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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebeprüfstandes, der einen Antriebsmotor zum Antreiben einer Antriebswellenanordnung aufweist, wobei die Antriebswellenanordnung eine Getriebeschnittstelle zum Anschließen einer Getriebeeingangswelle eines zu prüfenden Getriebes beinhaltet, und der eine Sensoranordnung zur Erfassung wenigstens einer physikalischen Antriebsgröße aufweist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Getriebeprüfstand, der einen Antriebsmotor zum Antreiben einer Antriebswellenanordnung aufweist, wobei die Antriebswellenanordnung eine Getriebeschnittstelle zum Anschließen einer Getriebeeingangs- oder Getriebeausgangswelle eines zu prüfenden Getriebes beinhaltet, und der eine Sensoranordnung zur Erfassung wenigstens einer physikalischen Antriebsgröße aufweist, sowie mit einer Steueranordnung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens.
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Getriebeprüfstände der oben beschriebenen Art dienen zum Prüfen von Getrieben, insbesondere von Kraftfahrzeuggetrieben.
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Ein Getriebe wird über die Getriebeschnittstelle an die Antriebswellenanordnung angeschlossen. Anschließend wird das Getriebe geprüft, indem bestimmte Drehmoment- und Drehzahlprofile gefahren werden, wobei der Getriebeprüfstand in der Regel noch Mittel aufweist, um beispielsweise Schaltkupplungen des Getriebes zu schalten und/oder eine oder mehrere eingangsseitige Reibkupplungen eines solchen Getriebes zu betätigen. Hierbei werden normale Fahrsituationen des Getriebes nachgeahmt, gegebenenfalls jedoch auch Sondersituationen, die beispielsweise Fehlbedienungen entsprechen können.
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Die Sensoranordnung des Getriebeprüfstandes beinhaltet in der Regel wenigstens einen Drehmomentsensor, beispielsweise in Form eines Drehmomentmessflansches.
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Ferner beinhaltet die Sensoranordnung in der Regel eine Drehzahl- und Drehwinkelerfassung.
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Die Sensoranordnung wird in der Regel im Stillstand abgeglichen. Nachteilig ist hierbei, dass Einflüsse von Temperatur und Lagerreibung in der Antriebswellenanordnung (Antriebsstrang) nicht berücksichtigt werden. Insbesondere können schleichende Fehler nicht frühzeitig bekannt werden.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Getriebeprüfstandes sowie einen verbesserten Getriebeprüfstand anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebeprüfstandes, der einen Antriebsmotor zum Antreiben einer Antriebswellenanordnung aufweist, wobei die Antriebswellenanordnung eine Getriebeschnittstelle zum Anschließen einer Getriebeeingangswelle eines zu prüfenden Getriebes beinhaltet, und der eine Sensoranordnung zur Erfassung wenigstens einer physikalischen Antriebsgröße aufweist, mit den zum Zwecke einer Offsetwert-Erfassung durchzuführenden Schritten: Antreiben der Antriebswellenanordnung mittels des Antriebsmotors, ohne dass eine Getriebeeingangswelle an die Getriebeschnittstelle angeschlossen ist; Erfassen der physikalischen Antriebsgröße; Vergleichen der erfassten physikalischen Antriebsgröße mit einem Antriebsgrößen-Sollwert; Abspeichern eines Ergebnisses des Vergleichs, wobei das Ergebnis einen Offsetwert darstellt.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Getriebeprüfstand mit einem Antriebsmotor zum Antreiben einer Antriebswellenanordnung, wobei die Antriebswellenanordnung eine Getriebeschnittstelle zum Anschließen einer Getriebeeingangswelle eines zu prüfenden Getriebes beinhaltet, mit einer Sensoranordnung zur Erfassung wenigstens einer physikalischen Antriebsgröße, und mit einer Steueranordnung, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Offsetwert bzw. Abgleichswert zum Betreiben des Getriebeprüfstandes erfasst werden, wobei sämtliche Einflussfaktoren, wie beispielsweise Temperatur, Reibung, EMV-Einflüsse, Sensordrift, Ausrichtefehler etc. minimiert werden können.
