DE4445577C1 - Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes von Kupplungsbelägen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes von Kupplungsbelägen nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art.

Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 26 41 572 beschrieben.

Des weiteren ist es aus der Praxis, insbesondere bei Nutzfahrzeugen, bekannt, am Kupplungsverstärker der Kupplung eine Erfassungseinrichtung, beispielsweise einen Stift, vorzugsweise einen Metallstift, vorzu­ sehen, welcher auf der einen Seite mit der Betäti­ gungseinrichtung der Kupplungsdruckplatte verbunden ist und welcher auf der anderen Seite aus dem Kupp­ lungsverstärkergehäuse herausragt. Der Metallstift ist in dem Kupplungsverstärkergehäuse linear verschiebbar, wobei mittels dieses Stiftes eine Sichtkontrolle des Kupplungszustandes hinsichtlich der Nullpunktsver­ schiebung, also des Zustandes bzw. der Position des Metallstiftes bei geschlossener Kupplung, möglich ist. Diese Nullpunktsverschiebung des Metallstiftes ent­ spricht in erster Näherung dem Kupplungsbelagver­ schleiß, d. h. je weiter der Nullpunkt des Stiftes ge­ genüber dem Nullpunkt bei einer neuen Kupplung ver­ schoben ist, desto stärker ist die Kupplung ver­ schlissen.

Nachteilig an dem aus der Praxis bekannten Verfahren ist jedoch, daß bei der Nullstellung der Kupplung im Neuzustand ein Justieren des genannten Metallstiftes notwendig ist. Ein Ablesen der aktuellen Position des Metallstiftes kann nur dann durchgeführt werden, wenn sich der Fahrer oder Wartungspersonal unter das Fahr­ zeug begibt. Die Akzeptanz dieses Verfahrens ist des­ halb relativ gering.

In der bereits eingangs erwähnten DE-OS 26 41 572 ist ein Servomechanismus für eine Scheibenkupplung be­ schrieben, bei welchem ein Stift in einem Zylinder derart verschieblich angeordnet ist, daß nach einem voreinstellbaren Verschleiß der Kupplungsscheibe über ein optisches und akustisches Signal, sowie über den Kraftaufwand, der zum Betätigen der Kupplung notwendig ist, der Fahrer des Kraftfahrzeuges, in welchem die Kupplung angeordnet ist, darüber informiert wird, daß die Kupplungsscheibe verschlissen ist.

Nachteilig an dem bekannten Servomechanismus ist je­ doch, daß auch hierbei nach dem Einbau einer neuen Kupplungsscheibe die Kupplung, der Servomechanismus und die Verbindung zwischen diesen Bauteilen entspre­ chend justiert werden müssen und die Information über den Verschleißzustand der Kupplung erst kurz vor dem notwendigen Austausch der Kupplungsscheibe ausgegeben wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes von Kupplungsbelägen vorzusehen, welches ein Justieren des Stiftes überflüssig macht und das eine permanente Kontrolle des Verschleißes der Kupplungsbeläge auch vom Fahrerhaus des Kraftfahrzeuges aus ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch das Erfassen des Ausrückweges der Kupplung über einen Wegsensor und das anschließende Einlesen des er­ mittelten Wertes in eine Auswerteelektronik kann dort permanent der Verschleiß des Kupplungsbelages ermit­ telt und vom Fahrer des Kraftfahrzeuges vom Fahrerhaus aus abgerufen werden.

Ein Justieren der Erfassungseinrichtung beim Einbau einer neuen Kupplung ist nicht erforderlich, da der zum Neuzustand der Kupplung gehörende Nullpunkt von dem verwendeten Algorithmus selbständig ermittelt wird.

Durch den verwendeten Algorithmus ist sichergestellt, daß Veränderungen der Dicke der Kupplungsbeläge auf­ grund schwankender Betriebstemperaturen das ermittelte Ergebnis nicht beeinflussen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig darge­ stellten Ausführungsbeispiel.

Im Beispiel sind die Wegwerte so definiert, daß sie bei geöffneter Kupplung kleiner als bei geschlossener Kupplung sind. Bei umgekehrter Definition ist dies im Algorithmus entsprechend zu berücksichtigen.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Kupplungsanordnung, und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges bedienbares Kupplungspedal 1 darge­ stellt, welches mit einem Geberzylinder 2, der als Hydraulikzylinder ausgeführt ist, mechanisch verbunden ist.

Der Geberzylinder 2 ist hydraulisch einerseits mit einem Kupplungsverstärker 3 und einem 3/2-Wegeventil 4 verbunden, über das Druckluft aus einer Druckluftlei­ tung 5 in den Kupplungsverstärker 3 strömen kann.

