DE102007026770A1

DE102007026770A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißes

Info

Publication number: DE102007026770A1
Application number: DE200710026770
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. Bitzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-06-09
Filing date: 2007-06-09
Publication date: 2008-12-11
Also published as: WO2008151923A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen des Verschleißes bei einer federbelasteten Kupplung eines Getriebes eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei zur Verschleißermittlung eine sich in Abhängigkeit des Verschleißes bei der Kupplungsbetätigung verändernde Ausrückkraft ausgewertet wird. Ferner wird eine Anordnung zum Ermitteln des Verschleißes einer Kupplung mit einer Membranfeder vorgeschlagen, wobei eine Einrichtung zum Auswerten der zur Kupplungsbetätigung aufzubringenden Ausrückkraft vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beziehungsweise 9 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 20 2005 021 024 U1 ist eine Reibungskupplung innerhalb eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges bekannt, bei der Signalelemente zur Aufnahme der durch ein Abtastelement ausgegebenen Signale vorgesehen sind, wobei während der Drehung der Reibungskupplung der Abstand zwischen den Signalen einen Rückschluss auf den Verschleißzustand der Reibbeläge zulässt. Hierzu ist sowohl ein Signalelement an einer Anpressplatte der Kupplung als auch ein weiteres Signalelement am Gehäuse unbedingt erforderlich. Im Betrieb des Antriebsstranges überstreichen beide Signalelemente das Abtastelement. Der zeitliche Abstand lässt einen Rückschluss auf die verschleißabhängige Lage der Anpressplatte relativ zum Gehäuse zu.
Aus der Fahrzeugtechnik ist eine weitere Kupplungsverschleißanzeige bekannt, welche darauf basiert, dass die Kupplungsbelastung berechnet und daraus der Verschleiß des Kupplungsbelages geschätzt wird. Eine weitere Kupplungsverschleißerkennung verwendet zur Verschleißerkennung die Kupplungsposition. Dazu wird die Kupplungsposition der geschlossenen Kupplung im Neuzustand bestimmt und aus der Differenz der geschlossenen Position zur aktuellen geschlossenen Position wird der Verschleißzustand der Kupplung ermittelt.
Bei den bekannten Verfahren zur Ermittlung des Kupplungsverschleißes ergibt sich der Nachteil, dass eine absolute Ermittlung des Kupplungsverschleißes nicht möglich ist. Dies bedeutet, dass z. B. beim Austausch des Steuergerä tes des Getriebes die bereits ermittelten Werte des Kupplungsverschleißes in das neu eingebaute Steuergerät mit übernommen werden müssen. Dadurch kann es zu einer falschen Berechnung des Verschleißes kommen. Infolgedessen wird die Kupplung ohne Grund getauscht.
Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißes der eingangs beschriebenen Gattungen vorzuschlagen, welche eine absolute Ermittlung des Verschleißes der Kupplung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe kann durch ein Verfahren zum Bestimmen des Verschleißes bei einer federbelasteten Kupplung eines Getriebes eines Fahrzeuges gelöst werden, wobei zur Verschleißermittlung eine sich in Abhängigkeit des Verschleißes bei der Kupplungsbetätigung verändernde Ausrückkraft ausgewertet wird. Somit kann auf besonders einfache Weise eine absolute Verschleißermittlung der Reibbeläge der Kupplungen realisiert werden, ohne dass zusätzliche Signal- oder Abtastelemente erforderlich sind.
Aufgrund der vorbestimmten Charakteristik der Federkennlinie der Kupplungsfeder wird die maximale Ausrückkraft bei der Kupplungsbetätigung über dem Ausrückweg in Abhängigkeit des Verschleißes der Reibbeläge der Kupplung verändert. Dies bedeutet, dass das Verhalten beziehungsweise der Verlauf der Ausrückkraft nicht nur von der Ausrückposition der Kupplung abhängig ist, sondern auch vom Verschleißzustand der Kupplung. Infolgedessen nutzt das erfindungsgemäße Verfahren die Abhängigkeit der Ausrückcharakteristik von dem Verschleißzustand der Kupplung, um den jeweiligen Verschleiß der Kupplung absolut ermitteln zu können, ohne dass dabei Ungenauigkeiten durch die individuelle Einbauposition der Kupplung oder durch einen Austausch des Steuergerätes einfließen.
Vorzugsweise kann im Rahmen einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass im Neuzustand der Kupplung die maximale Ausrückkraft bei der Kupplungsbetätigung bestimmt wird und als Referenzwert z. B. gespeichert wird. Der gespeicherte Referenzwert kann auf einfachste Weise mit den jeweils über die Lebensdauer der Kupplung ermittelten Werten der Ausrückkraft verglichen werden. Die auf diese Weise ermittelte Veränderung beziehungsweise Differenz zwischen dem Referenzwert und dem jeweils ermittelten Wert der Ausrückkraft kann als Maß des Verschleißes der Kupplung verwendet werden, um den Austauschzeitpunkt der Kupplung frühzeitig anzuzeigen und somit festzulegen. Beispielsweise kann dies dem Fahrer durch eine entsprechende Meldung mitgeteilt werden.
Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass die maximale Ausrückkraft bei starkem Verschleiß der Kupplung als Referenzwert mit einem aktuellen gemessenen Wert der maximalen Ausrückkraft verglichen wird. Sobald der aktuell gemessene Wert der Ausrückkraft dem Referenzwert entspricht, kann dem Fahrer durch eine entsprechende Meldung mitgeteilt werden, dass die Kupplung verschlissen ist. Es ist möglich, dass auch dieser Referenzwert abgespeichert wird.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zur Ermittlung des Kupplungsverschleißes die maximale Ausrückkraft zum Schließen oder Öffnen der Kupplung über die Lebensdauer der Kupplung mehrfach gemessen werden, so dass anhand der ermittelten Veränderungen der maximalen Ausrückkraft der Verschleiß zum gemessenen Zeitpunkt direkt angegeben werden kann.
