DE102017202080A1 - Method for real-time monitoring of an electrofluidically actuated friction clutch and / or friction brake - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer mittels zumindest eines elektrofluidischen Ventils betätigten Reibvorrichtung zur Kupplung oder zum Bremsen, aufweisend zumindest zwei durch das elektrofluidische Ventil, umfassend ein erstes Schließelement, miteinander in Kontakt bringbare Reibpartner, aufweisend jeweils Reibbeläge. Das Verfahren umfasst die Schritte (erster Schritt) (S1) Bestimmung eines ersten Zeitpunkts(t1), an dem die Reibbeläge der Reibpartner einen Anlegepunkt erreichen, basierend auf einer Erfassung einer transienten Positionsänderung des Magnetankers des elektrofluidischen Ventils, (zweiter Schritt) (S2) Ermittlung des vom Ventil eingestellten Druckes zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), wobei der zweite Zeitpunkt (t2) innerhalb einer vorgegebenen zeitlichen Differenz (t1-Δt) vor dem ersten Zeitpunkt (t1) liegt, (dritter Schritt) (S3) Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung aus dem zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) erfassten Druck des elektrofluidischen Ventils, und (vierter Schritt) (S4) Rekonstruktion der Dicke der Reibbeläge der Reibpartner basierend auf der Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung zum zweiten Zeitpunkt (t2).Provided is a method for the real-time monitoring of a by means of at least one electrofluidic valve operated friction device for coupling or braking, comprising at least two by the electrofluidic valve, comprising a first closing element, brought into contact with each other friction partners, each having friction linings. The method comprises the steps (first step) (S1) determining a first time point (t1) at which the friction linings of the friction partners reach a contact point, based on detection of a transient position change of the armature of the electrofluidic valve, (second step) (S2) Determining the pressure set by the valve at a second time (t2), the second time (t2) being within a predetermined time difference (t1-Δt) before the first time (t1), (third step) (S3) calculating the position of the plunger of the friction device from the pressure of the electrofluidic valve detected at a second time (t2); and (fourth step) (S4) Reconstruction of the thickness of the friction surfaces of the friction partners based on the calculation of the position of the piston of the friction device at the second time (t2) ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer elektrofluidisch betätigten Reibkupplung und/oder Reibbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a method for real-time monitoring of an electrofluidically actuated friction clutch and / or friction brake according to the preamble of patent claim 1.

Es wird eine elektrofluidisch, also elektrohydraulisch oder elektropneumatisch, betätigte Reibkupplung und/oder Reibbremse betrachtet. Eine solche Reibkupplung und/oder Reibbremse ist insbesondere eine Lamellenkupplung bzw. Lamellenbremse in einem Getriebe. Über die Lebensdauer werden die Reibpartner infolge von Abrasion dünner. Bei Unterschreiten einer Mindestdicke eines oder mehrerer Reibpartner müssen zumindest Teile der Reibpartner gewechselt werden. Es ist also eine kontinuierliche Überwachung der Dicke der Reibpartner nötig, um Beschädigungen an der Kupplung oder Bremse zu vermeiden.It is considered an electro-fluidic, ie electro-hydraulic or electropneumatic, operated friction clutch and / or friction brake. Such a friction clutch and / or friction brake is in particular a multi-disc clutch or multi-disc brake in a transmission. Over the life of the friction partners are due to abrasion thinner. When falling below a minimum thickness of one or more friction partners at least parts of the friction partners must be changed. So it is a continuous monitoring of the thickness of the friction partners necessary to avoid damage to the clutch or brake.

Bekannte Verfahren zur Überwachung der Dicke von Reibpartnern basieren auf der Verwendung von Sensoren, wie z.B. in der DE 10 2014 223 559 A1 offenbart. Ferner sind Verfahren bekannt, die eine Positionsbestimmung ohne Sensoren vornehmen, wie aus der DE 10 2013 211 989 B4 bekannt. Allerdings sind die bekannten Verfahren entweder aufgrund der Verwendung von Sensoren teuer und fehler-anfällig, oder sie können noch weiter verbessert werden.Known methods for monitoring the thickness of friction partners are based on the use of sensors, such as in DE 10 2014 223 559 A1 disclosed. Furthermore, methods are known which make a position determination without sensors, as shown in DE 10 2013 211 989 B4 known. However, the known methods, either due to the use of sensors, are expensive and prone to failure, or they can be further improved.