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Der zu erfassende Offsetwert wird durch einen Prüflauf ohne angeschlossenes Getriebe ermittelt, und zwar vorzugsweise durch einen Drehmoment- und Drehzahlabgleich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann regelmäßig durchgeführt werden.
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Die aufeinanderfolgend gespeicherten Offsetwerte können ausgewertet werden.
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Durch Definition von festen Warn- und Abschaltgrenzen für bestimmte Drehzahl- und/oder Drehmomentabweichungen wird es ermöglicht, gegebenenfalls rechtzeitig eine Wartung des Getriebeprüfstandes in die Wege zu leiten.
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Vorzugsweise erfolgt die Erfassung des Offsetwertes vor jedem Prüflauf zum Prüfen eines Getriebes.
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Alternativ kann eine derartige Offsetwert-Erfassung auch alle n geprüften Getriebe durchgeführt werden, beispielsweise alle zwei oder drei oder vier Getriebeprüfungen.
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Das Antreiben der Antriebswellenanordnung zum Einleiten der Offsetwert-Erfassung kann entweder erfolgen, wenn keine Getriebeeingangswelle an die Getriebeschnittstelle angeschlossen ist, also quasi im „Leerlauf‟. Alternativ hierzu ist es möglich, an die Getriebeschnittstelle einen Drehmomentmaster anzuschließen, also beispielsweise einen Getriebedummy mit integriertem kalibriertem Drehmomentmessflansch. Hierbei können definierte und kalibrierte Drehmomente als Antriebsgrößen-Sollwert vorgegeben werden. Bei Verwendung eines Drehmomentmasters ist es zudem möglich, unterschiedlich applizierte Drehmomente bei frei einstellbaren Drehzahlen abprüfen und eine jeweilige Abweichung ermitteln zu können.
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Vorzugsweise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch schleichende Fehler des Getriebeprüfstandes frühzeitig erkannt werden.
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Der Getriebeprüfstand weist vorzugsweise einen Antriebsmotor auf, insbesondere einen Antriebsmotor in Form eines Elektromotors. An eine Antriebswelle des Antriebsmotors ist vorzugsweise ein Drehmomentmessflansch als Teil der Sensoranordnung angeschlossen, mittels dessen das Drehmoment, das von dem Antriebsmotor bereitgestellt wird, und/oder dessen Drehzahl erfassbar sind.
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Die Getriebeschnittstelle ist beispielsweise durch ein Antriebswerkzeug gebildet, das an die Getriebeeingangswelle angeschlossen werden kann. Die Getriebeschnittstelle wird dabei vorzugsweise über eine Lagereinheit abgestützt.
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Zwischen der Lagereinheit und dem Drehmomentmessflansch ist vorzugsweise eine Sicherheitskupplung vorgesehen, die bei Störfällen geöffnet werden kann.
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Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die physikalische Größe eine Funktion eines Drehmomentes, das von der Sensoranordnung erfasst ist.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die physikalische Größe ein zeitlicher Mittelwert des Drehmomentes ist, das von der Sensoranordnung erfasst ist.
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In der Praxis stellt sich im Betrieb des Getriebeprüfstandes, also auch im Leerlauf oder bei einem angeschlossenen Drehmomentmaster, keine absolut konstante Drehzahl bzw. kein absolut konstantes Drehmoment ein. Vielmehr wird diese physikalische Größe häufig in Form einer Schwingung gemessen. Zur Erfassung des Offsetwertes wird daher ein zeitlicher Mittelwert genommen, also dass die Schwingung auf einen einzelnen Wert abgebildet wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Antriebsmotor eine elektrische Maschine aufweist und wenn das Drehmoment als Funktion eines elektrischen Motorstroms der elektrischen Maschine erfasst wird.
