DE102005048533A1

DE102005048533A1 - Monitoring mechanical component, especially motor vehicle gearbox, involves controlling and/or regulating component and/or another device to reduce/restrict instantaneous load on component if impending failure of component detected

Info

Publication number: DE102005048533A1
Application number: DE200510048533
Authority: DE
Inventors: Ottmar Dr.-Ing. Gehring; Andreas Dr. rer. nat. König; Heiko Dipl.-Ing. Schiemenz; Andreas Dr.-Ing. Schwarzhaupt; Gernot Prof. Dr.-Ing. Spiegelberg; Armin Dr.-Ing. Sulzmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-12

Abstract

The method involves detecting operating data for the component and determining at least one parameter for the condition of the component using the operating data. If an impending failure of the component is detected using the parameter, then the component and/or another device of the vehicle is controlled or regulated so that an instantaneous load on the component is reduced and/or restricted. An independent claim is also included for an arrangement for monitoring a mechanical component, especially a motor vehicle gearbox.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen einer mechanischen Komponente, insbesondere eines Getriebes eines Fahrzeugs, wobei Betriebsdaten des Getriebes erfasst und anhand der Betriebsdaten wenigstens eine Kenngröße für den Zustand des Getriebes ermittelt wird.The The invention relates to a method and an arrangement for monitoring a mechanical component, in particular a transmission of a vehicle, wherein operating data of the transmission is detected and based on the operating data at least one parameter for the condition of the transmission is determined.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Identifizieren und Vorhersagen von Fehlfunktionen von Komponenten eines Fahrzeugs bekannt.in the Prior art are various methods of identification and predicting malfunctions of components of a vehicle known.

So beschreibt die US 6 766 232 B1 beziehungsweise die DE 199 59 526 A1 ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern eines Kraftfahrzeugs, wobei in einem Kraftfahrzeug Betriebskenngrößen und Informationen zur Charakterisierung der Betriebskenngrößen über einen bestimmten Zeitraum hinweg erfasst werden. Aus den vor dem Auftreten eines bestimmten Fehlers in dem Kraftfahrzeug erfassten Betriebskenngrößen wird ein Betriebskenngrößen-Muster erstellt, das dem Fehler zugeordnet ist. Die aktuell erfassten Betriebskenngrößen werden während des Betriebs des Kraftfahrzeugs mit den Beschreibungen der fehlercharakteristischen Betriebskenngrößen-Muster verglichen. Dies dient der prädiktiven Diagnose von Fehlern des Kraftfahrzeugs. Bevor ein Fehler in dem Kraftfahrzeug auftritt, nehmen bestimmte Betriebskenngrößen bestimmte Werte an, die für den jeweiligen Fehler charakteristisch sind. Durch den Vergleich der aktuell erfassten Betriebskenngrößen mit den Beschreibungen der Betriebskenngrößen-Muster können solche charakteristischen Veränderungen der Betriebskenngrößen ermittelt werden.That's how it describes US Pat. No. 6,766,232 B1 or the DE 199 59 526 A1 a method for detecting faults of a motor vehicle, wherein in a motor vehicle operating parameters and information for characterizing the operating characteristics are detected over a certain period of time. From the operating parameters acquired before the occurrence of a specific fault in the motor vehicle, an operating characteristic pattern is created which is assigned to the fault. The currently recorded operating parameters are compared with the descriptions of the fault-characteristic operating characteristic patterns during operation of the motor vehicle. This serves for the predictive diagnosis of errors of the motor vehicle. Before a fault occurs in the motor vehicle, certain operating characteristics assume certain values which are characteristic of the respective fault. By comparing the currently recorded operating parameters with the descriptions of the operating characteristic patterns, such characteristic changes of the operating parameters can be determined.

Aus DE 101 48 214 C2 ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines Wartungsalgorithmus für eine Fahrzeugflotte bekannt, mit welchem in jedem Fahrzeug der Fahrzeugflotte eine Wartungsinformation ermittelt werden kann. In den Fahrzeugen der Fahrzeugflotte werden aus Sensordaten, welche indikativ für eine Belastung von Komponenten in den Fahrzeugen sind, Belastungsgrößen ermittelt und für einen vorgebbaren Zeitraum in den Fahrzeugen gespeichert. Bei einem verschleißbezogenen Ereignis werden zusätzlich Verschleißgrößen erfasst, welche das verschleißbezogenes Ereignis kennzeichnen. Die Belastungsgrößen und die Verschleißgrößen werden an eine Zentrale übermittelt, in welcher mittels der Belastungs- und Verschleißgrößen der bisherige Wartungsalgorithmus überprüft und gegebenenfalls ein verbesserter Wartungsalgorithmus abgeleitet wird.Out DE 101 48 214 C2 a method for providing a maintenance algorithm for a vehicle fleet is known, with which a maintenance information can be determined in each vehicle of the vehicle fleet. In the vehicles of the vehicle fleet, load values are determined from sensor data which are indicative of a load on components in the vehicles and stored in the vehicles for a predefinable time period. In the case of a wear-related event, additional wear quantities are recorded which characterize the wear-related event. The load variables and the wear quantities are transmitted to a control center, in which the previous maintenance algorithm is checked by means of the load and wear variables and, if appropriate, an improved maintenance algorithm is derived.

