DE102020127648A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechendes Fahrzeuggetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieben eines Fahrzeuggetriebes (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeuggetriebe (1) eine Eingangswelle (2), eine Ausgangswelle (3) sowie mehrere Zahnräder (5,6) aufweist, über die die Eingangswelle (2) und die Ausgangswelle (3) zumindest zeitweise antriebstechnisch miteinander gekoppelt sind, wobei das Fahrzeuggetriebe (1) zum Einstellen jeweils einer aus mehreren Übersetzungen ausgewählten Übersetzung vorgesehen und ausgestaltet ist. Dabei ist vorgesehen, dass für wenigstens eines der Zahnräder (5,6) eine momentane Schädigungskenngröße aus zumindest einem an der Eingangswelle (2) anliegenden Eingangsdrehmoment und der eingestellten Übersetzung ermittelt und über der Zeit aufsummiert wird, wobei bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch die aufsummierte Schädigungskenngröße ein Warnsignal erzeugt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeuggetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes für ein Kraftfahrzeug, wobei das Fahrzeuggetriebe eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle sowie mehrere Zahnräder aufweist, über die die Eingangswelle und die Ausgangswelle zumindest zeitweise antriebstechnisch miteinander gekoppelt sind, wobei das Fahrzeuggetriebe zum Einstellen jeweils einer aus mehreren Übersetzungen ausgewählten Übersetzung vorgesehen und ausgestaltet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeuggetriebe für ein Kraftfahrzeug.
• Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift WO 2020/099336 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Zustands mindestens einer Zahnpaarung und/oder mindestens eines Zahnes in einem mechanischen System, insbesondere in einem Zahnradgetriebe oder einer Keilwelle. Dabei ist vorgesehen, dass Schwingungsdaten des mechanischen Systems von mindestens einem Schwingungssensor aufgenommen werden, wobei die Schwingungsdaten mittels Drehwinkeldaten kinematisch oder geometrisch der mindestens einen Zahnpaarung und/oder dem mindestens einen Zahn als Quelle mindestens eines Schwingungsmusters zugeordnet wird, wobei das mindestens eine Schwingungsmuster charakteristisch für einen mechanischen Schaden an der mindestens einen Zahnpaarung und/oder an mindestens einem Zahn ist und mittels eines Rechnermodells festgestellt wird, welcher Art der Schaden ist, und ein entsprechendes Signal, insbesondere die Wahl eines Schadensmodells, zur Charakterisierung des Ist-Zustands der mindestens einen Zahnpaarung und/oder des mindestens einen Zahnes abgegeben wird.
• Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2017 222 545 A1 ein Verfahren zur Schädigungsbewertung mindestens eines lastführenden Bauteils einer Arbeitsmaschine, in welchem ein Ist-Lastkollektiv während des Betriebs des zumindest einen lastführenden Bauteils ermittelt und auf dessen Grundlage ein Ist-Schädigungsgrad des zumindest einen lastführenden Bauteils ermittelt wird. Zumindest ein Erprobungslastkollektiv wird vorgehalten, das während der Erprobung des zumindest einen lastführenden Bauteils ermittelt wurde, um daraus einen Erprobungsschädigungsgrad abzuleiten. In dem Verfahren wird der Erprobungsschädigungsgrad mit dem Ist-Schädigungsgrad verglichen und zumindest ein Steuersignal auf der Grundlage des Vergleichs des zumindest einen Erprobungsschädigungsgrades mit dem Ist-Schädigungsgrad abgegeben.
• Zudem ist aus der Druckschrift DE 10 2017206 760 A1 ein Verfahren zur Bestimmung von Beschädigung, Verschleiß und/oder Unwucht in einem als Zahnradgetriebe ausgestalteten Getriebe mittels wenigstens einer elektronischen Sensoreinrichtung bekannt, wobei im Betrieb des Getriebes automatisch und periodisch eine Ensembleermittlung für an einer Messstelle wiederholt phasensynchron erfasste Messwerte oder Messwertverläufe durchgeführt wird, um ein Ensemblemittel für die Messstelle zu bestimmen. Dabei wird mittels einer elektronischen Auswertelogik das Ensemblemittel mit mindestens einem Referenzwert oder Referenzverlauf verglichen, um bei einer Abweichung des Ensemblemittels von dem mindestens einen Referenzwert oder Referenzverlauf über wenigstens einen Schwellwert hinaus einen Hinweis auf eine etwaige Beschädigung, einen übermäßigen Verschleiß und/oder eine aufgetretene Unwucht innerhalb des Getriebes auszugeben.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine äußerst zuverlässige Erkennung eines drohenden Ausfalls des Fahrzeuggetriebes ermöglicht.
• Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass für wenigstens eines der Zahnräder eine momentane Schädigungskenngröße aus zumindest einem an der Eingangswelle anliegenden Eingangsdrehmoment und der eingestellten Übersetzung ermittelt und über der Zeit aufsummiert wird, wobei bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch die aufsummierte Schädigungskenngröße ein Warnsignal erzeugt wird.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Das Verfahren dient zum Betreiben des Fahrzeuggetriebes, welches bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs ist, jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen kann. Das Fahrzeuggetriebe dient dem zumindest zeitweisen Herstellen einer antriebstechnischen Verbindung zwischen einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs und zumindest einer Radachse des Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinrichtung ist zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgestaltet, insoweit also zum Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. An der zumindest einen Radachse ist wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Radachse und mithin das Rad sind über das Fahrzeuggetriebe antriebstechnisch an die Antriebseinrichtung angeschlossen und sind von dieser über das Fahrzeuggetriebe antreibbar. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung bevorzugt über zumindest ein Antriebsaggregat, beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder eine elektrische Maschine.
