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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustandes einer mittels Federkraft vorgespannten Lamellenkupplung eines Fahrzeuges, wobei die Lamellenkupplung über eine Betätigungskraft einer Aktorik entgegen einer Federkraft geöffnet oder geschlossen wird.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2008 043 492 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung zum Bestimmen des Verschleißzustandes einer Schaltkupplung bekannt. Der Verschleißzustand der Schaltkupplung wird mittels der Parameter Kupplungsausrückweg und Ausrückkraft an einem Ausrücklager der Schaltkupplung ermittelt, wobei hierzu eine Differenz der Kupplungsausrückwege bei einem ersten Anstieg der Ausrückkraft und einem durch einen zweiten Anstieg der Ausrückkraft bei einer Kupplungsbetätigung dargestellten Referenzpunkt gemessen wird. Um im Bereich des Ausrücklagers die Parameter Kupplungsausrückweg und die Ausrückkraft zu ermitteln, sind ein Kraftsensor sowie Einwegsensor erforderlich.
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Die
DE 10 2009 010 136 A1 offenbart ein Kupplungssystem mit zumindest einer zugedrückten Reibungskupplung mit einer Nachstelleinrichtung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustandes einer Lamellenkupplung vorzuschlagen, welches möglichst einfach und sicher den Verschleißzustand der Lamellenkupplung bestimmt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere beanspruchte und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Somit wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustandes einer mittels Federkraft vorgespannten Lamellenkupplung eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei die Lamellenkupplung über eine Betätigungskraft einer Aktorik entgegen einer Federkraft geöffnet oder geschlossen wird. Zur vorteilhaft einfachen und sicheren Bestimmung des Verschleißzustandes der Lamellenkupplung ist vorgesehen, dass der Verlauf der Betätigungskraft zum Öffnen oder Schließen der Lamellenkupplung in Bezug auf eine Position zumindest eines Extrempunktes der Betätigungskraft in Abhängigkeit eines Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung zum Bewerten des Verschleißzustandes der Lamellenkupplung ausgewertet wird.
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Auf diese Weise kann allein aus dem Verlauf der Betätigungskraft unabhängig davon, ob es sich um eine normalerweise offene oder normalerweise geschlossene Lamellenkupplung handelt, der Verschleißzustand allein durch die Auswertung des Verlaufes der Betätigungskraft bewertet bzw. bestimmt werden. Hierdurch kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine Vorhersage über den Kupplungsverschleiß und die Analyse über mögliche mechanische Schäden erfolgen.
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Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens wird bei der Auswertung des Verlaufes der Betätigungskraft entlang des Ausrück- oder Einrückweges der Lamellenkupplung vorgesehen, dass ein unverschlissener bzw. neuer Zustand der Lamellenkupplung vorliegt, wenn beispielsweise ein lokales Maxima als Extrempunkt im Verlauf der Betätigungskraft vor Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung und ein lokales Minimum als Extrempunkt im Verlauf der Betätigungskraft nach Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung ermittelt werden. Dies bedeutet, wenn ein der Kupplungsbetätigung ein Maximum vor Erreichen und ein Minimum nach Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung ermittelt werden können, handelt es sich um eine quasi neue bzw. neuwertige Lamellenkupplung, die eine optimale Drehmomentübertragung ermöglicht.
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Ferner wird im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens bei der Auswertung des Verlaufes der Betätigungskraft über den Ausrück- oder Einrückweg der Lamellenkupplung vorgesehen, dass ein halbverschlissener Zustand der Lamellenkupplung vorliegt, wenn ein lokales Maximum als Extrempunkt im Verlauf der Betätigungskraft vor Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung und kein lokales Minimum als Extrempunkt im Verlauf der Betätigungskraft nach Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung ermittelt werden. Wenn bei der Kupplungsbetätigung nur ein Maximum vor dem Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung ermittelt werden kann, handelt es sich um eine gebrauchte Lamellenkupplung, die etwa die Hälfte ihrer Lebensdauer absolviert hat und somit eine ausreichende Anpresskraft vorliegt, um eine ausreichende Drehmomentübertragung der Lamellenkupplung sicherzustellen.