Die US 5 737 215 B1 beziehungsweise die DE 196 51 986 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Vergleichen einer Maschine in einer Maschinenflotte. Die Einrichtung weist Mittel zum Abfühlen einer Vielzahl von Merkmalen jeder Maschine in der Flotte auf, um darauf ansprechend einen Satz von Flottendaten zu bestimmen. Weiter sind Mittel vorgesehen, die auf den Satz von Flottendaten ansprechen, um einen Satz von Referenzmaschinendaten zu bestimmen. Die Einrichtung weist zudem Mittel zum Vergleichen von Daten für die Maschine mit den Referenzmaschinendaten auf, um darauf ansprechend ein Abweichungssignal zu erzeugen.The US 5 737 215 B1 or the DE 196 51 986 A1 describes a device for comparing a machine in a machine fleet. The apparatus has means for sensing a plurality of features of each machine in the fleet to responsively determine a set of fleet data. Further, means are provided responsive to the set of fleet data for determining a set of reference engine data. The apparatus also includes means for comparing data for the machine with the reference engine data to responsively generate a deviation signal.

In US 6 301 531 B1 wird ein Verfahren zum Vorhersagen einer Störung eines Fahrzeugs beschrieben. Bei diesem Verfahren werden Parameterdaten von fahrzeuginternen Systemen, die von einem entfernten Ort von einem Fahrzeug übertragen werden, an einer Überwachungsstation überwacht. Es wird ermittelt, ob von dem Fahrzeug übertragene Daten außerhalb eines erlaubten Bereichs liegen. Überwachte, von dem Fahrzeug übertragene Daten werden mit vorangegangenen oder historischen Daten von gleichartigen Fahrzeugen verglichen. Anhand der überwachten Daten werden Tendenzen relativ zu den historischen Daten ermittelt und, wenn diese unvorteilhaft sind, wird den Tendenzen ein Fehlercode zugeordnet. Der Fehlercode für das Fahrzeug wird wiederum mit historischen Fehlercodedaten für gleichartige Fahrzeuge verglichen, um den Fehler zu priorisieren. Es wird vorhergesagt, ob und welches Fahrzeugsystem wann gewartet werden muss, um eine Störung des Fahrzeugs zu vermeiden, und wann ein solches Fahrzeugsystem wahrscheinlich ausfallen wird, sofern es nicht gewartet wird.In US 6 301 531 B1 For example, a method for predicting a disturbance of a vehicle is described. In this method, parameter data from in-vehicle systems transmitted from a remote location by a vehicle is monitored at a monitoring station. It is determined whether data transmitted from the vehicle is outside an allowable range. Monitored data transmitted by the vehicle is compared with previous or historical data from similar vehicles. Based on the monitored data, trends are determined relative to the historical data and, if they are unfavorable, an error code is assigned to the trends. The error code for the vehicle is again compared to historical error code data for similar vehicles to prioritize the error. It is predicted whether and which vehicle system must be serviced when, to avoid disturbing the vehicle, and when such a vehicle system is likely to fail unless it is being serviced.

Die bekannten Verfahren und Systeme ermöglichen zwar die Vorhersage eines zukünftigen Auftretens einer Störung einer Fahrzeugkomponente und damit eine vorausschauende Wartung. Eine sich während des Fahrzeugbetriebs erstmalig anbahnende Störung wird jedoch weder berücksichtigt noch vorhergesagt, so dass eine unmittelbare oder zumindest rechtzeitige Wartung nicht möglich ist, weil der Fahrer des Fahrzeugs nicht über eine Anbahnung einer Störung informiert wird und in der Regel zumindest nicht über die technischen Kenntnisse und Mittel zum Warten oder Austauschen der fehlerbedrohten Komponente verfügt. Eine zur Wartung befähigte Werkstatt ist im Allgemeinen auch nicht sofort erreichbar. Das Fahrzeug ist dadurch akut von einer Störung der Komponente oder gar von einem Ausfall des gesamten Fahrzeugs bedroht, insbesondere falls der Fahrzeugbetrieb längere Zeit andauert. Ein Liegenbleiben des Fahrzeugs verursacht einen enormen Zeitaufwand und damit hohe Kosten.The Although known methods and systems allow the prediction a future appearance a fault a vehicle component and thus a predictive maintenance. One is during However, the vehicle operation for the first time impending disturbance is not considered yet predicted, leaving an immediate or at least timely Maintenance not possible is because the driver of the vehicle does not inform about an initiation of a fault and at least does not have the technical knowledge and means for servicing or replacing the error-prone component features. A workshop capable of maintenance is generally not immediately available. The vehicle is thereby acutely from a disorder the component or even a failure of the entire vehicle threatened, especially if the vehicle operation for a long time ongoing. Lying the vehicle causes a huge Time and thus high costs.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglichen, ein kurzfristiges Liegenbleiben des Fahrzeugs zu verhindern.Of the The invention is therefore based on the object, a method and to specify an arrangement of the type mentioned above which makes it possible to to prevent a short-term stoppage of the vehicle.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch eine Anordnung, welche die in Anspruch 15 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.According to the invention Task by a method which specified in claim 1 Features, and by an arrangement which the in claim Has 15 specified characteristics solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.advantageous Embodiments are the subject of the respective subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung ermöglichen es, ein kurzfristiges Liegenbleiben des Fahrzeugs zu verhindern, indem ein vorhersehbarer Ausfall einer Komponente und somit ein darin begründeter Ausfall des Fahrzeugs hinausgezögert wird. Dies gelingt, indem die Komponente, insbesondere ein automatisiertes Getriebe, und/oder eine andere Einrichtung des Fahrzeugs so gesteuert oder geregelt wird, dass eine momentane Belastung der Komponente, insbesondere des Getriebes, verringert und/oder begrenzt wird, falls anhand der Kenngröße eine drohende Störung der Komponente, insbesondere des Getriebes, identifiziert wird. Durch die direkte oder indirekte Verringerung und/oder Begrenzung der momentanen Belastung, die einen geringeren Verschleiß bewirkt, wird die Lebensdauer der Komponente, insbesondere des Getriebes, verlängert und damit der Zeitpuffer bis zum Auftreten der Störung vergrößert.The inventive method and allow the arrangement it to prevent a short-term stoppage of the vehicle by providing a predictable failure of a component and thus one in it reasonable Failure of the vehicle delayed becomes. This is achieved by the component, in particular an automated Transmission, and / or another device of the vehicle so controlled or is regulated that a momentary load of the component, in particular of the transmission, is reduced and / or limited, if based on the characteristic one impending disorder the component, in particular the transmission is identified. By direct or indirect reduction and / or limitation the momentary load, which causes less wear, is the life of the component, in particular the transmission, extended and thus increases the time buffer until the fault occurs.