Es ist also eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung einer elektrofluidisch betätigten Reibkupplung und/oder Reibbremse bereitzustellen. Vorteilhafterweise dient das Verfahren zur Überwachung des Verschleißes.It is therefore an object of this invention to provide a method for monitoring an electrofluidically actuated friction clutch and / or friction brake. Advantageously, the method is used to monitor the wear.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Bereitgestellt wird ein Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer mittels zumindest eines elektrofluidischen Ventils betätigten Reibvorrichtung zur Kupplung oder zum Bremsen, aufweisend zumindest zwei durch das elektrofluidische Ventil, umfassend ein erstes Schließelement, miteinander in Kontakt bringbare Reibpartner, aufweisend jeweils Reibbeläge. Das Verfahren umfasst die Schritte (erster Schritt) Bestimmung eines ersten Zeitpunkts, an dem die Reibbeläge der Reibpartner einen Anlegepunkt erreichen, basierend auf einer Erfassung einer transienten Positionsänderung des Magnetankers des elektrofluidischen Ventils, (zweiter Schritt) Ermittlung des vom Ventil zu einem zweiten Zeitpunkt eingestellten Druckes, wobei der zweite Zeitpunkt innerhalb einer vorgegebenen zeitlichen Differenz vor dem ersten Zeitpunkt liegt, (dritter Schritt) Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung aus dem zu dem zweiten Zeitpunkt erfassten Druck des elektrofluidischen Ventils, , und (vierter Schritt) Rekonstruktion der Dicke der Reibbeläge der Reibpartner basierend auf der Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung zum zweiten Zeitpunkt.Provided is a method for the real-time monitoring of a by means of at least one electrofluidic valve operated friction device for coupling or braking, comprising at least two by the electrofluidic valve, comprising a first closing element, brought into contact with each other friction partners, each having friction linings. The method comprises the steps of (first step) determining a first time at which the friction linings of the friction partners reach a landing point based on a detection of a transient positional change of the armature of the electrofluidic valve, (second step) determining the valve set by the valve at a second time Pressure, wherein the second time is within a predetermined time difference before the first time, (third step) calculating the position of the piston of the friction device from the pressure of the electro-fluidic valve detected at the second time, and (fourth step) reconstruction of the thickness of Friction linings of the friction partners based on the calculation of the position of the piston of the friction device at the second time.

Durch das Verfahren kann eine einfache Rekonstruktion der Dicke des Reibbelags der Reibpartner mittels Verfahren zur simultanen Echtzeit-Rekonstruktion der Ankerposition des elektrofluidischen Ventils der Reibkupplung und/oder Reibbremse und des von diesem eingestellten Druckes erfolgen. Diese einfache Rekonstruktion ist möglich, da sie aus einfach zu erfassenden elektrischen Schnittstellengrößen wie Spulenspannung und/oder Spulenstrom der Ventilspule erfolgen kann. Der zweite Zeitpunkt wird je nach Ausführung der Reibvorrichtung, also der Reibkupplung oder der Reibbremse, gewählt und sollte kurz vor dem ersten Zeitpunkt liegen, also kurz bevor sich die Reibbeläge im Anlegepunkt treffen.By the method, a simple reconstruction of the thickness of the friction lining of the friction partners by means of processes for simultaneous real-time reconstruction of the armature position of the electrofluidic valve of the friction clutch and / or friction brake and set by this pressure. This simple reconstruction is possible because it can be made of easily detectable electrical interface parameters such as coil voltage and / or coil current of the valve coil. The second time is chosen depending on the design of the friction device, so the friction clutch or the friction brake, and should be just before the first time, so shortly before the friction linings meet in the Anlegepunkt.

In einer Ausgestaltung wird der Druck des elektrofluidischen Ventils der Reibvorrichtung über eine transiente Echtzeit-Messung erfasst. Somit kann ein Vergleich in Echtzeit erfolgen.In one embodiment, the pressure of the electro-fluidic valve of the friction device is detected via a transient real-time measurement. Thus, a comparison can be done in real time.

In einer Ausgestaltung entspricht die Positionsänderung des Magnetankers einer Änderung der Position eines ersten Schließelements des elektrofluidischen Ventils. Dies ist dann vorteilhaft ausnutzbar, wenn die Reibvorrichtung direkt über ein (Primär-) Ventil betätigt wird, da dann die Position des Schließelements des (Primär-) Ventils, das den Ansteuerdruck einstellt, der Position des Magnetankers entspricht. In einer Ausgestaltung entspricht die Positionsänderung des Magnetankers einer Änderung der Position eines zweiten Schließelements eines dem elektrofluidischen Ventil vorgelagerten zweiten Ventils. Dies ist dann vorteilhaft ausnutzbar, wenn die Reibvorrichtung über ein zweites (Sekundär-)Ventil betätigt wird, da dann die Position des Schließelements des (Sekundär-) Ventils, das den Ansteuerdruck einstellt, der Position des Magnetankers entspricht, wie unten beschrieben.In one embodiment, the change in position of the magnet armature corresponds to a change in the position of a first closing element of the electrofluidic valve. This is advantageously exploitable if the friction device is actuated directly via a (primary) valve, since then the position of the closing element of the (primary) valve, which adjusts the control pressure, corresponds to the position of the magnet armature. In one embodiment, the change in position of the magnet armature corresponds to a change in the position of a second closing element of a second valve disposed upstream of the electrofluidic valve. This is advantageous exploited when the friction device is actuated via a second (secondary) valve, since then the position of the closing element of the (secondary) valve, which adjusts the drive pressure corresponds to the position of the armature, as described below.