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Eine derartige Erfassung des Drehmomentes kann zusätzlich oder alternativ zu einer Erfassung über einen Drehmomentmessflansch erfolgen.
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Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Antriebswellenanordnung für den Schritt des Erfassens der physikalischen Größe auf eine konstante Drehzahl geregelt wird.
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Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die physikalische Größe eine Funktion eines Drehmomentes ist.
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Die konstante Drehzahl kann dabei beispielsweise auf einen Wert in einem Bereich von 0 Umdrehungen pro Minute bis 10000 Umdrehungen pro Minute geregelt werden, kann jedoch auch auf einen Wert im Bereich von 10 Umdrehungen pro Minute bis 50 Umdrehungen pro Minute geregelt werden.
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Wie erwähnt, erfolgt die Offsetwert-Erfassung vorzugsweise zwischen zwei Getriebeprüfprozessen.
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In manchen Fällen wird jedoch auch ein Fehler erfasst, der dann dazu führt, dass anschließend kein Getriebeprüfprozess mehr durchgeführt werden kann.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden aufeinanderfolgende Vergleichsergebnisse in einer Steueranordnung protokolliert, wobei ein hieraus erstelltes Protokoll auf Degradationsanomalien überwacht wird.
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Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich ein Getriebeprüfstand abnutzt, so dass ein Offsetwert in der Regel allmählich größer wird. Hieraus lässt sich in der Regel eine Kurve bzw. ein Trend ermitteln. Sofern ein neuer Offsetwert erheblich von diesem Trend bzw. dieser Kurve oder einem Toleranzband einer normalen Degradation bzw. normalen Abnutzung abweicht, wird von einer Anomalie bzw. einem Fehler ausgegangen, so dass weitere Maßnahmen in die Wege geleitet werden können, beispielsweise eine vorzeitige Wartung und/oder ein Abschalten und eine Fehlerbehebung.
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Alternativ zu der Erfassung einer physikalischen Größe als Funktion eines Drehmomentes ist es auch möglich, dass die physikalische Größe eine Funktion einer Drehzahl oder eines Drehwinkels ist, die von der Sensoranordnung erfasst ist.
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Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die erfasste Drehzahl eine Drehzahl der Antriebswellenanordnung ist, wobei der Antriebsgrößen-Sollwert eine Drehzahl des Antriebsmotors ist.
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Generell und in bevorzugten Varianten ermöglicht die vorliegende Erfindung einen Drehmoment- und Drehzahlabgleich unter definierter Drehzahl. Bei einer Null-Offsetkorrektur werden vorzugsweise analoge Eingangssignale (Drehmoment und Drehzahl) des Prüfstandes mit einem aktuellen Analog-Eingangswert einer Prüfstandssoftware verglichen und gegebenenfalls korrigiert. Ein Prüflauf erfolgt ohne Prüfling zwischen zwei Getriebeprüfungen, während der Prüfstand wieder in eine Grundstellung (Home-Position) fährt und ist somit vorzugsweise taktzeitneutral. Vorzugsweise werden feste Warn- und Abschaltgrenzen für Drehzahl- und Drehmomentabweichung definiert.
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Generell ist es auch möglich, mit einem Drehmomentmaster (Getriebedummy mit integriertem kalibrierten Drehmomentmessflansch) unterschiedlich applizierte Drehmomente bei frei einstellbaren Drehzahlen abzuprüfen und eine jeweilige Abweichung zu ermitteln. Hieraus kann ein jeweiliger einzustellender Offset ermittelt und automatisiert dem jeweiligen Prüfstand zugeordnet werden.