Die Funktions- und Leistungsfähigkeit der Komponente und des Fahrzeugs wird im regulären Betrieb nicht beeinträchtigt. Lediglich im Falle eines vorhersagbaren Fehlers wird die Belastung der störungsbedrohten Komponente verringert beziehungsweise begrenzt. Insbesondere wird die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs oder zumindest einzelner Komponenten eingeschränkt. Hierdurch kann ein kurzfristiges Liegenbleiben verhindert werden. Eine solche vorübergehende Einschränkung ist gegenüber einem ohne Einwirken auf die Komponente möglicherweise vorzeitigen Liegenbleiben des Fahrzeugs vorzuziehen. Nach einer Wartung der störungsbedrohten Komponente steht die volle Leistungsfähigkeit wieder zur Verfügung.The Functional and efficiency the component and the vehicle will not be affected during normal operation. Only in the case of a predictable error is the load the trouble-threatening Component reduced or limited. In particular, will the efficiency of the vehicle or at least individual components restricted. hereby a short-term lying can be prevented. Such temporary restriction is opposite You may be left prematurely without affecting the component the vehicle preferable. After maintenance of the fault-prone Component is the full capacity again available.

Als Eingriff in die Steuerungs- und Regelungsfunktionen des automatisierten Getriebes zur Begrenzung bzw. Verringerung der momentanen Belastung des Getriebes werden beispielsweise bei hochbelasteten Gangwechselpaaren Schaltkräfte an Schaltzylindern reduziert. Im Extremfall können bei einer gegebenen Ausfallgefahr von Synchronringen entsprechende Gänge oder Gangwechselpaare mittels eines Gangwahlalgorithmus gemieden oder ausgeschlossen werden.When Intervention in the control and regulation functions of the automated Gearbox to limit or reduce the current load of the transmission, for example, in highly loaded gear change pairs shifting forces reduced at switching cylinders. In extreme cases, at a given risk of failure of synchronizing rings corresponding gears or gear change pairs by means a gear selection algorithm be avoided or excluded.

Zumindest die Erfassung der Betriebsdaten wird für eine bestimmte Komponente zweckmäßigerweise über deren gesamte Lebensdauer während des Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt. Als Betriebsdaten werden beispielsweise Drehzahl und Drehmomente des Motors gangabhängig erfasst und bestimmt.At least The collection of operating data is for a specific component expediently about their entire life during the Operation of the vehicle carried out. As operating data, for example, speed and torques of the engine depending on the gear recorded and determined.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Steuern oder Regeln des Getriebes und/oder der Einrichtung in Abhängigkeit von der Kenngröße stufenweise. Dadurch kann die Einschränkung der Leistungsfähigkeit gering gehalten werden, solange noch ein genügender Zeitpuffer bis zur prognostizierten Störung besteht. Mit näher rückender Störung wird die Belastung stufenweise reduziert, wodurch die Leistungsfähigkeit stufenweise verringert wird. Dadurch wird die Gefahr des kurzfristigen Liegenbleibens bei hohem Benutzungskomfort verringert.In a preferred embodiment The invention is the control or regulation of the transmission and / or the institution in dependence from the characteristic step by step. This can be the limitation the efficiency be kept low as long as there is still a sufficient time buffer up to the predicted disorder consists. With closer back forming disorder The load is gradually reduced, reducing the efficiency is gradually reduced. This will increase the risk of short-term Lying down with high ease of use reduced.

Der Speicherbedarf des Verfahrens ist gering, wenn aus den Betriebsdaten wiederholt Lastzustände identifiziert und als Belastungsdaten protokolliert werden, wobei die Belastungsdaten beim Ermitteln der Kenngröße verwendet werden. Für das Protokollieren können bekannte Zählverfahren, z. B. Momentanwert- oder Summen- oder eine so genannte Rainflowzählung, verwendet werden.Of the Memory requirement of the method is low, if from the operating data repeated load conditions be identified and logged as load data, where the load data is used in determining the characteristic. For logging can known counting methods, z. As instantaneous or sum or a so-called Rainflowzählung used become.