In einer Ausgestaltung wird ein Schwellwert vorgegeben, ab dem die Positionsänderung des Magnetankers als Erreichen des Anlegepunkts festgelegt ist. Der Schwellwert kann basierend auf einem Durchlauf des Verfahrens, d.h. einem Bestimmen der Dicke der Reibbeläge bei der ersten Inbetriebnahme, d.h. in Echtzeit direkt am Objekt und individuell für das Objekt, erfolgen. Alternativ kann die Dicke der Reibbeläge vorgegeben sein.In one embodiment, a threshold value is predetermined, from which the position change of the magnet armature is defined as reaching the contact point. The threshold may be based on a run of the method, i. determining the thickness of the friction linings at the first start-up, i. in real time directly on the object and individually for the object. Alternatively, the thickness of the friction linings can be predetermined.

In einer Ausgestaltung erfolgt basierend auf der rekonstruierten Dicke der Reibbeläge ein Bestimmen eines Trends des Verschleißes der Reibbeläge. Durch Ermittlung eines Trends können präventive Maßnahmen zur Verringerung des Verschleißes oder zur Vermeidung von Schäden durch Verschleiß eingeleitet werden, wenn nötig.In one embodiment, based on the reconstructed thickness of the friction linings, a determination of a trend of the wear of the friction linings takes place. By identifying a trend can preventive measures to reduce wear or to prevent damage caused by wear, if necessary.

Ferner wird eine Steuereinrichtung bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren durchzuführen.Furthermore, a control device is provided, which is set up to carry out the described method.

Ferner wird ein Computerprogramm mit Programmcode bereitgestellt, welches das Verfahren umsetzt, wenn es auf einer Steuereinrichtung ausgeführt wird.Furthermore, a computer program with program code is provided which implements the method when it is executed on a control device.

Außerdem wird ein Getriebe für ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend zumindest eine Reibvorrichtung zum Bremsen und/oder Kuppeln, umfassend zumindest ein elektrofluidisches Ventil, sowie eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren durchzuführen.In addition, there is provided a transmission for a vehicle, comprising at least one friction device for braking and / or clutching, comprising at least one electrofluidic valve, and a control device configured to perform the described method.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, the inventive details shows, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

• 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings.

• 1 FIG. 3 shows a flowchart of the method according to an embodiment of the present invention.

Zur Betätigung einer Reibkupplung bzw. Reibbremse wird vom elektrofluidischen, also elektrohydraulisch oder elektropneumatisch betätigbaren, Ventil ein Druck eingestellt, welcher direkt oder indirekt, also durch ein weiteres Ventil verstärkt, eine Kraft auf den Kupplungs- bzw. Bremskolben erzeugt.To actuate a friction clutch or friction brake, a pressure is set by the electro-fluidic, ie electrohydraulically or electropneumatically actuated, valve, which directly or indirectly, ie amplified by a further valve, generates a force on the clutch or brake piston.

Zur Rückstellung besitzt der Kupplungs- bzw. Bremskolben eine Rückstellfeder. Zu Beginn der Kupplungsansteuerung wird mit einer Erhöhung des vom Ventil eingestellten Ansteuerdruckes zunächst die üblicherweise verhältnismäßig weiche Rückstellfeder komprimiert.To reset the clutch or brake piston has a return spring. At the beginning of the clutch actuation, the usually comparatively soft return spring is first compressed with an increase in the control pressure set by the valve.

Ab einer bestimmten auch als Anlegepunkt bezeichneten Position des Kupplungs- bzw. Bremskolbens, welcher naturgemäß von der tatsächlichen Dicke der Reibpartner abhängt, berühren sich die Reibbeläge. Bei weiterer Erhöhung des vom Ventil eingestellten Ansteuerdrucks müssen somit die verhältnismäßig steifen Reibpartner komprimiert werden.From a certain position also referred to as the application point of the clutch or brake piston, which naturally depends on the actual thickness of the friction partners, touching the friction linings. Upon further increase of the control pressure set by the valve thus the relatively stiff friction partners must be compressed.

Während der ersten Ansteuerphase, in der vorrangig die Rückstellfeder komprimiert wird, also vor Erreichen des Anlegepunktes, ist ein verhältnismäßig großer Volumenstrom zur Erhöhung des Kupplungsdruckes erforderlich. Im Gegensatz hierzu genügt ein verhältnismäßig geringer Volumenstrom über das Ventil, um den Druck in der zweiten Ansteuerphase, in der vorrangig die Reibpartner komprimiert werden, also nach Erreichen des Anlegepunktes, zu erhöhen.During the first drive phase, in which primarily the return spring is compressed, ie before reaching the application point, a relatively large volume flow to increase the clutch pressure is required. In contrast, a relatively low volume flow across the valve is sufficient to increase the pressure in the second control phase, in which primarily the friction partners are compressed, ie after reaching the application point.

