DE102017122451A1

DE102017122451A1 - Verfahren zur Erkennung eines Betriebszustandes einer Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102017122451A1
Application number: DE102017122451.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Schneider
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Betriebszustandes einer Reibungskupplung, bei welchem eine Verschleißermittlung der Reibbeläge der Reibungskupplung durchgeführt wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine besonders zuverlässige Verschleißermittlung gewährleistet wird, wird die Verschleißermittlung zweistufig ausgeführt, wobei in einer Verschleißstufe eine sichere Methode zur Verschleißermittlung und in der anderen Verschleißstufe eine kontinuierlich verfügbare Methode zur Verschleißermittlung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Betriebszustandes einer Reibungskupplung, bei welchem eine Verschleißermittlung von Reibbelägen der Reibungskupplung durchgeführt wird.
Es ist eine Vielzahl von Methoden zur Verschleißdetektion von Reibbelägen einer Reibungskupplung im Fahrzeug bekannt. Aus der WO 2008/106924 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes eines Reibbelages auf einem Reibbelagträger bekannt, die durch Einsetzen eines nach dem RFID-Prinzip arbeitenden Chips zur Erkennung des Betriebszustandes des Reibbelages in ihrer Auswertung einfach und gegen Einflüsse, insbesondere in der Umgebung des Kraftfahrzeuges, zuverlässig arbeitet. Die Verschleißdetektion des Reibbelages erfolgt dadurch, dass zur Kommunikation mit dem zumindestens einen Chip eine Transmittereinheit und zur Auswertung dessen Signale eine Auswerteeinheit vorgesehen ist. Solange die Dicke des Reibbelages größer ist als eine als Verschleißreserve vorgegebene Dicke kann die Kommunikation zwischen der Transmittereinheit des Chips und der Auswerteeinheit stattfinden. Sobald jedoch der Reibbelag auf den Reibbelagträger so weit abgetragen ist, dass der mindestens eine Chip mit abgetragen wird, werden von diesem keine Signale mehr von der Auswerteeinheit empfangen. Dieser Zeitpunkt ist ein Indiz für die Größe der noch verbleibenden Verschleißreserve.
Aus der DE 10 2015 208 854 A1 ist ein Verfahren zum Schutz einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei bei jedem Betätigungsvorgang der Kupplung ein Energieeintrag in die Kupplung erfolgt. Zur Verschleißermittlung wird ein Temperaturanstieg der Kupplung bestimmt, indem der einer Temperaturänderung der Kupplung charakterisierende Energieeintrag auf der Grundlage einer Wärmekapazität der Kupplung ausgehend von einem Zeitpunkt der Betätigung der Kupplung vorausbestimmt wird. Solche Modelle zur Vorhersage bzw. Berechnung des Verschleißes sind sehr ungenau und können nicht sicher das Verschleißende vorhersagen, da zu viele Fehler aufkummuliert werden.
Als weitere Methode zur Verschleißdetektion ist eine Ausfallerkennung bekannt, die mittels End-of-Life-Detection oder Rutscherkennung funktioniert. Dabei wird der Schlupf der Kupplung überwacht, um das Verschleißende zu erkennen. Allerdings wird das Verschleißende erst erkannt, wenn die Kupplung bereits ihre Funktion verliert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung eines Verschleißendes einer Reibungskupplung anzugeben, mit welchem das Verschleißende zuverlässig bestimmt werden kann.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ermittlung zweistufig durchgeführt wird, wobei in einer Verschleißstufe eine sichere Methode zur Verschleißermittlung und in der anderen Verschleißstufe eine kontinuierlich verfügbare Methode zur Verschleißermittlung verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass eine unsichere Erkennung des Verschleißendes mit einer sicheren Erkennungsmethode kombiniert wird, wobei aber gleichzeitig über Vorhersagemodelle der kontinuierlich verfügbaren Methode kontinuierlich eine grobe Information bereitgestellt wird, die jederzeit während des Betriebes des Fahrzeuges abgerufen werden kann.