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Bevorzugt können durch Verwendung von statistischen Trendanalyseverfahren schleichende Fehler der Drehzahl- und Drehmomentabweichung erkannt werden und es kann hierauf reagiert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass sämtliche Einflussfaktoren (Temperatur, Reibung, EMV-Einflüsse, Sensordrift, Ausrichtefehler) vorzugsweise minimiert werden. Schleichende Fehler der Messkette können durch eine Trendanalyse erkannt werden, und entsprechend Abstellmaßnahmen können eingeleitet werden.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Getriebeprüfstands gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 ein Diagramm von gemessenem Drehmoment über der Zeit;
- 3 ein Protokoll von Vergleichsergebnissen über der Zeit; und
- 4 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist ein Getriebeprüfstand schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
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Der Getriebeprüfstand 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, dessen Antriebswelle mit einer Drehzahl nM dreht. Der Antriebsmotor 12 kann beispielsweise eine elektrische Maschine sein. An die Antriebswelle des Antriebsmotors 12 ist eine Antriebswellenanordnung 14 angeschlossen, die wiederum eine Getriebeschnittstelle 16 aufweist, an die eine Getriebeeingangs- oder Getriebeausgangswelle eines zu prüfenden Getriebes anschließbar ist. Die Getriebeschnittstelle 16 kann beispielsweise als Antriebswerkzeug ausgebildet sein.
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An die Antriebswelle des Antriebsmotors 12 ist ein Drehmomentmessflansch 18 angeschlossen. Der Drehmomentmessflansch 18 ist dergestalt ausgebildet, dass nicht nur ein Drehmoment, sondern auch eine Drehzahl nA der Antriebswellenanordnung 14 bzw. der Getriebeschnittstelle 16 erfasst werden kann.Ein Ausgang des Drehmomentmessflansches 18 ist mit einer Sicherheitskupplung 20 verbunden. Ein Ausgang der Sicherheitskupplung 20 ist mit einer Lagereinheit 22 verbunden.
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Eine Drehzahl der Antriebswelle des Antriebsmotors 12 ist in 1 mit nM bezeichnet und wird mittels eines weiteren Drehzahlsensors 25 erfasst.
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Ein elektrischer Motorstrom iM des elektrischen Antriebsmotors 12 wird mittels eines Stromsensors 26 erfasst.
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Die Sensoren 18, 24, 25, 26 bilden eine Sensoranordnung 28.
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Signale der Sensoranordnung 28 werden einer Steuereinrichtung 30 eingegeben.
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Die Steuereinrichtung 30 dient ferner dazu, den Antriebsmotor 12 anzutreiben, gegebenenfalls die Sicherheitskupplung 20 im Bedarfsfalle schnell zu öffnen, und dient vorzugsweise auch dazu, an einem Getriebe, das an die Getriebeschnittstelle 16 angeschlossen ist, Schaltvorgänge oder Ähnliches durchzuführen.
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Die Steuereinrichtung 30 ist dazu ausgebildet, ein Verfahren zum Zwecke einer Offsetwert-Erfassung durchzuführen, wobei die Antriebswellenanordnung 14 mittels des Antriebsmotors 12 angetrieben wird, ohne dass eine Getriebeeingangswelle an die Getriebeschnittstelle 16 angeschlossen ist. Die Erfindung erfolgt entweder im Leerlauf. Alternativ hierzu kann an die Getriebeschnittstelle 16 ein Drehmomentmaster angeschlossen werden.
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Anschließend wird eine physikalische Antriebsgröße erfasst, wie beispielsweise ein Drehmoment, und zwar vorzugsweise für einen bestimmten Offsetmesszeitraum.
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Anschließend wird die erfasste physikalische Antriebsgröße mit einem Antriebsgrößen-Sollwert verglichen. Ein Ergebnis des Vergleiches wird abgespeichert, wobei das Ergebnis einen Offsetwert darstellt.
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2 zeigt eine Antriebsgröße in Form eines Drehmomentes T über der Zeit t. Das Drehmoment schwankt nach der Art einer Sinuskurve zwischen einem Maximalwert TMAX und einem Minimalwert TMIN . Ein hieraus sich ergebender zeitlicher Mittelwert ist in 2 bei TIST eingetragen. Der Wert von TIST ist größer als 0. Die Antriebsgrößenerfassung erfolgt hierbei, ohne dass eine Getriebeeingangswelle an die Getriebeschnittstelle 16 angeschlossen ist. Demzufolge müsste das ermittelte Drehmoment eigentlich 0 sein.
