DE10131434B4

DE10131434B4 - Verschleiß-Erkennungseinrichtung und -verfahren

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Publication number: DE10131434B4
Application number: DE2001131434
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl.-Ing. Braun; Anton Dipl.-Ing. Rink
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2021-06-30
Also published as: DE10131434A1

Abstract

Verschleiß-Erkennungseinrichtung einer automatisch betätigten Kraftfahrzeug-Scheibenkupplung, insbesondere einer Einscheiben- oder Mehrscheiben-Trockenkupplung, wobei durch eine elektronische Steuerungseinrichtung die Übertragungseigenschaft der Kupplung überwacht und entsprechend einem Algorithmus in einem Adaptionsvorgang adaptiert wird, wenn zwischen einem Istwert und einem Sollwert der Übertragungseigenschaft Abweichungen auftreten, um ein im wesentlichen konstantes Regel- oder Steuerverhalten über den gesamten Lebenszyklus der Kupplung aufrecht zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronischer Verschleißindex-Berechnungsteil zur Berechnung und Speicherung eines Verschleißindex (ClutchWear) vorgesehen ist, welcher vom Verschleiß der Kupplung abhängig ist und nach jedem Adaptionsvorgang der Steuerungseinrichtung um einen von der Adaptionsgröße abhängigen Wert automatisch neu berechnet wird, wobei der Verschleißindex zwei Grenzwerte annehmen kann, von welchen einer, im folgenden minimaler Wert (ClutchWearMin) bezeichnet, eine neue Kupplung kennzeichnet, und von welchen der andere, im folgenden maximaler Wert (ClutchWearMax) bezeichnet, eine verschlissene Kupplung kennzeichnet, und zwischen diesen Grenzwerten liegende Werte des Verschleißindex dazwischen liegende Verschleißzustände der Kupplung kennzeichnen, dass ferner mindestens ein Zusatzwert-Einrichtungsteil...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschleiß-Erkennungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verschleiß-Erkennungsverfahren gemäß den weiteren Patentansprüchen.

Eine elektronische Steuerungseinrichtung, welche bei einem Verschleiß der Kupplung eine Adaption der Kupplungskennlinien automatisch durchführt, ist aus der DE 198 12 629 A1 bekannt. Eine Verschleißerkennung der Kupplung ist nicht vorgesehen. Sie beschreibt eine Steuerung (Verfahren und Einrichtung) für eine automatisch betätigte Kupplung, wobei mittels einer Steuerkennlinie einem jeweils einzustellenden Soll-Kupplungsmoment entsprechend eines vorgegebenen Soll-Kupplungsmomentenverlaufes ein entsprechender Verstellweg des Stellgliedes der Kupplung zugeordnet ist. Ferner ist in einem elektronischen Steuerungsteil eine Kupplungsmomentenberechnungseinheit vorgesehen, durch die mindestens einmal während einer Schlupfphase der Kupplung, vorzugsweise jedoch kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, das Ist-Kupplungsmoment bei einem vorgegebenen Verstellweg des Stellgliedes berechnet wird. Wenn das berechnete Ist-Kupplungsmoment vom vorgegebenen Soll-Kupplungsmoment abweicht, dann wird dementsprechend in einer nächsten Schlupfphase eine korrigierte Steuerkennlinie zum Einstellen des Verstellweges des Stellgliedes entsprechend der vorgegebenen Soll-Kupplungsmomente verwendet. Hierdurch ist eine Adaption der üblicherweise empirisch ermittelten und abgespeicherten Steuerkennlinie an unterschiedliche Fahrsituationen oder verschleißverursachte Bauteileänderungen möglich. Die Steuerung findet ausschließlich während Schlupfphasen der Kupplung statt. Diese treten beispielsweise beim Einkuppeln während eines Anfahrvorganges oder beim Ein- oder Auskuppeln bei Schaltvorgängen auf.

Bei automatisierten Kupplungssystemen mit Einscheiben-Trockenkupplungen in Kraftfahrzeugen wird durch eine elektronische Steuerungseinrichtung die Übertragungseigenschaft der Kupplung permanent überwacht und entsprechend einem Algorithmus adaptiert, um ein konstantes Regelungs- und Steuerungsverhalten über den gesamten Lebenszyklus der Kupplung aufrecht zu erhalten. Es existieren verschiedene Verfahren für die Kupplungsadaption sowie für den thermischen Überlastungsschutz der Kupplung. Sie alle haben den Nachteil, dass keine Information generiert wird, die einen Hinweis auf eine durch Verschleiß abgenutzte oder falsch eingebaute Kupplung liefert. In diesen Fällen kann die Kupplungs-Kennlinienadaption nicht mehr korrekt arbeiten, was zu einem Fehlverhalten der gesamten Kupplungs- und Getriebesteuerung führen kann, da der Ausbau oder der Austausch der Kupplung erforderlich ist, aber nicht erkannt wird. Die DE 196 09 106 C2 ermittelt die Rest-Lebensdauer einer Reibkupplung in Abhängigkeit von deren Betätigungsdruck und Temperatur. Die DE 34 07 716 C2 ermittelt Verschleißdaten von Brems- und Kupplungsbelägen in Abhängigkeit von deren Betätigungszeit, Betätigungsdruck und Relativgeschwindigkeit.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Kupplungen im Fahrantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere bei Einscheiben- oder Mehrscheiben-Trockenkupplungen, auf einfache und preiswerte Art und Weise eine Information, insbesondere eine binäre Information zu generieren, mit der auf einen mechanischen Defekt, auf den Verschleiß oder den falschen Einbau der Kupplung hingewiesen wird und eine Kontrolle der Kupplung möglich ist, so dass im schlimmsten Falle ein rechtzeitiger Ausbau oder Tausch der Kupplung möglich ist. Gemäß besonderen Ausführungsformen der Erfindung soll bei der Fehlererkennung auch das Fahrverhalten der Fahrer des Kraftfahrzeuges und/oder besondere Fahrzeugbelastungen berücksichtigt werden, um Fehldiagnosen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale von Anspruch 1 und die anderen unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Weitere Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüche enthalten. Die Erfindung ist ausführbar durch einen oder mehrere der Patentansprüche einzeln oder in Kombination von zweien oder mehreren miteinander.