Entsprechend ist es sinnvoll, dass während der Phase vorrangiger Federkompression die einströmende Steuerkante des Ventils verhältnismäßig weit geöffnet ist. In der Phase vorrangiger Kompression der Reibbeläge sollte die einströmende Steuerkante des Ventils hingegen verhältnismäßig gering geöffnet sein.Accordingly, it makes sense that during the phase of priority spring compression, the inflowing control edge of the valve is relatively wide open. In the phase of priority compression of the friction linings, however, the inflowing control edge of the valve should be opened relatively small.

Der Wechsel zwischen beiden Ansteuerphasen, also das Erreichen des Anlegepunkts der Kupplung bzw. Bremse, geht daher mit einer deutlichen transienten Positionsänderung des Schließelementes desjenigen Ventils einher, welches den Kupplungsdruck einstellt.The change between the two drive phases, that is to say the reaching of the application point of the clutch or brake, is therefore accompanied by a significant transient change in position of the closing element of that valve which adjusts the clutch pressure.

Bei einer direkten Betätigung der Kupplung bzw. Bremse wird der Kupplungsdruck vom elektrofluidischen Ventil bereitgestellt. In diesem Fall entspricht die zuvor genannte Position des Schließelementes der Position des Magnetankers. Das Erreichen des Anlegepunktes führt also in diesem Fall zu einer deutlichen, erfassbaren bzw. messbaren transienten Positionsänderung des Magnetankers.Upon direct actuation of the clutch, the clutch pressure is provided by the electro-fluidic valve. In this case, the aforementioned position of the closing element corresponds to the position of the armature. The reaching of the contact point thus leads in this case to a clear, detectable or measurable transient position change of the magnet armature.

Bei einer indirekten Betätigung der Kupplung bzw. Bremse steuert das elektrofluidische Ventil als Primärventil zumindest ein weiteres Ventil, das als Sekundärventil bezeichnet werden kann, an. Das Sekundärventil stellt dann den Druck zur Ansteuerung des Kupplungs- bzw. Bremskolbens bereit. In diesem Fall führt daher das Erreichen des Anlegepunktes der Kupplung zunächst zu einer deutlichen transienten Positionsänderung des Schließelementes des Sekundär-ventils. Diese Positionsänderung des Sekundärventils erfordert kurzzeitig einen deutlichen Massen- bzw. Volumenstrom desjenigen Ventils, welches seinerseits das Sekundärventil ansteuert, also des elektrofluidischen Primärventils. Diese kurzzeitige deutliche Massen- bzw. Volumenstromänderung über das Primärventil führt zu einer deutlichen transienten Positionsänderung des Schließelements des das Primärventils und somit des Magnetankers.In an indirect operation of the clutch or brake controls the electrofluidic valve as a primary valve at least one other valve, which can be referred to as a secondary valve to. The secondary valve then provides the pressure for driving the clutch or brake piston ready. In this case, therefore, the achievement of the application point of the clutch initially leads to a significant transient change in position of the closing element of the secondary valve. This change in position of the secondary valve requires a short time a significant mass or flow of that valve, which in turn controls the secondary valve, ie the electro-fluidic primary valve. This short-term significant mass or volume flow change over the primary valve leads to a significant transient change in position of the closing element of the primary valve and thus of the magnet armature.

Sowohl bei direkter als auch bei indirekter Kupplungs- bzw. Bremsbetätigung äußert sich das Erreichen des Anlegepunktes in einer deutlichen transienten Positionsänderung des Magnetankers des elektrofluidischen Ventils. Wenn eine transiente Messung der Ankerposition zur Verfügung steht, kann somit aus dieser mit bekannten Verfahren wie z.B. differenzierenden Filtern der Zeitpunkt des Erreichens des Anlegepunktes mit hoher Genauigkeit rekonstruiert werden.Both in direct and indirect clutch or brake actuation, the achievement of the application point manifests itself in a significant transient change in position of the armature of the electrofluidic valve. If a transient measurement of the anchor position is available, can thus be reconstructed from this with known methods such as differentiating filters the time of reaching the application point with high accuracy.

Während der ersten Bewegungsphase des Kupplungs- bzw. Bremskolbens, also der vorrangigen Kompression der Feder, kann des Weiteren aus dem Kupplungs- bzw. Bremsdruck die Position des Kupplungs- bzw. Bremskolbens errechnet werden. Aus dem Kupplungs- bzw. Bremsdruck unmittelbar vor dem Erreichen des Anlegepunktes kann also die Dicke der Reibbeläge rekonstruiert werden.During the first movement phase of the clutch or brake piston, that is to say the priority compression of the spring, the position of the clutch or brake piston can furthermore be calculated from the clutch or brake pressure. From the clutch or brake pressure immediately before reaching the contact point so the thickness of the friction linings can be reconstructed.