Vorteilhafterweise wird in der ersten Verschleißstufe die kontinuierlich verfügbare Methode und danach in der zweiten Verschleißstufe die sichere Methode angewendet. Da bei neuen Fahrzeugen nicht mit einem schnellen Erreichen einer Verschleißgrenze der Reibbeläge der Reibungskupplung zu rechnen ist, ist der Einsatz einer kontinuierlich verfügbaren Methode, die eine Verschleißabschätzung durchführt, möglich, da daraus die Annäherung an eine Verschleißreserve vorhergesagt werden kann. Das tatsächliche Erreichen der Verschleißreserve kann dann zuverlässig mit der sicheren Methode bestimmt werden.
In einer Ausgestaltung wird von der kontinuierlich verfügbaren Methode auf die sichere Methode der Verschleißermittlung umgeschaltet, wenn durch die kontinuierliche Methode ein Verschleißgrenzwert überschritten wird. Der Verschleißgrenzwert wird dabei so festgelegt, dass ausreichend Spielraum für die Verschleißreserve vorhanden ist.
In einer Variante erfolgt die Verschleißermittlung in Abhängigkeit einer von dem die Reibungskupplung umfassenden Fahrzeug zurückgelegten Kilometeranzahl. Dabei kann auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden, nach wieviel Kilometern etwa der Verschleißgrenzwert erreicht wird.
In einer Weiterbildung wird mittels des durch die kontinuierlich verfügbare Methode ermittelten Verschleiß des Reibbelages eine Vorhersage getroffen, wie lange die Reibungskupplung noch betriebsfähig ist. Diese Vorhersage kann kontinuierlich dem Fahrzeugführer angezeigt werden, so dass dieser in etwa weiß, wann neue Reibbeläge der Reibungskupplung für das Fahrzeug notwendig werden.
Vorteilhafterweise wird als kontinuierlich verfügbare Methode ein Rechenmodell zur Verschleißermittlung verwendet. Dabei können ein Temperaturmodell zur Berechnung der Temperatur im Kupplungssystem und/oder ein Leistungsmodell zur Ermittlung der entstandenen Leistungseinträge und/oder ein Verschleißmodell zur Berechnung des entstandenen Verschleißes auf der Basis der Kombination von Temperatur- und Leistungsmodell herangezogen werden.
In einer Ausführungsform wird als sichere Methode ein die Verschleißkontakte verwendetes Detektionsverfahren oder ein auf einer Schlupferkennung der Reibungskupplung beruhendes Ermittlungsverfahren verwendet. Zu der Schlupferkennung gehören End-of-Life-Detektionsverfahren, die eine sichere Abnutzung des Verschleißbelages mittels Sensoren ermöglichen.
In einer weiteren Ausgestaltung überstimmt die mit der sicheren Methode ermittelte Verschleißinformation die mittels der kontinuierlich verfügbaren Methode gewonnenen Verschleißinformation. Damit wird sichergestellt, dass die genauere Ermittlungsmethode des Verschleißes des Reibbelages letztendlich eine zuverlässige Anzeige dafür bietet, dass die Reibungskupplung betriebsunfähig wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll an Hand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung einer Reibungskupplung

In 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Reibungskupplung 1 dargestellt. Reibungskupplungen 1 eines Kraftfahrzeuges dienen dazu, in einem geschlossenen oder eingekuppelten Zustand ein Drehmoment zwischen einer Eingangswelle 2 und einer Ausgangswelle 3 der Reibungskupplung 1 zu übertragen. Zu diesem Zweck ist die Eingangswelle 2 der Reibungskupplung 1 drehfest mit einer Anpressplatte 4 und einer Gegendruckplatte 5 verbunden. Die Anpressplatte 4 ist in axialer Richtung, d.h. in Richtung oder parallel zu einer Drehachse der Eingangswelle 2 bzw. der Ausgangswelle 3 relativ zu der Gegendruckplatte 5 verlagerbar.
Die Reibungskupplung 1 umfasst des Weiteren eine Kupplungsscheibe 6, die drehfest mit der Ausgangswelle 3 verbunden ist. Die Kupplungsscheibe 6 umfasst mindestens einen Reibbelag 7, der in axialer Richtung zwischen der Anpressplatte 4 und der Gegendruckplatte 5 einklemmbar ist, wenn die Reibungskupplung 1 zur Drehmomentenübertragung zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 geschlossen ist. Die Reibungskupplung 1 wird über eine Tellerfeder 8 mit einer Betätigungseinrichtung 9 betätigt.