Vorzugsweise werden als Kenngröße eine Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder ein Schädigungsgrad und/oder eine Belastungskenngröße verwendet. Dadurch wird eine einfache und schnelle Identifikation einer drohenden Störung ermöglicht. Für automatisierte Getriebekomponenten oder weitere Antriebsstrangkomponenten werden als Belastungskenngrößen beispielsweise die Drehzahl, das Drehmoment, Radiallagerkräfte und/oder die Getriebeöltemperatur ermittelt.Preferably become a parameter of probability of default and / or a degree of damage and / or a load characteristic used. This is a simple and quick identification of an impending disorder allows. For automated Transmission components or other powertrain components are as load characteristics, for example the speed, the torque, radial bearing forces and / or the transmission oil temperature determined.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine optische und/oder akustische Warnung betreffend den Zustand der Komponente, insbesondere des Getriebes, an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben wird. Eine solche Warnung kann den vorhergesagten Zeitraum beziehungsweise eine Laufleistung bis zum Auftreten der Störung enthalten. Der Fahrer kann dadurch zu einem vorgegebenen oder einem planbaren Zeitpunkt eine Wartung einleiten. Bei einer möglichen Ausführungsform mit stufenweiser Einschränkung sind die Leistungsbeziehungsweise Komforteinbußen gering, wenn der Fahrer die Wartung auf einer frühen Stufe durchführen lässt. In einer solchen Ausführungsform mit stufenweiser Einschränkung kann in einer Weiterbildung der Erfindung beispielsweise eine Bedienungseinrichtung vorgesehen sein, mittels derer der Fahrer eine Stufe mit geringer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit aktiv auswählen kann. Er kann so manuell zwischen Belastungsverringerung beziehungsweise -beschränkung einerseits und Leistungsfähigkeit andererseits abwägen.An advantageous embodiment provides that an optical and / or audible warning regarding the state of the component, in particular of the transmission, is output to a driver of the vehicle. Such a warning may include the predicted time period or mileage until the occurrence of the fault. The driver can thereby initiate maintenance at a predefined or a plannable time. In a possible step-by-step embodiment, the performance or comfort losses are small when the driver has the maintenance performed at an early stage. In such an embodiment with gradual restriction can in a development of the inventions For example, an operating device may be provided, by means of which the driver can actively select a step with little impairment of the performance. He can thus balance manually between load reduction or limitation on the one hand and performance on the other hand.

Vorteilhafterweise wird das Ermitteln der Kenngröße anhand von vorgebbaren Symptomdaten durchgeführt. So ermöglichen vorhandene Erkenntnisse über potentielle kritische Zustände einer Komponente, insbesondere eines Getriebes, eine genauere Vorhersage der Störung. Beispielsweise wird bei einem automatisierten Getriebe die Häufung bestimmter Betriebspunkte von vorgegebenen Motor-Drehzahlen ermittelt. Anhand von Symptomdaten, die einen möglichen Ringfederbruch im Getriebe repräsentieren, wird dabei vorzugsweise bestimmt, ob eine Störung sich anbahnt und die Belastung des Getriebes zur verlängerten Betriebsdauer angepasst werden sollte.advantageously, the determination of the characteristic is based on performed by prescribable symptom data. Thus, existing knowledge about potential critical states a component, in particular a transmission, a more accurate prediction the disorder. For example, in an automated transmission, the accumulation of certain Operating points determined by predetermined engine speeds. Based symptom data that is a possible Represent ring spring break in the gearbox, In this case, it is preferably determined whether a fault is taking place and the load of the gearbox to the extended one Operating time should be adjusted.

Dabei werden beispielsweise die Symptomdaten anhand von Betriebsdaten von gleichartigen Getrieben anderer, insbesondere gleichartiger Fahrzeuge ermittelt. Auf diese Weise steht eine statistisch gesicherte Basis für die Vorhersage zur Verfügung. Als Symptomdaten werden vorzugsweise Veränderungen im Laufverhalten des Getriebes bestimmt und berücksichtigt. Derartige Veränderungen im Laufverhalten des Getriebes basieren im Allgemeinen auf Schäden an Zahnrädern, Wellen oder Lagern und können zu einer Störung oder einem Ausfall des Getriebes führen.there For example, the symptom data is based on operational data of similar transmissions of others, in particular more similar Vehicles determined. This is a statistically secured base for the prediction available. When Symptom data will preferably be changes in walking behavior of the transmission determined and taken into account. Such changes in the running behavior of the gearbox are generally based on damage to gears, shafts or camps and can to a fault or failure of the gearbox.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden anhand von signifikanten Veränderungen im Verhalten des Getriebes Symptomdaten für gleichartige Getriebe ermittelt. Hierdurch kann eine statistische Basis für die Vorhersage von gleichartigen Störungen bereitgestellt und laufend verbessert werden.In A further embodiment of the invention will be based on significant changes in the behavior of the transmission Symptom data for similar transmissions determined. This can provide a statistical basis for the prediction of similar disorders be provided and constantly improved.

