WO2008106924A1 - Vorrichtung zur erkennung des betriebszustandes eines reibbelags - Google Patents

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Christian Spandern
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LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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    • F16D2066/001—Temperature

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the operating state of a friction lining on a Reibbelagango.
  • a wear indicator by means of electronic sensors is disclosed for example in DE 44 45 577 C1. Furthermore, the wear of friction linings can be determined from a model calculation, in which the energy introduced into the friction system is summed up over the operating period and, in conjunction with experimentally determined data for the wear of a friction lining, is returned to the current operating state of the friction lining.
  • the object of the invention is to propose an alternative solution to these methods, which operates reliably in their evaluation and against influences, especially in the environment of a motor vehicle.
  • the invention is achieved by a device for detecting the operating state of a friction lining on a friction lining, in which at least one chip is provided according to the RFID principle.
  • a material mix for example, for use in friction clutches, a material mix may be provided which comprises friction components, organic components, binder and filler components. contains substances.
  • Such friction linings can be configured annularly, wherein preferably two annular linings can be combined with mutually remote, engageable friction surfaces with the interposition of pad spring segments to a friction lining with friction linings, which can be attached to a clutch disc. Friction linings can furthermore be so-called wound coverings, in which textiles or fibers soaked in covering components are made into a covering with other covering components.
  • the number of windings can determine the lining thickness, so that the winding process can be stopped at one or more desired locations in order to accommodate one or more chips at a desired lining thickness.
  • a residual thickness of the friction lining can be derived after a corresponding period of operation with a corresponding abrasion by the behavior of the chip or chips is evaluated.
  • At least one chip is provided for detecting the operating state of the friction lining.
  • chips according to the RFID principle also called transponder, RFID chip, smart tag, etc.
  • clutch discs with friction lining carriers and friction linings mounted thereon, which are preferably adapted to the conditions in the vicinity of couplings.
  • chips which are resistant and mechanically stabilized for example introduced in appropriate packagings, up to 400 ° C.
  • the friction linings can be distributed annularly and several chips distributed over the circumference of each friction lining. It is also possible to disperse differing chips with respect to their response across the thickness of the friction lining.
  • a wear detection of the friction lining can take place in that for communication with the at least one chip a transmitter unit and for evaluation of the signals an evaluation unit is provided. As long as the thickness of the friction lining is greater than a predetermined as a wear reserve thickness communication between the transmitter unit of the chip and the evaluation take place; ie as long as the at least one chip can still be read, the clutch is still in order. However, as soon as the friction lining has worn away on the friction lining carriers so far that the at least one chip is also removed, no further signals from the evaluation unit are received by the latter. This time is an indication of the size of the abrasion or the size of the remaining wear reserve.
  • a warning is issued in this failure of a signal response of the at least one chip to protect the clutch or individual parts of the clutch from damage.
  • This warning can be in the form of an acoustic or optical signal.
  • the warning can be output as a level, for example, via a color gamut on a display, by different tones whose height increases according to the decrease in the wear reserve.
  • a sequence of sounds is conceivable, the repetition of which is shortened by the wear o. ⁇ .
  • a step-like warning can be achieved when multiple chips are used, whose properties are temperature-dependent, so that from the resulting different properties on the size of the wear can be closed.
  • At least one chip of a plurality of chips can also be thermally insulated or temperature-compensated. Also, corresponding signals or their evaluation results can be supplied to a non-volatile memory, which can be read out and evaluated by the maintenance personnel, for example in the form of a fault memory.
  • the driver or the maintenance personnel can thereby be informed of the size of the wear of the friction linings.
  • warning signals can be evaluated by an evaluation unit, which is housed in a separate control unit or integrated as a module in another control unit.
  • an evaluation unit can form one or more predefinable or predetermined signal thresholds for the determined signals, in which different reactions, for example driver information, warnings or output signals for further automated activities of the control unit are initiated.
  • a wear device can be activated from this warning in special design examples with compressed clutches by causing an over-travel of the clutch so that the clutch travel of a new clutch is restored.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes eines Reibbelages auf einem Reibbelagträger, die durch Einsetzen eines nach dem RFID-Prinzip arbeitenden Chips zur Erkennung des Betriebszustandes des Reibbelags in ihrer Auswertung einfach und gegen Einflüsse insbesondere in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs zuverlässig arbeitet.