• Das Fahrzeuggetriebe selbst verfügt als relevante Bestandteile über die Eingangswelle, die Ausgangswelle sowie die mehreren Zahnräder. Die Eingangswelle ist über die Zahnräder zumindest zeitweise an die Ausgangswelle antriebstechnisch angeschlossen beziehungsweise antriebstechnisch mit ihr gekoppelt. Die Eingangswelle ist zum Anschließen an die Antriebseinrichtung beziehungsweise das Antriebsaggregat vorgesehen und ausgestaltet, die Ausgangswelle zum Anschließen an die wenigstens eine Radachse beziehungsweise das wenigstens eine Rad des Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft insoweit selbstverständlich auch ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebseinrichtung, einem Fahrzeuggetriebe und zumindest einer Radachse, wobei die Radachse über das Fahrzeuggetriebe an das Antriebsaggregat antriebstechnisch angeschlossen ist. Das Fahrzeuggetriebe kann hierbei gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung ausgestaltet und weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
• Das Fahrzeuggetriebe liegt als Schaltgetriebe beziehungsweise als Gangwechselgetriebe vor, ermöglicht also das Einstellen unterschiedlicher Fahrgänge beziehungsweise unterschiedlicher Übersetzungen. Aus den unterschiedlichen Übersetzungen wird eine Übersetzung ausgewählt und an dem Fahrzeuggetriebe eingestellt. Zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle sind also unterschiedliche Übersetzungen einstellbar. Insbesondere ist das Fahrzeuggetriebe dazu vorgesehen und ausgestaltet, in Abhängigkeit von der ausgewählten Übersetzung unterschiedliche Zahnräder mit der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle antriebstechnisch zu koppeln.
• Hierzu sind die Zahnräder auf mehrere Zahnradpaare aufgeteilt, wobei die Zahnräder jedes der Zahnradpaare miteinander kämmen, vorzugsweise permanent. Eines der Zahnräder jedes der Zahnradpaare ist beispielsweise starr und permanent mit der Eingangswelle oder der Ausgangswelle antriebstechnisch gekoppelt, wohingegen das jeweils andere Zahnrad des Zahnradpaars mit der jeweils anderen der Wellen koppelbar ist. Hierunter ist zu verstehen, dass das eine Zahnrad permanent mit der entsprechenden Welle antriebstechnisch verbunden ist, wohingegen das andere Zahnrad in einer ersten Schalteinstellung von der entsprechenden Welle entkoppelt und in einer zweiten Schalteinstellung mit der jeweiligen Welle gekoppelt ist. Die Zahnräder sind vorzugsweise als Stirnräder ausgestaltet. Auch andere Ausführungsformen der Zahnräder können jedoch vorgesehen sein.
• Über jedes der Zahnräder wird zumindest zeitweise ein Drehmoment übertragen, wodurch eine mechanische Beanspruchung auftritt, welche eine Abnutzung bewirkt oder zumindest bewirken kann. Jedes der Zahnräder weist hierbei eine bestimmte Lebensdauer auf, welche von verschiedenen Faktoren abhängig ist. Um möglichst frühzeitig ein sich abzeichnendes Versagen eines der Zahnräder und mithin des gesamten Fahrzeuggetriebes zu erkennen, wird für dieses Zahnrad die momentane Schädigungskenngröße ermittelt. Hierzu werden zumindest das Eingangsdrehmoment und die an dem Fahrzeuggetriebe eingestellte Übersetzung beziehungsweise die zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle vorliegende Übersetzung herangezogen. Das Eingangsdrehmoment entspricht beispielsweise dem von der Antriebseinrichtung bereitgestellten Antriebsdrehmoment. Es kann jedoch von diesem verschieden sein, insbesondere falls zwischen der Antriebseinrichtung und der Eingangswelle eine Getriebestufe antriebstechnisch vorliegt.
• Die mechanische Belastung des Zahnrads hängt jedoch nicht lediglich von dem Eingangsdrehmoment ab. Vielmehr wirkt sich auch die an dem Fahrzeuggetriebe eingestellte Übersetzung auf die Belastung des Zahnrads aus. Grundsätzlich kann festgehalten werden, dass die Schädigungskenngröße bei gegebener Übersetzung umso größer ist, je größer das Eingangsdrehmoment ist. Umgekehrt ist sie umso kleiner, je kleiner das Eingangsdrehmoment ist, wiederum bei gegebener Übersetzung. Bei gegebenen Eingangsdrehmoment ist die Schädigungskenngröße umso größer, je größer die Übersetzung ist. Umgekehrt gilt, dass sie umso kleiner ist, je kleiner die eingestellte Übersetzung bei gegebenen Eingangsdrehmoment ist.
• Beispielsweise ist die Schädigungskenngröße proportional zu dem Eingangsdrehmoment und/oder proportional zu der eingestellten Übersetzung. Insbesondere ist die Schädigungskenngröße proportional zu dem mathematischen Produkt aus dem Eingangsdrehmoment und der eingestellten Übersetzung, sodass gilt: $${\text{S}}_{\text{x}}={\text{M}}_{\text{m}}{\text{i}}_{\text{x}},$$

