DE102016125893A1

DE102016125893A1 - Verfahren und Steuergerät zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems eines Kraftfahrzeuggetriebes

Info

Publication number: DE102016125893A1
Application number: DE102016125893.8A
Authority: DE
Inventors: Tim Hollnäck; Michael Schmid; Martin Bahne; Wolfram Nixdorf; Ralph Richter; Andreas Wiesebrock; Sascha Frenkel; Hans-Peter Moosmann; Oliver Heipl; Frank Stützinger; Michael Märklen; Henning Hermes; Sebastian Raubach; Frederik Geiger
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-07-05
Also published as: WO2018122186A1

Abstract

Verfahren (30) zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems (20) eines Kraftfahrzeuggetriebes (14), das eine Mehrzahl von Radsätzen (R1, R2) und/oder eine nasslaufende Kupplungsanordnung (K1, K2) aufweist. Ferner beinhaltet das Verfahren die Schritte: Bereitstellen eines mathematischen Modells (32), das eine Alterung des tribologischenen Systems (20) nachbildet und das den Zustand des tribologischen Systems (20) auf eine Alterungsvariable (38) abbildet, wobei das mathematische Modell (32) eine Funktion (36) eines Energieeintrages (H) in das tribologische System (20) über der Zeit und ggf. der Temperatur und/oder eine Funktion (34) eines Metalleintrages (H) in das tribologische System (20) über der Zeit und ggf. der Temperatur beinhaltet; Vergleichen (40) der Alterungsvariablen (38), die den Zustand des tribologischen Systems (20) nachbildet, mit einem Alterungsschwellenwert; und Ausgeben einer ersten Warnung (41), wenn die Alterungsvariable (38) den Alterungsschwellenwert überschreitet. ()