Die Ermittlungen der maximalen Ausrückkraft kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise über den Druck, der durch die Ausrückkraft erzeugt wird, z. B. an der Anpressplatte gemessen werden. Es ist auch möglich, dass die Ausrückkraft direkt zum Beispiel durch einen Druck- und/oder Kraftsensor gemessen wird. Vorzugsweise kann dazu ein bereits vorhandener Sensor einer Ausrückeinrichtung der Kupplung verwendet werden.
Eine Weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass die maximale Ausrückkraft beispielsweise über den Druck einer hydraulischen Ausrückeinrichtung der Kupplung ermittelt wird. Es sind auch andere Arten zum Ermitteln der Ausrückkraft einsetzbar.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe kann auch durch eine Anordnung zum Ermitteln des Verschleißes einer Kupplung mit einer Membranfeder gelöst werden, wobei eine Einrichtung zum Auswerten der zur Kupplungsbetätigung aufzubringenden Ausrückkraft vorgesehen ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung kann bevorzugter Weise zum Ausführen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eingesetzt werden. Es sind jedoch auch andere Einsatzgebiete denkbar.
Insbesondere bei trockenen Kupplungen oder dergleichen, welche über eine Membranfeder mit einer vorbestimmten Federkennlinie betätigt werden, kann die Einrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung die gegebene Abhängigkeit zwischen dem Kupplungsverschleiß und der Ausdrückcharakteristik verwenden, um die sich beim Verschleiß aufgrund der Federkennlinie der Membranfeder ändernde maximale Ausrückkraft auszuwerten. Somit kann die vorgeschlagene Anordnung daraus den Kupplungsverschleiß absolut bestimmen.
Bei der Auswertung kann gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Einrichtung den jeweiligen Verschleiß durch einen Vergleich der aktuell gemessenen maximalen Ausrückkraft und einem Referenzwert der maximalen Ausrückkraft beim Neuzustand oder auch bei starkem Verschleiß der Kupplung bestimmt. Die erforderlichen Referenzwerte können z. B. in der Einrichtung hinterlegt sein. Es ist auch möglich, dass diese Werte extern eingegeben werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass als Einrichtung ein üblicherweise bereits vorhandenes Steuergerät der Kupplung beziehungsweise des Getriebes verwendet wird. Dazu kann das Steuergerät eine zusätzliche Auswerte-Logik aufweisen, mit der die Veränderung der maximalen Ausrückkraft bezogen auf den Referenzwert ermittelt wird, welche dem Verschleiß der Kupplung entspricht. Beispielsweise kann das Steuergerät bei Erreichen eines vorbestimmten Verschleißes eine Warnung an den Fahrer senden. Dadurch kann ein Liegenbleiben des Fahrzeuges aufgrund des Verschleißes der Kupplung verhindert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Die einzige Figur der Erfindung zeigt ein Diagramm mit mehreren Verläufen I bis III einer Ausrückkraft gegen die Federkraft einer Membranfeder wirkt, welche jeweils über den Ausrückweg einer Kupplung aufgetragen ist.
In dem Diagramm sind unterschiedliche Verläufe der Ausrückkraft an einer Druckplatte der Kupplungsanordnung mit einer Membranfeder dargestellt. Mit I ist ein Verlauf der Ausrückkraft bei einem Neuzustand der Kupplung, also ohne Verschleiß, gezeigt. Der Verlauf I stellt zunächst einen konstanten Anstieg der Ausrückkraft dar, der bei einer maximalen Ausrückkraft F_neu von etwa 5000 Newton endet.
Der Verlauf II zeigt die Ausrückkraft über der Kupplungsposition bei einer Kupplung mit mittlerem Verschleiß an den Reibbelägen der Kupplung. Aus dem Verlauf II wird deutlich, dass der Wert der maximalen Ausrückkraft F_verschleiß deutlich höher Hegt als beim Neuzustand der Kupplung. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Wert der maximalen Ausrückkraft F_verschleiß mit Verschleiß bei etwa 6100 Newton.
Schließlich zeigt der Verlauf III die Ausrückkraft über der Kupplungsposition bei einer stark verschlissenen Kupplung. Beim Verlauf III ist der Wert der maximalen Ausrückkraft F_{starkerVerschleiß} höher als beim Verlauf II und liegt etwa bei 6400 Newton. Die Angaben der Werte der maximalen Ausrückkraft sind nur beispielhaft.
Es wäre beispielsweise denkbar, dass für gleiche Federarten mit der gleichen Federkennlinie die Referenzwerte für die maximale Ausrückkraft bei unterschiedlicher Lebensdauer der Kupplung vorgegeben werden, so dass diese Werte abrufbar sind, um nach einem Vergleich mit einem aktuell gemessenen Wert der maximalen Ausrückkraft eine Entscheidung darüber zu treffen, ob die Kupplung verschlissen ist und ausgetauscht werden sollte. Beispielsweise könnte ein Wert der maximalen Ausrückkraft bei starker Verschleiß der Kupplung für die eingesetzte Membranfeder hinterlegt werden. Denn dieser hinterlegte Wert mit dem aktuell gemessenen Wert der maximalen Ausrückkraft übereinstimmt, kann der Austausch der Kupplung angezeigt werden.
Im Sinne der Erfindung können auch andere von der Ausrückkraft abhängige Größen ermittelt und benutzt werden, um den Verschleiß der Kupplung zu bestimmen, beispielsweise die Ausrückgeschwindigkeit.
Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißes mit einer von der Ausrückkraft abhängigen Größe wird äquivalent mit dem vorgestellten Verfahren ablaufen bzw. mit der vorgestellten Vorrichtung gestaltet wrden.