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Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens wird bei der Auswertung des Verlaufes der Betätigungskraft über den Ausrück- oder Einrückweg der Lamellenkupplung vorgesehen, dass ein verschlissener Zustand der Lamellenkupplung vorliegt, wenn ein lokales Maximum als Extrempunkt im Verlauf der Betätigungskraft nach Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung ermittelt wird. Dies bedeutet, wenn bei der Kupplungsbetätigung nur ein Maxima nach Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes der Lamellenkupplung ermittelt werden kann, handelt es sich um eine nicht mehr gebrauchsfähige Lamellenkupplung, die ihre Lebensdauer bereits absolviert hat und somit keine ausreichende Anpresskraft vorliegt, sodass keine ausreichende Drehmomentübertragung mit der Lamellenkupplung möglich ist.
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Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird der Verlauf der Federkraft der Lamellenkupplung anhand des bekannten Verlaufes der Betätigungskraft zum Öffnen oder Schließen der Lamellenkupplung ermittelt. Die Betätigungskraft kann unabhängig von der Art der Betätigung, ob hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch, entweder gemessen oder berechnet werden. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei getrennter bzw. offener Lamellenkupplung die Betätigungskraft in Abhängigkeit der inneren Übersetzung der Lamellenkupplung der Federkraft der Lamellenkupplung entspricht. Somit wird aus dem bekannten Verlauf der Betätigungskraft und dem bekannten Teil der Federkraft der vollständige Verlauf der Federkraft bestimmt.
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Nach der Bestimmung des Verlaufes der Federkraft der Lamellenkupplung wird durch eine Zuordnung des Verlaufes der Betätigungskraft zum Öffnen oder Schlie-ßen der Lamellenkupplung in Bezug auf den ermittelten Verlauf der Federkraft der Lamellenkupplung der Verschleißzustand der Lamellenkupplung zumindest qualitativ ermittelt.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Diagramm mit den Verläufen der Federkraft, der Anpresskraft sowie der Ausrückkraft als Betätigungskraft über den Ausrückweg bei einer neuwertigen unverschlissenen normalerweise geschlossenen Lamellenkupplung;
- 2 ein Diagramm mit den Verläufen der Federkraft, der Anpresskraft sowie der Ausrückkraft als Betätigungskraft über den Ausrückweg bei einer halbverschlissenen normalerweise geschlossenen Lamellenkupplung; und
- 3 ein Diagramm mit den Verläufen der Federkraft, der Anpresskraft sowie der Ausrückkraft als Betätigungskraft über den Ausrückweg bei einer verbrauchten bzw. verschlissenen normalerweise geschlossenen Lamellenkupplung.
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Anhand der in den 1 bis 3 dargestellten Diagrammen wird ein erfindungsgemäßes Verfahren beispielhaft anhand einer normalerweise geschlossenen Lamellenkupplung erläutert, wobei das erfindungsgemäße Verfahren ebenso bei einer normalerweise offenen Lamellenkupplung einsetzbar ist.
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In den Figuren ist jeweils ein anhand eines bekannten bzw. gemessenen Verlaufes der Ausrückkraft als Betätigungskraft 1 der Lamellenkupplung ermittelter Verlauf der Federkraft 2 dargestellt. Die Federkraft 2 beispielsweise einer Membranfeder hält die Lamellenkupplung in einer geschlossenen Position 3, wenn es sich um eine normalerweise geschlossene Lamellenkupplung handelt.
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Die Federkraft 2 bewirkt eine Anpresskraft 4, die gegen die Ausrückkraft 1 wirkt. Um eine ausreichende Drehmomentübertragung bei der Lamellenkupplung sicherzustellen, ist zumindest eine minimal zulässige Anpresskraft 5 erforderlich. Wenn diese minimal zulässige Anpresskraft 5 unterschritten wird, ist die Lamellenkupplung verschlissen, da die Anpresskraft nicht ausreicht, um ein ausreichendes Drehmoment mit der Lamellenkupplung zu übertragen.
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Neben der geschlossenen Position 3 der Lamellenkupplung gibt es den sogenannten Berührungs- oder Trennpunkt 6 der Lamellenkupplung, in dem die Lamellenkupplung quasi geöffnet ist und entweder kein Drehmoment überträgt oder beginnt ein Drehmoment zu übertragen. Ferner wird in den Figuren der maximale Ausrückweg bzw. Betätigungsweg 7 der Lamellenkupplung dargestellt.