In einer besonderen Ausführungsform werden die Betriebsdaten und/oder Belastungsdaten und/oder die Kenngröße und/oder eine Warnung betreffend den Zustand des Getriebes an eine entfernte Überwachungsstelle übermittelt. Die Überwachungsstelle kann daraufhin in Kenntnis der erwarteten Störung weitere Maßnahmen für eine Wartung vornehmen, beispielsweise Ersatzteile rechtzeitig für einen Austausch bestellen oder Spezialisten für eine Reparatur anfordern. Zudem stehen dadurch für die Produktion der Komponente, insbesondere des Getriebes, Informationen über potentielle, zu verbessernde Schwachstellen der Komponente, insbesondere des Getriebes, beziehungsweise des Fahrzeugs zur Verfügung.In a particular embodiment the operating data and / or load data and / or the characteristic and / or transmits a warning regarding the state of the transmission to a remote monitoring station. The monitoring body may then take further action knowing the expected failure for one Maintenance, for example, spare parts in time for an exchange order or specialists for request a repair. In addition, this represents the production of the component, in particular the transmission, information on potential, to be improved vulnerabilities the component, in particular the transmission, or the Vehicle available.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist einen Sensor und eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit mittels des Sensors Betriebsdaten einer Komponente des Fahrzeugs, insbesondere eines automatisierten Getriebes, und anhand der Betriebsdaten wenigstens eine Kenngröße für den Zustand der Komponente, insbesondere des Getriebes, ermittelt und, falls anhand der Kenngröße eine drohende Störung der Komponente, insbesondere des Getriebes, identifizierbar ist, die Komponente, insbesondere das Getriebe, und/oder eine andere Einrichtung des Fahrzeugs so steuert oder regelt, dass eine verringerte und/oder begrenzte momentane Belastung der Komponente, insbesondere des Getriebes, einstellbar ist.The inventive arrangement comprises a sensor and a control unit, wherein the control unit by means of the sensor operating data of a component of the vehicle, in particular an automated transmission, and based on the operating data at least one parameter for the state of Component, in particular of the transmission, determined and, if based the characteristic one impending disorder the component, in particular of the transmission, is identifiable, the component, in particular the transmission, and / or another device of the Vehicle controls or regulates a reduced and / or limited momentary loading of the component, in particular of the transmission, is adjustable.

Dabei kann die Steuereinheit auch die anderen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführen wie beispielsweise die Ausgabe einer Warnung an einen Fahrer, das Einbeziehen von Symptomdaten für das Ermitteln der Kenngröße oder das Ermitteln von Belastungsdaten und Einbeziehen derselben beim Ermitteln der Kenngröße.there The control unit can also carry out the other steps of the method according to the invention for example, issuing a warning to a driver, involving symptom data for determining the characteristic or the Determine load data and include it while determining the characteristic.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.The Invention will be explained below with reference to an embodiment.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Blockschaltbild einer Anordnung und 1 a block diagram of an arrangement and

2 ein Blockschaltbild einer zugehörigen Untergruppe. 2 a block diagram of an associated subgroup.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 1 als Blockschaltbild. Die Anordnung 1 ist in ein nicht abgebildetes Kraftfahrzeug eingebaut. Sie umfasst einen Sensor 2 und eine Steuereinheit 3, die beide mit einer Steuerelektronik 4 eines nicht näher dargestellten automatischen Getriebes im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs über einen elektronischen Bus verbunden sind, sowie eine Telematikeinheit 5 und eine Anzeige 6. Verbindungen mit weiteren Steuerelektroniken 4a anderer Fahrzeugeinrichtungen, z. B. eines Motors, einer Bremse, einer Kupplung, eines Turboladers, gegebenenfalls eines Druckluftsystems, sind möglich und in der Zeichnung gestrichelt angedeutet. 1 shows an arrangement according to the invention 1 as a block diagram. The order 1 is installed in a non-illustrated motor vehicle. It includes a sensor 2 and a control unit 3 both with control electronics 4 a non-illustrated automatic transmission in the drive train of the motor vehicle are connected via an electronic bus, and a telematics unit 5 and an ad 6 , Connections with other control electronics 4a other vehicle equipment, eg. As an engine, a brake, a clutch, a turbocharger, optionally a compressed air system, are possible and indicated by dashed lines in the drawing.

Der Sensor 2 erfasst Betriebsdaten D des Getriebes und gibt diese an die Steuereinheit 3 aus. Als Betriebsdaten D werden beispielsweise Drehzahlen und Drehmomente des Motors in den jeweiligen Gängen erfasst. Die Steuereinheit 3 wertet die erfassten Betriebsdaten D beispielsweise in regelmäßigen Abständen von 200 ms aus und identifiziert so Lastzustände des Getriebes und ordnet sie Lastkollektiven zu. Eine ereignisgesteuerte Auswertung ist alternativ oder zusätzlich möglich. Lastkollektive können die Form von Ereignis- oder Summenzählern und ein- oder mehr-dimensionalen Häufigkeitszählern aufweisen. Die Erfassung von Lastkollektiven eliminiert die Zeitabhängigkeit der Betriebsdaten D und erlaubt die Erfassung der Belastungshistorie einer Komponente in stark komprimierter Form.The sensor 2 records operating data D of the gearbox and transmits them to the control unit 3 out. As operating data D, for example, speeds and torques of the engine are detected in the respective gears. The control unit 3 evaluates the recorded operating data D, for example, at regular intervals of 200 ms and thus identifies load conditions of the transmission and assigns them Lastkol to lectives too. An event-controlled evaluation is alternatively or additionally possible. Load collectives may take the form of event or cumulative counters and one or more dimensional frequency counters. The detection of load collectives eliminates the time dependence of the operating data D and allows the detection of the load history of a component in highly compressed form.

Die Lastzustände werden in einer Belastungsdatenermittlung 7, die in Form eines Softwaremoduls ausgeführt ist, als Belastungsdaten L insbesondere komprimiert protokolliert, indem eine gespeicherte Anzahl von möglichen Lastzuständen in einem üblichen Zählverfahren, beispielsweise mittels eines Momentanwert- oder eines Summenzählers, beispielsweise aufsteigend gezählt werden. In alternativen Ausführungsformen sind andere Kompressionsmethoden möglich. Wichtig ist in jedem Fall die lückenlose Erfassung der Belastungsdaten L über die Betriebszeiten in der gesamten Lebensdauer des Getriebes. Anderenfalls verringert sich die mögliche Vorhersagegenauigkeit aus den Belastungsdaten L.The load conditions are in a load data determination 7 , which is executed in the form of a software module, as compressed load data L in particular compressed by counting a stored number of possible load conditions in a conventional counting method, for example by means of a current value or a sum counter, for example ascending. In alternative embodiments, other compression methods are possible. It is important in any case, the complete recording of the load data L over the operating times in the entire life of the transmission. Otherwise, the possible prediction accuracy is reduced from the load data L.