  

  wobei M_m das Eingangsdrehmoment und i_x die eingestellte Übersetzung beschreibt.
• Die auf diese Art und Weise ermittelte Schädigungskenngröße wird für das Zahnrad über der Zeit aufsummiert. Überschreitet die aufsummierte Schädigungskenngröße den Schwellenwert, welcher vorzugsweise zahnradindividuell festgelegt ist, so wird das Warnsignal erzeugt. Unter dem Warnsignal ist ein beliebiges Signal zu verstehen, welches das Fahrzeuggetriebe erzeugt. Beispielsweise sendet das Fahrzeuggetriebe das Warnsignal an ein Steuergerät, insbesondere an ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs, sodass dieses entsprechend auf das Vorliegen des Warnsignals reagieren kann.
• Die beschriebene Vorgehensweise zum Betreiben des Fahrzeuggetriebes hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise frühzeitig auf einen drohenden Ausfall des Zahnrads und entsprechend des Fahrzeuggetriebes erkannt werden kann. Die benötigten Eingangsgrößen, insbesondere das Eingangsdrehmoment und die eingestellte Übersetzung, liegen üblicherweise ohnehin bereits vor. Vorzugsweise wird das anliegende Eingangsdrehmoment von der Antriebseinrichtung dem Fahrzeuggetriebe bereitgestellt. Alternativ kann es vorgesehen sein, das Eingangsdrehmoment im Rahmen des Fahrzeuggetriebes zu messen, beispielsweise mithilfe eines Drehmomentsensors. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Eingangsdrehmoment lediglich mittelbar zu messen, es also aus einer von dem Eingangsdrehmoment verschiedenen gemessenen Größe rechnerisch zu ermitteln.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Ermitteln der Schädigungskenngröße zusätzlich eine Zahnanzahl des wenigstens einen Zahnrads berücksichtigt wird. Die Belastung des Zahnrads verteilt sich auf die Zähne des Zahnrads, sodass bevorzugt auch die Zahnanzahl in die Schädigungskenngröße einfließt. Beispielsweise ist hierbei die Schädigungskenngröße umgekehrt proportional zu der Zahnanzahl, sodass also die Beziehung $${\text{S}}_{\text{x}}\sim 1/{\text{z}}_{\text{x}}$$

