DE19744044B4

DE19744044B4 - Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißzustandes

Info

Publication number: DE19744044B4
Application number: DE1997144044
Authority: DE
Inventors: Matthias Wagner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: DE19744044A1

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung des Abriebs von Kupplungsscheibenbelägen (7, 8) bei einer mit einem Kupplungsgehäuse (2) umgebenen Kraftfahrzeugkupplung, die eine Schwungscheibe (9) und eine Kupplungsdruckplatte (6) aufweist, auf denen die Kupplungsscheibenbeläge (7, 8) befestigt sind, und bei der ein magnetfeldempfindlicher Signalaufnehmer (16) und ein magnetischer Signalgeber (10) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (11, 12, 13) vorgesehen ist, die den magnetischen Signalgeber (10) in der Normallage, d.h. bei für den Betrieb ausreichender Belagdicke der Kupplungsscheibenbeläge (7, 8), gegenüber dem auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalaufnehmer (16) abschirmt, und daß ein Magnetfeld des Signalgebers (10) zum Signalaufnehmer (16) nur freigegeben ist, wenn die Kupplungsdruckplatte (6) aus der Normallage in eine vorgegebene Verschleißlage (12c, 13c) gewandert ist, in welcher der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer (16) das Magnetfeld erfaßt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Bestimmung des Abriebs von Kupplungsscheibenbelägen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abriebs von Kupplungsscheibenbelägen bei einer mit einem Kupplungsgehäuse umgebenen Kraftfahrzeugkupplung, die eine Schwungscheibe und eine Kupplungsdruckplatte aufweist, auf denen die Kupplungsscheibenbeläge befestigt sind, wobei ein magnetfeldempfindlicher Signalaufnehmer und ein magnetischer Signalgeber vorgesehen sind. Bei Verschleiß der Kupplungsbeläge verringert sich der Abstand zwischen der Kupplungsdruckplatte und der Schwungscheibe. Diese Abstandsänderungen werden nach außen übertragen und zur Bestimmung des Kupplungsverschleißzustandes benutzt.

Eine derartige Vorrichtung ist schon aus der DE-OS-26 40 088 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist eine Z-förmige Markierung, die als Signalgeber wirkt, fest mit der Kupplungsdruckplatte verbunden, während der Abtaster, der als induktiver Signalaufnehmer ausgebildet sein kann, am Getriebegehäuse angebracht ist. Ferner ist am Kupplungsgehäuse eine Auswerteeinheit für das die infolge des Abriebs auftretende axiale Markierungsverschiebung in eine dem Abrieb proportional geteilte Zeitspanne abbildende Ausgangssignal des Abtasters vorgesehen. Die Auswerteeinheit liefert eine Angabe für die während des Betriebs infolge des Abriebs des Kupplungsscheibenbelags eintretende axiale Verschiebung der Druckplatte und damit Angaben über den Zustand des Kupplungsscheibenbelags. Allerdings weist diese Vorrichtung den Nachteil auf, daß die induktive Auswertung von Signalen, die von mitbewegten Markierungen auf der Druckplatte ausgehen, stark von den Einbautoleranzen abhängt und die Sicherstellung einer exakten Signalübertragung vom Signalgeber zum Signalaufnehmer nicht zugleich mit einer kostengünstigen Lösung möglich ist. So ist die Herstellung bzw. das genau ausgerichtete Anbringen einer exakten Z-förmigen Markierung aufwendig.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißzustandes zur Verfügung zu stellen, die eine sichere Bestimmung einer festgelegten Verschleißgrenze erlaubt und trotzdem einfach aufgebaut und kostengünstig ist.

Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 mit den Merkmalen der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.