Bei direkter Ansteuerung der Kupplung bzw. Bremse entspricht der vom elektrofluidischen Ventil eingestellte Druck dem Kupplungs- bzw. Bremsdruck. Bei indirekter Ansteuerung der Kupplung bzw. Bremse kann aus dem vom elektrofluidischen Primärventil eingestellten Druck mittels der bekannten Druckübersetzung des Sekundärventils der Kupplungs- bzw. Bremsdruck errechnet werden. Hierzu können konstruktive Parameter des Sekundärventils oder eine Kennlinie bzw. ein Kennfeld in der elektronischen Steuerung hinterlegt sein.In the case of direct control of the clutch or brake, the pressure set by the electrofluidic valve corresponds to the clutch or brake pressure. In indirect control of the clutch or brake, the clutch or brake pressure can be calculated from the pressure set by the electro-fluidic primary valve by means of the known pressure ratio of the secondary valve. For this purpose, constructive parameters of the secondary valve or a characteristic curve or a characteristic field can be stored in the electronic control.

Sowohl bei direkter als auch bei indirekter Kupplungsansteuerung kann also aus dem Verlauf des vom elektrofluidischen Ventil eingestellten Drucks die Position des Kupplungs- bzw. Bremskolbens errechnet werden.Both in direct and indirect clutch control so the position of the clutch or brake piston can be calculated from the course of the set by the electrofluidic valve pressure.

Ist der Zeitpunkt des Erreichens des Anlegepunktes bekannt und steht zusätzlich eine transiente Messung des vom elektrofluidischen Ventil eingestellten Drucks zur Verfügung, kann somit die Position des Kupplungs- bzw. Bremskolbens beim Anlegepunkt und somit die Dicke der Reibpartner der Kupplung bzw. Bremse ermittelt werden.If the time at which the contact point is reached is known and, in addition, a transient measurement of the pressure set by the electrofluidic valve is available, then the position of the clutch or brake piston at the application point and thus the thickness of the friction partners of the clutch or brake can be determined.

Die Herausforderung besteht also in der simultanen transienten Rekonstruktion der Ankerposition des elektrofluidischen Ventils und des von ihm eingestellten Drucks. Eine solche transiente Rekonstruktion kann über unterschiedliche Verfahren erfolgen. Vorteilhaft erfolgt sie über ein Verfahren, bei dem keine dedizierten Sensoren zur Erfassung der Ankerposition, Ankergeschwindigkeit oder Anker-beschleunigung oder dem vom Ventil eingestellten Druck verwendet werden, wie in einer Anmeldung der Anmelderin offenbart.The challenge therefore lies in the simultaneous transient reconstruction of the armature position of the electrofluidic valve and the pressure set by it. Such a transient reconstruction can take place via different methods. Advantageously, it is done by a method in which no dedicated sensors for detecting the anchor position, anchor speed or armature acceleration or the pressure set by the valve are used, as disclosed in an application of the Applicant.

Durch die Bestimmung der Dicke der Reibbeläge in Echtzeit, das heißt während des Betriebs der Reibvorrichtung, also nicht in z.B. Versuchsreihen vor Inbetriebnahme, kann im laufenden Betrieb eine Vielzahl von Messungen erfolgen und die Dicke über die Zeit überwacht werden. Dadurch kann eine Einschätzung für die Zukunft, also ein Trend bzgl. des zu erwartenden Verschleißes ermittelt werden. Somit können zukünftig auftretende nötige Wartungen oder ein nötiger Austausch besser vorher-gesehen und individuell pro Bauteil, also pro Reibbelag bzw. Reibpartner, ermittelt werden.By determining the thickness of the friction linings in real time, that is, during operation of the friction device, ie not in e.g. Test series before commissioning, a variety of measurements can be made during operation and the thickness can be monitored over time. As a result, an estimate for the future, ie a trend with respect to the expected wear can be determined. Thus, in future occurring necessary maintenance or replacement can be better anticipated and individually determined per component, ie per friction lining or friction partners.

Durch das Verfahren kann eine Bestimmung sicherheitskritischer Eigenschaften aus einfach zu messenden elektrischen Größen im laufenden Betrieb erfolgen, d.h. es müssen keine separaten Diagnoseabläufe durchgeführt werden. Die interessierende Information, also die verbleibende Reibbelagdicke, wird wegen der simultanen Ermittlung bei jedem Betätigungsvorgang sehr häufig ermittelt, so dass aufgrund der Vielzahl an Messwerten Ermittlungsfehler bzw. Messrauschen numerisch gut ausgeglichen werden können. Dies geschieht z.B. über Tiefpassfilter. Außerdem können weiterführende statistische Auswertungen z.B. zur oben erwähnten Trend-ermittlung zur präventiven Wartung durchgeführt werden.The method can be used to determine safety-critical properties from easily measured electrical variables during operation, ie. no separate diagnostic procedures need to be performed. The information of interest, ie the remaining friction lining thickness, is determined very frequently during each actuation process because of the simultaneous determination, so that due to the large number of measured values, detection errors or measurement noise can be compensated numerically well. This happens e.g. over low-pass filter. In addition, further statistical evaluations, e.g. for the above mentioned trend determination for preventive maintenance.