  

  gilt, wobei z_x die Zahnanzahl des Zahnrads beschreibt. Hierdurch kann eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Schädigungskenngröße erreicht werden.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Ermitteln der Schädigungskenngröße zusätzlich die Länge eines Berechnungszeitraums berücksichtigt wird, in welchem die Ermittlung durchgeführt wird. Auch der Berechnungszeitraum beziehungsweise seine Länge haben einen Einfluss auf die Belastung des Zahnrads und mithin auf die Schädigungskenngröße. Je länger der Berechnungszeitraum bei ansonsten gleichbleibenden Werten ist, insbesondere also bei gleichbleibendem Eingangsdrehmoment und/oder bei gleichbleibender Übersetzung, umso größer ist die Belastung des Zahnrads und entsprechend die Schädigungskenngröße. Beispielsweise ist die Schädigungskenngröße proportional zu der Länge des Berechnungszeitraums, sodass die Beziehung $${\text{S}}_{\text{x}}\sim \Delta \text{t}$$

  

  gilt, wobei Δt die Länge des Berechnungszeitraums beschreibt.
• Die Berücksichtigung der Länge des Berechnungszeitraums bei dem Ermitteln der Schädigungskenngröße ermöglicht grundsätzlich ein kontinuierliches Ermitteln und Aufsummieren der Schädigungskenngröße oder ein periodisch beziehungsweise diskret erfolgendes Ermitteln und Aufsummieren. In letzterem Fall kann das Ermitteln und Aufsummieren der Schädigungskenngröße in gleichmäßigen Zeitabständen oder mit unterschiedlichen Zeitabständen erfolgen, sodass also die Längen der Berechnungszeiträume entweder identisch oder voneinander verschieden sind.
• Es kann vorgesehen sein, die Schädigungskenngröße lediglich dann zu ermitteln und aufzusummieren, wenn sich eine der Eingangsgrößen, also das Eingangsdrehmoment und/oder die Übersetzung, verändern. In diesem Fall entspricht der Berechnungszeitraum demjenigen Zeitraum, über welchen die Eingangsgrößen hinweg konstant waren. In jedem Fall wird eine genaue Beschreibung der Belastung der Zahnräder und eine präzise Ermittlung der Schädigungskenngröße erzielt.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schädigungskenngröße gemäß der Beziehung $${\text{S}}_{\text{x}}=\left({\text{M}}_{\text{m}}{\text{i}}_{\text{x}}/{\text{z}}_{\text{x}}\right)\Delta \text{t}$$

  