Die Patentansprüche einschließlich der Unteransprüche sind auch Bestandteil dieser Beschreibung, obwohl sie in der Beschreibung nicht wiederholt werden, um sie nicht unnötig umfangreich zu machen.

Durch die Erfindung wird eine, vorzugsweise binäre, Information generiert, mit der auf einen mechanischen Defekt, auf den Verschleiß oder den falschen Einbau einer Einscheiben-Trockenkupplung hingewiesen wird und eine Kontrolle der Kupplung nach sich zieht. Als worst case steht am Ende der Ausbau und Tausch der Kupplung.

In der Kupplungs- und Getriebesteuerung wird gemäß der Erfindung ein Verschleißindex ClutchWear berechnet und nach jedem Fahrzyklus im Steuergerät abgespeichert. In die Berechnung des Verschleißindex gehen direkt die durch den Fahrer bewirkten Kupplungsbelastungen ein. Dieser Verschleißindex hat einen minimalen Wert ClutchWearMin, der eine neue Kupplung kennzeichnet, und einen maximalen Wert ClutchWearMax, der eine verschlissene Kupplung kennzeichnet. Aufgrund der unterschiedlichen Fahrertypen kommt es zu unterschiedlichen Kupplungsbelastungen, die früher oder später zum Erreichen des Maximalwertes des Verschleißindex führen.

Das Erreichen der maximalen Verschleißgrenze ist für sich genommen noch kein Indiz auf eine mechanisch defekte Kupplung, da der Verschleißindex ClutchWear temporär um einen mittleren Wert oszillieren kann. Wenn eine Einscheiben-Trockenkupplung durch Verschleiß abgenutzt ist oder falsch montiert wurde, reduziert sich das maximal übertragbare Kupplungsmoment. Dadurch resultieren längere Rutschzeiten der Kupplung. Diese längeren Rutschzeiten führen zu höheren berechneten oder gemessenen Kupplungstemperaturen ClutchTemp. Daher ist eine Berücksichtigung der Kupplungstemperatur ClutchTemp als Indikator für die Verschleißerkennung durch Auswertung des Zählers TimeClutchTempHot angezeigt. Der Zähler TimeClutchTempHot integriert die Gesamtdauer der Schlupfphasen bei Überschreitung des maximalen Wertes ClutchTempMax durch die Kupplungstemperatur ClutchTemp. Dieser Zähler TimeClutchTempHot wird ab Inbetriebnahmezeitpunkt am Bandende der Fahrzeugproduktion oder durch den Kundendienst auf null gesetzt. Der Wert TimeClutchTempHot wird ebenfalls im Steuergerät abgespeichert und kann nur durch ein externes Diagnosetool gelöscht werden.

Die Verschleißerkennung ist durch Einführung des Zählers WearCount möglich, dessen Inhalt sowohl inkrementiert als auch dekrementiert werden kann. Dieser Zähler wird in Abhängigkeit von dem Verschleißindex ClutchWear nach jedem abgeschlossenen Adaptionsvorgang berechnet und nach jedem Fahrzyklus im Steuergerät abgespeichert. Damit der Zähler WearCount unempfindlich gegen kurzzeitige Störungen ist, sind die Stufen der Inkrementierung IncWear und Dekrementierung DecWear verschieden auszulegen. Wenn der Zähler WearCount seinen Maximalwert WearCountMax erreicht, und gleichzeitig mindestens ein weiterer Betriebswert einen vorbestimmten Grenzwert erreicht oder überschritten hat, wird das Kupplungsverschleiß-Flag CltChkB gesetzt, beispielsweise wenn die Summe von allen nachfolgend angegebenen Grenzwerten erreicht oder überschritten ist:
(ClutchWear ≥ ClutchWearMax) und
(TimeClutchTempHot ≥ TimeClutchTempHotMax) und
(WearCount ≥ WearCountMax) und
(ClutchTemp ≥ ClutchTempMax).

Das Setzen des Kupplungsverschleiß-Flags CltChkB impliziert einen Eintrag in einem Fehlerspeicher, der nur durch ein externes Diagnoseprogramm gelöscht werden kann.

Den zeitlichen Ablauf für die Verschleißberechnung zeigt 1. Als Maßstab auf der Abszisse wurde die Anzahl der Adaptionsvorgänge gewählt, da die absolute Zeit keinen Einfluß auf die Berechnung des Kupplungsverschleiß-Flag CltChkB hat.

In 2 wird der Algorithmus einer besonderen Ausführungsform der Erfindung als Ablaufdiagramm gezeigt.

Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass

1. eine Verschleißerkennung möglich ist,
2. das Fahrerverhalten eines Fahrers und mechanische Defekte der Kupplung berücksichtigt werden und
3. es robust gegenüber unbeabsichtigtem Löschen im Speicher des Steuergerätes ist, da die Kupplung und die für das Verfahren notwendigen Zähler sich schnell wieder in den Grenzbereich adaptieren.

Realisierungsbeispiel:

Verschleißerkennung bei einem Fahrzeug mit Komfortschaltgetriebe.

Die Getriebesteuerung berechnet das Flag ClutchCheckB (CltChkB) und legt diese Information als P-Code im Fehlerspeicher des Steuergerätes ab.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
1. Fünf Einzeldiagramme mit Diagrammkurven von fünf Einzelverfahren 1.1 bis 1.5 des Gesamt-Verfahrens der Verschleiß-Erkennung nach der Erfindung, wobei zeitlich parallel zueinander ablaufende Verfahrensabschnitte der Diagrammkurven jeweils übereinander dargestellt sind und in Adaptionszyklen n1 bis n7 unterteilt sind, von welchen jede eine nicht definierte Anzahl von Adaptionen beinhaltet,
2 der Algorithmus einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in Form eines Ablaufdiagramms,
3 ein Steuerkennlinien-Diagramm mit dem Kupplungsdrehmoment MK auf der Vertikalachse und mit Einstellpositionen "x" eines Stellgliedes der Kupplung auf der Horizontalachse.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung umfaßt auch Ausführungsformen, bei welchen nicht alle fünf Einzelverfahren von 1 zur Anwendung kommen, sondern nur das erste Einzelverfahren 1.1 von "ClutchWear" von 1 in Kombination mit dem Einzelverfahren 1.5 "CltChkB" von 1 und mindestens einem, oder zwei der anderen Einzelverfahren 1.2 "ClutchTemp" oder 1.3 "TimeClutchTempHot" oder 1.4 "WearCount" verwirklicht wird.
Im folgenden wird die Ausführungsform gemäß 1 beschrieben. In einer Kupplungs- und Getriebesteuereinrichtung wird ein Verschleißindex "ClutchWear" berechnet, welches jeweils ein Punkt der Diagrammkurve "ClutchWear" von 1.1 ist, der nach jedem Fahrzyklus (nach jedem Abschalten der Kraftfahrzeugzündung) in einem Steuereinrichtungsteil abgespeichert wird. In die Berechnung des Verschleißindex "ClutchWear" gehen direkt die durch den Fahrer bewirkten Kupplungsbelastungen ein, d. h. die Fahrantriebsbelastungen oder Drehmomente, die der Fahrer vom Fahrzeug fordert, abhängig beispielsweise davon, ob das Kraftfahrzeug auf ebener Strecke dahin rollt, Berg auf oder Berg ab fährt, beschleunigen oder verzögern soll. Dieser Verschleißindex (ClutchWear) hat einen minimalen Wert "ClutchWearMin", der eine neue Kupplung kennzeichnet, und einen maximalen Wert "ClutchWearMax", der eine verschlissene Kupplung kennzeichnet. Aufgrund der unterschiedlichen Fahrertypen kommt es zu unterschiedlichen Kupplungsbelastungen, die früher oder später zum Erreichen des Maximalwertes des Verschleißindex führen. Der Verlauf des Verschleißindex "ClutchWear" ist in dem ersten Einzeldiagramm 1.1 von 1 dargestellt.
Das Erreichen der maximalen Verschleißgrenze "ClutchWearMax" beim ersten Einzelverfahren 1.1 ist für sich genommen noch kein Indiz auf eine mechanisch defekte Kupplung, da der Verschleißindex "ClutchWear" temporär um einen mittleren Wert oszillieren kann, beispielsweise in Abhängigkeit von der Kupplungstemperatur und in Abhängigkeit von Herstellungstoleranzen sowie Materialbeschaffenheitstoleranzen.
Jeder Punkt der Verschleißindex-Kurve "ClutchWear" des ersten Einzeldiagramms 1.1 von 1 entspricht einer bestimmten Steuerkennlinie des Steuerkennlinien-Diagramms von 3, das später noch im Detail beschrieben wird.
Wenn eine Scheibenkupplung, z. B. eine Einscheiben-Trockenkupplung, durch Verschleiß abgenutzt ist oder falsch montiert wurde, reduziert sich das maximal übertragbare Kupplungsmoment. Hieraus resultieren längere Rutschzeiten der Kupplung. Diese längeren Rutschzeiten führen zu höheren berechneten oder gemessenen Kupplungstemperaturen "ClutchTemp". Ein Beispiel für einen solchen Kupplung-Temperaturverlauf der Kupplung "ClutchTemp" einschließlich einer vorbestimmten zulässigen (oder nicht mehr zulässigen) maximalen Temperatur "ClutchTempMax" ist im Einzeldiagramm 1.2 von 1 gezeigt. Daher ist eine Berücksichtigung der Kupplungstemperatur als Indikator für die Verschleißerkennung zu empfehlen. Diese Berücksichtigung kann beispielsweise durch Zählen der Häufigkeit von Überschreitungen der vorbestimmten maximalen Kupplungstemperatur "ClutchTempMax" bis zu einem Grenzwert oder durch Aufaddieren der Einzelzeitdauern, während welcher die vorbestimmte Maximaltemperatur "ClutchTempMax" erreicht und/oder überschritten wurde, bis zu einem Grenzwert, erfolgen.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird die Kupplungstemperatur durch die Auswertung eines Zählers berücksichtigt, welcher die Einzelzeitdauern, bei welchen die Kupplungstemperatur einen vorbestimmten Maximalwert "TimeClutchTempHot" (ClutchTempMax) übersteigt, bis zu einem vorbestimmten Grenzwert zusammenzählt, wie dies im dritten Einzeldiagramm 1.3 in 1 gezeigt ist. Der Zähler der "TimeClutchTempHot" integriert die Gesamtdauer der Schlupfphasen bei Überschreitung des maximalen Wertes "ClutchTempMax" der Kupplungstemperatur "ClutchTemp". Der Zähler der "TimeClutchTempHot" wird ab Inbetriebnahmezeitpunkt des Kraftfahrzeuges am Bandende der Kraftfahrzeugherstellung oder durch einen Kundendienst auf "0" gesetzt und durch Erreichen der Maximalzeit "TimeClutchTempHotMax" automatisch gestoppt. Beim Ausschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges wird der jeweils letzte Wert gespeichert. Beim Neustart des Kraftfahrzeuges wird er mit berücksichtigt, wobei auch berücksichtigt wird, ob die Kupplung bis zum Neustart des Kraftfahrzeuges vollständig oder teilweise abgekühlt hat. Der Wert "TimeClutchTempHot" wird ebenfalls im elektronischen Steuerungsteil der Steuereinrichtung abgespeichert. Er kann nur durch ein externes Diagnosetool gelöst, d. h. auf "0" gesetzt werden, vorzugsweise nur durch einen Mechaniker in einer Kraftfahrzeugwerkstatt.
Das in 2 gezeigte Verfahren nach der Erfindung enthält folgende Verfahrensschritte:

