-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Testsystem und ein Testverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung das Testen eines Elements, das zur Übertragung von Drehmoment eingerichtet ist.
-
Stand der Technik
-
Ein Antriebsstrang, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, umfasst ein Element, das zur Übertragung von Drehmoment eingerichtet ist. Beispielsweise kann das Element ein Getriebe, insbesondere ein Schaltgetriebe, umfassen, das im Drehmomentfluss zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsrad liegt. Bei der Entwicklung des Elements kann ein Test erforderlich sein, bei dem das Element einem vorbestimmten Drehmoment ausgesetzt wird. Ein Betriebsparameter des Elements wird überwacht und mit einem Schwellenwert verglichen. Wird der Schwellenwert in positiver oder negativer Richtung überschritten, so wird der Test als erfolglos abgebrochen. Der Betriebsparameter kann beispielsweise eine Temperatur oder eine Vibration des Elements umfassen.
-
Ein derartiger Test kann sich über einen längeren Zeitraum erstrecken, sodass der Betriebsparameter beispielsweise wegen der Verkettung unglücklicher Umstände den Schwellenwert überschreitet. Der Test muss dann unter den gleichen Bedingungen wiederholt werden. Dieser Prozess kann erhöhte Personalkosten oder eine verlängerte Testdauer bewirken.
-
Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zum Testen eines Elements zur Übertragung von Drehmoment bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Ein Verfahren zum Testen eines Elements zur Übertragung von Drehmoment umfasst Schritte des Einleitens eines vorbestimmten Drehmoments in das zu testende Element; und des Abtastens eines Betriebsparameters des Elements. Überschreitet der Betriebsparameter einen zugeordneten Schwellenwert, so wird der Test wiederholt.
-
Üblicherweise gilt der Test als erfolgreich absolviert, wenn der Schwellenwert im Rahmen des Tests nicht überschritten wird. Überschreitet der Betriebsparameter den zugeordneten Schwellenwert, so wird der Test abgebrochen und gilt üblicherweise als erfolglos. Durch das automatische Wiederholen im Abbruchfall kann der Test unbeaufsichtigt auch mehrmals durchgeführt werden, idealerweise so oft oder lange, bis ein vollständiger Durchlauf erreicht wurde. Eine Überwachung oder Kontrolle durch Personal kann nicht erforderlich sein. Es wurde erkannt, dass das Überschreiten des Schwellenwerts durch den Betriebsparameter beispielsweise aufgrund von Messrauschen, einem Messfehler, einem Temperatureinfluss oder dem Einfluss eines anderen Betriebsparameters erfolgen kann. Insbesondere dann, wenn mehrere Einflüsse auf den Betriebsparameter wirken, kann der Schwellenwert zufällig überschritten werden, ohne dass der Test als erfolglos gelten müsste. Der Abbruch soll üblicherweise nur eintreten, wenn zu befürchten ist, dass durch ein Fortführen des Tests ein Schaden an dem Element oder einer Testumgebung eintreten könnte. Durch den automatischen Neustart kann der Abbruch zum Schutz des Elements oder der Testumgebung durchgeführt werden, ohne einen menschlichen Eingriff für die Wiederholung des Tests zu erfordern.
-
Das Element kann insbesondere zum Einsatz in einem Antriebsstrang vorgesehen sein. Der Antriebsstrang kann stationär oder in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein, etwa einem Personen- oder Lastkraftwagen. Das Element kann insbesondere eine Kupplung oder ein Getriebe, vorzugsweise ein Schaltgetriebe, umfassen.
-
Es ist bevorzugt, dass mehrere Betriebsparameter bestimmt und mit jeweils zugeordneten Schwellenwerten verglichen werden. Jedem Betriebsparameter können ein Minimal-Schwellenwert, ein Maximal-Schwellenwert oder beide zugeordnet sein. Wird der Maximal-Schwellenwert nach oben oder der Minimal-Schwellenwert nach unten überschritten, so kann ein Abbrechen oder Wiederholen des Tests ausgelöst werden. Durch die Möglichkeit, jedem Betriebsparameter einen oder mehrere Schwellenwerte zuzuordnen, kann ein Parameterbereich, in dem das Element im Rahmen des Tests betrieben werden soll, genau bestimmt werden.