Vorteilhaft ist ferner, dass keine zusätzlichen Messinformationen wie z.B. Drehzahlen zur Erkennung des beginnenden Reibschlusses aus dem übergeordneten System erforderlich sind. Vielmehr erzeugt der Kupplungs- bzw. Bremsaktor die benötigten Informationen autark. Dies vereinfacht die elektrische Schnittstelle des Kupplungs- bzw. Bremssystems und somit die Systemintegration und verbessert die Plattformfähigkeit.It is also advantageous that no additional measurement information, such as e.g. Speeds to detect the onset of frictional engagement from the parent system are required. Rather, the clutch or brake actuator generates the required information independently. This simplifies the electrical interface of the clutch or brake system and thus system integration and enhances platform capability.

Für die Schritte 1 bis 3 der oben genannten Rekonstruktion der Dicke der Reibbeläge wird vorteilhafterweise ein Verfahren zur Rekonstruktion der transienten bzw. dynamischen Position des Magnetankers sowie dem vom Ventil eingestellten Druck aus der Spulenspannung und dem Spulenstrom genutzt, z.B. ein Verfahren, bei dem kein dedizierten Sensor für die Ankerposition, die Ankergeschwindigkeit oder Ankerbeschleunigung oder dem vom Ventil eingestellten Druck erforderlich ist.For the steps 1 to 3 the abovementioned reconstruction of the thickness of the friction linings is advantageously a method for reconstructing the transient or dynamic position of the armature and the pressure set by the valve from the coil voltage and the coil current used, for example, a method in which no dedicated sensor for the armature position, the Anchor speed or anchor acceleration or the pressure set by the valve is required.

Es wird also im Folgenden davon ausgegangen, dass während des Schaltvorgangs ein transientes bzw. dynamisches Positionssignal des Magnetankers zur Verfügung steht. Ein Ausführungsbeispiel der Schritte 1 bis 3 wird nachfolgend dargestellt.It is therefore assumed below that a transient or dynamic position signal of the armature is available during the switching operation. An embodiment of the steps 1 to 3 is shown below.

Für Schritt S1, der Detektion des Zeitpunkts t1, an dem die Reibbeläge der Reibpartner einen Anlegepunkt erreichen, kann vorteilhaft ausgenutzt werden, dass das Erreichen des Anlegepunkts mit einer näherungsweise sprungförmigen Änderung der Ankergeschwindigkeit einhergeht. Entsprechend wird sich die Ankerposition im Falle, dass lediglich ein Ventil (Primärventil) verwendet wird, näherungsweise impulsförmig ändern. Für den Fall, dass ein weiteres, auch als Sekundärventil bezeichnetes Ventil, verwendet wird, wurde oben schon beschrieben, dass sich auch hier die Ankerposition entsprechend impulsartig ändert, wobei dies in Reaktion auf eine transiente Positionsänderung des Schließelements des Sekundärventils, was kurzzeitig einen erhöhten Massen- bzw. Volumenstrom bewirkt, erfolgt.For step S1, the detection of the time t1, at which the friction linings of the friction partners reach a contact point, can advantageously be exploited that the achievement of the application point is accompanied by an approximately sudden change in the armature speed. Accordingly, in the case that only one valve (primary valve) is used, the armature position will change in an approximately pulse shape. In the event that another, also referred to as a secondary valve valve is used, has already been described above, that here is the anchor position accordingly changes in a pulsed manner, this being in response to a transient change in position of the closing element of the secondary valve, which causes a short time an increased mass or volume flow occurs.

Für eine präzise Ermittlung des Zeitpunktes der näherungsweise sprungförmigen Geschwindigkeitsänderung bzw. näherungsweise impulsförmigen Beschleunigungsänderung (was gleichbedeutend ist) wiederum sind zahlreiche Verfahren bekannt, z.B. basierend auf differenzierenden Filtern.For a precise determination of the time of the approximately jump-shaped speed change or approximately pulse-shaped acceleration change (which is synonymous) in turn, numerous methods are known, e.g. based on differentiating filters.

Ist nun der Zeitpunkt t1 bekannt, wird in Schritt S2 der vom Ventil eingestellte Druck zu einem zweiten Zeitpunkt t2 ermittelt. Der zweite Zeitpunkt t2 ist dabei abhängig von der Art der Reibvorrichtung und liegt möglichst kurz vor dem ersten Zeitpunkt, d.h. innerhalb einer vorgegebenen zeitlichen Differenz t1-Δt vor dem ersten Zeitpunkt t1, wie oben beschrieben.If now the time t1 is known, the pressure set by the valve is determined at a second time t2 in step S2. The second time t2 is dependent on the type of friction device and is as close to the first time, i. within a predetermined time difference t1-Δt before the first time t1, as described above.

