DE19644029A1

DE19644029A1 - Verfahren zur Ermittlung der Funktionstauglichkeit von Schmierölen

Info

Publication number: DE19644029A1
Application number: DE19644029A
Authority: DE
Inventors: Edgar Thelen
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-07
Also published as: EP0935751B1; JP2001502807A; US6112573A; DE59706134D1; WO1998019157A1; EP0935751A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Funktionstauglichkeit von Schmierölen mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Der Einsatz von Schmierölen, insbesondere von Schmier ölen, sogenannten "Automatic Transmission Fluids" (ATF) in einer schlupfgeregelten Kupplung setzt genaue Kenntnisse des Reibwertverlaufs als Funktion der Gleitgeschwindigkeit voraus. Entspricht der Verlauf des Reibwerts über der Gleitgeschwindigkeit im Betriebsbereich nicht einem pro gressiven Verlauf, ist damit zu rechnen, daß im Fahrzeug selbsterregte Reibschwingungen auftreten. Damit ist eine ordnungsgemäße Funktion schlupfgeregelter Kupplungen, z. B. bei geregelten Wandlerüberbrückungskupplungen nicht mehr gegeben.

In der Regel werden Schmieröle hinsichtlich ihrer Tauglichkeit für den Einsatz in schlupfgeregelten Kupplun gen mit aufwendigen Prüfstandsaufbauten mit originalen Ein bauteilen bewertet. Allerdings sind die gewonnenen Werte nicht ohne weiteres auf die Funktionstauglichkeit nach be stimmten Gebrauchsdauern der Schmieröle zu übertragen. Wei tere Untersuchungen in regelmäßigen Abständen sind erfor derlich, aber mit vertretbarem Kosten- und Zeitaufwand nicht möglich. Aus den gleichen Gründen scheidet meistens eine breitgefächerte Erprobung in Fahrzeug- und/oder Kompo nententests aus. Die Kenntnis dieser Werte ist jedoch uner läßlich, wenn man für Schmieröle eine langfristige Funk tionsfähigkeit, ja sogar eine Lebensdauerfunktionsfähigkeit garantieren muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Funk tionstauglichkeit von Schmierölen für schlupfgeregelte Kupplungen mit geringem Aufwand ermittelt werden kann, so daß auch Aussagen über eine langfristige Funktionstauglich keit möglich sind.

Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Für das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung werden keine originalen Einbauteile benötigt. Ferner sind nur kleine Ölmengen, ca. 100 ml, erforderlich. Dadurch er gibt sich eine Kosten- und Zeitersparnis sowohl in bezug auf den Prüfstandsaufbau als auch hinsichtlich der Ver suchsdurchführung. Somit kann nunmehr die Funktionstaug lichkeit in Begleitung von Fahrzeug- oder Prüfstandsversu chen erfaßt werden, weil nur ein kleiner Bruchteil des Schmieröls dem Schmierölkreislauf zu Prüfzwecken entnommen wird und das restliche Schmieröl im Langzeitversuch ver bleibt.

Zweckmäßigerweise wird die Prüfölmenge auf unter 200 ml begrenzt. Hierzu kann der Prüfbehälter und die darin enthaltenen Teile, z. B. der Probenhalter usw. entsprechend dimensioniert werden, damit auch bei geringer Prüfölmenge die Kontaktflächen während der Prüfung immer ausreichend mit Prüföl versorgt sind. Ferner können zusätzliche Ver drängerkörper im Prüfbehälter angeordnet werden, um die gewünschte Prüfölmenge zu erhalten. Für die Entwicklung von geeigneten Schmierölen ist von entscheidender Bedeutung, die Änderung der Reibwertcharakteristik als Funktion der Gebrauchsdauer zu kennen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfah ren und der entsprechenden Vorrichtung ist es möglich, Rei bungssysteme, wie sie in schlupfgeregelten Kupplungen vor liegen, bezüglich ihrer Reibwertcharakteristik in verschie denen Behandlungs- und Gebrauchszuständen zu beschreiben. Das Verfahren und die Vorrichtung lassen sich somit bei Schmiermitteln zur Kontrolle von Herstellchargen, bei der Schmierölentwicklung, begleitend bei Prüfstands- und Feld versuchen, nach labormäßigen Alterungsprozessen und zur Bewertung neuer Reibbeläge einsetzen.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahl reiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrie ben. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßi gerweise im Sinne der zu lösenden Aufgaben auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Weise einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Bereich II in Fig. 1 in vergrößerter Ansicht und

Fig. 3 den Verlauf von Reibwertcharakteristiken.