In der Steuereinheit 3 sind darüber hinaus Symptomdaten S des automatisierten Getriebes gespeichert. Es handelt sich um bereits registrierte Daten von auffälligen Veränderungen im Verhalten von gleichartigen Getrieben in Form von Symptomkenngrößen, die in bestimmten Zeitabständen oder bei bestimmten Betriebszuständen erfasst werden. Aus charakteristischen Veränderungen in den Symptomkenngrößen lassen sich Rückschlüsse auf den Grad einer Schädigung des Getriebes ziehen. Die Symptomdaten S können vorzugsweise aus den Betriebsdaten vieler Getriebe derselben Bauart ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können sie aus dem fahrzeugeigenen Getriebe gewonnen werden, insbesondere für Störungen, die üblicherweise an einem Verschleißteil während der Lebensdauer regelmäßig auftreten. Im gezeigten Beispiel ist hierzu eine Symptomdatenerfassung 8 in Form eines Softwaremoduls vorgesehen, die die Symptomdaten S anhand von Belastungsdaten D bestimmt und einer Störungsprognose-Einheit 9 zuführt. Als Symptomdaten S werden beispielsweise aufgrund von Schäden an Zahnrädern, Wellen und/oder Lagern auftretende Veränderungen im Laufverhalten des Getriebes bestimmt und gespeichert.In the control unit 3 In addition, symptom data S of the automated transmission is stored. It is already registered data from striking changes in the behavior of similar transmissions in the form of symptom characteristics that are recorded at specific intervals or in certain operating conditions. From characteristic changes in the symptoms, conclusions can be drawn about the degree of damage to the gearbox. The symptom data S can preferably be determined from the operating data of many transmissions of the same type. Alternatively or additionally, they can be obtained from the vehicle's transmission, in particular for faults that usually occur regularly on a wearing part during the service life. In the example shown, this is a symptom data acquisition 8th provided in the form of a software module which determines the symptom data S based on load data D and a malfunction prognosis unit 9 supplies. As symptom data S occurring changes in the running behavior of the transmission are determined and stored, for example due to damage to gears, shafts and / or bearings.

In der Störungsprognose-Einheit 9, die ebenfalls in Form eines Softwaremoduls ausgeführt ist, werden die anhand der Betriebsdaten D ermittelten Belastungsdaten L und die Symptomdaten S ausgewertet. Zu diesem Zweck wird als Kenngröße K für den Zustand des Getriebes eine Ausfallwahrscheinlichkeit ermittelt. Anhand der Kenngröße K wird geprüft, ob eine Störung des Getriebes droht. Wird eine solche Störungsbedrohung identifiziert, wird die Steuerelektronik 4 angewiesen, das Getriebe so zu steuern und zu regeln, dass eine momentane Belastung des Getriebes verringert und/oder begrenzt wird.In the fault forecast unit 9 , which is likewise embodied in the form of a software module, the load data L determined on the basis of the operating data D and the symptom data S are evaluated. For this purpose, a probability of failure is determined as parameter K for the state of the transmission. On the basis of the parameter K is checked whether a failure of the transmission threatens. If such a threat of disturbance identified, the control electronics 4 instructed to control and regulate the transmission so that a momentary load of the transmission is reduced and / or limited.

Die Steuerelektronik 4 setzt die Steuerbefehle der zentralen Störungsprognose-Einheit 9 mit dafür vorgesehenen Funktionsvarianten um. Dabei können auch mehrere mechatronische Teil- oder Untersysteme als andere Einrichtungen gleichzeitig an einer Maßnahme zur Verringerung und/oder Begrenzung der Belastung beteiligt sein. In einer weitergehenden Ausführungsform kann die Steuereinheit 3 beispielsweise zusätzlich oder alternativ zum Entlasten des Getriebes eine maximale Drehzahl und/oder ein maximales Drehmoment des Antriebsmotors begrenzen.The control electronics 4 sets the control commands of the central fault prognosis unit 9 with designated functional variants. In this case, a plurality of mechatronic subsystems or subsystems as other devices may be involved in a measure to reduce and / or limit the load at the same time. In a further embodiment, the control unit 3 For example, additionally or alternatively to relieve the transmission limit a maximum speed and / or maximum torque of the drive motor.

In der Steuerungselektronik 4 des Getriebes können mehrere Sonderfunktionen vorgehalten und bei Bedarf über die Störungsprognose-Einheit 9 aktiviert werden. Hierzu gehören insbesondere Funktionen zur Veränderung der Schaltkräfte, zur Veränderung der Kupplungsbetätigung und zur Veränderung der Schaltstrategie. Im Detail werden beispielsweise die einzelnen Gänge früh hochgeschaltet, so dass hohe Drehzahlen mit hohen von den Synchronringen zu absorbierenden kinetischen Energien vermieden werden.In the control electronics 4 The gearbox can hold several special functions and, if necessary, the fault forecasting unit 9 to be activated. These include, in particular, functions for changing the shifting forces, for changing the clutch actuation and for changing the shifting strategy. In detail, for example, the individual gears are upshifted early, so that high speeds are avoided with high kinetic energy to be absorbed by the synchronizer rings.