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems eines Kraftfahrzeuggetriebes, das eine Mehrzahl von Radsätzen und/oder eine nasslaufende Kupplungsanordnung aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeuggetriebe, wobei das Steuergerät dazu ausgelegt ist, das Ermittlungsverfahren der oben bezeichneten Art auszuführen.
Kraftfahrzeuggetriebe werden generell unter Verwendung eines Fluides, insbesondere eines Öls betrieben. Das Fluid dient insbesondere zur Schmierung von Radsätzen und von Lagern des Kraftfahrzeuggetriebes. In vielen Fällen beinhalten moderne Kraftfahrzeuggetriebe auch nasslaufende Kupplungsanordnungen. Hierbei wird ein Fluid des Kraftfahrzeuggetriebes ferner zur Schmierung einer solchen Kupplungsanordnung verwendet, insbesondere jedoch auch zu deren Kühlung während des Übertragens von Drehmoment. Ferner dient das Fluid auch zum Reibwertaufbau, um Drehmoment zu übertragen.
Das Fluid des Kraftfahrzeuggetriebes unterliegt einem Alterungsprozess. In vielen Fällen ist es daher vorgeschrieben, dass das Fluid des Kraftfahrzeuggetriebes in vorgeschriebenen Wartungsintervallen ausgetauscht wird. Das Einrichten von festen Wartungsintervallen hat jedoch den Nachteil, dass die Wartungsintervalle generell auf eine starke Beanspruchung des Kraftfahrzeuggetriebes auszulegen sind. Eine derartige starke bzw. sportliche Beanspruchung des Kraftfahrzeuggetriebes führt zu einer früheren Alterung des Fluides als ein schonender Gebrauch des Kraftfahrzeuggetriebes.
In vielen Fällen wird daher das Fluid zu früh ausgetauscht. Ferner ist nicht ausgeschlossen, dass ein Wartungsintervall bei besonderer Belastung auch zu kurz sein kann. Ein stark gealtertes Fluid kann jedoch auch zu Schäden des Kraftfahrzeuggetriebes führen.
Vor dem obigen Hintergrund ist es aus dem Dokument DE 20 209 007 593 U1 bekannt, einen Ölwechsel bedarfsgerecht auszulösen, nämlich dann, wenn eine Verschleißgrenze des Öls erreicht ist. Dies soll durch ein System zur Pflege und/oder Qualitätsüberwachung von Öl erreicht werden, wobei das System ein Öl beinhaltet, eine Filteranordnung zur Filterung des Öls mit wenigstens einem Mikrofilter, sowie eine Messanordnung zur Ermittlung des Zustands des Öls. Die Messanordnung beinhaltet wenigstens einen kalibrierbaren Sensor zur Erfassung wenigstens eines Parameters des Öls. Der Mikrofilter und der Sensor werden über eine Nebenleitung in einen Ölkreislauf integriert. Der Sensor kann bspw. ein kapazitiver Sensor sein.
Aus dem Dokument EP 2 169 221 B1 ist ein Verfahren zum Überwachen eines Getriebes einer Windenergieanlage mit einem Getriebeflüssigkeitskreislauf bekannt, wobei mittels wenigstens eines Partikelzählers die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln durch Messung bestimmt wird, wobei bei Überschreiten wenigstens eines ersten Grenzwertes durch einen Messwert eine Statusmitteilung erzeugt wird und wobei bei Überschreiten wenigstens eines zweiten Grenzwertes durch einen Messwert ein Betriebsparameter der Windenergieanlage verändert wird.
Aus dem Dokument DE 10 2008 019 500 B4 ist eine optische Messanordnung zur Erfassung von physikalischen und/oder chemischen Parametern einer Flüssigkeitsprobe bekannt, wobei die Messanordnung eine Infrarotlichtquelle aufweist sowie einen Probenbehälter, in dem eine zu untersuchende Flüssigkeit aufgenommen ist und der im Strahlengang der Infrarotlichtquelle angeordnet ist. Ferner beinhaltet die Messanordnung einen Spektralapparat zur Selektion und/oder Ausblendung einzelner Wellenlängenbereiche, und einen Infrarotdetektor. Die Dicke des Probenbehälters soll in Richtung des Strahlengangs variabel einstellbar sein.
Aus dem Dokument DE 102 50 205 B4 ist ferner eine Vorrichtung zur Viskositätsermittlung bekannt, insbesondere zur Ermittlung einer Ölqualität in einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird ein Schwappverhalten eines Motoröls oder eines Getriebeöls erfasst, und zwar vorzugsweise durch einen Füllstandssensor. Das Schwappverhalten soll von der Viskosität des Öls abhängen. Bei Kenntnis von auf das Motoröl wirkenden Massenkräften lässt sich aus den zeitlichen Schwankungen eines Ölfüllstands auf eine Viskosität des Motoröls und damit auf dessen Qualität schließen.
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischenen Systems sowie ein verbessertes Steuergerät anzugeben.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems eines Kraftfahrzeuggetriebes, das eine Mehrzahl von Radsätzen und/oder eine nasslaufende Kupplungsanordnung aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Bereitstellen eines mathematischen Modells, das eine Alterung des tribologischenen Systems nachbildet und das den Zustand des tribologischen Systems auf eine Alterungsvariable abbildet, wobei das mathematische Modell eine Funktion eines Energieeintrages auf wenigstens einem, vorzugsweise unterschiedlichen Temperaturniveaus in das tribologische System über der Zeit und/oder eine Funktion eines Metalleintrages in das tribologische System über der Zeit beinhaltet,
- Vergleichen der Alterungsvariablen, die den Zustand des tribologischen Systems nachbildet, mit einem Alterungsschwellenwert, und
- Ausgeben einer ersten Warnung, wenn die Alterungsvariable den Alterungsschwellenwert überschreitet.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeuggetriebe, wobei das Steuergerät dazu ausgelegt und eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Durch das Bereitstellen eines mathematischen Modells, mittels dessen eine Alterung des tribologischen Systems nachgebildet werden kann, ist es möglich, eine Alterung des tribologischen Systems ohne zusätzliche Hardware zu erfassen. Insbesondere sind keine speziellen Sensoren optischer oder kapazitiver Art notwendig.
Zudem kann das mathematische Modell so ausgebildet sein, dass es nicht nur eine Viskosität eines Getriebeöls im Modell darstellt bzw. modelliert, sondern auch weitere Alterungsaspekte, wie bspw. einen Energieeintrag auf wenigstens einem, vorzugsweise unterschiedlichen Temperaturniveaus und/oder einen Metalleintrag.
Unter einem Metalleintrag ist insbesondere ein Eintrag von Partikeln zu verstehen, die bspw. eisenbasiert sind und bei einem Abrieb an Verzahnungen eines Zahneingriffes eines Radsatzes in das Fluid eingetragen werden.
Der Begriff des tribologischen Systems ist generell breit zu verstehen und kann den Alterungszustand sämtlicher Komponenten beinhalten, die innerhalb des Kraftfahrzeuggetriebes in einem funktionalen Bezug zu dem Fluid des Kraftfahrzeuggetriebes stehen. Dies können insbesondere eine Alterung einer nasslaufenden Kupplung und eine Alterung des Fluides selber sein. Insbesondere dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung eines Zustandes eines Fluides des Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere eines Öls, und zwar vorzugsweise eines ATF-Öls.
In manchen Antriebssträngen hat eine nasslaufende Kupplungsanordnung einen eigenen Fluidsumpf, der insbesondere ein ATF-Öl enthält, und das Getriebe mit den Radsätzen beinhaltet einen weiteren Fluidsumpf, der vorzugsweise ein anderes Fluid beinhaltet, insbesondere Hypoidöl.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf beide Fluidsümpfe individuell anwendbar. In einem Kraftfahrzeug, bei dem zwei getrennte Fluidsümpfe der oben beschriebenen Art vorhanden sind, können zwei verschiedene Verfahren durchgeführt werden, wobei dann ggf. unterschiedliche mathematische Modelle verwendet werden.
Von besonderer Bedeutung ist die Alterung des Fluides im vorliegenden Zusammenhang jedoch deswegen, weil die Alterung des Fluides die Funktion einer nasslaufenden Lamellenkupplung beeinträchtigen kann. Da das Fluid generell zwischen den Lamellen einer solchen nasslaufenden Kupplungsanordnung angeordnet ist, beeinflusst die Alterung des Fluides auch das Reibverhalten einer solchen Kupplung. Daher kann es ggf. vorkommen, dass ein gealtertes Öl zu Komforteinschränkungen bei Kupplungsbetätigungen führt (bspw. Rupfen oder dergleichen).
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können derartige Probleme vermieden werden, da durch Anwendung des mathematischen Modells eine bedarfsgerechte erste Warnung ausgegeben werden kann, ob demnächst oder sofort ein Wechsel eines Fluides des Kraftfahrzeuggetriebes angezeigt ist.
Die erste Warnung ist insbesondere auf einer Anzeige in einem Cockpit eines Fahrzeugs sichtbar und ermöglicht es dem Fahrer, rechtzeitig eine Werkstatt zur Durchführung eines Fluidwechsels anzufahren.
Insgesamt kann folglich ein bedarfsgerechter Fluidwechsel ohne zusätzliche Messtechnik/Hardware realisiert werden. Es ergibt sich folglich eine stückpreisoptimierte Lösung für Kraftfahrzeuggetriebe. Zudem ist es möglich, beim Endkunden eine Online-Auswertung und eine Detektion durchzuführen. Durch bedarfsgerechte, insbesondere kundennutzenabhängige Fluidwechsel können Wartungskosten und Wartungsintervalle ggf. verlängert werden. Es ergibt sich zudem eine Ressourcenschonung und eine Verringerung der Umweltbelastung, da über die Lebensdauer bei Wartungsarbeiten weniger Öl ausgetauscht werden muss.