Zur Lösung der Aufgabe wird also eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißzustandes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, wie folgt, ausgebildet. Es ist eine Magnetfeld-Abschirmeinrichtung vorgesehen, die den magnetischen Signalgeber in der definierten Normallage, d.h. bei für den Betrieb ausreichender Belagdicke der Kupplungsscheibenbeläge, gegenüber dem auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalaufnehmer abschirmt. Somit ist ein Magnetfeld des Signalgebers, in Richtung auf den Signalaufnehmer hin, nur dann freigegeben, wenn die Kupplungsdruckplatte aus der Normallage in eine vorher festgelegte Verschleißlage gewandert ist, wobei der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer ab der festgelegten Verschleißgrenze das Magnetfeldsignal erfaßt.

Zur Lösung derselben Aufgabe, wird eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißzustandes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7, wie folgt, ausgebildet. Es ist eine Magnetfeld-Abschirmeinrichtung vorgesehen, durch welche der magnetische Signalgeber in der definierten Normallage, d.h. bei für den Betrieb ausreichender Belagdicke der Kupplungsscheibenbeläge, gegenüber dem auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalaufnehmer freigegeben ist. Ein Magnetfeld des Signalgebers, in Richtung auf den Signalaufnehmer hin, ist nur dann abgeschirmt, wenn die Kupplungsdruckplatte aus der Normallage in eine vorher festgelegte Verschleißlage gewandert ist, wobei der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer ab der festgelegten Verschleißgrenze das Magnetfeldsignal nicht mehr erfaßt .

Durch die gewählte Konstruktion der Vorrichtung sind die Toleranzen nicht mehr so kritisch, wie bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik. Damit wird der Zusammenbau der Vorrichtung vereinfacht und der Fertigungsaufwand verringert. Die Vorrichtung weist einen einfachen Aufbau aus wenigen, wartungsfreien Elementen auf. Die Konstruktion der Vorrichtung führt auch zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit im Betrieb.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

So ist der Einsatz von Permanentmagneten als magnetisch aktives Element des magnetischen Signalgebers eine besonders einfache, zuverlässige und kostengünstige Lösung, da keinerlei Zuleitungsverbindungen benötigt werden.

So ist es vorteilhaft, wenn der magnetische Signalgeber derart auf den Signalaufnehmer einwirkt, daß dieser ein Signal detektiert, wenn sich der magnetische Signalgeber bei 100% Belagdicke der Kupplungsscheibenbeläge in seiner Normallage befindet, und daß dieses Signal beim Übergang in die Verschleißlage an einer vorgegebenen Verschleißgrenze verschwindet, da hierdurch ein kontinuierliches Verfolgen des Verschleißzustandes bis zur vorgegebenen Verschleißgrenze ermöglicht wird.