  ermittelt wird, wobei M_m das Eingangsdrehmoment, i_x die eingestellte Übersetzung, z_x die Zahnanzahl und Δt die Länge des Berechnungszeitraums beschreibt. In anderen Worten ist die Schädigungskenngröße das Produkt aus dem Eingangsdrehmoment, der eingestellten Übersetzung und der Länge des Berechnungszeitraums, dividiert durch die Zahnanzahl des Zahnrads. Das Eingangsdrehmoment wird in Nm und die Länge des Berechnungszeitraums in s angegeben, wohingegen die eingestellte Übersetzung und die Zahnanzahl dimensionslos sind. Hieraus ergibt sich, dass die Schädigungskenngröße in der Einheit Nm/s angegeben ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit der genannten Beziehung trotz ihres einfachen Aufbaus ein potentieller Ausfall des Zahnrads beziehungsweise des Fahrzeuggetriebes äußerst zuverlässig vorhergesagt werden kann.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Schwellenwert für das wenigstens eine Zahnrad anhand eines identischen Referenzzahnrads bestimmt und in einem Datenspeicher des Fahrzeuggetriebes hinterlegt wird. Der Schwellenwert wird spezifisch für das Zahnrad ermittelt, nämlich anhand des Referenzzahnrads, welches zwar ein von dem Zahnrad separates Zahnrad ist, jedoch identisch zu ihm aufgebaut ist. Als Referenzzahnrad wird also nicht das Zahnrad, sondern ein anderes, dem Zahnrad entsprechendes Zahnrad verwendet.
• Der Schwellenwert wird beispielsweise durch eine Dauerbelastung des Referenzzahnrads ermittelt, beispielsweise auf einem Prüfstand. Bevorzugt wird das Referenzzahnrad im Rahmen eines Referenzfahrzeuggetriebes verwendet, welches identisch zu dem Fahrzeuggetriebe aufgebaut ist. Das Referenzfahrzeuggetriebe entspricht also vollständig dem Fahrzeuggetriebe. Beispielsweise wird das Referenzfahrzeuggetriebe bis zum Versagen des Referenzzahnrads betrieben und während des gesamten Betreibens die Schädigungskenngröße ermittelt und aufsummiert. Aus der für das Referenzzahnrad ermittelten aufsummierten Schädigungskenngröße wird nachfolgend der Schwellenwert ermittelt und in dem Datenspeicher des Fahrzeuggetriebes hinterlegt.
• Beispielsweise entspricht der Schwellenwert einem bestimmten Anteil der aufsummierten Schädigungskenngröße des Referenzzahnrads bei dessen Versagen. Es kann vorgesehen sein, dass der Schwellenwert höchstens 75 %, höchstens 60 % oder höchstens 50 % der aufsummierten Schädigungskenngröße entspricht. Umgekehrt kann es vorgesehen sein, dass der Schwellenwert mindestens 25 %, mindestens 40 % oder mindestens 50 % der aufsummierten Schädigungskenngröße entspricht. Während des Betreibens des Fahrzeuggetriebes wird für das Zahnrad die Schädigungskenngröße ermittelt und aufsummiert und die aufsummierte Schädigungskenngröße mit dem hinterlegten Schwellenwert verglichen. Hierzu wird der Schwellenwert aus dem Datenspeicher des Fahrzeuggetriebes ausgelesen. Dies ermöglicht eine präzise Vorhersage eines möglichen Ausfalls des Zahnrads.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Warnsignal einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angezeigt wird. Der Fahrer wird insoweit auf das mögliche Versagen des Zahnrads frühzeitig hingewiesen. Das Warnsignal wird dem Fahrer beispielsweise optisch, akustisch und/oder haptisch angezeigt. Bevorzugt wird bei Auftreten des Warnsignals eine Warnleuchte aktiviert, welche lediglich durch einen manuellen Eingriff nachfolgend deaktiviert werden kann. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Warnsignal zuverlässig wahrnimmt.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Auftreten des Warnsignals eine Begrenzung des Eingangsdrehmoments erfolgt. Tritt also das Warnsignal auf, so wird die Begrenzung des Eingangsdrehmoments eingeleitet und nachfolgend durchgeführt, insbesondere bis das Warnsignal manuell zurückgesetzt wird. Die Begrenzung des Eingangsdrehmoments erfolgt beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinrichtung durch das Fahrzeuggetriebe. In anderen Worten wird die Antriebseinrichtung von dem Fahrzeuggetriebe derart angesteuert, dass das Eingangsdrehmoment begrenzt ist.
• Das bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Fahrzeuggetriebes über dieses übertragbare Drehmoment, also das bei dem bestimmungsgemäßen Betrieb von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragbare Drehmoment, kann als Nenndrehmoment des Fahrzeuggetriebes bezeichnet werden. Das Nenndrehmoment ist insoweit das bei dem bestimmungsgemäßen Betrieb des Fahrzeuggetriebes maximal an die Eingangswelle anlegbare Drehmoment. Vorzugsweise ist das Nenndrehmoment des Fahrzeuggetriebes größer oder gleich einem Nenndrehmoment der Antriebseinrichtung. Die Begrenzung des Eingangsdrehmoments erfolgt beispielsweise auf höchstens 50 %, höchstens 60 % oder höchstens 75 % des Nenndrehmoments des Fahrzeuggetriebes. Das an der Eingangswelle anliegende Eingangsdrehmoment wird also nach oben auf einen dieser Werte begrenzt.