Ein Beispiel für Störungen sind Ringfederbrüche im Getriebe, die bei einer Häufung eines bestimmten Betriebspunktes auftreten. Bei hohen Belastungen in einzelnen Gängen und gegebenenfalls zusätzlich erkannten Symptomen, beispielsweise Veränderungen im Laufverhalten durch Schäden an Zahnrädern, Wellen oder Lagern, kann die Einsatzdauer des oder der betreffenden Gänge durch Änderungen im Gangwahlalgorithmus vermindert oder im Extremfall die betreffenden Gänge ganz ausgeschlossen werden.One example for disorders are ring spring breaks in the transmission, at an accumulation occur at a certain operating point. At high loads in individual courses and optionally in addition detected symptoms, such as changes in walking behavior through damage on gears, Waves or bearings, the duration of use of the or the concerned Gears through changes reduced in the gear selection algorithm or in extreme cases the relevant Aisles entirely be excluded.

Bei hochbelasteten Gangwechselpaaren, bei denen eine hohe Ausfallgefahr von Synchronringen besteht, können die Schaltkräfte an den Schaltzylindern reduziert werden, was die Schaltzeiten zwar vergrößert, die Synchronringe dagegen entlastet. Im Extremfall können die entsprechenden Gang wechselpaare mittels des Gangwahlalgorithmus gemieden oder ganz ausgeschlossen werden.at highly loaded gear change pairs, where a high risk of failure of synchronizing rings can the switching forces be reduced at the switching cylinders, which increases the switching times, the Synchronous rings, however, relieved. In extreme cases, the corresponding gear change pairs shunned by the gear selection algorithm or completely excluded become.

Das Steuern und Regeln des Getriebes wird stufenweise von der Steuereinheit 3 ausgeführt und fortlaufend beeinflusst. Dabei erfolgt die Steuerung bzw. Regelung des Getriebes derart, dass eine für die nahe Zukunft prognostizierte Störung eine höhere Stufe an Verminderung und/oder Begrenzung der Belastung zur Folge hat als eine für die weitere Zukunft prognostizierte Störung. Mit zunehmender Störungsbedrohung tritt somit eine stärkere Beeinträchtigung der Leistung des Getriebes ein, um dessen Lebensdauer möglichst bis zu einer geplanten Wartung zu verlängern und so ein Liegenbleiben des Fahrzeugs zu verhindern.The control and regulation of the transmission is gradual by the control unit 3 executed and continuously influenced. In this case, the control or regulation of the transmission takes place in such a way that a disturbance predicted for the near future results in a higher level of reduction and / or limitation of the load than a disturbance predicted for the further future. With increasing disturbance threat thus occurs a greater impairment of the performance of the transmission to its Le If possible, extend the service life to a planned maintenance period to prevent the vehicle from remaining lying down.

Mit einer Telematikeinheit 5 werden die von der Steuereinheit 3 ermittelten Belastungs- und Symptomdaten L, S sowie die Zwischenergebnisse der Störungsprognose-Einheit 9 in eine zentrale Überwachungsstelle übertragen. Von der zentralen Überwachungsstelle können zudem neue Parameter für die Steuerung und/oder Regelung von Getriebe und/oder anderen Einrichtungen übertragen werden, um neue Erkenntnisse, die beispielsweise über Datenbankauswertungen in der zentralen Überwachungsstelle gewonnen werden, möglichst frühzeitig im Fahrzeug nutzen zu können.With a telematics unit 5 are the ones from the control unit 3 determined load and symptom data L, S as well as the intermediate results of the malfunction prognosis unit 9 transferred to a central monitoring station. In addition, new parameters for the control and / or regulation of transmission and / or other devices can be transmitted by the central monitoring point in order to be able to use new findings, which are obtained, for example, via database evaluations in the central monitoring point, as early as possible in the vehicle.

Der Fahrer wird über die Anzeige 6 über die drohende Störung informiert, damit er die Beeinträchtigungen oder Veränderungen der Funktions- oder Leistungsfähigkeit des Getriebes oder anderer Einrichtungen richtig interpretieren und eine Wartung mit Werkstattaufenthalt rechtzeitig planen kann. Ihm wird dazu auch der nach der Prognose verbleibende Zeitraum bis zum Ausfall des Getriebes ausgegeben. Außerdem kann eine frühzeitige Information des Fahrers über eine schädigende Nutzung oder ein belastendes Fahrverhalten ausgegeben werden, um bereits im Vorfeld Schäden zu verhindern.The driver is over the ad 6 informed of the impending fault so that he can correctly interpret the impairments or changes in the functional or performance capability of the gearbox or other equipment and can schedule maintenance with a visit to the workshop in good time. He will also spend the time remaining after the forecast until the gearbox fails. In addition, an early information of the driver about a harmful use or a stressful driving behavior can be issued to prevent damage in advance.