Ein Motor 1 treibt über eine Drehmomentmeßnabe 2, eine Antriebswelle 4 und eine Ausgleichsverbindung 3 eine Stütz scheibe 5 an, an der mit einer Schraube 22 eine Ringschei be 6 befestigt ist. Die Ringscheibe 6 bildet einen Reib partner und besitzt eine Ringfläche 7, mit der sie an einem anderen Reibpartner anliegt. Dieser wird von einem Reib belag 8 gebildet, der auf einen Grundkörper 9 aufgebracht ist. Der Grundkörper 9 ist mittels einer Schraube 21 mit einem Probenhalter 10 verschraubt, der in einem Prüfbehäl ter 14 über eine Momentenabstützung 16 drehfest gehalten ist und über ein Spitzenlager 11 nach allen Seiten hin kippbeweglich gelagert ist. Anstelle des Spitzenlagers 11, das von einem doppelkegelförmigen Körper gebildet wird, kann auch eine Kugel verwendet werden, die in entsprechende Kalotten der benachbarten Teile eingreift.

Der Prüfbehälter 14 ist doppelwandig und kann tempe riert werden, so daß Schmieröle und Reibpaarungen bei ver schiedenen Betriebstemperaturen untersucht werden können. Er ist bis zu einem mit 13 bezeichneten Ölspiegel mit Prüf öl gefüllt.

Der Prüfbehälter 14 ruht auf einem Prüftisch 15. Ein Lastaufgabesystem 20 drückt den Prüftisch 15 mit dem Pro benhalter 10, dem Grundkörper 9 und dem Reibbelag 8 über einen Hebelmechanismus 18, der sich an einem Fundament 19 gelenkig abstützt, gegen die Ringfläche 7 der Ringschei be 6.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchge führt:

Die beiden Reibpartner, die von der Ringscheibe 6 ei nerseits und dem Grundkörper 9 mit dem Reibbelag 8 anderer seits gebildet werden, werden aufgespannt und der Prüfbe hälter 14 mit dem zu untersuchenden Prüföl gefüllt. Die beiden Reibpartner entsprechen im wesentlichen den in der Praxis verwendeten Reibpaarungen. Um Reibpaarungen auf ihre Langzeittauglichkeit zu prüfen, verwendet man als Prüföl ein bewährtes Öl mit bekannten Eigenschaften.

Es folgt der Abgleich der Meßwertaufnehmer. Um die Normalkraft zu messen, ist eine Kraftmeßeinrichtung 17 im Kraftfluß integriert, z. B. wie in Fig. 1 gezeigt zwischen dem Hebelmechanismus 18 und dem Prüftisch 15. Die Reibkraft wird mittels Meßstreifen an der Momentenabstützung 16 er mittelt. Das Antriebsmoment des Motors 1, der von einem externen Sollwertgeber auf eine vorgegebene Solldrehzahl geregelt wird, kann mittels der Drehmomentmeßnabe 2 erfaßt und alternativ, wenn auch mit einer größeren Ungenauigkeit, zur Ermittlung der Reibkraft verwendet werden. Danach wird die Prüflast aufgebracht, die sich aufgrund des Spitzenla gers 11 und er Ausgleichsverbindung 3 gleichmäßig auf die Ringfläche 7 verteilt.

Mit einem doppelwandigen, temperierbaren Gefäß als Prüfbehälter 14 wird die Prüftemperatur eingeregelt, wozu ein nicht dargestellter Temperaturfühler im Prüfbehälter 14 dient. Ist die Prüftemperatur erreicht, kann der Einlauf vorgang zur Formierung der Reibflächen an der Ringfläche 7 und am Reibbelag 8 gestartet werden. Daran schließt sich der eigentliche Prüfzyklus an, wobei eine Meßreihe mit meh reren Gleitgeschwindigkeiten durchgeführt wird, die durch die Solldrehzahl des Motors 1 vorgegeben werden. Der Reib wert wird rechnerisch aus dem Verhältnis der Reibkraft zur Normalkraft ermittelt.

Fig. 3 zeigt ein Schaubild mit zwei Reibwertcharakte ristiken 27 und 28. Verläuft die Reibwertcharakteristik 27 in einem Betriebsbereich 26 progressiv, ist das Schmiermit tel für den Einsatz in schlupfgeregelten Kupplungen geeig net. Fällt jedoch die Reibwertcharakteristik 28 im Be triebsbereich 26 degressiv ab, ist im Fahrzeugeinsatz mit selbsterregten Reibschwingungen zu rechnen, so daß das Schmiermittel für diesen Einsatzfall nicht geeignet ist.