I: Verlauf der Ausrückkraft bei einer neuen Kupplung
II: Verlauf der Ausrückkraft bei einer Kupplung mit Verschleiß
III: Verlauf der Ausrückkraft bei einer Kupplung mit starker Verschleiß
F_neu: maximale Ausrückkraft bei einer neuen Kupplung
F_verschleiß: maximale Ausrückkraft bei einer Kupplung mit Verschleiß
F_{starkerVerschleiß}: maximale Ausrückkraft bei einer Kupplung mit starkem Verschleiß

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

- DE 202005021024 U1 [0002]

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Verschleißes bei einer federbelasteten Kupplung eines Getriebes eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschleißermittlung eine sich in Abhängigkeit des Verschleißes bei der Kupplungsbetätigung verändernde Ausrückkraft ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausrückkraft (F_neu) beim Neuzustand der Kupplung bestimmt wird und als Referenzwert mit einem aktuell ermittelten Wert der maximalen Ausrückkraft verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausrückkraft (F_{starkerVerschleiß}) bei stark verschlissener Kupplung bestimmt wird und als Referenzwert mit einem aktuell ermittelten Wert der maximalen Ausrückkraft verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Differenz zwischen dem Referenzwert und dem aktuell ermittelten Wert der Ausrückkraft als Maß des Verschleißes der Kupplung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert der Ausrückkraft abgespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausrückkraft zum Schließen oder Öffnen der Kupplung über die Lebensdauer der Kupplung mehrfach gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrückkraft mit einem Druck- und/oder Kraftsensor gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrückkraft über den Druck einer hydraulischen Ausrückeinrichtung ermittelt wird.
Anordnung zum Ermitteln des Verschleißes einer Kupplung mit einer Membranfeder, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Auswerten der zur Kupplungsbetätigung aufzubringenden Ausrückkraft vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung den jeweiligen Verschleiß durch Vergleich der gemessenen maximalen Ausrückkraft mit einem Referenzwert der maximalen Ausrückkraft beim Neuzustand der Kupplung bestimmt.
Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtung ein Steuergerät vorgesehen ist.