Vorrichtung zur Erkennung des Betriebszustandes eines Reibbelags

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes eines Reibbelages auf einem Reibbelagträger.

Bekannt ist eine Vielzahl von Methoden zur Verschleißdetektion von Reibbelägen. Mechanische Verschleißanzeiger für Reibungskupplungen sind in der Regel direkt in oder an der Kupplungsglocke angeordnet, wobei der Kupplungsbelagverschleiß über eine mechanische Konstruktion angezeigt oder abgelesen werden kann. Derartige Verschleißanzeiger sind beispielsweise in der DE 196 37 901 A1 offenbart.

Eine Verschleißanzeige mittels elektronischer Sensoren offenbart beispielsweise die DE 44 45 577 C1. Weiterhin lässt sich der Verschleiß von Reibbelägen aus einer Modellrechnung bestimmen, in dem die in das Reibsystem eingetragene Energie über die Betriebsdauer aufsummiert wird und in Verbindung mit experimentell ermittelten Daten zum Verschleiß eines Reibbelages auf den aktuellen Betriebszustand des Reibbelages zurück geschlossen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, zu diesen Verfahren eine alternative Lösung vorzuschlagen, die in ihrer Auswertung einfach und gegen Einflüsse insbesondere in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs zuverlässig arbeitet.

Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes eines Reibbelages auf einem Reibbelagträger gelöst, in dem zumindest ein Chip nach dem RFID- Prinzip vorgesehen ist.

Dabei ist unter dem Betriebszustand eines Reibbelages ein zeitlich wechselnder Zustand während des Betriebes des Reibbelages zu sehen. Insbesondere können dies aktuelle Zu- . stände in Abhängigkeit von der Temperatur, der eingetragenen Energie und/oder in Abhängigkeit von der Dauer eines gleitenden Zustandes des Reibbelags auf einer Gegenreibfläche sein. Auch kann der Zustand von der Betriebsdauer abhängig als Betriebszustand aufgefasst werden.

Als Reibbelag kann beispielsweise für die Verwendung in Reibungskupplungen ein Materialmix vorgesehen werden, der Reibkomponenten, organische Anteile, Binder- und Füll-

stoffe enthält. Derartige Reibbeläge können ringförmig ausgestaltet sein, wobei vorzugsweise zwei Ringbeläge mit voneinander abgewandten, in Eingriff zu bringenden Reibflächen unter Zwischenlegung von Belagfedersegmenten zu einem Reibbelagträger mit Reibbelägen kombiniert werden können, die an einer Kupplungsscheibe befestigt sein können. Reibbeläge können weiterhin so genannte gewickelte Beläge sein, bei denen in Belagskomponenten getränkte Textilien oder Fasern mit weiteren Belagsbestandteilen zu einem Belag gefertigt werden. Dabei kann die Anzahl der Wicklungen die Belagstärke bedingen, so dass der Wickel- prozess an einer oder mehreren gewünschten Stellen angehalten werden kann, um einen o- der mehrere Chips bei einer gewünschten Belagstärke unterzubringen. Je nach Einbringung bei einer vorgegebenen Belagstärke kann nach einer entsprechenden Betriebsdauer mit einem entsprechenden Abrieb eine Reststärke des Reibbelages abgeleitet werden, indem das Verhalten des oder der Chips ausgewertet wird.

Gemäß der Erfindung wird zumindest ein Chip zur Erkennung des Betriebszustandes des Reibbelages vorgesehen. Vorteilhafterweise können Chips nach dem RFID-Prinzip, auch Transponder, RFID-Chip, Smart Tag etc genannt, in Kupplungsscheiben mit Reibbelagträgern und auf diesen angebrachten Reibbelägen eingesetzt werden, die vorzugsweise den Bedingungen in der Umgebung von Kupplungen angepasst sind. Insbesondere können bis zu 400° C resistente und mechanisch stabilisierte, beispielsweise in entsprechenden Verpackungen eingebrachte, Chips vorgesehen sein. Dabei können die Reibbeläge ringförmig und mehrere Chips über den Umfang jedes Reibbelags verteilt angeordnet sein. Auch ist es möglich, bezüglich ihres Ansprechverhaltens sich unterscheidende Chips über die Dicke des Reibbelages zu verteilen.

Eine Verschleißdetektion des Reibbelages kann dadurch erfolgen, dass zur Kommunikation mit dem zumindest einen Chip eine Transmittereinheit und zur Auswertung dessen Signale eine Auswerteeinheit vorgesehen ist. Solange die Dicke des Reibbelages größer ist als eine als Verschleißreserve vorgegebene Dicke kann eine Kommunikation zwischen der Transmittereinheit des Chips und der Auswerteeinheit stattfinden; d.h. so lange der mindestens eine Chip noch gelesen werden kann, ist die Kupplung noch in Ordnung. Sobald jedoch der Reibbelag auf den Reibbelagträgern soweit abgetragen ist, dass der mindestens eine Chip mit abgetragen wird, werden von diesem keine Signale mehr von der Auswerteeinheit empfangen. Dieser Zeitpunkt ist ein Indiz für die Größe des Abriebes bzw. der Größe der noch verbleibenden Verschleißreserve. Gleichzeitig wird bei diesem Ausfall einer Signalantwort des zumindest einen Chips eine Warnung ausgegeben, um die Kupplung bzw. einzelne Teile der Kupplung vor einer Beschädigung zu schützen. Diese Warnung kann in Form eines akustischen

oder optischen Signals erfolgen. Bei einem Einsatz über die Belagdicke unterschiedlich ansprechender Chips kann die Warnung als Stufe ausgegeben werden, beispielsweise über eine Farbskala auf einem Display, durch unterschiedliche Töne deren Höhe entsprechend der Abnahme der Verschleißreserve zunimmt. Weiterhin ist eine Abfolge von Tönen denkbar, deren Wiederholung mit dem Verschleiß verkürzt wird o. ä. Ebenfalls kann eine stufenartige Warnung erreicht werden, wenn mehrere Chips eingesetzt werden, deren Eigenschaften temperaturabhängig sind, so dass aus den resultierenden unterschiedlichen Eigenschaften auf die Größe des Verschleißes geschlossen werden kann. Zur Erkennung unterschiedlicher Verschleißzustände kann auch mindestens ein Chip von mehreren Chips thermisch isoliert oder temperaturkompensiert ausgelegt werden. Auch können entsprechende Signale oder deren Auswerteergebnisse einem nicht flüchtigen Speicher zugeführt werden, der beispielsweise in Form eines Fehlerspeichers vom Wartungspersonal ausgelesen und ausgewertet werden kann.

Der Fahrer bzw. das Wartungspersonal kann hierdurch auf die Größe des Verschleißes der Reibbeläge hingewiesen werden.

Weiterhin können die beschriebenen Warnsignale von einer Auswerteeinheit ausgewertet werden, die in einem separaten Steuergerät untergebracht oder als Modul in einem weiteren Steuergerät integriert ist. Eine derartige Auswerteeinheit kann für die ermittelten Signale eine oder mehrere vorgebbare oder vorgegebene Signalschwellen bilden, bei denen unterschiedliche Reaktionen, beispielsweise Fahrerinformationen, Warnungen oder Ausgangssignale für weitere automatisierte Aktivitäten des Steuergerätes initiiert werden.

Weiterhin kann aus dieser Warnung in speziellen Ausgestaltungsbeispielen mit zugedrückten Kupplungen durch Herbeiführen eines überweges der Kupplung eine Verschleißeinrichtung so aktiviert werden, dass der Kupplungsweg einer neuen Kupplung wiederhergestellt wird.