Ferner ergibt sich folglich dauerhaft eine Fahrbarkeit und ein guter Komfort. Ferner ergibt sich dauerhaft und über die Lebensdauer ein gutes NVH-Verhalten.
Ein kritischer Komponentenverschleiß (bspw. bei der nasslaufenden Kupplungsanordnung) kann durch rechtzeitige Wartungsarbeiten, insbesondere einen rechtzeitigen Fluidwechsel, vermieden werden. In Abhängigkeit von der Bauteilqualität und von Fahrerschwankungen kann eine Öllebensdauer besser ausgenutzt werden. Gegebenenfalls können Servicekosten reduziert werden. Stückpreiserhöhungen können vermieden werden.
Die zum Betreiben des mathematischen Modells verwendeten Zustandsgrößen sind vorzugsweise Größen, die in dem Kraftfahrzeuggetriebe ohnehin erfasst werden. Dies können insbesondere sein eine Umdrehungsanzahl von einem Radsatz oder von mehreren Radsätzen, wobei sich die Umdrehungsanzahl leicht aufgrund der ohnehin bekannten Drehzahlen einer Eingangswelle und/oder einer Ausgangswelle des Getriebes errechnen lassen. Ferner können derartige ohnehin gemessene Zustandsgrößen das über einen Radsatz übertragene Radsatzdrehmoment beinhalten. Da in automatisierten Fahrzeuggetrieben, und um diese geht es hier insbesondere, das Drehmoment, das zum einen von einem Antriebsmotor bereitgestellt wird und das zum anderen von einer getriebeeingangsseitigen Kupplungsanordnung übertragen wird, ohnehin bekannt ist (z. B. gemessen oder berechnet), ist auch diesbezüglich kein zusätzlicher Hardwareaufwand erforderlich. Eine weitere Zustandsgröße kann die Temperatur sein, zum Beispiel die des Fluides oder die der Kupplungen.
Ferner können weitere Zustandsgrößen sein ein von einer Kupplung der nasslaufenden Kupplungsanordnung übertragenes Drehmoment. Auch dieses ist in automatisierten Getrieben generell bekannt. Auch kann dies die Temperatur einer solchen Kupplungsanordnung sein, die insbesondere erfasst werden kann durch einen ohnehin vorhandenen Temperatursensor in einem Abflussbereich der Kupplung. Ein solcher Sensor misst dabei insbesondere die Temperatur von Fluid, das durch die nasslaufende Kupplung hindurchgetreten ist (insbesondere von radial innen nach radial außen) und das aufgrund eines ggf. vorliegenden Reibeingriffes innerhalb der Kupplungsanordnung erwärmt worden ist und anschließend in einen Fluidsumpf zurückfließt. Die Temperaturmessung kann dabei insbesondere vor einem Fluidkühler angeordnet sein, der das Fluid wieder herunterkühlt, bevor es in den Fluidsumpf geleitet wird. Alternativ können die Zustandsgrößen auch berechnet werden.
Die Funktion eines Energieeintrages in das tribologische System lässt sich insbesondere durch eine Verknüpfung eines Kupplungsdrehmomentes und einer Schlupfdrehzahl ermitteln.
Die Funktion eines Metalleintrages in das tribologische System lässt sich insbesondere über eine Verknüpfung einer Umdrehungsanzahl eines Radsatzes und eines von dem Radsatz übertragenen Drehmomentes ermitteln.
Bei der Funktion des Metalleintrages kann ferner in bevorzugter Ausgestaltung ein separates Aufsummieren von derartigen verknüpften Werten in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgen, wobei diese einzelnen Bereiche dann vorzugsweise unterschiedlich gewichtet werden.
Bei der Ermittlung des Energieeintrages kann ebenfalls ein getrenntes Aufsummieren über der Zeit von Verknüpfungen aus Kupplungsdrehmoment und Schlupfdrehzahl für unterschiedliche Temperaturbereiche erfolgen, wobei diese einzelnen aufsummierten Werte dann vorzugsweise unterschiedlich gewichtet werden.
Durch die unterschiedlichen Wichtungen kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass ein Energieeintrag bei einer höheren Temperatur überproportional zu einer Alterung beitragen kann. Entsprechend kann ein Metalleintrag überproportional schädlich bei hohen Temperaturbereichen sein.
Die Gründe hierfür können in physikalischen und/oder chemikalischen Eigenschaften des Fluides liegen. Bei höheren Temperaturen kann es insbesondere zu chemischen Prozessen zwischen den einzelnen Komponenten kommen, insbesondere zu Prozessen zwischen ursprünglichen Bestandteilen des Öls und eingetragenen Partikeln.
Insgesamt kann durch das mathematische Modell eine Alterung des tribologischen Systems präzise nachgebildet werden, so dass ein bedarfsgerechter Fluidwechsel realisierbar ist.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das mathematische Modell durch verschiedene andere Randbedingungen plausibilisiert, die insbesondere die Laufleistung des Kraftfahrzeuggetriebes des Fahrzeugs beinhalten, in das das Kraftfahrzeuggetriebe eingebaut ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Verfahren folglich die weiteren Schritte, eine Laufleistung des Kraftfahrzeuggetriebes und/oder eines Fahrzeuges, in das das Kraftfahrzeuggetriebe eingebaut ist, zu erfassen, die erfasste Laufleistung mit einem ersten Laufleistungs-Schwellenwert zu vergleichen und eine zweite Warnung auszugeben, wenn die erfasste Laufleistung den ersten Laufleistungs-Schwellenwert überschreitet.
Der erste Laufleistungs-Schwellenwert kann insbesondere ein solcher Schwellenwert sein, der einem regulär vorgegebenen Wartungsintervall entspricht. Beispielsweise kann dies ein Wert sein, der größer ist als 120.000 km, insbesondere größer als 150.000 km.
Der erste Laufleistungs-Schwellenwert ist vorzugsweise kleiner als 250.000 km, insbesondere kleiner als 200.000 km.
Bei Ausgabe der zweiten Warnung kann wiederum eine Anzeige in einem Cockpit des Fahrzeugs erfolgen, um den Fahrer darauf hinzuweisen, dass ein Fluidwechsel angezeigt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren die weiteren Schritte, eine Laufleistung des Kraftfahrzeuggetriebes und/oder eines Fahrzeuges, in das das Kraftfahrzeuggetriebe eingebaut ist, zu erfassen, die erfasste Laufleistung mit einem zweiten Laufleistungs-Schwellenwert ist vorzugsweise kleiner als der erste Laufleistungs-Schwellenwert und/oder zu vergleichen und die erste Warnung zu unterdrücken, wenn die erfasste Laufleistung den zweiten Laufleistungs-Schwellenwert unterschreitet.
Bei dieser Art von Plausibilisierung wird festgestellt, dass aufgrund der festgestellten Laufleistung eine Alterung des Fluides noch nicht so weit fortgeschritten sein kann, dass ein Fluidwechsel notwendig ist. Der zweite Laufleistungs-Schwellenwert ist vorzugsweise kleiner als der erste Laufleistungs-Schwellenwert und/oder liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 80.000 km und 150.000 km. Sofern die Laufleistung kleiner ist als ein derartiger Laufleistungs-Schwellenwert wird folglich keine erste Warnung ausgegeben, selbst wenn das mathematische Modell vorgibt, ein Alterungsschwellenwert wäre bereits überschritten worden.
Eine weitere Plausibilitätsüberprüfung kann dadurch erfolgen, dass man charakteristische Schwingungen einer Welle des Kraftfahrzeuggetriebes analysiert.
Von besonderem Vorzug ist es daher, wenn das Verfahren die weiteren Schritte beinhaltet, eine Wellendrehzahl einer Welle des Kraftfahrzeuggetriebes zu erfassen, die erfasste Wellendrehzahl auf charakteristische Schwingungen zu analysieren, wobei bei Feststellung von charakteristischen Schwingungen ein Schwingungswert erhöht wird und/oder wobei die Alterungsvariable eine Funktion des Schwingungswertes und/oder der Schwingungsanalyse ist.
Sofern ein Fluid eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Getriebes, das eine nasslaufende Kupplung beinhaltet, gealtert ist, kann es zu charakteristischen Schwingungen im Bereich der Eingangswelle des Getriebes kommen. Derartige charakteristische Schwingungen können bspw. in einem Frequenzbereich zwischen 5 Hz und 50 Hz liegen, insbesondere in einem Frequenzbereich von 5 Hz bis 15 Hz.
Sofern Schwingungen auf der Welle erfasst werden, die in diesem Frequenzbereich liegen und die vorzugsweise zusätzlich einen vorbestimmten Schwingungswert, z. B. Amplitudenwert überschreiten, wird darauf geschlossen, dass charakteristische Schwingungen vorliegen, die insbesondere ein fortgeschrittenes Alter des Fluides indizieren, also insbesondere aufgrund eines erhöhten Alters des Fluides auftreten.
Demzufolge kann dann eine Häufigkeit der Schwingungswertüberschreitung erfasst werden, die jedes Mal dann erhöht bzw. inkrementiert wird, wenn derartige Schwingungen erfasst werden. Ab einer bestimmten Häufigkeit kann darauf geschlossen werden, dass das Fluid eine gewisse Alterung erreicht hat. Dies kann in die Alterungsvariable einfließen. Ferner kann der Schwingungswert und/oder dessen Auftretenshäufigkeit zur Plausibilisierung der Alterungsvariable des mathematischen Modells verwendet werden, so dass die Alterungsvariable eine Funktion des Schwingungswertes und/oder der Schwingungsanalyse selbst ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, beinhaltet das Verfahren die Schritte:

- Erfassen, ob im Betrieb des Kraftfahrzeuggetriebes ein erster Radsatz zur Übertragung von Leistung in Eingriff steht,
- Erfassen einer ersten Anzahl von Umdrehungen des ersten Radsatzes und Erfassen eines von dem ersten Radsatz übertragenen ersten Radsatzdrehmomentes,
- Verknüpfen der ersten Umdrehungsanzahl und des ersten Radsatzdrehmomentes zu einem ersten Belastungswert,
- Aufsummieren des ersten Belastungswertes über der Zeit zu einem ersten Belastungswert-Summenwert, und
- Ermitteln des Zustandes des tribologischen Systems als Funktion des ersten Belastungswert-Summenwertes.

Der erste Belastungswert-Summenwert stellt zumindest teilweise einen Metalleintrag in das tribologische System über der Zeit dar.
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Verfahren die weiteren Schritte aufweist:

- Erfassen, ob im Betrieb des Kraftfahrzeuggetriebes wenigstens ein zweiter Radsatz in Eingriff steht,
- Erfassen einer zweiten Anzahl von Umdrehungen des zweiten Radsatzes und Erfassen eines von dem zweiten Radsatz übertragenen zweiten Radsatzdrehmomentes,
- Verknüpfen der zweiten Umdrehungsanzahl und des zweiten Radsatzdrehmomentes zu einem zweiten Belastungswert,
- Aufsummieren des zweiten Belastungswertes über der Zeit zu einem zweiten Belastungswert-Summenwert, und
- Ermitteln des Zustandes des tribologischen Systems als Funktion des ersten Belastungswert-Summenwertes und des zweiten Belastungswert-Summenwertes.

Der zweite in Eingriff befindliche Radsatz kann ein Radsatz sein, der ebenso wie der erste Radsatz zur Übertragung von Drehmoment aktuell genutzt wird, oder aber ein Radsatz sein, der aktuell nicht zur Übertragung von Drehmoment genutzt wird.
Generell ist es möglich, einen Belastungswert-Summenwert für jeden Radsatzeingriff zu ermitteln.
Generell ist es dann möglich, die Belastungswert-Summenwerte unterschiedlich zu gewichten, je nachdem, ob über die jeweiligen Radsätze Drehmoment übertragen wird oder nicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der erste Belastungswert und/oder der zweite Belastungswert mit der einer Radsatztemperatur verknüpft.
Folglich kann eine Wichtung auch dahingehend erfolgen, ob ein aufsummierter Belastungswert bei einer niedrigen oder einer hohen Temperatur ermittelt wurde (insbesondere innerhalb von unterschiedlichen Temperaturbereichen), ermittelt wurde.
Die unterschiedlichen Belastungswert-Summenwerte können dann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Temperaturbereich unterschiedlich gewichtet werden, wobei es bevorzugt ist, wenn Belastungswert-Summenwerte, die bei einer hohen Temperatur ermittelt wurden, stärker gewichtet werden, also das Fluid im Modell schneller altern lassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das erste Radsatzdrehmoment und/oder das zweite Radsatzdrehmoment in einen von wenigstens zwei Radsatzdrehmomentbereichen eingeordnet, wobei das erste Radsatzdrehmoment und/oder das zweite Radsatzdrehmoment in Abhängigkeit von der Einordnung mit einer unterschiedlichen Potenz in den ersten bzw. in den zweiten Belastungswert eingeht.
Auf diese Weise ist es möglich, den Belastungswert und den Belastungs-Summenwert in Abhängigkeit von der Größe des Radsatzdrehmomentes mit einer unterschiedlichen Potenz in den Alterungsprozess eingehen zu lassen.
Mit anderen Worten wird davon ausgegangen, dass höhere Radsatzdrehmomente mit einer höheren Potenz, also bspw. quadratisch oder kubisch in den Belastungs-Summenwert eingehen, wohingegen niedrige Radsatzdrehmomente nur einfach (oder gar nicht) in den jeweiligen Belastungswert eingehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, beinhaltet das Verfahren ferner die Schritte:

- Erfassen, ob im Betrieb des Kraftfahrzeuggetriebes eine Kupplung der nasslaufenden Kupplungsanordnung ein Kupplungsdrehmoment überträgt,
- Erfassen einer Schlupfdrehzahl der Kupplung,- Verknüpfen des Kupplungsdrehmomentes mit der Schlupfdrehzahl zu einem Energieeintragwert,
- Aufsummieren des Energieeintragwerts über der Zeit zu einem Energieeintrag-Summenwert, und
- Ermitteln des Zustandes des tribologischen Systems als Funktion des Energieeintrag-Summenwertes.

Der Energieeintrag ist vorzugsweise nach Kupplungstemperaturen oder Kupplungstemperaturbereichen klassiert und/oder gewichtet. Der Energieeintrag-Summenwert reflektiert den Energieeintrag, der in dem mathematischen Modell zur Abbildung einer Alterung des tribologischen Systems verwendbar ist.
Dabei werden ein Kupplungsdrehmoment und eine Schlupfdrehzahl miteinander verknüpft. Diese Verknüpfung, wie auch die anderen obigen Verknüpfungen, können insbesondere Multiplikationen sein.
Ferner können diese Verknüpfungen generell normiert sein.
Die Kupplungstemperatur ist vorzugsweise eine Temperatur, die ermittelt wird durch Erfassen oder Berechnen einer Fluidtemperatur, nachdem das Fluid die Kupplung gekühlt hat, also insbesondere vor dem Zurückfließen in einen Fluidsumpf und/oder vor dem Leiten des Fluides in einen Fluidkühler.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden wenigstens zwei unterschiedliche Energieeintrag-Summenwerte für unterschiedliche Temperaturbereiche der Kupplungstemperatur über der Zeit aufsummiert und zu einem Energieeintrag-Gesamtsummenwert zusammengefasst.
Hierdurch ist es möglich, das Übertragen von Kupplungsleistungen innerhalb höherer Temperaturen stärker zu wichten als die gleichen Kupplungsleistungen bei niedrigeren Temperaturen.
Die oben genannten Summenwerte können auch als Schädigungswerte bezeichnet werden. Zur Ermittlung einer Alterungsvariablen bzw. eines Gesamtschädigungswertes ist es möglich, einen oder mehrere Belastungs-Summenwerte und einen oder mehrere Energieeintrag-Summenwerte zusammenzufassen, insbesondere miteinander zu addieren.
Durch das Beaufschlagen der einzelnen Summenwerte mit Koeffizienten können die unterschiedlichen Beiträge der Summenwerte zu einem Gesamtschädigungswert bzw. einer Alterungsvariablen geeignet festgelegt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug einschließlich eines tribologischen Systems;
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems eines Kraftfahrzeuggetriebes eines Antriebsstranges;
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems als Funktion eines Belastungswert-Summenwertes; und
4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems als Funktion eines Energieeintrag-Summenwertes.

Ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ist in 1 schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, wie bspw. einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor oder eine Hybrid-Antriebseinheit. Der Antriebsmotor 12 stellt an seinem Ausgang eine Antriebsdrehzahl n_VM bereit, sowie ein Antriebsdrehmoment TQ_VM.
Der Ausgang des Antriebsmotors 12 ist mit einem Eingang eines Doppelkupplungsgetriebes 14 verbunden. Ein Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes 14 ist mit einem Differential 16 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 18L, 18R verteilt wird.
Das Doppelkupplungsgetriebe weist eine Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten Kupplung K1 und einer zweiten Kupplung K2 auf. Die Kupplungen K1, K2 sind eingangsseitig mit dem Ausgang des Antriebsmotors 12 bzw. ZMS (Zweimassenschwungrad) verbunden. Ein Ausgang der ersten Kupplung K1 ist mit einer Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes TG1 verbunden. Ein Ausgang der zweiten Kupplung K2 ist mit einer Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes TG2 verbunden. Eines der Teilgetriebe TG1, TG2 ist den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet, das andere Teilgetriebe den geraden Vorwärtsgangstufen. Die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes TG1 dreht mit einer Drehzahl n_I1 und stellt am Eingang des Teilgetriebes TG1 ein Drehmoment TQ_I1 bereit. In entsprechender Weise dreht die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes TG2 mit einer Drehzahl n_I2 und stellt ein Drehmoment TQ_I2 bereit.
Ferner ist in 1 dargestellt, dass die erste Kupplung K1 ein Drehmoment TQ_K1 überträgt. Entsprechend überträgt die zweite Kupplung K2 ein Drehmoment TQ_K2+.
Die Kupplungen K1, K2 sind als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgebildet und sind, wie auch die Teilgetriebe TG1, TG2, Teil eines tribologischen Systems 20. Das tribologische System 20 beinhaltet vorliegend ein einzelnes Fluid 22 in Form eines Getriebeöls, bspw. ein ATF-Öl. Das Fluid 22 ist in einem Fluidsumpf 24 aufgenommen. Der Fluidsumpf hat eine Temperatur T_S.
Mittels des Fluides werden die Kupplungen K1, K2 im Betrieb geschmiert und gekühlt. In 1 ist angedeutet, dass ein durch die Kupplung K1 fließendes Fluid nach der Kühlung der Kupplung K1 eine Temperatur T_K1 hat, was der Temperatur der Kupplung entspricht. In entsprechender Weise hat die Kupplung K2 eine Temperatur T_K2, entsprechend der Temperatur des zur Verwendung der Kupplung K2 verwendeten Fluids.
Die Teilgetriebe TG1, TG2 weisen Rädsätze R1, R2 auf. In 1 sind schematisch für das Teilgetriebe TG1 ein Radsatz R1 und für das Teilgetriebe TG2 ein Radsatz R2 angedeutet. In der Praxis haben diese Teilgetriebe jedoch jeweils in der Regel mehrere Radsätze, entsprechend der Anzahl der Gangstufen. In der Regel sind die Teilgetriebe TG1, TG2 in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen, das den Fluidsumpf 24 bildet. Ein Fluidsumpf eines Kupplungsgehäuses kann getrennt hiervon ausgebildet sein, kann jedoch auch aus dem gleichen Fluidsumpf 24 gespeist werden.
In 1 wird noch ergänzend dargestellt, dass die angetriebenen Räder eine Drehzahl n_AB haben. Diese Antriebsdrehzahl wird zur Darstellung einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges sowie zur Darstellung einer Laufleistung verwendet. Die Drehzahl n_AB kann mittels eines Odometers odo gemessen werden.
1 zeigt ferner ein Steuergerät 26, das insbesondere als Getriebesteuergerät ausgebildet sein kann.
Das Steuergerät 26 ist dazu ausgebildet, das Doppelkupplungsgetriebe 14 automatisiert zu betätigen, also die Kupplungen K1, K2 nach Bedarf zu öffnen und zu schließen und Gangstufen in den Teilgetrieben TG1, TG2 nach Bedarf einzulegen und auszulegen. Ferner steuert das Steuergerät 26 vorzugsweise auch das tribologische System 20, stellt also bedarfsweise Fluid 22 für die Kupplungen K1, K2 bereit, und/oder für die Radsätze R1, R2.
Das Fluid 22 unterliegt im Betrieb des Antriebsstranges 10 einer Alterung. Die Alterung kann auf physikalischen und/oder chemischen Phänomenen beruhen. Teilweise verändert sich die chemische Eigenschaft des Fluides. Teilweise werden Partikel in das Fluid eingetragen, bspw. aufgrund eines metallischen Abriebes innerhalb der Teilgetriebe.
Vorliegend wird ein Verfahren bereitgestellt, um das Fluid bedarfsgerecht auszutauschen, also dann, wenn ein Fluidwechsel angezeigt ist, da das Fluid die ihm obliegenden Aufgaben nicht mehr sicher oder komfortabel erfüllen kann oder vorausschauend, nach einer bestimmten Laufleistung nicht mehr erfüllen könnte.
Ein derartiges Verfahren ist in 2 schematisch dargestellt und mit 30 bezeichnet.
Das Verfahren 30 beruht auf einem mathematischen Modell 32, das eine Alterung des tribologischen Systems 20 nachbildet. Das mathematische Modell 32 beinhaltet eine Funktion oder ein Verfahren 34 zur Ermittlung eines Metalleintrages in das Fluid. Das Verfahren bzw. die Funktion 34 führt zu einem Belastungswert-Summenwert bzw. Schädigungswert H_FE. Das mathematische Modell 32 beinhaltet ferner ein Verfahren oder eine Funktion 36 zur Ermittlung eines Energieeintrages in das tribologische System 20. Eine durch den Energieeintrag in das tribologische System 20 hervorgerufene Schädigung wird auf einen Energieeintrag-Summenwert bzw. Schädigungswert H_E abgebildet.
Die Schädigungswerte H_FE und H_E, die von den Funktionen 34, 36 bereitgestellt werden, sind Werte, die sich im Laufe des Betriebs des Antriebsstranges 10 bzw. von dessen tribologischem System 20 aufakkumulieren, also quasi jeweils aktuelle Zustandswerte für das tribologische System 20 darstellen.
Das mathematische Modell 32 bildet den Zustand des tribologischen Systems 20 auf eine Alterungsvariable 38 ab. Die Alterungsvariable 38 kann eine einzelne Variable sein, kann jedoch auch durch einen Satz von Variablen gebildet sein.
In einem Vergleichsschritt 40 wird die Alterungsvariable 38 mit einem nicht näher dargestellten Alterungsschwellenwert verglichen. Wenn die Alterungsvariable den Alterungsschwellenwert unterschreitet, geht das Verfahren zurück in das mathematische Modell 32. Wenn die Alterungsvariable 38 jedoch den Alterungsschwellenwert überschreitet, wird eine erste Warnung 41 ausgegeben, die bspw. auf einer Anzeige 42 im Cockpit eines Kraftfahrzeuges angezeigt werden kann, in das der Antriebsstrang 10 eingebaut ist. Die erste Warnung 41 zeigt einem Fahrer des Kraftfahrzeuges an, dass demnächst, bspw. innerhalb einer bestimmten Zeit oder innerhalb eines bestimmten Laufleistungsrahmens, also bis zu einem bestimmten Kilometerstand, ein Fluidwechsel durchzuführen ist.