Es können einfache magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer, wie Halleffekt-Sensoren oder magnetoresistive Sensoren, verwendet werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine geschnittene Darstellung einer Kraftfahrzeugkupplung von der Seite gesehen und mit eingezeichneter Drehachse;
2a eine geschnittene Darstellung der Kupplung der 1 in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Permanentmagneten und einer an der Kupplungsdruckplatte vorgesehenen Magnetfeld-Abschirmeinrichtung beim Übergang von der Normallage mit abgeschirmtem Magnetfeld in die Verschleißlage mit freigegebenem Magnetfeld;
2b eine Draufsicht auf die Kupplung der 2a;
3a eine geschnittene Darstellung der Kupplung der 1 in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Permanentmagneten und einer am Kupplungsgehäuse vorgesehenen Magnetfeld-Abschirmeinrichtung, beim Übergang aus der Normallage mit freigegebenem Magnetfeld in die Verschleißlage mit abgeschirmtem Magnetfeld; und
3b eine Draufsicht auf die Kupplung der 3a.
In der 1 ist eine geschnittene Darstellung einer Fahrzeugkupplung, von der Seite gesehen, gezeigt. Am unteren Rand der Abbildung ist die Drehachse der Getriebewelle und der Motorwelle mit einer Strich-Punkt-Mittellinie eingezeichnet. Die Kupplungsbeläge 7, 8 sind auf einem Teller montiert, der auf der Getriebewelle axial verschiebbar und mit dieser in Rotationsrichtung formschlüssig verbunden ist. Das Kupplungsgehäuse ist durch die Bezugszeichen 2, 3 gekennzeichnet, wobei im Gehäusebereich 3 die Vorrichtung zum Signalisieren des Abriebs der Kupplungsbeläge 7, 8 untergebracht ist. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet einen Befestigungsniet in der Kupplungsdruckplatte 6. Kupplungsgehäuse 3 und Schwungscheibe 9 sind mit der Motorwelle fest verbunden. Die Kupplungsdruckplatte 6 ist mit dem Kupplungsgehäuse 3 am äußeren Umfang zentriert und durch in der Umfangsrichtung angeordnete Zugbänder (nicht dargestellt) in der Rotationsrichtung verbunden. Die Kupplungsdruckplatte 6 kann sich im Kupplungsgehäuse 3 axial bewegen. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen Teil des Getriebegehäuses ("Kupplungsglocke"), in welchem der Sensor zur Weiterleitung des Abrieb-Signals untergebracht ist.
Im eingekuppelten Zustand drückt die Tellerfeder die Kupplungsdruckplatte 6 und das Kupplungsgehäuse 3 auseinander (Druckpunkte 1.1 und 1.2), wodurch die Reibbeläge zwischen der Schwungscheibe 9 und der Kupplungsdruckplatte 6 geklemmt und mit diesen reibschlüssig verbunden werden. Beim Auskuppeln wird das Zentrum der Tellerfeder 1 am Druckpunkt 1.3 in Richtung der Schwungscheibe 9 gedrückt, der äußere Umfang (Druckpunkt 1.1) wippt über den Druckpunkt 1.2 von der Druckplatte weg, entlastet die Druckplatte und läßt die Reibbeläge frei gegenüber Kupplungsdruckplatte 6 und Schwungscheibe 9 rotieren, wobei die durch kreisförmige Pfeile angedeutete Motordrehzahl und Getriebedrehzahl dann entkoppelt sind.
Die folgende 2a zeigt eine geschnittene Darstellung der Kupplung nach 1 in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem am Kupplungsgehäuse 2 befestigten Permanentmagneten 10 und einer an der Kupplungsdruckplatte 6 angebrachten Magnetfeld-Abschirmeinrichtung 11, 12, 13 beim Übergang von der Normallage mit abgeschirmtem Magnetfeld in die Verschleißlage mit freigegebenem Magnetfeld. Dabei ist der Permanentmagnet 10 so angeordnet, daß seine Magnetisierungsrichtung radial zur Kupplungsachse ausgerichtet ist. In der Normallage 12a, 13a wird von dem magnetfeldempfindlichen Signalaufnehmer 16, der im Getriebegehäuse 14, 15 montiert ist, kein Magnetfeld detektiert.
Die 2b zeigt die geschnittene Darstellung der 2a in einer Ansicht von oben. Die Kupplungsdruckplatte 6 mit der Magnetfeld-Abschirmeinrichtung 11, 12, 13 darauf ist in der Verschleißlage nach rechts, d.h. in Richtung auf die Schwungscheibe 9 (1) hin, verschoben, da sich die Kupplungsscheibenbeläge 7, 8 (1) abgenutzt haben. In dieser Stellung ist der Permanentmagnet 10 in den Bereichen 12a, 12b und 13a, 13b von den weichmagnetischen Kurzschlußelementen 12c, 13c freigegeben und der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer 16, der im Getriebegehäuse 14, 15 montiert ist, erfaßt das Magnetfeld, so daß ein Signal detektiert wird.