1. Schritt SP1: Start des Verfahrens;
2. Schritt SP2: Abfrage, ob ein Verschleiß-Ja-Signal "CltChkB" vorliegt; falls "ja", dann weiter in ein externes Diagnoseprogramm, falls "nein", dann
3. Schritt SP3: Abfrage, ob ein Verschleißindex "ClutchWear" einen vorbestimmten maximalen Verschleißindexwert "ClutchWearMax" erreicht oder überschritten hat; falls "nein", dann
4. Schritt SP4: Bilden eines Verschleißindexwertes "WearCount" aus der Differenz des Verschleißindex "WearCount" minus rückwärts gezählten Kupplungsabnutzungs-Zähleinheiten "DecWear", und dann in einem
5. Schritt SP5: aus dem Verschleißindex "WearCount" und dem Verschleißindexwert "null" denjenigen auswählen, welcher höher ist, damit der ausgewählte Wert mit Sicherheit nicht negativ ist, und Rückführen des ausgewählten Wertes zum "Start" des ersten Schrittes SP1; oder, falls das Abfrageergebnis in Schritt SP3 "ja" ist, dann in einem
6. Schritt SP6: Bilden eines Kupplungs-Abnutzungszählwertes "WearCount" aus der Summe des Abnutzungszählwertes "WearCount" und der Zählwertzunahme "IncWear" für die Betriebsdauer, während welcher der ClutchWear-Index "ClutchWear" einen maximalen ClutchWear-Index "ClutchWearMax" erreicht oder überschritten hatte; daraus dann in einem
7. Schritt SP7: Bilden eines Kupplungs-Abnutzungszählwertes "WearCount" durch Auswahl des kleineren der beiden Werte "aktueller Verschleißzählwert" oder "vorbestimmter maximal zulässiger Abnutzungszählwert", um sicherzustellen, dass sich für das Entscheidungskriterium nie ein Wert ergibt, der größer ist als der vorbestimmte maximale Abnutzungszählwert "WearCountMax"; dann in einem
8. Schritt SP8: Prüfen, ob der als Kriterium von Schritt SP7 genommene Abnutzungszählwert "WearCount" größer oder gleich dem vorbestimmten maximalen Abnutzungszählwert "WearCountMax" ist; falls "nein", dann zurück zum "Start" gemäß Schritt SP1; falls "ja", dann im nächsten
9. Schritt SP9: Abfrage, ob die aufaddierte Gesamtzeit "TimeClutchTempHot" von Einzelzeiten, während welchen die Kupplung einen vorbestimmten maximalen Kupplungstemperaturwert "ClutchTempMax" überschritten hatte, größer oder gleich einer vorbestimmten aufaddierten maximalen Gesamtzeit "TimeClutchTempHotMax" ist; im Falle von "nein" erfolgt eine Rückkehr zum "Start" gemäß Schritt SP1; im Falle von "ja" geht das Prüfverfahren weiter zum
10. Schritt SP10: Durchführen einer Abfrage, ob die Kupplungstemperatur "ClutchTemp" größer oder gleich einem vorbestimmten maximalen Kupplungstemperaturwert "ClutchTempMax" ist; falls "nein", dann Rückkehr zum "Start" gemäß Schritt SP1; falls "ja", dann in einem
11. Schritt SP11: Erzeugen eines Verschleiß-Ja-Signals "CltChkB", vorzugsweise durch einen digitalen Wert "1", und in einem
12. Schritt SP12: Eingabe des Verschleiß-Ja-Signals in ein Diagnoseprogramm und Durchführen einer Abfrage, ob das Diagnoseprogramm aktiv ist; falls "nein", dann Rückkehr zum "Start" gemäß SP1; falls "ja", dann Speichern des Verschleiß-Ja-Signals in einem
13. Schritt SP13, vorzugsweise als digitales Signal "1", und Rückkehr zum "Start" gemäß SP1 zum Neustart des Prüfverfahrens.