Das mathematische Modell 32 stellt darauf ab, wie stark das tribologische System 20 während der Betriebsdauer des Antriebsstranges 10 geschädigt wird. Bei hohen Beanspruchungen kann innerhalb der gleichen Laufleistung eines Kraftfahrzeuges eine deutlich höhere Schädigung des Fluides erfolgen, als bei einer geringen Beanspruchung. Demzufolge ist bei einem belastenden Fahrstil bspw. ein Fluidwechsel früher angezeigt als bei einem defensiven Fahrstil. Ebenso können das Fahrprofil, bspw. innerorts, außerorts, Autobahn und Berge, sowie Umweltbedingungen, bspw. Außentemperatur berücksichtigt werden. Weiterhin kann eine Bauteilstreuung bspw. variierender Eiseneintrag, Kupplungsreibpaketsstreuungen oder Öl-Chargen-Streuungen berücksichtigt werden.
Um das mathematische Modell und dessen Alterungsvariable 38 zu plausibilisieren, ist es bevorzugt, wenn eine Reihe von weiteren Schritten im Rahmen des Verfahrens 30 durchgeführt werden.
Zum einen erfolgt mittels eines Odometers odo eine Laufleistungserfassung, die die Laufleistung 46 des Antriebsstranges 10 bzw. des Kraftfahrzeuges angibt, in das der Antriebsstrang 10 eingebaut ist.
Die Laufleistung 46 wird in einem Vergleichsschritt 48 mit einem ersten Laufleistungs-Schwellenwert D_HIGH verglichen. Der erste Laufleistungs-Schwellenwert D_HIGH entspricht einem Wert, ab dem ein Fluidwechsel in jedem Fall angezeigt ist, unabhängig von der Art der Belastung während des Fahrbetriebes. Der Wert von D_HIGH kann bspw. in einem Bereich von 150.000 km bis 250.000 km liegen. Sofern die Laufleistung 46 unterhalb des Laufleistungs-Schwellenwertes D_HIGH liegt, erfolgt keine weitere Aktion. Sofern jedoch die Laufleistung 46 den Laufleistungs-Schwellenwert D_HIGH überschreitet, wird eine zweite Warnung 49 ausgegeben, die ebenfalls auf der Anzeige 42 anzeigbar ist.
Die zweite Warnung kann inhaltlich identisch zu der ersten Warnung sein, kann jedoch auch eine Eskalationsstufe höher sein, also bspw. einen sofortigen Ölwechsel innerhalb eines kurzen Zeitraumes oder einer kurzen Laufleistung vorschreiben, da ansonsten die Fahrbarkeit des Fahrzeugs unkomfortabel oder die Getriebe-Hardware vorgeschädigt werden kann.
Ferner wird die Laufleistung 46 mit einem zweiten Laufleistungs-Schwellenwert D_LOW verglichen, und zwar in einem Vergleichsschritt 50. Der zweite Laufleistungs-Schwellenwert D_LOW ist ein Wert, unterhalb des ein Fluidwechsel nicht notwendig ist. Der Vergleichsschritt 50 ist ein optionaler Schritt, weswegen in 2 die entsprechenden Linien gestrichelt dargestellt sind; die Verbindung zwischen 40 und 42 ist dann vorzugsweise unterbrochen (nicht dargestellt).
Der Vergleichsschritt 50 wird vorzugsweise ausgeführt, nachdem der Vergleichsschritt 40 ergeben hat, dass die Alterungsvariable 38 den Alterungsschwellenwert überschritten hat. In diesem Fall wird im Vergleichsschritt 50 abgefragt, ob die tatsächliche Laufleistung 46 unterhalb des zweiten Laufleistungs-Schwellenwertes liegt. Wenn dies der Fall ist, erfolgt über 52 eine Warnungsunterdrückung, so dass die erste Warnung 41 nicht ausgegeben wird. Sofern jedoch der zweite Laufleistungs-Schwellenwert D_LOW überschritten wird, wird die erste Warnung 41 unverändert ausgegeben.
Der Wert von D_LOW kann bspw. in einem Bereich von 80.000 km bis 150.000 km liegen.
2 zeigt ferner, dass zumindest die Drehzahl n_I einer Eingangswelle eines Teilgetriebes erfasst wird, und zwar in einem Erfassungsschritt 56. Die erfasste Drehzahl n_I wird in einer Analysesektion 58 analysiert. Sofern das erfasste Drehzahlsignal Schwingungen beinhaltet, die innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegen und/oder eine vorbestimmte Amplitude überschreiten, werden charakteristische Schwingungen festgestellt. Diese zeigen in Kombination mit dem mathematischen Modell an, dass das Fluid 22 (Bestandteil von tribologischem System 20) gealtert ist, da solche charakteristischen Schwingungen in der Regel erst nach vielen Betriebsstunden (bspw. >500h-2000h) auftreten, wenn das Fluid gealtert ist.
Die Analysesektion 58 beinhaltet eine Frequenzanalyse 62, bspw. in Form eines Bandpassfilters. Das Bandpassfilter kann bspw. einen Frequenzbereich von 5 Hz bis 20 Hz durchlassen und andere Frequenzen sperren. Typische charakteristische Frequenzen, die auf den Alterungszustand eines Fluides schließen lassen, liegen in einem Bereich der Eigenfrequenz des Antriebsstrangs (bspw. 5 Hz bis 12 Hz).
Zum anderen wird in einer Amplitudenanalyse 64 abgefragt, ob die erfassten Frequenzen in dem speziellen Frequenzband, das von der Frequenzanalyse 62 durchgelassen wird, oberhalb eines bestimmten Niveaus liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Abfrage in der Regel zurück und es wird keine weitere Aktion ausgelöst. Wenn die Amplituden jedoch oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegen, wird ein Schwingungswert J inkrementiert, und zwar in einem Inkrementierungsschritt 60.
Das Auftreten von charakteristischen Schwingungen kann bspw. zur Plausibilisierung des Vergleichsschrittes 40 herangezogen werden, wie es durch ein Kreis-/Punkt-Symbol angedeutet ist. Auch der Schwingungswert, der über der Laufleistung immer mehr erhöht wird, kann ein solches Plausibilitätskriterium sein.
Mit anderen Worten, wenn der Vergleichsschritt 40 zwar ergibt, dass eine von dem mathematischem Modell 32 bereitgestellte Alterungsvariable 38 einen Alterungsschwellenwert überschritten hat, jedoch die Analyse der Drehzahl n_I ergeben hat, dass keine charakteristischen Schwingungen auftreten, kann möglicherweise die erste Warnung 41 ebenfalls unterdrückt werden.
3 zeigt in schematischer Form ein Beispiel für ein Verfahren 34 zum Ermitteln eines Metalleintrages in ein Fluid eines tribologischen Systems 20 eines Kraftfahrzeuggetriebes 14.
Im Rahmen dieses Verfahrens 34 werden für einen Radsatz R1 zum einen die Anzahl der Überrollungen bzw. die Anzahl der Umdrehungen erfasst, wie es bei N_R1 gezeigt ist. Zum anderen wird das hierbei von dem Radsatz R1 übertragenen Drehmoment TQ_R1 erfasst.
Generell ist es möglich, die Umdrehungsanzahl N_R1 und das Radsatzradrehmoment TQ_R1 miteinander zu verknüpfen, wie es in 3 schematisch bei 70 angedeutet ist. Anschließend wird ein derartiger verknüpfter Wert über der Zeit aufsummiert, wie es bei 71 angedeutet ist. Anschließend kann ein derartiger aufsummierter Wert noch mit einer Konstanten bewertet bzw. gewichtet werden. Dies führt dann schließlich zu einem aktuellen Wert H_FEG eines Metalleintrages in das tribologische System 20 über der Zeit.
Vorliegend wird nach Erfassung des Radsatzdrehmomentes TQ_R1 zunächst jedoch in einem Vergleichsschritt 68 abgefragt, ob das aktuelle Drehmoment in einem ersten Radsatzdrehmomentbereich TQ_RB1 oder in einem zweiten, hiervon unterschiedlichen Radsatzdrehmomentbereich TQ_RB2 liegt. Der zweite Radsatzdrehmomentbereich TQ_RB2 ist höheren Drehmomenten zugeordnet als der erste Radsatzdrehmomentbereich TQ_RB1. Das erfasste Drehmoment TQ_R1 wird, wenn es in dem ersten Radsatzdrehmomentbereich TQ_RB1 liegt, mit einer ersten Potenz P₁ beaufschlagt, die bspw. 1 sein kann, so dass in einem Verknüpfungsschritt 70₁ das erfasste Drehmoment TQ_R1 unverändert mit der Umdrehungsanzahl N_R1 verknüpft wird. Der verknüpfte Wert bzw. der so ermittelte Belastungswert wird anschließend in einem Schritt 71₁ aufsummiert, was zu einem Belastungswert-Summenwert 72₁ führt, der ggf. noch mit einer Konstanten C_RB1 beaufschlagt (gewichtet) wird.