Description

Vorrichtung zur Erkennung des Betriebszustandes eines Reibbelags
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes eines Reibbelages auf einem Reibbelagträger.
Bekannt ist eine Vielzahl von Methoden zur Verschleißdetektion von Reibbelägen. Mechanische Verschleißanzeiger für Reibungskupplungen sind in der Regel direkt in oder an der Kupplungsglocke angeordnet, wobei der Kupplungsbelagverschleiß über eine mechanische Konstruktion angezeigt oder abgelesen werden kann. Derartige Verschleißanzeiger sind beispielsweise in der DE 196 37 901 A1 offenbart.
Eine Verschleißanzeige mittels elektronischer Sensoren offenbart beispielsweise die DE 44 45 577 C1. Weiterhin lässt sich der Verschleiß von Reibbelägen aus einer Modellrechnung bestimmen, in dem die in das Reibsystem eingetragene Energie über die Betriebsdauer aufsummiert wird und in Verbindung mit experimentell ermittelten Daten zum Verschleiß eines Reibbelages auf den aktuellen Betriebszustand des Reibbelages zurück geschlossen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, zu diesen Verfahren eine alternative Lösung vorzuschlagen, die in ihrer Auswertung einfach und gegen Einflüsse insbesondere in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs zuverlässig arbeitet.
Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes eines Reibbelages auf einem Reibbelagträger gelöst, in dem zumindest ein Chip nach dem RFID- Prinzip vorgesehen ist.
Dabei ist unter dem Betriebszustand eines Reibbelages ein zeitlich wechselnder Zustand während des Betriebes des Reibbelages zu sehen. Insbesondere können dies aktuelle Zu- . stände in Abhängigkeit von der Temperatur, der eingetragenen Energie und/oder in Abhängigkeit von der Dauer eines gleitenden Zustandes des Reibbelags auf einer Gegenreibfläche sein. Auch kann der Zustand von der Betriebsdauer abhängig als Betriebszustand aufgefasst werden.
Als Reibbelag kann beispielsweise für die Verwendung in Reibungskupplungen ein Materialmix vorgesehen werden, der Reibkomponenten, organische Anteile, Binder- und Füll- stoffe enthält. Derartige Reibbeläge können ringförmig ausgestaltet sein, wobei vorzugsweise zwei Ringbeläge mit voneinander abgewandten, in Eingriff zu bringenden Reibflächen unter Zwischenlegung von Belagfedersegmenten zu einem Reibbelagträger mit Reibbelägen kombiniert werden können, die an einer Kupplungsscheibe befestigt sein können. Reibbeläge können weiterhin so genannte gewickelte Beläge sein, bei denen in Belagskomponenten getränkte Textilien oder Fasern mit weiteren Belagsbestandteilen zu einem Belag gefertigt werden. Dabei kann die Anzahl der Wicklungen die Belagstärke bedingen, so dass der Wickel- prozess an einer oder mehreren gewünschten Stellen angehalten werden kann, um einen o- der mehrere Chips bei einer gewünschten Belagstärke unterzubringen. Je nach Einbringung bei einer vorgegebenen Belagstärke kann nach einer entsprechenden Betriebsdauer mit einem entsprechenden Abrieb eine Reststärke des Reibbelages abgeleitet werden, indem das Verhalten des oder der Chips ausgewertet wird.
Gemäß der Erfindung wird zumindest ein Chip zur Erkennung des Betriebszustandes des Reibbelages vorgesehen. Vorteilhafterweise können Chips nach dem RFID-Prinzip, auch Transponder, RFID-Chip, Smart Tag etc genannt, in Kupplungsscheiben mit Reibbelagträgern und auf diesen angebrachten Reibbelägen eingesetzt werden, die vorzugsweise den Bedingungen in der Umgebung von Kupplungen angepasst sind. Insbesondere können bis zu 400° C resistente und mechanisch stabilisierte, beispielsweise in entsprechenden Verpackungen eingebrachte, Chips vorgesehen sein. Dabei können die Reibbeläge ringförmig und mehrere Chips über den Umfang jedes Reibbelags verteilt angeordnet sein. Auch ist es möglich, bezüglich ihres Ansprechverhaltens sich unterscheidende Chips über die Dicke des Reibbelages zu verteilen.
