaktors der Tastpunkt aus einer Momentendifferenz zwischen einem von dem Verbrennungsmotor ausgegebenen Moment und einem aus einem Kupplungsmodell bestimmten Kupplungsmoment ermittelt wird.
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Aus der
WO 2015/188825 A2 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Tastpunktes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges bekannt, wobei der Tastpunkt durch langsames Betätigen der Hybridtrennkupplung, ausgehend von einer Position der Hybridtrennkupplung, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, unter Beobachtung eines Momentes des Elektrotraktionsantriebes bestimmt wird, wenn eine definierte Momentenerhöhung detektiert wird.
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Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass der maximale Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erst durch einen Funktionsverlust der Reibungskupplung, d.h. beim Durchrutschen der Kupplungsscheibe, detektiert wird. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug im Extremfall nicht weiter benutzt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung eines Verschleißes einer Reibungskupplung eines automatisierten Kupplungssystems eines Kraftfahrzeuges anzugeben, bei welchem der Verschleiß der Reibungskupplung noch bei funktionstüchtiger Kupplung erkannt wird.
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Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Änderung des kupplungstypischen Betätigungspunktes getriebefest überwacht wird und bei Überschreitung einer vorgegebenen, eine Verschleißreserve kennzeichnenden Betätigungspunktschwelle durch den kupplungstypischen Betätigungspunkt vorzeitig auf ein Erreichen des Verschleißendes der Reibungskupplung erkannt wird. Die Änderung des kupplungstypischen Betätigungspunktes, vorzugsweise eines Tastpunktes der Reibungskupplung, im Koordinatensystem des Getriebes wird durch eine Veränderung der Position der Tellerfederzungen, die die Kupplungsscheibe betätigt, hervorgerufen, was durch den zunehmenden Verschleiß des Reibbelages der Reibungskupplung verursacht wird. Durch das vorzeitige Erkennen des Verschleißendes des Reibbelages der Reibungskupplung besteht die Möglichkeit, dass das Fahrzeug rechtzeitig einer Werkstatt zugeführt werden kann, um die verschlissenen Reibbeläge auszutauschen.
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Vorteilhafterweise wird bei Erreichen der Betätigungspunktschwelle durch den Betätigungspunkt ein Signal über das bevorstehende Erreichen des Verschleißendes der Reibungskupplung ausgegeben. Somit kann bei einem normalen Werkstattaufenthalt durch eine durch das Signal erzeugte Serviceanzeige darauf hingewiesen werden, dass sich die Reibungskupplung nahe dem Verschleißende bewegt, wodurch vorbeugende Maßnahmen, beispielsweise der Ersatz des Reibbelages der Reibungskupplung, zeitnah ausgeführt werden können. Dies ist insbesondere für Kraftfahrzeuge, die in Fahrzeugflotten eingesetzt werden, von besonderer Bedeutung, da dadurch eine hohe Verfügbarkeit der Flotte durch einen präventiven Tausch der Reibungskupplung bei einem regulären Werkstattaufenthalt ermöglicht wird.
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In einer Ausgestaltung wird die Änderung des kupplungstypischen Betätigungspunktes mit dem Wegsensor erfasst. Durch einen Wegsensor kann ein Wegwandern des Betätigungspunktes über die Lebensdauer der Reibungskupplung ausreichend sensiert werden.
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In einer Weiterbildung ist die Betätigungspunktschwelle als Betätigungspunktbereich ausgebildet, der mit einer kleineren Reibbelagstärke korreliert als eine tatsächlich vorhandene Reibbelagstärke der Reibungskupplung. Diese Ausführung erlaubt, dass der Betätigungspunkt nicht laufend beobachtet werden muss, sondern erst wenn davon ausgegangen wird, dass ein gewisser Verschleiß der Reibungskupplung vorhanden ist. Dadurch wird die Beobachtungszeit und somit auch Rechenkapazität reduziert. Der Betätigungspunktbereich wird dabei in Abhängigkeit eines Verschleißbereiches des Reibbelages festgelegt, welcher nahe zum Verschleißende der Reibungskupplung liegt. In diesem Verschleißbereich ist die Reibungskupplung noch funktionstüchtig. Unter dem Verschleißende soll dabei der vollständige Abrieb des Reibbelages verstanden werden, wo die Funktion der Reibungskupplung versagt.
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In einer Variante wird bei Verwendung einer verschleißnachstellenden Reibungskupplung bei Erreichen des Betätigungspunktschwellenbereiches ein Nachstellen der Reibungskupplung beendet und die weitere Änderung des Betätigungspunktes innerhalb des Betätigungspunktschwellenbereiches ausgewertet. Durch das Abschalten der Funktion der Verschleißnachstellung und somit dem Aufheben des Konstanthaltens der Position der Tellerfeder bewegt sich die Tellerfeder auf Grund der Verschleißzunahme der Reibungskupplung und ändert ihre Position. Die Änderung der Tellerfederposition wirkt sich auf den Betätigungspunkt aus. Durch die Beobachtung des Betätigungspunktes ist eine genaue Vorhersage darüber möglich, wann sich die Reibungskupplung ihrem Verschleißende nähert.