-
Werden mehrere Betriebsparameter bestimmt und mit Schwellenwerten verglichen, so kann eine Zahl Wiederholungen, die auf einen der Betriebsparameter zurückgehen, auf eine dem Betriebsparameter zugeordnete Zahl begrenzt sein. Unterschiedlichen Betriebsparametern können unterschiedliche maximale Wiederholungszahlen zugeordnet sein. Ein Betriebsparameter, der stärkeren Schwankungen unterworfen ist, kann einer größeren Maximalzahl Wiederholungen zugeordnet sein als ein Betriebsparameter, dessen Bestimmung genau durchgeführt werden kann. So kann sichergestellt werden, dass einerseits der Test automatisiert häufig genug wiederholt werden kann, um einen vollständigen Durchlauf zu ermöglichen, andererseits kann die Schutzfunktion der Schwellenwerte für die einzelnen Betriebsparameter gewährleistet sein.
-
Die Zahl der Wiederholungen des Tests insgesamt kann auf eine vorbestimmte Zahl begrenzt sein. Dadurch kann verhindert werden, dass ein Testdurchlauf mit nur geringer Aussagekraft sehr häufig oder gar endlos wiederholt wird.
-
Das eingeleitete Drehmoment kann vorübergehend abgesenkt werden, falls der Betriebsparameter den Schwellenwert überschreitet. Bevorzugt wird das Drehmoment auf null abgesenkt, eine weniger starke Absenkung ist ebenfalls möglich. Im Fall eines negativen Drehmoments kann das Drehmoment entsprechend angehoben werden. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird das Drehmoment derart abgesenkt, dass sich eine vorbestimmte Drehzahl am zu testenden Element einstellt. Diese Drehzahl kann insbesondere null sein. Durch diese Maßnahme kann ein Neubeginn eines Testdurchlaufs verbessert vorbereitet werden.
-
Die Dauer, während derer das Drehmoment oder ihr Betrag vorübergehend abgesenkt wird, kann vorbestimmt sein. Dem zu testenden Element, aber auch einem umgebenden Testsystem, kann dadurch die Gelegenheit gegeben werden, initiale Betriebsparameter wieder einzunehmen.
-
In einer weiteren Ausführungsform werden ein erster und ein zweiter Betriebsparameter des Elements bestimmt, wobei der Test nur wiederholt wird, falls der zweite Betriebsparameter den ihm zugeordneten Schwellenwert überschreitet. Anders ausgedrückt kann das Überschreiten eines Schwellenwerts durch einen ihm zugeordneten Betriebsparameter für einige Betriebsparameter zu einem Abbruch des Testens führen, und für andere Betriebsparameter zu einem Wiederholen. So können absolute und bedingte Abbrüche eines Testdurchlaufs unterschieden werden.
-
Üblicherweise werden im Rahmen eines Tests das Drehmoment und/oder ein anderer Betriebsparameter des Elements variiert. Insbesondere können das Drehmoment oder ein anderer Betriebsparameter des Elements im Rahmen des Tests in Form eines vorbestimmten Verlaufs verändert werden. Die hier vorgestellte Technik kann dazu beitragen, einen Schwellenwert für einen Betriebsparameter verbessert zu wählen. Dabei kann der Schwellenwert abhängig von der Variation des Betriebsparameters bzw. der Zeit sein.
-
Ein Testsystem zum Testen eines Drehmoment übertragenden Elements umfasst eine Antriebseinrichtung zur Einleitung eines Drehmoments in das Element; eine Abtasteinrichtung zur Abtastung eines Betriebsparameters des Elements; und ein Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Test zu wiederholen, falls der Betriebsparameter einen zugeordneten Schwellenwert überschreitet.
-
Die Verarbeitungseinrichtung kann einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen. Bevorzugt ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren teilweise oder vollständig durchzuführen bzw. zu steuern. Dazu kann das Verfahren in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf das Testsystem bezogen werden und umgekehrt.
-
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein Testsystem für ein Element zur Übertragung von Drehmoment;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Testen eines Elements zur Übertragung von Drehmoment;
- 3 ein beispielhafter Verlauf eines Betriebsparameters eines Elements zur Übertragung von Drehmoment und zugeordnete Schwellenwerte; und
- 4 eine beispielhafte Konfiguration von Betriebsparametern
darstellt.
-
1 zeigt ein Testsystem 100 für ein Element 105, das zur Übertragung von Drehmoment eingerichtet ist. Das Element 105 kann insbesondere ein Getriebe und/oder eine Kupplung umfassen und das Testsystem 100 kann auch Prüfstand genannt werden.