Sofern das Radsatzdrehmoment TQ_R1 in dem zweiten Radsatzdrehmomentbereich TQ_RB2 liegt, wird das Radsatzdrehmoment TQ_R1 mit einer zweiten Potenz P₂ beaufschlagt, die höher ist als P₁ und die bspw. 2 oder 3 sein kann, so dass das erhöhte Drehmoment bspw. quadratisch oder kubisch in die anschließende Verknüpfung 70₂ eingeht. Das mit der zweiten Potenz P₂ beaufschlagte Radsatzdrehmoment TQ_R1 wird mit der Umdrehungsanzahl N_R1 im Verknüpfungsschritt 70₂ zu einem weiteren Belastungswert verknüpft, der dann in einem Aufsummierungsschritt 71₂ aufsummiert bzw. integriert wird, zu einem Belastungswert-Summenwert 72₂. Dieser weitere Belastungswert-Summenwert 72₂ wird ggf. ebenfalls mit einer Konstanten C_RB2 beaufschlagt (gewichtet). Die Schritte 70_x bis 72_x können beliebig vervielfältigt werden, um über weitere P_x und TQ_RBx weitere Klassen einzuführen.
Die Belastungswert-Summenwerte 72₁, 72₂, ..., 72_x werden in einem weiterem Verknüpfungsschritt 73 zu einem ersten Metalleintragswert H_FE1 verknüpft. Dieser kann unmittelbar zu dem Gesamt-Metalleintragswert H_FEG umgesetzt werden.
Alternativ kann eine Verknüpfung von Umdrehungszahl und Radsatzmoment für weitere Radsätze erfolgen, wie es in Fig. 3 für einen zweiten Radsatz R2 schematisch dargestellt ist, wobei dort die Funktion zu einem zweiten Metalleintragswert H_FE2 führt, der mit dem ersten Metalleintragswert H_FE1 zu dem Gesamt-Metalleintragswert H_FEG kombiniert werden kann.
Die Verknüpfungen 70₁, 70₂, ..., 72_x sind vorzugsweise Multiplikationen. Die Verknüpfung 73 und die weitere Verknüpfung sind vorzugsweise Additionen.
Die Funktion des Metalleintrages in das tribologische System über der Zeit ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass eine Umdrehungsanzahl N und ein Drehmoment miteinander verknüpft werden und der Verknüpfungswert über der Zeit aufsummiert bzw. integriert wird. Hierdurch kann im mathematischen Modell festgestellt werden, wie hoch die Belastung des Radsatzes und damit ein möglicher Abrieb und Metalleintrag bzw. Eiseneintrag in das Fluid war bzw. ist.
In 3 ist bei 74₁ bzw. 74₂ angedeutet, dass in den Belastungswert, der sich aus den Verknüpfungen 70₁ bzw. 70₂ ergibt, jeweils auch noch eine Temperatur des Fluides eingehen kann, die insbesondere durch eine Fluidsumpftemperatur T_S dargestellt wird.
Die Temperatur kann mit einfacher Potenz, also direkt in den Belastungswert eingehen, kann jedoch auch in Abhängigkeit von einem Temperaturbereich unterschiedlich stark in den jeweiligen Belastungswert eingehen.
Das Modell der Fig. 3 lässt sich auch dann anwenden, wenn ein Kraftfahrzeuggetriebe keine nasslaufende Kupplungsanordnung aufweist. In diesem Fall kann das mathematische Modell alleine darauf abstellen, wie der Metalleintrag in das Fluid war, um aufgrund dessen auf die Alterung des Fluides abzustellen.
Umgekehrt kann in Fahrzeugen, bei denen bspw. eine nasslaufende Lamellenkupplungsanordnung eines Kraftfahrzeuggetriebes einen eigenen, von den Radsätzen unabhängigen Getriebehaushalt aufweist, auf das Verfahren der 3 verzichtet werden. In diesem Fall stellt das in 2 dargestellte mathematische Modell 32 lediglich auf den Energieeintrag ab, wie es nachstehend in Bezug auf 4 beschrieben wird.
In vielen Getrieben ist es jedoch bevorzugt, wenn die Alterungsvariable sowohl aufgrund des Metalleintrages als auch aufgrund des Energieeintrages bewertet wird.
4 zeigt in schematischer Form ein Verfahren bzw. eine Funktion 36 eines Energieeintrages H_EG in das tribologische System 20 eines Kraftfahrzeuggetriebes über der Zeit.
4 zeigt dabei, dass für eine Kupplung K1 das von der Kupplung übertragene Kupplungsdrehmoment TQ_K1 erfasst wird, wie auch die Kupplungstemperatur T_K1 der Kupplung, die sich bspw. ableiten lässt aus der Temperatur des Fluides, nachdem es die Kupplung durchströmt hat. Alternativ kann auch eine Fluidsumpftemperatur T_S herangezogen werden.
Generell stellt das Verfahren 36 darauf ab, dass die Kupplungstemperatur T_K1 und das Kupplungsrehmoment TQ_K1 miteinander verknüpft werden, und zwar zu einem Energieeintragwert, der anschließend aufsummiert bzw. aufintegriert wird.
Vorliegend wird in einem Abfrageschritt 78 zudem ermittelt, ob die Kupplungstemperatur T_K1 in einem ersten Kupplungstemperaturbereich T_KB1 oder in einem zweiten, unterschiedlichen Kupplungstemperaturbereich T_KB2 liegt. Der zweite Kupplungstemperaturbereich T_KB2 betrifft höhere Temperaturen als der erste Kupplungstemperaturbereich T_KB1.
Wenn die Kupplungstemperatur T_K1 in den ersten Kupplungstemperaturbereich T_KB1 fällt, wird die Kupplungstemperatur T_K1 unverändert mit dem Kupplungsdrehmoment TQ_K1 in einem Schritt 80₁ verknüpft. Der hierdurch ermittelte Energieeintragwert wird in einem Schritt 81₁ aussummiert bzw. integriert, so dass ein Energieeintrag-Summenwert 82₁ ermittelt wird. Dieser kann bspw. mit einer Konstanten C_KB1 beaufschlagt (gewichtet) werden, oder einer anderweitigen Funktion bspw. einer Potenz versetzt werden.
Wenn die Kupplungstemperatur T_K1 in den zweiten Kupplungstemperaturbereich T_KB2 fällt, wird die Kupplungstemperatur T_K1 unverändert, oder ähnlich wie bei 3 mit einer höheren Potenz, also bspw. quadratisch oder kubisch, in einem Verknüpfungsschritt 80₂ mit dem Kupplungsdrehmoment TQ_K1 verknüpft. Der sich hieraus ergebende Energieeintragwert wird in einem Schritt 81₂ aufsummiert bzw. integriert, so dass sich ein zweiter Energieeintrag-Summenwert 82₂. Der zweite Energieeintrag-Summenwert 82₂ kann ebenfalls bspw. mit einer Konstanten C_KB2 beaufschlagt (gewichtet) werden, bevor er mit dem ersten Energieeintrag-Summenwert 82₁ in einem Verknüpfungsschritt 84 verknüpft wird, und zwar zu einem ersten Energieeintrag-Schädigungswert H_EK1.
Um den unterschiedlichen Temperaturbereichen gerecht zu werden, kann bspw. die Konstante C_KB2 deutlich höher sein als die Konstante C_KB1, so dass die höhere Temperatur entsprechend anders gewichtet wird. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu einer Beaufschlagung mit unterschiedlichen Potenzen erfolgen.
Umgekehrt kann bei dem Verfahren der 3 eine Wichtung anstelle oder zusätzlich zu den Potenzen P₁, P₂ auch durch unterschiedliche Konstanten C_RB1, C_RB2 erfolgen.
Das in Fig. 4 für die Kupplung K1 beschriebene Verfahren zur Ermittlung des Energieeintrag-Schädigungswertes H_EK1 kann parallel für die zweite Kupplung K2 durchgeführt werden, wie es in 4 schematisch angedeutet ist, so dass sich ein zweiter Energieeintrag-Schädigungswert H_EK2 ergibt, der mit dem ersten Energieeintrag-Schädigungswert H_EK1 verknüpft wird, und zwar zu dem Gesamt-Energieeintrag-Schädigungswert H_EG.
Der Gesamt-Metalleintragswert H_FEG und der Gesamt-Energieeintrag-Schädigungswert H_EG können miteinander zu der Alterungsvariablen 38 kombiniert werden, bspw. durch Summation.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20209007593 U1 [0006]
EP 2169221 B1 [0007]
DE 102008019500 B4 [0008]
DE 10250205 B4 [0009]