Die Erfindung kann auch dadurch realisiert werden, dass von 2 nur einige, beispielsweise nur folgende Funktionen oder Verfahrensschritte verwendet werden:
Variante A: nur die Schritte SP1, SP3 und SP13 (mit oder ohne SP12).
Variante B: nur die Schritte SP1, SP8, SP9 und SP13 (mit oder ohne SP12).
Variante C: nur die Schritte SP1, SP3, SP8, SP10 und SP13 (mit oder ohne SP12).
Das in 3 dargestellte Steuerkennlinien-Diagramm zeigt auf der Vertikalachse von einer automatisch betätigbaren Scheibenkupplung übertragbare Drehmomente MK und auf der Horizontalachse Einstellpositionen "x" eines Stellgliedes der Kupplung, und ein Kennlinienfeld mit einer Vielzahl von Kennlinien, von welchen nur einige gezeigt sind. Eine unterste Steuerkennlinie "ClutchWearMax" betrifft eine verschlissene Kupplung, und eine oberste Steuerkennlinie "ClutchWearMin" betrifft die Kupplung im Neuzustand. Zwischen diesen beiden äußeren Steuerkennlinien befinden sich eine Vielzahl weiteren Steuerkennlinien, welche entweder fest vorgegeben sein können oder bei einer Adaption der Kupplung an ihren Verschleißzustand neu generiert werden können.
Der Fahrer eines Kraftfahrzeuges gibt durch Einstellung des Gaspedals eine gewünschte Fahrzeugleistung vor. Eine elektronische Steuereinrichtung schaltet in Abhängigkeit von einem Schaltprogramm die Anfahrkupplung und/oder die Schaltkupplungen in einem schaltbaren Getriebe. Wenn die Kupplung neu ist, erfolgt ihre Betätigung entlang der Steuerkennlinie "ClutchWearMin". Wenn die Kupplung verschlissen ist, erfolgt ihre Betätigung entlang der Steuerkennlinie "ClutchWearMax". Bei einer teilweise verschlissenen Kupplung muss sie entsprechend einer Steuerkennlinie betätigt werden, welche zwischen den beiden äußeren Steuerkennlinien liegt, damit das Ist-Kupplungsmoment dem vorgegebenen Soll-Kupplungsmoment entspricht. Wenn die neue Kupplung vollständig geöffnet ist, befindet sich ihr Stellglied in einer Stellposition x0. Hierbei wird kein Drehmoment übertragen, so dass der Drehmomentwert MK0 gleich 0 ist. Wenn ein berechnetes Ist-Kupplungsmoment vom vorgegebenen Soll-Kupplungsmoment abweicht, wird dementsprechend in der nächsten Schlupfphase eine korrigierte Steuerkennlinie zum Einstellen des Stellgliedes der Kupplung entsprechend der vorgegebenen Soll-Kupplungsmomente verwendet.
Als Beispiel wird angenommen, dass die neue Kupplung im Schlupfbetrieb bei einer Stellposition x1 ihres Stellgliedes ein Moment MK1 überträgt, wobei die Steuerung über die Steuerkennlinie "ClutchWearMin" erfolgt, welches die Steuerkennlinie für die neue Kupplung ist. Wenn die elektronische Steuereinrichtung in einer nächsten Schlupfphase der Kupplung feststellt, dass bei der Stellposition x1 nicht mehr das Soll-Kupplungsmoment MK1 übertragen wird, sondern beispielsweise ein reduziertes Kupplungsmoment MK2, dann wird von der Steuereinrichtung eine Adaption in der Weise durchgeführt, dass die Einstellung der Kupplung nicht mehr entlang der Steuerkennlinie "ClutchWearMin" erfolgt, sondern entlang einer neu generierten (oder entlang einer fest vorgegebenen, einem neuen Sollwert am nächsten gelegenen Steuerkennlinie), durch welche dem Soll-Kupplungsmoment MK1 eine neue Stellposition x2 des Stellgliedes der Kupplung zugeordnet wird. Nach dieser Adaption erfolgt die Positionseinstellung x des Stellgliedes in Abhängigkeit von dem Soll-Kupplungsmoment MK1 nicht mehr entlang der ursprünglichen Steuerkennlinie "ClutchWearMin", sondern entlang der neuen Steuerkennlinie "ClutchWear2". Wenn dann bei einer weiteren Schlupfphase erneut eine Abweichung des Ist-Kupplungsmoments vom Soll-Kupplungsmoments von der Steuereinrichtung erkannt wird, führt sie eine weitere Adaption in der gleichen Weise so oft durch, bis die unterste Steuerkennlinie "ClutchWearMax" erreicht ist, welche bedeutet, dass die Kupplung verschlissen ist und ihre Teile ausgetauscht werden müssen.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für die Berechnung der Verschleißindex "ClutchWear" in einer Steuereinrichtung beschrieben, z. B. in einer Kupplungssteuereinrichtung oder in einer Kupplungs- und Getriebesteuereinrichtung. Das Ziel der Funktion besteht darin, einen Index zu berechnen, der proportional zum langfristigen Verschleiß der Kupplung ist.
Eine neue Kupplung zeichnet sich dadurch aus, dass bei gleicher Kupplungsposition ihres Stellgliedes das übertragbare Kupplungsmoment (TgCltNew) höher ist als bei einer verschlissenen Kupplung (TgCltDeg). Die Kennlinien für TgCltNew und TgCltDeg sind charakteristisch für einen Kupplungstyp. Sie entsprechen den Kennlinien ClutchWearMin bzw. ClutchWearMax in 3.
Bei jedem Anfahrvorgang wird das übertragene Kupplungsmoment TgCltExp (entspricht z. B. ClutchWear 2 in 3) berechnet nach: TgCltExt = TqMot – JMot·dNMot/dt·π/30.
Darin bedeuten:
JMot = Motormassenträgheit
TgCltExt = Kupplungsmoment
TqMot = Motormoment
dNMot/dt = Gradient der Motordrehzahl
Der Verschleißindex wird berechnet anhand der Formel: ClutchWear = (TgCltNew – TgCltExt)·A/(TgCltNew – TgCltDeg).A ist eine Konstante.
Für A = 10000 gilt:
ClutchWear = 0 = Kupplung neu
ClutchWear = 10000 = Kupplung verschlissen.
Der Verschleißindex wird nur geändert, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