-
Das Testsystem 100 umfasst eine Antriebseinrichtung 110 zum Einleiten eines Drehmoments in das Element 105, mindestens eine Abtasteinrichtung 115 zur Abtastung eines Betriebsparameters des Elements 105 und eine Verarbeitungseinrichtung 120. Es kann auch eine Lasteinrichtung 125 vorgesehen sein, um Drehmoment, das durch das Element 105 bereitgestellt wird, aufzunehmen. Die Verarbeitungseinrichtung 120 ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Antriebseinrichtung 110 zu steuern, wofür eine Steuervorrichtung 130 vorgesehen sein kann. Die Steuerung der Antriebseinrichtung 110 kann insbesondere bezüglich eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl, mit der das Drehmoment auf das Element 105 wirkt, vorgesehen sein. Die Steuerung der Lasteinrichtung 125 kann ein Bremsmoment betreffen, das die Lasteinrichtung 125 dem durch das Element 105 bereitgestellten Drehmoment entgegensetzt. Die Steuervorrichtung 130 kann auch dazu eingerichtet sein, einen externen Betriebsparameter wie eine Umgebungstemperatur oder einen Luftdruck zu steuern.
-
Die Antriebseinrichtung 110 kann beispielsweise in Form einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Hubkolbenmotors, oder einer elektrischen Maschine, beispielsweise eines Asynchronmotors, bereitgestellt sein. Die Lasteinrichtung 125 umfasst in der beispielhaften Darstellung einen hydraulischen Motor, der eine Bewegung bzw. Erwärmung eines Fluids bewirkt. In anderen Ausführungsformen können auch beispielsweise eine Wirbelstrombremse, eine Reibungsbremse oder eine elektrische Maschine, etwa in Form eines Asynchron-Generators, von der Lasteinrichtung 125 umfasst sein. Die umgesetzte Energie kann dabei jeweils geeignet abgeführt werden.
-
Abtasteinrichtungen 115 können unmittelbar am Element 105 und/oder auch an der Antriebseinrichtung 110 oder der Abtasteinrichtung 115 vorgesehen sein. Dabei werden einer oder mehrere Betriebsparameter abgetastet, die einen Einfluss oder eine Aussage über eine Funktion des Elements 105 im Betrieb des Testsystems 100 erlauben.
-
Die Verarbeitungseinrichtung 120 ist dazu eingerichtet, einen oder mehrere Betriebsparameter zu erfassen, diese gegebenenfalls weiter zu verarbeiten und wenigstens einen Betriebsparameter mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Erreicht oder überschreitet der Betriebsparameter einen zugeordneten Schwellenwert, so kann ein Test, der das Einleiten von Drehmoment in das Element 105 umfasst, unterbrochen oder abgebrochen werden. Es wird vorgeschlagen, dass die Verarbeitungseinrichtung 120 dazu eingerichtet ist, den Test insbesondere unter vorbestimmbaren Bedingungen zu wiederholen oder fortzusetzen. Bevorzugt ist die Verarbeitungseinrichtung 120 auch dazu eingerichtet, einen Testablauf zu steuern. Dabei können insbesondere einer oder mehrere Betriebsparameter des Elements 105 in Abfolgen oder Verläufen über die Zeit gesteuert werden.
-
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Testen eines Elements 105 zur Übertragung von Drehmoment. Das Verfahren 200 kann insbesondere auf der Verarbeitungseinrichtung 120 des Testsystems 100 von 1 ablaufen.
-
In einem Schritt 205 wird Drehmoment in das Element 105 eingeleitet. Vorher oder gleichzeitig können einer oder mehrere weitere Betriebsparameter des Elements 105 gesteuert werden. Zu den Betriebsparametern kann beispielsweise eine eingelegte Gangstufe, den Öffnungs- oder Schließgrad einer Kupplung oder eine Drehzahl auf der Eingangs- oder Ausgangsseite des Elements 105 zählen. Einer oder mehrere dieser Parameter können als Verläufe über die Zeit gesteuert werden. Beispielsweise kann das Element 105 ein Getriebe umfassen und ein Verlauf einer Eingangsdrehzahl und einzelne Gangwechsel können als Sequenz gesteuert werden, um einen Nutzungsfall oder -vorgang des Getriebes zu simulieren.
-
In einem Schritt 210 wird wenigstens ein Betriebsparameter des Elements 105 abgetastet. In einer Ausführungsform werden mehrere physikalische Größen am Element 105 oder dem Testsystem 100 abgetastet und miteinander verarbeitet, um einen Betriebsparameter des Elements 105 auszudrücken.