Für die Ausführungsform der 2a und 2b gilt, daß die Definition der Normal- und der Verschleißlage vertauscht werden kann. Dies erfolgt z.B., indem in der Magnetfeld-Abschirmeinrichtung eine Öffnung vorgesehen ist, welche das Magnetfeld freigibt, was als Normallage definiert wird, und sich die Magnetfeld-Abschirmeinrichtung danach mit der Kupplungsdruckplatte 6 nach rechts bewegt und den Magneten abschirmt, was als Verschleißlage definiert wird. Dann erhält man in der Normallage ein Signal und in der Verschleißlage wird kein Signal detektiert. Bei einer solchen Ausführung kann das Signal kontinuierlich von der Normallage mit 100% Belagdicke bis zur vorgegebenen Verschleißgrenze verfolgt werden, so daß, im Sinne einer Systemüberwachung angezeigt werden kann, wieviel Belag noch vorhanden ist.
In der 3a wird eine geschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem an der Kupplungsdruckplatte 6 befestigten Permanentmagneten 10 und einer am Kupplungsgehäu0se 2 angebrachten Magnetfeld-Abschirmeinrichtung 17, 18 beim Übergang aus der Normallage mit freigegebenem Magnetfeld in die Verschleißlage mit abgeschirmtem Magnetfeld gezeigt. Dabei ist der Permanentmagnet 10 so angeordnet, daß seine Magnetisierungsrichtung radial zur Kupplungsachse ausgerichtet ist. In der Normallage 10a, 10b wird von dem magnetfeldempfindlichen Signalaufnehmer 16, der im Getriebegehäuse 14, 15 montiert ist, ein Magnetfeld detektiert.
Die 3b zeigt die geschnittene Darstellung der 3a in einer Ansicht von oben. Die Kupplungsdruckplatte 6 mit dem Permanentmagneten 10 darauf ist in der Verschleißlage nach rechts, d.h. in Richtung auf die Schwungscheibe 9 (1) hin, verschoben, da sich die Kupplungsscheibenbeläge 7, 8 (1) abgenutzt haben. In dieser Stellung, der Verschleißlage 10c, ist der Permanentmagnet 10 in den Bereichen 17, 18 von den weichmagnetischen Kurzschlußelementen 17, 18 abgeschirmt und der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer 16, der im Getriebegehäuse 14, 15 montiert ist, erfaßt das Magnetfeld nicht mehr, so daß kein Signal detektiert wird. Bei einer solchen Ausführung kann das Signal kontinuierlich von der Normallage mit 100 Belagdicke bis zur vorgegebenen Verschleißgrenze verfolgt werden, so daß, im Sinne einer Systemüberwachung angezeigt werden kann, wieviel Belag noch vorhanden ist.
Auch für die Ausführungsform der 3a und 3b gilt, daß die Definition der Normal- und der Verschleißlage vertauscht werden kann. Dies erfolgt z.B., indem das Verbindungsstück zwischen der Kupplungsdruckplatte 6 und dem Permanentmagneten 10 verlängert und in der Magnetfeld-Abschirmeinrichtung eine Öffnung vorgesehen wird, wobei diese zunächst das unmagnetisierte Verbindungsstück freigibt, was als Normallage definiert wird, und sich der Permanentmagnet 10 danach mit dem Verbindungsstück und mit der Kupplungsdruckplatte 6 nach rechts bewegt, so daß der Magnet durch die Öffnung in der Abschirmung freigegeben wird, was als Verschleißlage definiert wird. Dann erhält man in der Normallage kein Signal und in der Verschleißlage wird ein Signal detektiert.
Für alle Ausführungsformen der Erfindung gilt: Wenn man eine Normallage definiert, bei der ein Signal detektiert wird, so ist es möglich, den Verschleißzustand quasikontinuierlich bis zur Verschleißlage zu verfolgen, bei der das Signal dann Null wird, d.h. bei der kein Signal mehr detektiert wird. Die Messungen ergeben einen gepulsten Signalverlauf, da bei jedem Umlauf nur an der Stelle des Kupplungsumfangs gemessen wird, an der sich der Signalaufnehmer befindet. Damit erhält man gleichzeitig mit der Information über den Verschleißzustand der Kupplungsbeläge ein Drehzahlsignal.