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Der Verlauf der Ausrückkraft bzw. Betätigungskraft 1 der Lamellenkupplung beginnt an der geschlossenen Position 3 der Lamellenkupplung, wobei der dargestellte Betrag der Ausrückkraft 1 mit der inneren Übersetzung der Kupplungsbetätigung multipliziert ist. Der Verlauf der Anpresskraft 4 ergibt sich aus der Differenz von der Federkraft 2 der Membranfehler der Lamellenkupplung und der mit der inneren Übersetzung multiplizierten Ausrückkraft 1.
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In 1 sind die Verläufe bei einer unverschlissenen bzw. neuwertigen Lamellenkupplung dargestellt. Der Verlauf der Ausrückkraft 1 erreicht ein Maximum 8 bevor der Berührungs- oder Trennpunkt 6 der Lamellenkupplung erreicht wird. An dem Berührungs- oder Trennpunkt 6 der Lamellenkupplung entspricht die Ausrückkraft 1 der Federkraft 2. Nach Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes 6 erreicht der Verlauf der Ausrückkraft 1 ein lokales Minimum 9, welches auch ein lokales Minimum der Federkraft 2 ist. Aus diesem Verlauf ist ersichtlich, dass eine hohe Anpresskraft 4 vorliegt, sodass eine ausreichende Drehmomentübertragung mit der Lamellenkupplung ermöglicht wird.
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In 2 sind die Verläufe bei einer halb verschlissenen Lamellenkupplung dargestellt. Der Verlauf der Ausrückkraft 1 erreicht sein Maximum 8 vor Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes 6 der Lamellenkupplung. Allerdings gibt es in dem weiteren Verlauf der Ausrückkraft 1 nach dem Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes 7 kein lokales Minimum 9. Wie sich aus dem Verlauf der Ausrückkraft 1 und dem Verlauf der Federkraft 2 ergibt, wird bei der Lamellenkupplung noch eine ausreichende Anpresskraft 4 erreicht, sodass eine ausreichende Drehmomentübertragung bei der Lamellenkupplung sichergestellt ist.
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In 3 sind die Verläufe bei einer verschlissenen Lamellenkupplung dargestellt. Dies ergibt sich aus dem Verlauf der Ausrückkraft 1, da das lokale Maximum 8 erst nach Erreichen des Berührungs- oder Trennpunktes 6 der Lamellenkupplung erreicht wird. Zudem ist kein lokales Minimum 9 vorgesehen. Aus dem Verlauf der Ausrückkraft 1 und dem Verlauf der Federkraft 2 ergibt sich, dass die minimal zulässige Anpresskraft 5 unterschritten wird, sodass keine ausreichende Drehmomentübertragung bei der Lamellenkupplung erfolgt.
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Da im Rahmen des Verfahrens aus dem Verlauf der Ausrückkraft 1 auch der Verlauf der Federkraft der Membranfeder zum Schließen der Lamellenkupplung ermittelt werden kann, kann der jeweilige Verlauf der Ausrückkraft 1 dem Verlauf der Federkraft 2 zugeordnet werden.
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Bei einem Vergleich der verschiedenen Verschleißzustände in den 1 bis 3 ergibt sich, dass in Abhängigkeit des Verschleißzustandes ausgehend von einer neuen Kupplung der Verlauf der Ausrückkraft 1 bezogen auf die Position des Ausrückweges in den Diagrammen immer weiter nach links wandert, sodass der Verlauf der Ausrückkraft 1 bei einer verschlissenen Lamellenkupplung links in dem Diagramm verläuft.
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Zur Bestimmung der Extremwerte im Verlauf der Ausrückkraft bzw. Betätigungskraft 1 können vorzugsweise mathematische Verfahren herangezogen werden. Aus den bekannten Extremwerten und Positionen kann der Verlauf der Federkraft 2 ermittelt werden. Der Berührungs- oder Trennpunkt 6 der Lamellenkupplung kann beispielsweise anhand der Drehzahlen im Antriebsstrang ermittelt werden.
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Bezugszeichen
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- 1
- Betätigungs- bzw. Ausrückkraft
- 2
- Federkraft einer Membranfeder zum Schließen der Lamellenkupplung
- 3
- geschlossene Position der Lamellenkupplung
- 4
- Anpresskraft
- 5
- minimal zulässige Anpresskraft
- 6
- Berührungs- oder Trennpunkt der Lamellenkupplung
- 7
- Ausrück- bzw. Betätigungsweg
- 8
- lokales Maximum im Verlauf der Ausrückkraft
- 9
- lokales Minimum im Verlauf der Ausrückkraft