Eine Verschleißdetektion des Reibbelages kann dadurch erfolgen, dass zur Kommunikation mit dem zumindest 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 eine Kommunikation zwischen der Transmittereinheit des Chips und der Auswerteeinheit stattfinden; d.h. so lange der mindestens eine Chip noch gelesen werden kann, ist die Kupplung noch in Ordnung. Sobald jedoch der Reibbelag auf den Reibbelagträgern soweit 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 des Abriebes bzw. der Größe der noch verbleibenden Verschleißreserve. Gleichzeitig wird bei diesem Ausfall einer Signalantwort des zumindest einen Chips eine Warnung ausgegeben, um die Kupplung bzw. einzelne Teile der Kupplung vor einer Beschädigung zu schützen. Diese Warnung kann in Form eines akustischen oder optischen Signals erfolgen. Bei einem Einsatz über die Belagdicke unterschiedlich ansprechender Chips kann die Warnung als Stufe ausgegeben werden, beispielsweise über eine Farbskala auf einem Display, durch unterschiedliche Töne deren Höhe entsprechend der Abnahme der Verschleißreserve zunimmt. Weiterhin ist eine Abfolge von Tönen denkbar, deren Wiederholung mit dem Verschleiß verkürzt wird o. ä. Ebenfalls kann eine stufenartige Warnung erreicht werden, wenn mehrere Chips eingesetzt werden, deren Eigenschaften temperaturabhängig sind, so dass aus den resultierenden unterschiedlichen Eigenschaften auf die Größe des Verschleißes geschlossen werden kann. Zur Erkennung unterschiedlicher Verschleißzustände kann auch mindestens ein Chip von mehreren Chips thermisch isoliert oder temperaturkompensiert ausgelegt werden. Auch können entsprechende Signale oder deren Auswerteergebnisse einem nicht flüchtigen Speicher zugeführt werden, der beispielsweise in Form eines Fehlerspeichers vom Wartungspersonal ausgelesen und ausgewertet werden kann.
Der Fahrer bzw. das Wartungspersonal kann hierdurch auf die Größe des Verschleißes der Reibbeläge hingewiesen werden.
Weiterhin können die beschriebenen Warnsignale von einer Auswerteeinheit ausgewertet werden, die in einem separaten Steuergerät untergebracht oder als Modul in einem weiteren Steuergerät integriert ist. Eine derartige Auswerteeinheit kann für die ermittelten Signale eine oder mehrere vorgebbare oder vorgegebene Signalschwellen bilden, bei denen unterschiedliche Reaktionen, beispielsweise Fahrerinformationen, Warnungen oder Ausgangssignale für weitere automatisierte Aktivitäten des Steuergerätes initiiert werden.
Weiterhin kann aus dieser Warnung in speziellen Ausgestaltungsbeispielen mit zugedrückten Kupplungen durch Herbeiführen eines Überweges der Kupplung eine Verschleißeinrichtung so aktiviert werden, dass der Kupplungsweg einer neuen Kupplung wiederhergestellt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes eines Reibbelages auf einem Reibbelagträger, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Chip nach dem RFID-Prinzip zur Erkennung des Betriebszustandes des Reibbelags vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Chip im oder am Reibbelag angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sich bezüglich ihres Ansprechverhaltens unterscheidende Chips über eine Dicke des Reibbelages verteilt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften mehrer Chips über die Temperatur unterschiedlich sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Chip thermisch isoliert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Chip temperaturkompensiert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6., dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag ringförmig und mehrere Chips über den Umfang des Reibbelags verteilt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kommunikation mit dem zumindest einen Chip eine Transmittereinheit und zur Auswertung dessen Signale eine Auswerteeinheit vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer Signalantwort des zumindest einen Chips eine Warnung ausgegeben wird.
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