• Getriebesteuerung nicht im Notbetrieb,
• Motormoment größer als ein Minimalwert,
• Motormoment kleiner als ein Maximalwert,
• absoluter Gradient der Motordrehzahl kleiner als ein Minimalwert,
• Motortemperatur größer als ein Minimalwert,
• Kupplungstemperatur kleiner als ein Maximalwert,
• Traktionssystem nicht in Regelung.

Der neu berechnete Verschleißindex wird gefiltert, so dass kurzfristige Änderungen der Kupplungskennlinie keinen Einfluß auf die langfristige Berechnung des Verschleißindex haben.

Claims

Verschleiß-Erkennungseinrichtung einer automatisch betätigten Kraftfahrzeug-Scheibenkupplung, insbesondere einer Einscheiben- oder Mehrscheiben-Trockenkupplung, wobei durch eine elektronische Steuerungseinrichtung die Übertragungseigenschaft der Kupplung überwacht und entsprechend einem Algorithmus in einem Adaptionsvorgang adaptiert wird, wenn zwischen einem Istwert und einem Sollwert der Übertragungseigenschaft Abweichungen auftreten, um ein im wesentlichen konstantes Regel- oder Steuerverhalten über den gesamten Lebenszyklus der Kupplung aufrecht zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronischer Verschleißindex-Berechnungsteil zur Berechnung und Speicherung eines Verschleißindex (ClutchWear) vorgesehen ist, welcher vom Verschleiß der Kupplung abhängig ist und nach jedem Adaptionsvorgang der Steuerungseinrichtung um einen von der Adaptionsgröße abhängigen Wert automatisch neu berechnet wird, wobei der Verschleißindex zwei Grenzwerte annehmen kann, von welchen einer, im folgenden minimaler Wert (ClutchWearMin) bezeichnet, eine neue Kupplung kennzeichnet, und von welchen der andere, im folgenden maximaler Wert (ClutchWearMax) bezeichnet, eine verschlissene Kupplung kennzeichnet, und zwischen diesen Grenzwerten liegende Werte des Verschleißindex dazwischen liegende Verschleißzustände der Kupplung kennzeichnen, dass ferner mindestens ein Zusatzwert-Einrichtungsteil zur Generierung von mindestens einem vom Betriebszustand der Kupplung betriebsabhängigen Zusatzwert vorgesehen ist, und dass eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von dem berechneten Verschleißindex und in Abhängigkeit von dem mindestens einen betriebsabhängigen Zusatzwert, als Ergebnis von allen, ein Verschleißsignal in Form eines Verschleiß-Nein-Signals, wenn die Kupplung noch nicht verschlissen ist, oder in Form eines Verschleiß-Ja-Signals (CltChkB) erzeugt, wenn die Kupplung verschlissen ist, wobei das durch den Verschleißindex-Berechnungsteil und den mindestens einen Zusatzwert-Einrichtungsteil definierte Verschleißprüfverfahren jeweils nach einem abgeschlossenen Adaptionsvorgang automatisch neu gestartet wird.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine, oder ein weiterer der Zusatzwert-Einrichtungsteile einen Verschleißzähler (WearCount) enthält, welcher nach jedem abgeschlossenen Adaptionsvorgang um eine vorbestimmte Zähleinheit weiterzählt, wobei die Zählrichtung "rauf oder runter" davon abhängig ist, ob der Verschleißindex einerseits auf oder über dem maximalen Wert (ClutchWearMax) oder andererseits unter diesem maximalen Wert ist, und die Zählrichtung im einen Fall rauf und im anderen Fall runter geht, und wobei der Zusatzwert-Einrichtungsteil als betriebsabhängigen Zusatzwert ein Maximalzählwert-Signal, wenn der Zähler in der einen Richtung einen vorbestimmten maximalen Zählwert (WearCountMax) erreicht hat, oder anderenfalls ein nicht-Maximalzählwert-Signal erzeugt.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgebildet ist zur Erzeugung eines Kupplungsverschleißsignals "Verschleiß-Nein-Signal" oder "Verschleiß-Ja-Signal" jeweils nur dann, wenn ein dritter betriebsabhängiger Wert der Kupplung vorliegt.
Verschleißerkennungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte betriebsabhängige Wert dann gegeben ist, wenn der maximale Zählwert (WearCountMax) in einer vorbestimmten Häufigkeit aufgetreten ist.
Verschleißerkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximalzählwert-Signal entweder aus dem letzten Zählwert oder dem vorbestimmten maximalen Zählwert (WearCountMax) gebildet wird, wobei jeweils der kleinere der beiden Werte genommen wird, so dass das Maximalzählwert-Signal nie anhand eines über dem vorbestimmten maximalen Zählwert (WearCountMax) liegenden Zählwertes gebildet wird.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Nicht-Maximalwert-Signal entweder aus dem letzten Zählwert oder dem Zählwert "0" gebildet wird, wobei jeweils der höhere der beiden Werte genommen wird, so dass das Nicht-Maximalwert-Signal nie anhand eines negativen Zählwertes gebildet wird.
Verschleißerkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinheiten aus mindestens einem Zählschritt bestehen, und dass die Zähleinheiten beim Raufzählen aus einer anderen Anzahl von Zählschritten bestehen als beim Runterzählen.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine, oder ein weiterer der Zusatz-Einrichtungsteile, ausgebildet ist zur Erkennung der jeweiligen Kupplungstemperatur (ClutchTemp) und zur Erzeugung eines Maximaltemperatur-Signals, wenn ein vorbestimmter maximaler Temperaturwert (ClutchTempMax) erreicht oder nach oben überschritten ist, oder eines Nicht-Maximaltemperatur-Signals, wenn der vorbestimmte maximale Temperaturwert (ClutchTempMax) nicht erreicht ist, je als den genannten "betriebsabhängigen Zusatzwert".
Verschleißerkennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine, oder ein weiterer der Zusatz-Einrichtungsteile, ausgebildet ist zur Erkennung der Kupplungstemperatur (ClutchTemp) und zum Zählen der Gesamtdauer der Schlupfphasen der Kupplung bei einer überhöhten Kupplungstemperatur, die bei oder über einem vorbestimmten maximalen Kupplungstemperaturwert (ClutchTempMax) liegen, und zur Erzeugung eines Maximalzeit-Temperatur-Signals, wenn die aufaddierte Gesamtdauer der überhöhten Kupplungstemperaturen über einem vorbestimmten maximalen Gesamtdauerwert liegt, oder anderenfalls zur Erzeugung eines Nicht-Maximalzeit-Temperatur-Signals, wenn die aufaddierte Gesamtdauer der überhöhten Kupplungstemperaturen unter dem vorbestimmten maximalen Gesamtdauerwert liegt.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diagnoseteil vorgesehen ist, und dass das Verschleiß-Ja-Signal (CltChkB) in dem Diagnoseteil automatisch gespeichert wird.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der genannten Zusatzwert-Einrichtunsteile vorgesehen sind und nur in additiver Abhängigkeit der Signale von beiden die Verschleißsignale in Form des Verschleiß-Nein-Signals bzw. des Verschleiß-Ja-Signals (CltChkB) gebildet werden.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die automatische Betätigung der Kupplung durch die elektronische Steuerungseinrichtung mittels einer Steuerkennlinie einem jeweils einzustellenden Soll-Kupplungsmoment entsprechend einem vorgegebenen Soll-Kupplungsmomentenverlauf ein entsprechender Verstellweg eines Stellgliedes der Kupplung zugeordnet ist, und dass bei einer automatisch ermittelten Abweichung des berechneten Ist-Kupplungsmoments vom vorgegebenen Soll-Kupplungsmoment in einer Schlupfphase der Kupplung eine entsprechend korrigierte Steuerkennlinie in dem Steuerkennlinienfeld zum Einstellen des Stellgliedes entsprechend dem vorgegebenen Soll-Kupplungsmoment automatisch berechnet und zur Steuerung der Kupplung dann verwendet wird, als die genannte Adaption, und dass der Verschleißindex (ClutchWear) ein von der ursprünglichen Steuerkennlinie und von den jeweils ausgeführten Adaptionsgrößen beim Übergang von einer Steuerkennlinie auf eine andere Steuerkennlinie abhängiger Wert ist, so dass der Verschleißindex bei einer Adaption der Steuerkennlinie jeweils ebenfalls entsprechend dem Steuerkennlinienwechsel adaptiert wird.
Verschleiß-Erkennungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Notprogramm vorgesehen ist, durch welches die Steuereinrichtung automatische auf einen die Kupplung schonenden Notbetrieb umschaltbar ist, wenn und solange das Verschleiß-Ja-Signal (CltChkB) gesetzt ist.
Verschleiß-Erkennungsverfahren zur Verschleißerkennung einer automatisch betätigten Kraftfahrzeug-Scheibenkupplung, insbesondere einer Einscheiben- oder Mehrscheiben-Trockenkupplung, wobei durch eine elektronische Steuerungseinrichtung die Übertragungseigenschaft der Kupplung überwacht und entsprechend einem Algorithmus in einem Adaptionsvorgang adaptiert wird, wenn zwischen einem Istwert und einem Sollwert der Übertragungseigenschaft Abweichungen auftreten, um ein im wesentlichen konstantes Regel- oder Steuerverhalten über den gesamten Lebenszyklus der Kupplung aufrecht zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verschleißprüfverfahren beinhaltet, welches folgende Schritte aufweist: Berechnung und Speicherung eines Verschleißindex (ClutchWear), welcher vom Verschleiß der Kupplung abhängig ist und nach jedem Adaptionsvorgang der Steuerungseinrichtung um einen von der Adaptionsgröße abhängigen Wert automatisch neu berechnet wird, wobei der Verschleißindex zwei Grenzwerte annehmen kann, von welchen einer, im folgenden minimaler Wert (ClutchWearMin) bezeichnet, eine neue Kupplung