-
In einem Schritt 215 wird überprüft, ob der bestimmte Betriebsparameter einen zugeordneten Schwellenwert überschreitet. Ein Überschreiten kann vorliegen, wenn der Betriebsparameter größer als ein Maximal-Schwellenwert oder kleiner als ein Minimal-Schwellenwert wird. Einer oder mehrere Schwellenwerte können dem Betriebsparameter zugeordnet sein. Ist dies der Fall, so wird das im Schritt 205 eingeleitete Drehmoment betragsmäßig reduziert, insbesondere auf null. Die Geschwindigkeit der Reduktion kann vorgegeben sein. Es können auch einer oder mehrere weitere Betriebsparameter des Elements 105 gesteuert werden, um einen Test oder Testlauf zu unterbrechen oder zu beenden. Insbesondere kann eine Drehzahl, mit der das Drehmoment auf das Element 105 wirkt, reduziert werden. Wird hingegen kein Überschreiten eines Schwellenwerts festgestellt, so kann das Verfahren 200 zum Schritt 205 zurückkehren und erneut durchlaufen.
-
Andernfalls kann in einem Schritt 220 überprüft werden, ob der Betriebsparameter, der seinen zugeordneten Schwellenwert überschritten hat, einen Neustart oder eine Unterbrechung des Tests bewirken kann. Von den abgetasteten und mit zugeordneten Schwellenwerten verglichenen Betriebsparametern können einer oder mehrere eine Weiterbehandlung auslösen, während einer oder mehrere andere Betriebsparameter zu einem bedingungslosen Ende des Testens in einem Schritt 240 führen können.
-
Wurde bestimmt, dass der fragliche Betriebsparameter für eine Wiederholung oder Unterbrechung infrage kommt, so kann in einem Schritt 225 eine Zahl um eins erhöht werden, die angibt, wie oft ein Neustart bereits durchgeführt wurde. In einem Schritt 230 kann dann überprüft werden, ob eine maximale Neustartzahl erreicht ist. In einer ersten Variante wird nur eine Neustartzahl für das Element 105 verwaltet. Jedes Überschreiten eines Schwellenwerts durch einen für Wiederholung oder Unterbrechung infrage kommenden Betriebsparameter führt zu einer Erhöhung dieser Neustartzahl. In einer weiteren Ausführungsform sind alternativ oder zusätzlich einem oder mehreren Betriebsparametern jeweils Neustartzahlen zugeordnet. Im Schritt 230 wird die erhöhte Neustartzahl mit einer dem Betriebsparameter ebenfalls zugeordneten maximalen Neustartzahl verglichen. Ist die maximale Neustartzahl des Betriebsparameters oder des gesamten Elements 105 erreicht, so kann das Verfahren 200 im Schritt 240 enden.
-
Andernfalls kann in einem Schritt 235 eine vorbestimmte Wartezeit abgewartet werden. Die Wartezeit kann dem jeweiligen Betriebsparameter oder dem gesamten Element 105 zugeordnet sein. Sind beide Angaben vorhanden, so beträgt die Wartezeit bevorzugt die längere der beiden Zeiten.
-
Danach kann das Verfahren 200 zum Schritt 205 zurückkehren und den Test wiederholen, indem alle Verläufe von steuerbaren Betriebsparametern des Elements 105 erneut von ihrem Beginn an eingestellt werden, oder der Test kann fortgesetzt werden, indem die zuletzt geltenden Betriebsparameter wieder eingestellt werden.
-
3 zeigt einen beispielhaften Verlauf eines Betriebsparameters 305 eines Elements 105 während eines Tests auf dem Testsystem 100 von 1. In vertikaler Richtung ist ein Wert des Betriebsparameters 305 und in horizontaler Richtung eine Zeit angetragen. Ferner sind ein Minimal-Schwellenwert 310 und ein Maximal-Schwellenwert 315 jeweils als Verlauf über die Zeit dargestellt.
-
Der Test wird unterbrochen, falls der Betriebsparameter 305 kleiner als der Minimal-Schwellenwert 310 oder größer als der Maximal-Schwellenwert 315 wird.