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Die Differenz zwischen diesem Antriebsgrößen-Sollwert (0) und dem Istwert der physikalischen Antriebsgröße TIST ist in 2 bei ΔT dargestellt, wobei es sich bei diesem Differenzwert ΔT um einen Offsetwert handelt.
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In 3 ist dargestellt, dass verschiedene Offsetwerte ΔT1 , ΔT2 , ΔT3 über der Zeit aufgetragen werden.
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Während sich die ersten zwei Offsetwerte ΔT1 , ΔT2 auf einer üblichen Degradationsgeraden befinden, weicht der Wert ΔT3 von einer solchen üblichen Abnutzungsgerade bzw. einem Abnutzungstrend ab und bildet eine Degradationsanomalie 34, die beispielsweise dazu ausgewertet werden kann, eine vorzeitige Getriebewartung und/oder eine Fehlerbehebung einzuleiten.
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4 zeigt ein Flussdiagramm 40.
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In einem ersten Schritt S1 wird ein Prüfling in Form eines Getriebes dem Getriebeprüfstand 10 zugeführt.
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In einem Schritt S2 wird das Getriebe 10 an die Getriebeschnittstelle 16 angeschlossen.
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In einem Schritt S3 wird ein getriebespezifisches Prüfprogramm geladen. Im Schritt S4 erfolgt ein Starten des Prüflaufes.
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In einem Schritt S5 erfolgen eine Echtzeit-Analyse und eine Speicherung der Messergebnisse unter Berücksichtigung eines Offset-Abgleichs. Im Schritt S6 werden diese Messergebnisse in einer Datenbank abgespeichert.
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Im Schritt S7 wird das Getriebe von der Getriebeschnittstelle 16 demontiert und zu einer folgenden Station übergeben.
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Im Schritt S8 erfolgt eine Freigabe des Getriebeprüfstandes 10 für ein folgendes Getriebe. Im Anschluss an den Schritt S8 geht das Verfahren zurück zum Schritt S1.
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Mit dem Schritt S1, bei dem ein zu prüfendes Getriebe in den Getriebeprüfstand 10 einläuft, wird unmittelbar und noch vor Anschließen des Getriebes an die Getriebeschnittstelle 16 ein Schritt S9 eingeleitet. Im Schritt S9 erfolgt eine Erfassung eines Offsetwertes, und zwar vorzugsweise in Form eines Null-Offset-Abgleiches, wobei dies vorzugsweise parallel zu dem Einlaufschritt S1 erfolgt. Der Abgleich erfolgt vorzugsweise hinsichtlich Drehzahl und Drehmoment. Im Schritt S10 werden die Offset-Werte in einer Datenbank abgespeichert.
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Im Schritt S11 wird der erfasste Offsetwert überprüft, dahingehend, ob der in einem Toleranzbereich liegt. Für den Fall, dass der Offsetwert in dem Toleranzbereich liegt, geht das Verfahren über zum Schritt S2, bei dem das zu prüfende Getriebe an die Getriebeschnittstelle 16 angeschlossen wird.
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Wenn sich ein Offsetwert außerhalb des Toleranzbereiches ergibt, geht das Verfahren zum Schritt S12 über, bei dem der Prüfstand angehalten wird und eine Instandhaltungsmaßnahme eingeleitet wird.
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Hierbei wird in einem Schritt S13 eine Überprüfung auf mechanische oder elektrische Defekte durchgeführt. Wenn keine derartigen Defekte vorliegen, geht das Verfahren gegebenenfalls über zum Schritt S2. Falls ein solcher Defekt vorliegt, geht das Verfahren über zum Schritt S14, bei dem der Prüfstand repariert wird. Ein bereits eingelaufenes Getriebe wird gegebenenfalls zu einem anderen Prüfstand übergeben.