In 2 ist die Störungsprognose-Einheit 9 im Detail als Blockschaltbild dargestellt. Hier werden die Lastkollektive der Belastungsdaten L mit einer Belastungsdatenverdichtungsfunktion 10 zu Belastungskenngrößen L_Di verdichtet und die Symptomdaten S mit der Symptomdatenbewertung 11 hinsichtlich eines Schädigungsgrads M bewertet und dann in einer Ausfallwahrscheinlichkeitsrechnung 12 in eine gesamte Ausfallwahrscheinlichkeit als Kenngröße K zusammengefasst. Mit Hilfe der Kenngröße K, dem Schädigungsgrad M und den Belastungskenngrößen L_Di werden dann in der Steuerungsfunktion 13 für Präventivmaßnahmen die Stellgrößen F für die Steuerelektronik 4 des Getriebes und/oder Stellgrößen für andere Einrichtungen, wie z. B. den Antriebsmotor, die Bremse, den Turbolader oder die Gangschaltung, ermittelt und über den elektronischen Bus an diese weitergeleitet. Je nach Grad der sich anbahnenden Störung kann eine Verringerung bzw. Begrenzung der Belastung für eine oder mehrere Komponenten, d.h. beispielsweise zusätzlich zum Getriebe auch am Antriebsmotor und/oder an der Bremse, ausgeführt werden.In 2 is the fault forecast unit 9 shown in detail as a block diagram. Here, the load collectives of the load data L become a load data condensing function 10 to load characteristics L _Di and the symptom data S with the symptom data evaluation 11 assessed in terms of a degree of damage M and then in a probability of failure calculation 12 into a total default probability as characteristic K summarized. With the help of the parameter K, the degree of damage M and the load characteristics L _Di are then in the control function 13 for preventative measures, the manipulated variables F for the control electronics 4 of the transmission and / or manipulated variables for other devices, such. As the drive motor, the brake, the turbocharger or the gear shift, determined and forwarded via the electronic bus to this. Depending on the degree of the impending disturbance, a reduction or limitation of the load for one or more components, ie, for example, in addition to the transmission on the drive motor and / or on the brake can be performed.

Die Belastungsdaten L werden in einem nicht-flüchtigen Speicher gesichert, so dass sie beim Abschalten der Steuereinheit 3 erhalten bleiben. Dies kann beispielsweise zyklisch mehrmals täglich oder ereignisgesteuert erfolgen.The load data L is saved in a nonvolatile memory so that it is turned off at the time of turning off the control unit 3 remain. This can be done, for example, cyclically several times a day or event-controlled.

Claims

Method for monitoring a mechanical component of a vehicle, wherein operating data (D) of the component is detected and based on the operating data (D) at least one parameter (K) for the state of the component is determined, characterized in that if based on the characteristic (K) a threatening failure of the component is identified, the component and / or another device of the vehicle is controlled or regulated so that a momentary load of the component is reduced and / or limited.

Method according to claim 1, characterized in that that as an automated component of the vehicle of the vehicle is controlled or regulated that in case of imminent disruption of Getriebes whose current load is reduced and / or limited becomes.

Method according to claim 2, characterized in that that controlling or regulating the transmission and / or the device dependent on from the characteristic (K) gradually he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the current load of the transmission is reduced and / or is limited by reduced at highly loaded gear change pairs shifting forces on shift cylinders become.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the current load of the transmission is reduced and / or is limited by an imminent danger of failure of synchronizer rings corresponding passages or gear change pairs avoided by means of a gear selection algorithm or excluded.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that repeatedly identified load states from the operating data (D) and logged as load data (L), the load data (L) used in determining the characteristic (K) become.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as operating data (D) a speed and / or a torque dependent gear is detected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a probability of failure and / or a degree of damage (M) and / or a load characteristic (L _Di ) is determined as the parameter (K).

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the determination of the parameter (K) on the basis of predeterminable symptom data (S) performed becomes.

Method according to claim 7, characterized in that that the symptom data (S) on the basis of operating data (D) of similar Driven other, especially similar vehicles are determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized that characterized by significant changes in the behavior of the transmission Symptom data (S) determined for similar transmissions become.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as symptom data (S) changes in walking behavior of the gearbox.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a visual and / or acoustic warning at an impending disorder of the transmission is output to a driver of the vehicle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the operating data (D) and / or load data (L) and / or the characteristic (K) and / or transmits a warning regarding the state of the transmission to a remote monitoring station become.

Arrangement ( 1 ) for monitoring a mechanical component, in particular a transmission of a vehicle, comprising a sensor ( 2 ) and a control unit ( 3 ), the control unit ( 3 ) by means of the sensor ( 2 ) Operating data (D) of the component and based on the operating data (D) determined at least one parameter (K) for the state of the component, characterized in that if based on the characteristic (K) an impending failure of the component is identifiable, the control unit ( 3 ) controls or regulates the component and / or another device of the vehicle such that a reduced and / or limited instantaneous load of the component is adjustable.

Arrangement ( 1 ) according to claim 15, characterized in that if based on the parameter (K) an impending failure of an automated transmission is identifiable, the control unit ( 3 ) controls or regulates the transmission and / or another device of the vehicle such that a reduced and / or limited current load of the transmission is adjustable.

Arrangement ( 1 ) according to claim 15 or 16, characterized in that the control unit ( 3 ) the transmission and / or the other device depending on the characteristic (K) gradually controls or regulates.

Arrangement ( 1 ) according to one of claims 15 to 17, characterized in that the control unit ( 3 ) emits an optical and / or audible warning regarding the state of the transmission to a driver of the vehicle.

Arrangement ( 1 ) according to one of claims 15 to 18, characterized in that the control unit ( 3 ) determines the parameter (K) on the basis of predeterminable symptom data (S).

Arrangement ( 1 ) according to one of claims 15 to 19, characterized in that the control unit ( 3 ) repeatedly identifies load states from the operating data (D) and logs them as load data (L), the load data (L) being incorporated into the determination of the characteristic variable (K).