kennzeichnet, und von welchen der andere, im folgenden maximaler Wert (ClutchWearMax) bezeichnet, eine verschlissene Kupplung kennzeichnet, und zwischen diesen Grenzwerten liegende Werte des Verschleißindex dazwischen liegende Verschleißzustände der Kupplung kennzeichnen; ein Generieren von mindestens einem, vom Betriebszustand der Kupplung betriebsabhängigen Zusatzwert; und Erzeugen eines Verschleißsignals in Abhängigkeit von dem berechneten Verschleißindex und in Abhängigkeit von dem mindestens einen betriebsabhängigen Zusatzwert in Form eines Verschleiß-Nein-Signals, wenn die Kupplung noch nicht verschlissen ist, oder in Form eines Verschleiß-Ja-Signals (CltChkB), wenn die Kupplung verschlissen ist, wobei das Verschleißprüfverfahren jeweils nach einem abgeschlossenen Adaptionsvorgang automatisch neu gestartet wird.
Verschleiß-Erkennungsverfahren zur Verschleißerkennung einer automatisch betätigten Kraftfahrzeug-Scheibenkupplung, insbesondere einer Einscheiben- oder Mehrscheiben-Trockenkupplung, wobei durch eine elektronische Steuerungseinrichtung die Übertragungseigenschaft der Kupplung überwacht und entsprechend einem Algorithmus in einem Adaptionsvorgang adaptiert wird, wenn zwischen einem Istwert und einem Sollwert der Übertragungseigenschaft Abweichungen auftreten, um ein im wesentlichen konstantes Regel- oder Steuerverhalten über den gesamten Lebenszyklus der Kupplung aufrecht zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: 1. Schritt SP1: Start des Verfahrens; 2. Schritt SP2: Abfrage, ob ein Verschleiß-Ja-Signal "CltChkB" vorliegt; falls "ja", dann weiter in ein externes Diagnoseprogramm, falls "nein", dann 3. Schritt SP3: Abfrage, ob ein Verschleißindex "ClutchWear" einen vorbestimmten maximalen Verschleißindexwert "ClutchWearMax" erreicht oder überschritten hat; falls "nein", dann 4. Schritt SP4: Bilden eines Verschleißindexwertes "WearCount" aus der Differenz des Verschleißindex "WearCount" minus rückwärts gezählten Kupplungsabnutzungs-Zähleinheiten "DecWear", und dann in einem 5. Schritt SP5: aus dem Verschleißindex "WearCount" und dem Verschleißindexwert "null" denjenigen auswählen, welcher höher ist, damit der ausgewählte Wert mit Sicherheit nicht negativ ist, und Rückführen des ausgewählten Wertes zum "Start" des ersten Schrittes SP1; oder, falls das Abfrageergebnis in Schritt SP3 "ja" ist, dann in einem 6. Schritt SP6: Bilden eines Kupplungs-Abnutzungszählwertes "WearCount" aus der Summe des Abnutzungszählwertes "WearCount" und der Zählwertzunahme "IncWear" für die Betriebsdauer, während welcher der ClutchWear-Index "ClutchWear" einen maximalen ClutchWear-Index "ClutchWearMax" erreicht oder überschritten hatte; daraus dann in einem 7. Schritt SP7: Bilden eines Kupplungs-Abnutzungszählwertes "WearCount" durch Auswahl des kleineren der beiden Werte "aktueller Verschleißzählwert" oder "vorbestimmter maximal zulässiger Abnutzungszählwert", um sicherzustellen, dass sich für das Entscheidungskriterium nie ein Wert ergibt, der größer ist als der vorbestimmte maximale Abnutzungszählwert "WearCountMax"; dann in einem 8. Schritt SP8: Prüfen, ob der als Kriterium von Schritt SP7 genommene Abnutzungszählwert "WearCount" größer oder gleich dem vorbestimmten maximalen Abnutzungszählwert "WearCountMax" ist; falls "nein", dann zurück zum "Start" gemäß Schritt SP1; falls "ja", dann im nächsten 9. Schritt SP9: Abfrage, ob die aufaddierte Gesamtzeit "TimeClutchTempHot" von Einzelzeiten, während welchen die Kupplung einen vorbestimmten maximalen Kupplungstemperaturwert "ClutchTempMax" überschritten hatte, größer oder gleich einer vorbestimmten aufaddierten maximalen Gesamtzeit "TimeClutchTempHotMax" ist; im Falle von "nein" erfolgt eine Rückkehr zum "Start" gemäß Schritt SP1; im Falle von "ja" geht das Prüfverfahren weiter zum 10. Schritt SP10: Durchführen einer Abfrage, ob die Kupplungstemperatur "ClutchTemp" größer oder gleich einem vorbestimmten maximalen Kupplungstemperaturwert "ClutchTempMax" ist; falls "nein", dann Rückkehr zum "Start" gemäß Schritt SP1; falls "ja", dann in einem 11. Schritt SP11: Erzeugen eines Verschleiß-Ja-Signals "CltChkB", vorzugsweise durch einen digitalen Wert "1", und in einem 12. Schritt SP12: Eingabe des Verschleiß-Ja-Signals in ein Diagnoseprogramm und Durchführen einer Abfrage, ob das Diagnoseprogramm aktiv ist; falls "nein", dann Rückkehr zum "Start" gemäß SP1; falls "ja", dann Speichern des Verschleiß-Ja-Signals in einem 13. Schritt SP13, vorzugsweise als digitales Signal "1", und Rückkehr zum "Start" gemäß SP1 zum Neustart des Prüfverfahrens.