Der Kupplungsverstärker 3 ist mechanisch mit einer Kupplung 6 bekannter Bauart verbunden. An der mecha­ nischen Übertragungseinrichtung zwischen dem Kupp­ lungsverstärker 3 und der Kupplung 6 ist eine Erfas­ sungseinrichtung vorgesehen, welche in dem vorliegen­ den Ausführungsbeispiel als Metallstift 7 ausgebildet ist.

Der Metallstift 7 ist linear verschiebbar, wobei die Lage des Nullpunktes des Metallstiftes 7 abhängig vom Verschleiß der Kupplungsbeläge der Kupplung 6 ist. Die Lage des Metallstiftes 7 wird von einem Wegsensor 8 erfaßt und in eine nicht dargestellte Auswerteelektro­ nik eingelesen.

Die aktuelle Nullpunktverschiebung NV kann beispiels­ weise durch den in dem Ablaufplan der Fig. 2 darge­ stellten Algorithmus ermittelt werden, nachdem zu­ nächst die Nullpunktposition im Neuzustand der Kupp­ lung ermittelt wurde.

Nach einem neuen Programmstart bei "10", beispielswei­ se beim Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges, werden zunächst zwei erforderliche Zeitzähler auf den Wert Null zurückgesetzt. Des weiteren wird eine Lauf­ variable i, sowie im RAM-Speicher der Auswerteelektro­ nik der Speicherwert für den gemittelten Kupplungsaus­ rückweg Xis auf "0" gesetzt, wie durch das Bezugszei­ chen "11" gekennzeichnet ist.

Anschließend wird bei "12" in vorher festgelegten Zeitintervallen, beispielweise einmal pro Sekunde, ein Meßwert Xi eingelesen und im RAM-Speicher abgespei­ chert.

Ist eine vorher bestimmte Anzahl an Meßwerten, z. B. zehn Meßwerte, gespeichert, so wird aus den Meßwerten bei "13" der arithmetische Mittelwert Xim gebildet, um hierdurch eine Filterung der Meßwerte zu erzielen.

Anschließend wird bei "14" die empirische Varianz Xiv der eingelesenen Meßwerte berechnet.

Ist Xiv bei "15" größer als ein festzulegender Grenz­ wert Xivgrenz, so bedeutet dies, daß die eingelesenen Meßwerte unzulässig stark streuen.

Ursachen hierfür könnten zum einen eine Kupplungsbe­ tätigung während der Aufnahme der Meßwerte sein, oder es handelt sich bei einem oder mehreren der eingele­ senen Meßwerte um verfälschte Daten, beispielweise um Ausreißer, welche das Meßergebnis zu sehr verfälschen würden.

In diesem Fall, also falls Xiv größer ist als Xiv­ grenz, soll der ermittelte Kupplungsausrückweg Xim nicht weiter betrachtet werden, und es erfolgt kein Abspeichern im RAM-Speicher.

Liegt Xiv jedoch im gültigen Bereich, ist also Xiv kleiner als Xivgrenz, so wird Xim bei "16" mit dem im RAM-Speicher gespeicherten Wert für den Kupplungsaus­ rückweg Xis verglichen. Da dieser beim ersten Pro­ grammlauf, wie bereits erwähnt, Null ist, ist die Be­ dingung Xim < Xis erfüllt und Xim wird als erster Speicherwert Xis in den RAM-Speicher übernommen.

Diese beschriebene Schleife, also das Einlesen einer bestimmten Anzahl von Meßwerten, das Berechnen von Mittelwert und Varianz der eingelesenen Meßwerte und gegebenenfalls das Abspeichern im RAM-Speicher, wird nun über eine definierte Zeitspanne, beispielsweise fünf Minuten, wiederholt.

Die definierte Zeitspanne sollte dabei so groß gewählt werden, daß sichergestellt ist, daß mindestens einmal die jeweils erfaßten Meßwerte bei konstant geschlosse­ ner Kupplung, also während kein Gangwechsel vorgenom­ men wurde, ermittelt wurden.

Andererseits sollte die definierte Zeitspanne kleiner sein als die übliche ununterbrochene Betriebsdauer des Fahrzeuges, worunter die Zeitspanne verstanden werden soll, während derer die Zündung des Kraftfahrzeuges eingeschaltet ist.

Derjenige Mittelwert Xim, welcher bei konstant ge­ schlossener Kupplung ermittelt wurde, ist der Maxi­ malwert und wird somit als Xis abgespeichert.

Hat der Zeitzähler 2 bei "17" die vorher bestimmte Grenze von beispielsweise fünf Minuten überschritten, so wird zunächst abgefragt, ob es sich um eine neue Kupplung handelt. In diesem Fall steht in einem EEPROM (Electrical Erasable Programable Read Only Memory) in der Speichervariablen Xn bei "18" ein definierter Wert Xneu.