Claims

Verfahren (30) zur Ermittlung eines Zustandes eines tribologischen Systems (20) eines Kraftfahrzeuggetriebes (14), das eine Mehrzahl von Radsätzen (R1, R2) und/oder eine nasslaufende Kupplungsanordnung (K1, K2) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen eines mathematischen Modells (32), das eine Alterung des tribologischenen Systems (20) nachbildet und das den Zustand des tribologischen Systems (20) auf eine Alterungsvariable (38) abbildet, wobei das mathematische Modell (32) eine Funktion (36) eines Energieeintrages (H_EG) auf wenigstens einem Temperaturniveau in das tribologische System (20) über der Zeit und/oder eine Funktion (34) eines Metalleintrages (H_FEG) in das tribologische System (20) über der Zeit beinhaltet, - Vergleichen (40) der Alterungsvariablen (38), die den Zustand des tribologischen Systems (20) nachbildet, mit einem Alterungsschwellenwert, und - Ausgeben einer ersten Warnung (41), wenn die Alterungsvariable (38) den Alterungsschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, mit den weiteren Schritten, eine Laufleistung (46) des Kraftfahrzeuggetriebes (14) und/oder eines Fahrzeuges, in das das Kraftfahrzeuggetriebe (14) eingebaut ist, zu erfassen, die erfasste Laufleistung (46) mit einem ersten Laufleistungs-Schwellenwert (D_HIGH) zu vergleichen (48) und eine zweite Warnung (49) auszugeben, wenn die erfasste Laufleistung (46) den ersten Laufleistungs-Schwellenwert (D_HIGH) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den weiteren Schritten, eine Laufleistung (46) des Kraftfahrzeuggetriebes (14) und/oder eines Fahrzeuges, in das das Kraftfahrzeuggetriebe (14) eingebaut ist, zu erfassen, die erfasste Laufleistung (46) mit einem zweiten Laufleistungs-Schwellenwert (D_LOW) zu vergleichen und die erste Warnung (41) zu unterdrücken (52), wenn die erfasste Laufleistung (46) den zweiten Laufleistungs-Schwellenwert (D_LOW) unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, mit den weiteren Schritten, eine Wellendrehzahl (n_I) einer Welle des Kraftfahrzeuggetriebes (14) zu erfassen, die erfasste Wellendrehzahl (n_I) auf charakteristische Schwingungen zu analysieren (62, 64), wobei bei Feststellung von charakteristischen Schwingungen ein Schwingungswert (J) erhöht wird und/oder wobei die Alterungsvariable (38) eine Funktion des Schwingungswertes (J) und/oder der Schwingungsanalyse (62, 64) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit den Schritten: - Erfassen, ob im Betrieb des Kraftfahrzeuggetriebes (14) ein erster Radsatz (R1) zur Übertragung von Leistung in Eingriff steht, - Erfassen einer ersten Anzahl (N_R1) von Umdrehungen des ersten Radsatzes (R1) und Erfassen eines von dem ersten Radsatz (R1) übertragenen ersten Radsatzdrehmomentes (TQ_R1), - Verknüpfen (70₁) der ersten Umdrehungsanzahl (N_R1) und des ersten Radsatzdrehmomentes (TQ_R1) zu einem ersten Belastungswert, - Aufsummieren (71₁) des ersten Belastungswertes über der Zeit zu einem ersten Belastungswert-Summenwert (72₁), und - Ermitteln des Zustandes des tribologischen Systems als Funktion des ersten Belastungswert-Summenwertes (72₁).
Verfahren nach Anspruch 5, mit den Schritten: - Erfassen, ob im Betrieb des Kraftfahrzeuggetriebes (14) wenigstens ein zweiter Radsatz (R2) in Eingriff steht, - Erfassen einer zweiten Anzahl (N_R2) von Umdrehungen des zweiten Radsatzes (R2) und Erfassen eines von dem zweiten Radsatz (R2) übertragenen zweiten Radsatzdrehmomentes (TQ_R2), - Verknüpfen der zweiten Umdrehungsanzahl (N_R2) und des zweiten Radsatzdrehmomentes (TQ_R2) zu einem zweiten Belastungswert, - Aufsummieren des zweiten Belastungswertes über der Zeit zu einem zweiten Belastungswert-Summenwert (72₂), und - Ermitteln des Zustandes des tribologischen Systems (20) als Funktion des ersten Belastungswert-Summenwertes (72₁) und des zweiten Belastungswert-Summenwertes (72₂).
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der erste und/oder der zweite Belastungswert mit einer Radsatztemperatur (T_S) verknüpft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, wobei das erste Radsatzdrehmoment (TQ_R1) und/oder das zweite Radsatzdrehmoment in einen von wenigstens zwei Radsatzdrehmomentbereichen (TQ_RB1, TQ_RB2) eingeordnet wird und wobei das erste Radsatzdrehmoment (TQ_R1) und/oder das zweite Radsatzdrehmoment in Abhängigkeit von der Einordnung mit einer unterschiedlichen Potenz (P₀, P₂) in den ersten bzw. in den zweiten Belastungswert eingeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit den Schritten: - Erfassen, ob im Betrieb des Kraftfahrzeuggetriebes (14) eine Kupplung der nasslaufenden Kupplungsanordnung (K1, K2) ein Kupplungsdrehmoment (TQ_K1, TQ_K2) überträgt, - Erfassen einer Schlupfdrehzahl der Kupplung, - Verknüpfen (80) des Kupplungsdrehmomentes (TQ_K1, TQ_K2) mit der Schlupfdrehzahl zu einem Energieeintragwert, - Aufsummieren des Energieeintragwerts über der Zeit zu einem Energieeintrag-Summenwert (82), und - Ermitteln des Zustandes des tribologischen Systems (20) als Funktion des Energieeintrag-Summenwertes (82).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei wenigstens zwei unterschiedliche Energieeintrag-Summenwerte (82₁, 82₂) für unterschiedliche Temperaturbereiche (T_KB1, T_KB2) der Kupplungstemperatur (T_K1, T_K2) über der Zeit aufsummiert werden und zu einem Energieeintrag-Gesamtsummenwert zusammengefasst werden.
Steuergerät (26) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (14), wobei das Steuergerät (26) dazu ausgelegt und eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.