Im Betrieb der Reibungskupplung 1 verschleißt der Reibbelag 7. Wenn der Reibbelag 7 zu stark verschlissen ist, kann die Reibungskupplung 1 nicht mehr ordnungsgemäß betrieben werden. Sobald der Reibbelag 7 das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, muss dieser ausgewechselt werden. Um den Zeitpunkt der Auswechslung des Reibbelages 7 rechtzeitig zu erkennen, wird ein zweistufiges Überwachungsverfahren durchgeführt. Dabei wird ab Inbetriebnahme des Fahrzeuges der Verschleiß des Reibbelages 7 mittels einer kontinuierlich verfügbaren Methode bestimmt. Einer solchen Methode kann beispielsweise ein Verschleißberechnungsmodell zugrunde liegen, welches eine Verschleißerkennung aus einer Kombination von Temperatur- und Leistungseinflüssen in die Reibungskupplung ermöglicht. Mittels dieses Verschleißberechnungsmodells, welches eine ungenaue Methode der Verschleißbestimmung darstellt, wird stets ein Verschleiß berechnet. Die errechnete Information wird für den Fahrzeugführer bereitgestellt. Gleichzeitig wird anhand dieser Information dem Fahrer mitgeteilt, wie viele Kilometer das Fahrzeug noch fahren kann, bis die Reibbeläge ausgewechselt werden müssen. Dieses Verschleißberechnungsmodell ermittelt den Verschleiß in groben Abständen, z.B. in 10.000 Kilometer-Schritten.
Ist der von dem Verschleißberechnungsmodell bestimmte Verschleiß höher als ein vorgegebener Verschleißgrenzwert, so wird bei der Verschleißermittlung in eine zweite Verschleißstufe umgeschaltet, um das tatsächliche Verschleißende durch eine sichere Methode, die beispielsweise mit einem Verschleißkontakt arbeitet, zu erkennen. Ab diesem Zeitpunkt wird die Information aus der ersten ungenauen Verschleißstufe durch die neue Information, die durch die sichere Methode ermittelt wurde, überstimmt und nur die Verschleißermittlung der zweiten Stufe dem Fahrer angezeigt.
Bezugszeichenliste

1: Reibungskupplung
2: Eingangswelle
3: Ausgangswelle
4: Anpressplatte
5: Gegendruckplatte
6: Kupplungsscheibe
7: Reibbelag
8: Tellerfeder
9: Betätigungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2008/106924 A1 [0002]
DE 102015208854 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Betriebszustandes einer Reibungskupplung, bei welchem eine Verschleißermittlung von Reibbelägen der Reibungskupplung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißermittlung zweistufig ausgeführt wird, wobei in einer Verschleißstufe eine sichere Methode zur Verschleißermittlung und in der anderen Verschleißstufe eine kontinuierlich verfügbare Methode zur Verschließermittlung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verschleißstufe die kontinuierlich verfügbare Methode und danach in der zweiten Verschleißstufe die sichere Methode angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der kontinuierlich verfügbaren Methode auf die sichere Methode zur Verschleißermittlung umgeschaltet wird, wenn durch die kontinuierliche Methode ein Verschleißgrenzwert überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißermittlung in Abhängigkeit einer von dem die Reibungskupplung umfassenden Fahrzeug zurückgelegten Kilometeranzahl erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des durch die kontinuierlich verfügbare Methode ermittelten Verschleißes des Reibbelages eine Vorhersage getroffen wird, wie lange die Reibungskupplung noch betriebsfähig ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kontinuierlich verfügbare Methode ein Rechenmodell zur Verschleißermittlung verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als sichere Methode ein Verschleißkontakte verwendendes Detektionsverfahren oder ein auf einer Schlupferkennung der Reibungskupplung beruhendes Ermittlungsverfahren verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der sicheren Methode ermittelte Verschleißinformation die mittels der kontinuierlich verfügbaren Methode gewonnenen Verschleißinformation überstimmt.