-
Der bestimmte Betriebsparameter 305 ist üblicherweise zusätzlichen Einflüssen unterworfen, zu denen ein anderer Betriebsparameter 305, ein Messrauschen oder ein Messfehler zählen können. Die Schwellenwerte 310, 315 müssen daher möglichst so gewählt werden, dass ein Schutz des Elements 105 oder des Testsystems 100 gegen einen Schaden oder eine Abnutzung des Elements 105 wirkungsvoll ist. Gleichzeitig dürfen die Schwellenwerte 310, 315 nicht zu nah an einen erwarteten Verlauf des Betriebsparameters 305 gelegt werden, um ein Überschreiten eines Schwellenwerts 310, 315 aus zufälligen oder im Allgemeinen tolerierbaren Gründen zu verhindern.
-
Beispielsweise kann aus der Darstellung von 3 abgelesen werden, dass an einer ersten Stelle 320 der Minimal-Schwellenwert 310 möglicherweise zu früh angehoben wird, sodass nur wenig Abstand entlang der y-Achse zwischen dem Minimal-Schwellenwert 310 und dem Betriebsparameter 305 verbleibt. An einer zweiten Stelle 325 steigt der Betriebsparameter 305 kurzzeitig auf ein lokales Maximum. Dieses Verhalten kann als Antwort auf die Veränderung eines Betriebsparameters 305 beobachtet werden und wird auch als Überschwinger bezeichnet. Ein Abstand zwischen dem lokalen Maximum an der zweiten Stelle 325 und dem Maximal-Schwellenwert 315 ist klein und kann zu einem unbeabsichtigten Abbrechen eines Tests führen.
-
An einer dritten Stelle 330 ist der Minimal-Schwellenwert 310 möglicherweise zu hoch gewählt, da bei kontinuierlich absinkendem Betriebsparameter 305 ein Überschreiten drohen kann.
-
4 zeigt eine beispielhafte Konfiguration 400 von Betriebsparametern 305. Die Darstellung von 4 folgt einer Bedienoberfläche eines exemplarischen Computerprogrammprodukts zur Durchführung eines Verfahrens 200 nach 2. Über das dargestellte Fenster der Bedienoberfläche kann beispielhaft zehn Betriebsparametern 305 jeweils eine Anzahl 405 maximaler Neustartzahlen und/oder eine Wartezeit 415 zugeordnet werden, wie oben genauer erklärt ist. Außerdem ist für jeden Betriebsparameter 305 eine aktuelle Neustartzahl 420 während eines gegebenen, exemplarischen Testdurchlaufs dargestellt. Die Neustartzahlen 420 können manuell angepasst oder gemeinsam mittels einer weiteren Taste 425 auf null zurückgesetzt werden. Der Zeitpunkt der letzten Rücksetzung kann in einem ersten Informationsfeld 430 angezeigt werden. In einem zweiten Informationsfeld 435 kann der Zeitpunkt der letzten Änderung an einem der Zähler oder einer der Anzahlen angegeben sein. Eine Anzahl bisheriger Testläufe kann in einem dritten Informationsfeld 440 angezeigt werden. Die Informationen können abgespeichert, geladen oder ausgedruckt werden. Während eines Testlaufs abgetastete Betriebsparameter können erfasst und gespeichert werden. Auf der Basis der gespeicherten Informationen können weitere Darstellungen, beispielsweise nach der in 3 dargestellten Art, generiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Testsystem
- 105
- Element zur Übertragung von Drehmoment
- 110
- Antriebseinrichtung
- 115
- Abtasteinrichtung
- 120
- Verarbeitungseinrichtung
- 125
- Lasteinrichtung
- 130
- Steuervorrichtung
- 200
- Verfahren
- 205
- Drehmoment in Element einleiten
- 210
- Betriebsparameter Abtasten
- 215
- Betriebsparameter überschreitet Schwellenwert?
- 220
- Betriebsparameter für Wiederholung / Unterbrechung?
- 225
- Neustartzahl inkrementieren
- 230
- max. Neustartzahl erreicht?
- 235
- zugeordnete Wartezeit abwarten
- 240
- Stopp
- 305
- Betriebsparameter
- 310
- Minimal-Schwellenwert
- 315
- Maximal-Schwellenwert
- 320
- erste Stelle
- 325
- zweite Stelle
- 330
- dritte Stelle
- 405
- Konfiguration
- 410
- maximale Neustartzahl
- 415
- Wartezeit
- 420
- Neustartzahl
- 425
- Taste
- 430
- erstes Informationsfeld
- 435
- zweites Informationsfeld
- 440
- drittes Informationsfeld