Um zu vermeiden, daß sich das Prüföl unter der Ring scheibe 6 überhitzt, sondern gleichmäßig temperiert bleibt, sind im Probenhalter 10 und im Grundkörper 9 sowie in der Ringscheibe 6 und der Stützscheibe 5 Ölkanäle 12 vorgese hen, durch die das Prüföl in Richtung der Pfeile 23 von einem Öleintritt 24 zu einem Ölaustritt 25 befördert wird. Die Förderwirkung wird durch Zentrifugalkraft in den im wesentlichen radial verlaufenden Teilstücken der rotieren den Ölkanäle 12 erzeugt.

Aufgrund des einfachen Aufbaus und der geringen Prüf ölmenge, die für eine Meßwertreihe erforderlich ist, kann der Aufwand für die Messungen über einen Lebensdauerzyklus in vertretbaren Grenzen gehalten werden. Die geringe Prüf ölentnahme erlaubt, daß Dauerversuche ohne Beeinträchtigung fortgeführt werden können, so daß man aussagekräftige Meß ergebnisse für den gesamten Lebensdauerzyklus erhält.

Bezugszeichenliste

1

Motor

2

Drehmomentmeßnabe

3

Ausgleichsverbindung

4

Antriebswelle

5

Stützscheibe

6

Ringscheibe

7

Ringfläche

8

Reibbelag

9

Grundkörper

10

Probenhalter

11

Spitzenlager

12

Ölkanäle

13

Ölspiegel

14

Prüfbehälter

15

Prüftisch

16

Momentenabstützung

17

Kraftmeßeinrichtung

18

Hebelmechanismus

19

Fundament

20

Lastaufgabesystem

21

Schraube

22

Schraube

23

Pfeile

24

Öleintritt

25

Ölaustritt

26

Betriebsbereich

27

Reibwertcharakteristik

28

Reibwertcharakteristik

29

Verdrängerkörper

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Funktionstauglichkeit von Schmierölen für schlupfgeregelte Kupplungen ge kennzeichnet durch folgende Schritte:

- zwei Reibpartner (6, 8) werden aufgespannt und in ei nen mit Prüföl gefüllten Prüfbehälter (14) gegeben,
- Meßwertaufnehmer für eine Normalkraft (17) und eine Reibkraft werden abgeglichen,
- ein Reibpartner (6, 7) wird angetrieben, während der andere Reibpartner (8) stillsteht,
- als Prüflast wird eine Normalkraft aufgebracht,
- nach dem eine vorgegebene Prüftemperatur erreicht ist, wird ein Einlaufvorgang zur Formierung der Prüfflächen der Reibpartner (6, 8) gestartet,
- verschiedene Geschwindigkeitsstufen werden durch ent sprechende Antriebsdrehzahlen eingestellt und solange gehalten, bis sich ein stabiler Zustand einstellt,
- anschließend werden die Reibkraft und die Normalkraft ermittelt und daraus der Reibwert errechnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Prüfölmenge auf eine Menge un ter 200 ml begrenzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß im Prüfbehälter (14) Ver drängerkörper (29) angeordnet sind.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem Prüfbehälter (14) ein Pro benhalter (10) drehfest auf einem Spitzen- (11) oder Kugel lager schwenkbar gelagert ist, der einen Grundkörper (9) mit einem ersten Reibpartner (8) trägt, an dem ein zweiter Reibpartner in Form einer Ringscheibe (6) mit einer defi nierten Ringfläche (7) anliegt, wobei der zweite Reibpart ner (6) von einem Motor (1) angetrieben wird und ein Last aufgabesystem (20) den Prüfbehälter (14) mit dem ersten Reibpartner (8) gegen den zweiten Reibpartner (6, 7) drückt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Prüfbehälter (14) ein doppelwandiges, temperierbares Gefäß ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lastaufga besystem (20) und dem Prüfbehälter (14) eine Kraftmeßein richtung (17) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkraft an der Momentenabstützung (16) mittels Deh nungsmeßstreifen erfaßt wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Probenhalter (10) und im Grundkörper (9) sowie in der Ringscheibe (6) und in der Stützscheibe (5) Ölkanäle (12) vorgesehen sind, die einen Öleintritt (24) mit einem Ölaus tritt (25) verbinden und durch die Prüföl infolge der Zen trifugalkraft in rotierenden, radial verlaufenden Abschnit ten der Ölkanäle (12) gefördert wird.