Ist die Bedingung Xn = Xneu erfüllt, so wird der ak­ tuelle Wert Xis als Kupplungsnullpunkt im Neuzustand Xn im EEPROM abgespeichert. Xn darf dann über die ge­ samte Lebensdauer der Kupplung nicht mehr verändert werden, da der Wert Xn den Bezugswert für die Null­ punktsverschiebung des Metallstiftes 7 darstellt. Des weiteren wird der Wert Xis bei "19" als aktueller Kupplungsnullpunktswert Xnn im EEPROM abgelegt.

Bei allen nachfolgenden Schleifendurchläufen wird die Bedingung Xn = Xneu nicht mehr erfüllt sein. Es folgt daher bei "20" eine Abfrage, ob sich der aktuell im RAM-Speicher gespeicherte Nullpunkt für die Kupplung Xis um mehr als einen Wert DX gegenüber dem im EEPROM gespeicherten Wert Xnn vergrößert hat, aber anderer­ seits auch um nicht mehr als einen Wert DXgrenz ange­ wachsen ist.

Liegt Xis in diesem Intervall, so wird Xis bei "21" als aktueller Kupplungsnullpunkt als Wert Xnn im EEPROM abgelegt und die aktuelle Nullpunktsverschie­ bung NV wird als Differenz Xnn-Xn bestimmt.

Unterscheidet sich hierbei Xis um weniger als DX von Xnn, dann soll der Wert Xis nicht im EEPROM abgespei­ chert werden.

DX sollte beispielsweise so gewählt werden, daß 100 Speichervorgänge über die Lebensdauer einer Kupplung auftreten, da ein EEPROM aufgrund seiner begrenzten Lebensdauer nicht beliebig oft beschrieben werden kann.

Die Größe von DX bestimmt gleichzeitig die Auflösung des Wertes für die Nullpunktverschiebung NV, so daß beispielsweise bei 100 Speichervorgängen eine Auf­ lösung von 1% vorliegt. Werden mehr Speichervorgänge vorgesehen, so wird auch die Auflösung besser.

Ist dagegen Xis größer als die Summe aus Xnn+ DXgrenz, so muß entweder ein Fehler oder ein mechani­ scher Eingriff vorliegen, da es normalerweise nicht möglich ist, daß sich der Nullpunkt des Metallstiftes 7 in so verhältnismäßig kurzer Zeit um einen derart großen Betrag verändert.

Realistisch wäre beispielsweise ein Wert DXgrenz in der Größenordnung von 30% des Wertes von Xnn. In diesem Fall sollte jedoch ebenfalls kein Eintrag im EEPROM stattfinden, da sonst möglicherweise die Kupp­ lung als verschlissen betrachtet werden würde, was aber dem tatsächlichen mechanischen Zustand der Kupp­ lung nicht entspräche.

Das Ergebnis des beschriebenen Algorithmus ist die aktuelle Nullpunktsverschiebung NV des Metallstiftes 7, die im einfachsten Fall direkt als Kupplungsbelag­ verschleiß interpretiert werden kann. Allerdings kann das Ergebnis auch als Eingangsgröße für eine genauere Ermittlung des Verschleißes dienen, die z. B. Verände­ rungen im Kupplungsgestänge und eine ungleichförmige Abnutzung der Belagseiten der Kupplungsbeläge der Kupplung 6 berücksichtigt.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Weg­ werte des Metallstiftes 7 so definiert, daß sie bei geöffneter Kupplung kleiner sind als bei geschlossener Kupplung. Werden die Wegwerte anders definiert, so ist dies entsprechend zu berücksichtigen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes von Kupp­ lungsbelägen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wo­ bei die Verschiebung einer Erfassungseinrichtung am Kupplungsverstärker gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der Verschiebung der Erfassungseinrichtung (7) über einen Wegsensor (8) erfaßt wird, wonach der ermittelte Wert in eine Auswerteelektronik ein­ gelesen und daraus die Verschiebung eines Nullpunk­ tes der Erfassungseinrichtung (7) gegenüber dem Nullpunkt im Neuzustand der Kupplung (6) ermittelt wird, wobei der Nullpunkt bei einer neuen Kupplung (6) von dem Algorithmus selbständig ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Erfassungseinrichtung ein Metallstift (7) ver­ wendet wird, welcher aus dem Gehäuse eines Kupp­ lungsverstärkers (3) herausragt, oder in dieses zu­ sammen mit dem Wegsensor (8) integriert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der Verschiebung der Erfassungseinrichtung (7) nach dem Einschalten der Zündung des Kraftfahr­ zeuges ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein entsprechendes zyklisches Abspeichern ein Verlust des aktuellen Wertes des Weges der Verschiebung der Erfassungseinrichtung (7) beim Ausschalten der Zündung verhindert wird.