In Schritt S3 erfolgt die Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung aus dem zum zweiten Zeitpunkt t2 erfassten Druck des elektrofluidischen Ventils. In step S3, the position of the piston of the friction device is calculated from the pressure of the electrofluidic valve detected at the second time t2.

In einem weiteren Schritt S4 erfolgt eine Rekonstruktion der Dicke der Reibbeläge der Reibpartner basierend auf der Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung zum zweiten Zeitpunkt.In a further step S4, the thickness of the friction linings of the friction partners is reconstructed on the basis of the calculation of the position of the piston of the friction device at the second time.

Aufgrund der Erfassung der Ankerposition und des vom Ventil eingestellten Drucks während des Betriebs kann eine große Anzahl von Messwerten ermittelt werden, welche zur Überwachung des Verschleißes der Reibpartner bzw. deren Reibbelägen zur Verfügung stehen. Dies kann zur Ermittlung eines Trends verwendet werden, so dass eine präventive Wartungsstrategie implementiert werden kann.Due to the detection of the armature position and the pressure set by the valve during operation, a large number of measured values can be determined, which are available for monitoring the wear of the friction partners or their friction linings. This can be used to identify a trend so that a preventive maintenance strategy can be implemented.

Für die oben genannte Rekonstruktion der Dicke der Reibbeläge wird vorteilhafterweise ein Verfahren zur Rekonstruktion der transienten bzw. dynamischen Position des Magnetankers und des vom Ventil eingestellten Druckes aus der Spulenspannung, dem Spulenstrom und weiteren Komponenten bzw. Parametern genutzt. Es ist kein dedizierter Sensor für die Ermittlung der Ankerposition, der Ankergeschwindigkeit, der Ankerbeschleunigung oder des vom Ventil eingestellten Druckes erforderlich. Bisher verwendete Verfahren, welche keine Sensoren verwenden, ziehen lediglich die Ankerposition, die Ankergeschwindigkeit und in einzelnen Fällen noch die Ströme in die Berechnungen des Beobachters mit ein.For the abovementioned reconstruction of the thickness of the friction linings, a method for the reconstruction of the transient or dynamic position of the magnet armature and the pressure set by the valve from the coil voltage, the coil current and further components or parameters is advantageously used. No dedicated sensor is required to determine armature position, armature speed, armature acceleration or pressure set by the valve. Previously used methods, which do not use sensors, only include the anchor position, the anchor velocity and, in some cases, the currents in the observer's calculations.

Zur transienten bzw. dynamischen oben genannten Überwachung wird ein Verfahren angewendet, das basierend auf einem erfassten elektrischen Strom (und evtl. auch einer erfassten Spannung) eine Rekonstruktion von Zustandsgrößen eines elektromagnetischen Aktors mittels eines Beobachters durchführt. Zusätzlich zu den bekannten Beobachtern, welche die Dynamik des Aktors beschreiben, werden hier weitere bisher nicht betrachtete und komplex in das Modell einzubindende Komponenten oder Parameter betrachtet. Solche Parameter sind beispielsweise die Temperatur der Magnetspule, der elektrische Widerstand der Magnetspule, ein Anteil der auf den Anker wirkenden Kraft oder ein Vielfaches davon, ein fluidischer Druck, Wirbelströme, ein oder mehrere Operatoren, die eine gedächtnisbehaftete Nicht-Iinearität nachbilden. Auch kann dem Stellsignal für mindestens eine Magnetspule des Aktors ein Dither-Signal überlagert werden.For the transient or dynamic monitoring mentioned above, a method is used which, based on a detected electric current (and possibly also a detected voltage), performs a reconstruction of state variables of an electromagnetic actuator by means of an observer. In addition to the well-known observers, who describe the dynamics of the actuator, other components or parameters not yet considered and complex to be included in the model are considered here. Such parameters include, for example, the temperature of the solenoid, the electrical resistance of the solenoid, a proportion of the force acting on the armature or a multiple thereof, a fluid pressure, eddy currents, one or more operators that simulate a memory-related non-linearity. Also, the control signal for at least one solenoid coil of the actuator, a dither signal are superimposed.

Durch die simultane Echtzeit-Rekonstruktion von bisher nicht in Betracht gezogenen Zustandsgrößen des Aktors basierend auf gemessenen Größen, d.h. ohne dedizierte Sensoren zur Bestimmung der Zustandsgrößen, kann das Verfahren sowohl für langsame als auch für schnelle Aktorbewegungen, also in Echtzeit, verwendet werden.Due to the simultaneous real-time reconstruction of previously unaccounted state variables of the actuator based on measured quantities, i. Without dedicated sensors for determining the state variables, the method can be used both for slow and for fast actuator movements, ie in real time.