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung des Abriebs von Kupplungsscheibenbelägen (7, 8) bei einer mit einem Kupplungsgehäuse (2) umgebenen Kraftfahrzeugkupplung, die eine Schwungscheibe (9) und eine Kupplungsdruckplatte (6) aufweist, auf denen die Kupplungsscheibenbeläge (7, 8) befestigt sind, und bei der ein magnetfeldempfindlicher Signalaufnehmer (16) und ein magnetischer Signalgeber (10) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (11, 12, 13) vorgesehen ist, die den magnetischen Signalgeber (10) in der Normallage, d.h. bei für den Betrieb ausreichender Belagdicke der Kupplungsscheibenbeläge (7, 8), gegenüber dem auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalaufnehmer (16) abschirmt, und daß ein Magnetfeld des Signalgebers (10) zum Signalaufnehmer (16) nur freigegeben ist, wenn die Kupplungsdruckplatte (6) aus der Normallage in eine vorgegebene Verschleißlage (12c, 13c) gewandert ist, in welcher der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer (16) das Magnetfeld erfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsrichtung des magnetischen Signalgebers (10) radial zur Kupplungsachse verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Signalgeber (10) mit dem Kupplungsgehäuse (2) in Verbindung steht, und daß die Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (11, 12, 13) mit der Kupplungsdruckplatte (6) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Signalgeber (10) mit der Kupplungsdruckplatte (6) in Verbindung steht, und daß die Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (11, 12, 13) mit dem Kupplungsgehäuse (2) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Signalgeber (10) als Permanentmagnet (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (11, 12, 13) weichmagnetische Kurzschlußelemente (12c, 13c) aufweist, die mit einem Basiselement (11) verbunden sind und einen Hohlraum zur Aufnahme des Permanentmagneten (10) umschließen.
Vorrichtung zur Bestimmung des Abriebs von Kupplungsscheibenbelägen (7, 8) bei einer mit einem Kupplungsgehäuse (2) umgebenen Kraftfahrzeugkupplung, die eine Schwungscheibe (9) und eine Kupplungsdruckplatte (6) aufweist, auf denen die Kupplungsscheibenbeläge (7, 8) befestigt sind, und bei der ein magnetfeldempfindlicher Signalaufnehmer (14) und ein magnetischer Signalgeber (10) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (17, 18) vorgesehen ist, die den magnetischen Signalgeber (10) in der Normallage, d.h. bei für den Betrieb ausreichender Belagdicke der Kupplungsscheibenbeläge (7, 8), gegenüber dem auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalaufnehmer (14) freigibt, und daß ein Magnetfeld des Signalgebers (10) zum Signalaufnehmer (16) nur abgeschirmt ist, wenn die Kupplungsdruckplatte (6) aus der Normallage in eine vorgegebene Verschleißlage (10c) gewandert ist, in welcher der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer (16) das Magnetfeld nicht mehr erfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsrichtung des magnetischen Signalgebers (10) radial zur Kupplungsachse verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Signalgeber (10) mit dem Kupplungsgehäuse (2) in Verbindung steht, und daß die Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (17, 18) mit der Kupplungsdruckplatte (6) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Signalgeber (10) mit der Kupplungsdruckplatte (6) in Verbindung steht, und daß die Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (17, 18) mit dem Kupplungsgehäuse (2) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Signalgeber (10) als Permanentmagnet (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeld-Abschirmeinrichtung (17, 18) weichmagnetische Kurzschlußelemente (17, 18) aufweist, die einen Hohlraum zur Aufnahme des Permanentmagneten (10) umschließen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer (16) als Halleffekt-Sensor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetfeldempfindliche Signalaufnehmer (16) als magnetoresistiver Sensor ausgebildet ist.