• Es kann auch vorgesehen sein, dass das Eingangsdrehmoment bei beziehungsweise nach dem Auftreten des Warnsignals in Abhängigkeit von der aufsummierten Schädigungskenngröße begrenzt wird. Hierbei wird das Eingangsdrehmoment umso stärker begrenzt, ist also umso kleiner, je größer die aufsummierte Schädigungskenngröße ist. Beispielsweise wird das Eingangsdrehmoment auf ein Drehmoment begrenzt, welches umgekehrt proportional zu der aufsummierten Schädigungskenngröße ist. Mittels der Begrenzung des Eingangsdrehmoments wird sichergestellt, dass das Kraftfahrzeug noch eine Zeitlang bewegt werden, insbesondere aus eigener Kraft eine Werkstatt erreichen kann.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Begrenzung des Eingangsdrehmoments nur erfolgt, falls das Zahnrad bei der eingestellten Übersetzung drehmomentübertragend zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle vorliegt. Die aufsummierte Schädigungskenngröße beschreibt lediglich den Zustand des Zahnrads, nicht jedoch des gesamten Fahrzeuggetriebes und entsprechend auch nicht den Zustand der übrigen Zahnräder. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, das Eingangsdrehmoment nur dann zu begrenzen, wenn das Zahnrad tatsächlich zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle verwendet wird.
• Liegt also das Zahnrad drehmomentübertragend zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle vor, so wird bei beziehungsweise nach dem Auftreten des Warnsignals das Eingangsdrehmoment begrenzt. Ist dies jedoch nicht der Fall, erfolgt also die Drehmomentübertragung über von dem Zahnrad verschiedene Zahnräder des Fahrzeuggetriebes, so entfällt die Drehmomentbegrenzung, auch wenn für das Zahnrad das Warnsignal vorliegt beziehungsweise bereits erzeugt wurde. Hierdurch wird sichergestellt, dass stets ein optimaler Betrieb des Fahrzeuggetriebes und mithin des Kraftfahrzeugs erfolgen kann.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für mehrere der Zahnräder jeweils die momentane Schädigungskenngröße ermittelt und aufsummiert wird, wobei jede der Schädigungskenngrößen mit einem jeweiligen Schwellenwert verglichen wird und bei einem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Schädigungskenngröße das Warnsignal erzeugt wird. Insgesamt wird das beschriebene Verfahren also für mehrere oder sogar alle der Zahnräder des Fahrzeuggetriebes durchgeführt. Für jedes der Zahnräder wird jeweils eine momentane Schädigungskenngröße ermittelt und zu einer jeweiligen aufsummierten Schädigungskenngröße aufsummiert.
• Es werden also mehrere aufsummierte Schädigungskenngrößen ermittelt, nämlich für die mehreren Zahnräder oder sogar alle der Zahnräder. Zusätzlich ist für jedes Zahnrad, für welches die momentane Schädigungskenngröße ermittelt und aufsummiert wird, ein separater Schwellenwert festgelegt. Die Schwellenwerte der Zahnräder können hierbei untereinander identisch oder voneinander verschieden sein. Für jedes der Zahnräder, für welche das Ermitteln der Schädigungskenngröße erfolgt, erfolgt ein Vergleich der jeweiligen Schädigungskenngröße mit dem jeweiligen Schwellenwert. Ist die aufsummierte Schädigungskenngröße größer als der Schwellenwert, so wird das Warnsignal erzeugt.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeuggetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei das Fahrzeuggetriebe eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle sowie mehrere Zahnräder aufweist, über die die Eingangswelle und die Ausgangswelle zumindest zeitweise antriebstechnisch miteinander gekoppelt sind, und wobei das Fahrzeuggetriebe zum Einstellen jeweils einer aus mehreren Übersetzungen ausgewählten Übersetzung vorgesehen und ausgestaltet ist. Dabei ist das Fahrzeuggetriebe dazu vorgesehen und ausgestaltet, für wenigstens eines der Zahnräder eine momentane Schädigungskenngröße aus zumindest einem an der Eingangswelle anliegenden Eingangsdrehmoment und der eingestellten Übersetzung zu ermitteln und über der Zeit aufzusummieren, wobei bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch die aufsummierte Schädigungskenngröße ein Warnsignal erzeugt wird.
• Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Fahrzeuggetriebes beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Fahrzeuggetriebe als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
• Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung, einem Fahrzeuggetriebe sowie zumindest einer Radachse, wobei die Antriebseinrichtung über das Fahrzeuggetriebe antriebstechnisch an die Radachse angeschlossen ist. Das Fahrzeuggetriebe kann gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung ausgestaltet und weitergebildet sein und auch entsprechend betrieben werden. Schlussendlich betrifft die Erfindung somit auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, welches die Antriebseinrichtung, das Fahrzeuggetriebe und die wenigstens eine Radachse aufweist.
• Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
• 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggetriebes für ein Kraftfahrzeug.
• Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggetriebes 1, wie es beispielsweise in einem hier nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeug Verwendung findet. Das Fahrzeuggetriebe 1 verfügt über eine Eingangswelle 2, eine Ausgangswelle 3 sowie mehrere Zahnradpaare 4. Jedes der Zahnradpaare 4 weist ein erstes Zahnrad 5 und ein zweites Zahnrad 6 auf, wobei hier lediglich ein Teil der ersten Zahnräder 5 und der zweiten Zahnräder 6 exemplarisch gekennzeichnet sind. Das hier dargestellte Fahrzeuggetriebe 1 liegt als Doppelkupplungsgetriebe vor. Entsprechend verfügt es über eine Kupplungsanordnung 7 mit einer ersten Kupplung 8 und einer zweiten Kupplung 9.
• Über die erste Kupplung 8 ist eine erste Zwischenwelle 10 an die Eingangswelle 2 antriebstechnisch angeschlossen. Über die zweite Kupplung 9 ist eine zweite Zwischenwelle 11 an die Eingangswelle 2 antriebstechnisch angeschlossen. In einer ersten Schalteinstellung der ersten Kupplung 8 ist insoweit die erste Zwischenwelle 10 mit der Eingangswelle 2 antriebstechnisch gekoppelt und in einer zweiten Schalteinstellung antriebstechnisch von ihr entkoppelt. Analog hierzu ist in einer ersten Schalteinstellung der zweiten Kupplung 9 die zweite Zwischenwelle 11 antriebstechnisch mit der Eingangswelle 2 gekoppelt und in einer zweiten Schalteinstellung antriebstechnisch von ihr entkoppelt. Einige der ersten Zahnräder 5 sind auf der ersten Zwischenwelle 10 und andere auf der zweiten Zwischenwelle 11 angeordnet. Die zweiten Zahnräder 6 verteilen sich auf eine erste Vorgelegewelle 12 und eine zweite Vorgelegewelle 13. Die beiden Vorgelegewellen 12 und 13 sind antriebstechnisch jeweils starr und permanent mit der Ausgangswelle 3 des Fahrzeuggetriebes 1 gekoppelt.
• Beispielsweise ist es nun vorgesehen, dass die ersten Zahnräder 5 mit der jeweiligen Zwischenwelle 10 beziehungsweise 11 antriebstechnisch koppelbar sind, also jeweils von der entsprechenden Zwischenwelle 10 beziehungsweise 11 entkoppelt und mit ihr gekoppelt werden können. In diesem Fall sind die zweiten Zahnräder 6 jeweils starr mit der entsprechenden Vorgelegewelle 12 beziehungsweise 13 gekoppelt. Auch eine umgekehrte Ausgestaltung kann vorgesehen sein. Mithilfe des derart ausgestalteten Fahrzeuggetriebes 1 ist es möglich, aus mehreren unterschiedlichen Übersetzungen eine Übersetzung auszuwählen und zwischen der Ausgangswelle 3 und der Eingangswelle 2 einzustellen.
• Es ist nun vorgesehen, für wenigstens eines der Zahnräder 5 beziehungsweise 6, insbesondere für alle Zahnräder 5 und 6, jeweils eine momentane Schädigungskenngröße zu ermitteln, nämlich zumindest aus einem an der Eingangswelle 2 anliegenden Eingangsdrehmoment und der mittels des Zahnrads 5 beziehungsweise 6 jeweils realisierten Übersetzung. Bevorzugt werden bei dem Ermitteln der Schädigungskenngröße zusätzlich eine Zahnanzahl des entsprechenden Zahnrads 5 beziehungsweise 6 sowie die Länge eines Berechnungszeitraums, in welchem die Ermittlung durchgeführt wird, berücksichtigt. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Schädigungskenngröße jeweils für jedes der Zahnräder 5 und 6 ermittelt wird. Wird sie lediglich für eines der Zahnräder 5 und 6 oder einen Teil der Zahnräder 5 und 6 ermittelt, so sind die Ausführungen entsprechend analog anzupassen und auszulegen.
• Für jedes der Zahnräder 5 und 6 wird die momentane Schädigungsgröße ermittelt und anschließend aufsummiert. Entsprechend liegt für jedes der Zahnräder 5 und 6 jeweils eine solche aufsummierte Schädigungskenngröße vor. Überschreitet die aufsummierte Schädigungskenngröße eines der Zahnräder 5 und 6 einen Schwellenwert, welche bevorzugt zahnradindividuell festgelegt ist, so wird ein Warnsignal erzeugt.
• Beispielsweise ist es vorgesehen, bei dem Auftreten des Warnsignals dieses einem Fahrer des Kraftfahrzeugs anzuzeigen. Zusätzlich oder alternativ erfolgt ab dem Auftreten des Warnsignals eine Begrenzung des Eingangsdrehmoments, welches an der Eingangswelle 2 anliegt. Hierzu steuert beispielsweise das Fahrzeuggetriebe 1 die bereits erwähnte Antriebseinrichtung entsprechend an. Besonders bevorzugt erfolgt das Begrenzen des Eingangsdrehmoments lediglich dann, wenn das Zahnrad, für welches die aufsummierte Schädigungskenngröße den Schwellenwert überschreitet, tatsächlich zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 herangezogen wird. Sie unterbleibt, wenn die Zahnräder 5 und 6, über welche das Drehmoment zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 übertragen wird, eine aufsummierte Schädigungskenngröße aufweisen, welche jeweils kleiner ist als der entsprechende Schwellenwert. Hierdurch wird ein zustandsgerechtes Betreiben des Fahrzeuggetriebes 1 realisiert.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeuggetriebe

2

Eingangswelle

3

Ausgangswelle

4

Zahnradpaar

5

1. Zahnrad

6

2. Zahnrad

7

Kupplungsanordnung

8

1. Kupplung

9

2. Kupplung

10

1. Zwischenwelle

11

2. Zwischenwelle

12

1. Vorgelegewelle

13

2. Vorgelegewelle

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2020/099336 A1 [0002]
• DE 102017222545 A1 [0003]
• DE 102017206760 A1 [0004]

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Fahrzeuggetriebe (1) eine Eingangswelle (2), eine Ausgangswelle (3) sowie mehrere Zahnräder (5,6) aufweist, über die die Eingangswelle (2) und die Ausgangswelle (3) zumindest zeitweise antriebstechnisch miteinander gekoppelt sind, wobei das Fahrzeuggetriebe (1) zum Einstellen jeweils einer aus mehreren Übersetzungen ausgewählten Übersetzung vorgesehen und ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens eines der Zahnräder (5,6) eine momentane Schädigungskenngröße aus zumindest einem an der Eingangswelle (2) anliegenden Eingangsdrehmoment und der eingestellten Übersetzung ermittelt und über der Zeit aufsummiert wird, wobei bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch die aufsummierte Schädigungskenngröße ein Warnsignal erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln der Schädigungskenngröße zusätzlich eine Zahnanzahl des wenigstens einen Zahnrads (5,6) berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln der Schädigungskenngröße zusätzlich die Länge eines Berechnungszeitraums berücksichtigt wird, in welchem die Ermittlung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schädigungskenngröße gemäß der Beziehung $${\text{S}}_{\text{x}}=\left({\text{M}}_{\text{m}}{\text{i}}_{\text{x}}/{\text{z}}_{\text{x}}\right)\Delta \text{t}$$

   

   ermittelt wird, wobei M_m das Eingangsdrehmoment, i_x die eingestellte Übersetzung, z_x die Zahnanzahl und Δt die Länge des Berechnungszeitraums beschreibt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert für das wenigstens eine Zahnrad (5,6) anhand eines identischen Referenzzahnrads bestimmt und in einem Datenspeicher des Fahrzeuggetriebes (1) hinterlegt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angezeigt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Auftreten des Warnsignals eine Begrenzung des Eingangsdrehmoments erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Eingangsdrehmoments nur erfolgt, falls das Zahnrad (5,6) bei der eingestellten Übersetzung drehmomentübertragend zwischen der Eingangswelle (2) und der Ausgangswelle (3) vorliegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere der Zahnräder (5,6) jeweils die momentane Schädigungskenngröße ermittelt und aufsummiert wird, wobei jede der Schädigungskenngrößen mit einem jeweiligen Schwellenwert verglichen wird und bei einem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Schädigungskenngröße das Warnsignal erzeugt wird.
10. Fahrzeuggetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeuggetriebe (1) eine Eingangswelle (2), eine Ausgangswelle (3) sowie mehrere Zahnräder (5,6) aufweist, über die die Eingangswelle (2) und die Ausgangswelle (3) zumindest zeitweise antriebstechnisch miteinander gekoppelt sind, und wobei das Fahrzeuggetriebe (1) zum Einstellen jeweils einer aus mehreren Übersetzungen ausgewählten Übersetzungen vorgesehen und ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggetriebe (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, für wenigstens eines der Zahnräder (5,6) eine momentane Schädigungskenngröße aus zumindest einem an der Eingangswelle (2) anliegenden Eingangsdrehmoment und der eingestellten Übersetzung zu ermitteln und über der Zeit aufzusummieren, wobei bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch die aufsummierte Schädigungskenngröße ein Warnsignal erzeugt wird.

Images