Außerdem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren vor allem durch den eine Vielzahl an bisher nicht beachteten Parametern einbeziehenden Beobachter eine höhere Genauigkeit und bessere Robustheit z.B. gegenüber variierender Aktortemperaturen und damit gegenüber variierenden Ohm'schen Widerständen der Aktorspule erzielt werden. Ferner kann eine vereinfachte Integration in vorhandene Systeme bzw. Steuerungen bzw. Regelungen erfolgen, da das Verfahren keine spezielle Ansteuerung z.B. einer sprungförmigen Änderung der Spulenspannung und hinreichend langes Warten erfordert.In addition, by the method according to the invention, especially by the observers involving a large number of previously unnoticed parameters, a higher accuracy and better robustness, e.g. can be achieved with respect to varying actuator temperatures and thus with respect to varying ohmic resistances of the actuator coil. Furthermore, a simplified integration into existing systems or controls can take place since the method does not provide any special activation, e.g. a sudden change in the coil voltage and sufficiently long wait requires.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102014223559 A1 [0003]DE 102014223559 A1 [0003]
• DE 102013211989 B4 [0003]DE 102013211989 B4 [0003]

Claims (9)

Verfahren zur Echtzeit-Überwachung einer mittels zumindest eines elektrofluidischen Ventils betätigten Reibvorrichtung zur Kupplung oder zum Bremsen, aufweisend zumindest zwei durch das elektrofluidische Ventil, umfassend ein erstes Schließelement, miteinander in Kontakt bringbare Reibpartner, aufweisend jeweils Reibbeläge, mit den Schritten: - erster Schritt (S1): Bestimmung eines ersten Zeitpunkts (t1), an dem die Reibbeläge der Reibpartner einen Anlegepunkt erreichen, basierend auf einer Erfassung einer transienten Positionsänderung des Magnetankers des elektrofluidischen Ventils, - zweiter Schritt (S2): Ermittlung des vom Ventil zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) eingestellten Druckes, wobei der zweite Zeitpunkt (t2) innerhalb einer vorgegebenen zeitlichen Differenz (t1-Δt) vordem ersten Zeitpunkt (t1) liegt - dritter Schritt (S3): Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung aus dem zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) erfassten Druck des elektrofluidischen Ventils, und - vierter Schritt (S4): Rekonstruktion der Dicke der Reibbeläge der Reibpartner basierend auf der Berechnung der Position des Kolbens der Reibvorrichtung zum zweiten Zeitpunkt (t2).Method for real-time monitoring of a friction device for clutching or braking actuated by means of at least one electrofluidic valve, comprising at least two friction partners, which can be brought into contact with each other by the electrofluidic valve, comprising a first closing element, having the respective friction linings, with the steps: - First step (S1): determining a first time (t1) at which the friction linings of the friction partners reach a contact point, based on a detection of a transient position change of the armature of the electrofluidic valve, - Second step (S2): Determining the pressure set by the valve at a second time (t2), the second time (t2) within a predetermined time difference (t1-Δt) before the first time (t1) - third step (S3): calculation of the position of the piston of the friction device from the pressure of the electro-fluidic valve detected at a second time (t2), and - fourth step (S4): reconstruction of the friction lining friction lining thickness based on the calculation of the position of the friction device piston at the second time (t2). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Druck des elektrofluidischen Ventils der Reibvorrichtung über eine transiente Messung erfasst wird.Method according to Claim 1 wherein the pressure of the electro-fluidic valve of the friction device is detected via a transient measurement. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionsänderung des Magnetankers einer Änderung der Position eines ersten Schließelements des elektrofluidischen Ventils entspricht.Method according to Claim 1 or 2 wherein the position change of the armature corresponds to a change in the position of a first closing element of the electrofluidic valve. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionsänderung des Magnetankers einer Änderung der Position eines zweiten Schließelements eines dem elektrofluidischen Ventil vorgelagerten zweiten Ventils entspricht.Method according to one of the preceding claims, wherein the change in position of the armature corresponds to a change in the position of a second closing element of a second valve upstream of the electro-fluidic valve. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Schwellwert vorgegeben wird, ab dem die Positionsänderung des Magnetankers als Erreichen des Anlegepunkts festgelegt ist.Method according to one of the preceding claims, wherein a threshold value is specified, from which the position change of the magnet armature is determined as reaching the application point. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei basierend auf der rekonstruierten Dicke der Reibbeläge ein Bestimmen eines Trends des Verschleißes der Reibbeläge erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein based on the reconstructed thickness of the friction linings, a determination of a trend of the wear of the friction linings takes place. Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Control device adapted to carry out the method according to one of the preceding claims. Computerprogramm mit Programmcode, welches das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umsetzt, wenn es auf einer Steuereinrichtung ausgeführt wird.Computer program with program code, which is the method according to one of Claims 1 to 6 when executed on a controller. Getriebe für ein Fahrzeug, aufweisend zumindest eine Reibvorrichtnug zum Bremsen und/oder Kuppeln, umfassend zumindest ein elektrofluidisches Ventil, sowie eine Steuereinrichtung nach Anspruch 7.Transmission for a vehicle, comprising at least one Reibvorrichtnug for braking and / or coupling, comprising at least one electrofluidic valve, and a control device according to Claim 7 ,

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