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In einer Ausgestaltung wird innerhalb des Betätigungspunktschwellenbereiches das Signal zur Anzeige des Erreichens des Verschleißendes der Reibungskupplung ausgegeben. Ein solches Signal wird entweder direkt an den Fahrzeugführer ausgegeben oder es wird in einem Fehlerspeicher abgelegt, wo es bei einer routinemäßigen Überprüfung durch Servicepersonal erkannt wird.
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Vorteilhafterweise wird das Signal in Abhängigkeit eines Gradienten der Änderung des Betätigungspunktes innerhalb des Betätigungspunktschwellenbereiches ausgegeben. Dabei erfolgt die Signalausgabe umso eher, je steiler der Gradient der Änderung des Betätigungspunktes ist, da auf einen schnelleren Verschleiß geschlossen wird.
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In einer Ausführung wird bei Überschreitung des Betätigungspunktschwellenbereiches die Reibungskupplung als funktionsuntüchtig eingestuft. Dies kann ebenfalls durch ein weiteres optisches oder akustisches Signal erfolgen, die den Fahrzeugführer auffordert, unverzüglich eine Werkstatt aufzusuchen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Verschleißes einer Reibungskupplung eines automatisierten Kupplungssystems eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Reibungskupplung mittels eines einen Wegsensor umfassenden Aktors bewegt wird und ein kupplungstypischer Betätigungspunkt der Reibungskupplung überwacht wird. Bei einem Verfahren, bei welchem zuverlässig ein Verschleiß des Reibbelages der Reibungskupplung erkannt wird, wird zur Überwachung einer Wegänderung des kupplungstypischen Betätigungspunktes ein Referenzierweg genutzt, welcher sich auf einen kupplungsfesten Anschlag bezieht, und bei Überschreitung einer vorgegebenen, eine Verschleißreserve kennzeichnenden Betätigungspunktschwelle durch den kupplungstypischen Betätigungspunkt vorzeitig auf ein Erreichen eines Verschleißendes der Reibungskupplung erkannt wird, wobei die Betätigungspunktschwelle in Abhängigkeit vom Referenzierweg eingestellt wird
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung einer selbstnachstellenden Reibungskupplung,
- 2 eine schematische Darstellung der Änderung der Position der Tellerfeder bei der selbstnachstellenden Reibungskupplung,
- 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist eine selbstnachstellende Reibungskupplung 1 in Explosionsdarstellung dargestellt. Zwischen einem Kupplungsgehäuse 2 und einer Reibungskupplung, von welcher der Übersichtlichkeit halber nur eine Anpressplatte 3 dargestellt ist, sind eine Tellerfeder 4, die über Zentrierbolzen 5 an dem Kupplungsgehäuse 2 abgestützt ist und ein rampenführender, verdrehbarer Verdrehring 6 angeordnet, wobei der Verdrehring 6 auf die Anpressplatte 3 zugreift. Diese Reibungskupplung 1 weist eine auf den Verdrehring 6 einwirkende Nachstelleinrichtung auf, die ein Ritzel 7 umfasst, welches an einer Spindelwelle 8 angeordnet ist, wobei die Spindelwelle 8 an der Anpressplatte 3 angeordnet ist und über das Ritzel 7 drehbar ist. In das Ritzel 7 greift zur Erzeugung einer Drehbewegung der Spindelwelle 8 eine Antriebsklinke 9 ein, die an dem Kupplungsgehäuse 2 befestigt ist. Bei einer Erhöhung des axialen Weges der Anpressplatte 3 im Verschleißzustand einer nicht weiter dargestellten Kupplungsscheibe rastet die Antriebsklinke 9 formschlüssig in das Außenprofil des Ritzels 7 bei geschlossener Reibungskupplung 1 ein und nimmt bei Öffnung der Reibungskupplung 1 das Ritzel 7 mit. Anschließend gleitet die Antriebsklinke 9 wieder aus dem Außenprofil des Ritzels 7 und ein Nachstellzyklus ist abgeschlossen.
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In 2 ist eine schematische Darstellung einer Änderung der Position der Tellerfeder 4 bei zunehmenden Verschleiß des Reibbelages der Reibungskupplung 1 gezeigt, wobei die selbstnachstellende Reibungskupplung 1 in verschiedenen Zuständen dargestellt ist. 2a zeigt dabei einen Querschnitt durch die Reibungskupplung 1 im Neuzustand, während in den 2b und 2c der Reibbelag um 2 mm bzw. um 2,5 mm abgetragen ist, weshalb die Reibungskupplung 1 einen entsprechenden Verschleiß aufweist. Die Reibungskupplung 1 in 2b nutzt die Verschleißnachstellung, indem der Verschleiß über den Verdrehring 6 kompensiert wird. Dabei bleibt die Position der Tellerfeder 4 konstant und entspricht somit der Position des Neuzustandes der Reibungskupplung 1. In 2c ist die Verschleißnachstellung abgestellt, so dass ab einem Verschleiß von 2, 5 mm die Tellerfederzungen nach oben weg wandern.
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Durch die Änderung der Position der Tellerfeder 4 ändert sich auch getriebefest ein kupplungstypischer Betätigungspunkt, beispielsweise ein Tastpunkt T der Reibungskupplung 1, unter welcher die Position verstanden wird, bei welcher die Reibungskupplung 1 beginnt ein Moment zu übertragen. Das „Wandern“ des Tastpunktes bedeutet, dass sich der Beginn der Übertragung des Momentes durch die Reibungskupplung verschiebt. Ein solcher Tastpunkt soll im Weiteren betrachtet werden.
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Eine selbstnachstellende Reibungskupplung 1 weist eine tatsächlich verfügbare Verschleißreserve auf. Diese tatsächlich vorhandene Verschleißreserve soll dazu benutzt werden, um eine Anzeige eines Verschleißzustandes der Reibungskupplung vor Erreichen eines tatsächlichen Verschleißendes der Reibungskupplung 1 zu ermöglichen.
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In 3 ist eine Änderung des getriebefest betrachteten Tastpunktes T über dem Belagverschleiß V dargestellt. Dabei ist ein Tastpunktschwellenbereich, in welchem eine vorgegebene Tastpunktänderung überwacht wird, vorgesehen. Dieser Tastpunktschwellenbereich liegt beim vorgegebenen Beispiel zwischen den Tastpunkten T2 und T1. Wird durch die Verschleißnachstellung der Verschleiß ständig kompensiert, was bis zu 2 mm Belagverschleiß V ausgeführt wird, verbleibt die Änderung des Tastpunktes T unterhalb der Tastpunktschwellenbereich T2-T1. Wird aber ab 2 mm Verschleiß V des Reibbelages der Reibungskupplung 1 die Verschleißnachstellung abgestellt und wandert die Tellerfeder 4 nach oben weg, was in 2c durch die Pfeile PF gezeigt ist. Mit der Position der Tellerfeder 4 ändert sich auch der Tastpunkt T dramatisch und tritt in den Tastpunktschwellenbereich T2-T1 ein. Erreicht der Tastpunkt T den Tastpunktschwellenbereich T2-T1, so wird ein Signal ausgegeben, infolge dessen in einem Fehlerspeicher eine entsprechende Information über ein bevorstehendes Erreichen des Verschleißendes der Reibungskupplung 1 abgespeichert wird. Mittels einer Serviceanzeige wird dem Servicepersonal während eines routinemäßigen Werkstattaufenthaltes mitgeteilt, dass das Verschleißende der Reibungskupplung 1 bald erreicht ist. Die Information erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu welchem ein Funktionsverlust der Reibungskupplung 1 noch nicht aufgetreten ist. Diese Reibungskupplung 1 kann dann einfach ausgetauscht werden und das Fahrzeug ist wieder betriebsbereit.
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Der Tastpunktschwellenbereich T2-T1 wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von dem Verschleiß, das heißt der Abnahme der Dicke des Reibbelages der Reibungskupplung, festgelegt.
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Übersteigt der Tastpunkt ein Ende T2 dieser Tastpunktschwellenbereich T2-T1, so wird bei einem Verschleiß VE ein Funktionsverlust der Reibungskupplung 1 in Form des Durchrutschens der Reibungskupplung 1 auftreten, da das Verschleißende erreicht ist. Das Fahrzeug ist dann nicht mehr betriebsfähig.
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Die beschriebene Lösung offenbart, wie durch das Beobachten des definierten „Wegwanderns“ des Tastpunktes T der Verschleiß der Reibungskupplung 1 rechtzeitig erkannt und durch eine Meldung an das System der erreichte Verschleißzustand angezeigt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibungskupplung
- 2
- Kupplungsgehäuse
- 3
- Anpressplatte
- 4
- Tellerfeder
- 5
- Zentrierbolzen
- 6
- Verdrehring
- 7
- Ritzel
- 8
- Spindelwelle
- 9
- Antriebsklinke
- T
- Tastpunkt
- V
- Verschleiß
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010024941 A1 [0002]
- DE 102015221031 A1 [0003]
- WO 2015/188825 A2 [0004]
