DE102021210187A1 - Auswertungseinrichtung zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials und Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials - Google Patents

Auswertungseinrichtung zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials und Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials Download PDF

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Rainer Walter
Jochen Fassnacht
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Auswertungseinrichtung (10) zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials (1), umfassend eine Steuereinrichtung (SE), welche mit einer Betriebseinrichtung (BE) für das Differential oder für einen Antrieb eines Fahrzeugs und/oder mit einer Analyseeinrichtung (AE) für das Differential oder für den Antrieb verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, aus einem Betrieb der Betriebseinrichtung (BE) und/oder aus zumindest einem Signal von der Analyseeinrichtung (AE) einen Betrieb des Differentials zu überwachen und den Betrieb einem vorgegebenem Normalbetrieb oder einer Abweichung von dem vorgegebenem Normalbetrieb zuzuordnen und auf einen Verschleißgrad des Differentials rückzuschließen

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auswertungseinrichtung zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials und ein Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials.
  • Stand der Technik
  • Differentiale eines Fahrzeugs sind Verschleißeffekten unterworfen, wobei allerdings meist das Differential am Fahrzeug selten oder nicht auf dessen Funktionsweise und Verschleiß diagnostiziert wird. Üblicherweise kann beim Service am Fahrzeug nach auftretenden Hinweisen auf das Differential, beispielsweise falls eine Ölleckage auftritt, oder nach gewissen Zeitintervallen das Öl gewechselt oder nachgefüllt werden. Falls das Differential oder dessen Gleitlager stark verschlissen sind, kann dies meist hörbar sein, wobei das Differential getauscht oder repariert werden kann.
  • Meist kann hauptsächlich ein Verschleiß am Differential und auch eine hauptsächliche Wärmeentwicklung im Differential entstehen, wenn eine Differenzdrehzahl zwischen beiden Radabtrieben auftritt. Diese resultiert daraus, dass bei auftretender Differenzdrehzahl die Gleitlager des Differentialkäfigs sowie die Zahnräder (Kegelräder bei Kegelraddifferentialen oder Stirnräder bei Stirnraddifferentialen) beansprucht werden. Durch eine auftretende Last, etwa durch ein anliegendes Drehmoment, kann dieser Effekt signifikant verstärkt werden.
  • In der DE19815881A1 wird ein Fahrzeugdifferential angegeben, welches ein Gehäuse umfasst, welches drehbeweglich in einem Achsgehäuse gelagert ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Auswertungseinrichtung zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials nach Anspruch 9.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Auswertungseinrichtung zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials und ein Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials anzugeben, wobei ein Betriebsgrad oder ein Verschleißgrad über das Beobachten der Funktionsweise des Differentials abschätzbar ist.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Auswertungseinrichtung zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials eine Steuereinrichtung, welche mit einer Betriebseinrichtung für das Differential oder für einen Antrieb eines Fahrzeugs und/oder mit einer Analyseeinrichtung für das Differential oder für den Antrieb verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, aus einem Betrieb der Betriebseinrichtung und/oder aus zumindest einem Signal von der Analyseeinrichtung einen Betrieb des Differentials zu überwachen und den Betrieb einem vorgegebenen Normalbetrieb oder einer Abweichung von dem vorgegebenen Normalbetrieb zuzuordnen und auf einen Verschleißgrad des Differentials rückzuschließen.
  • Der Betriebszustand kann alle zutreffenden und auftretenden Betriebsweisen und Zustände des Differentials und dessen Komponenten während dem Betrieb umfassen. Mit dem Betriebszustand kann auch ein verschlissener oder ein nicht verschlissener Zustand gemeint sein.
  • Dazu können bestimmte Betriebsparameter einen zugehörigen Wert oder Wertebereich einnehmen, beispielsweise die Öltemperatur, Öldichte, Ölviskosität, ein Verschleiß der Zahnräder und somit eine Fähigkeit der Übertragung oder Glättung eines Drehmoments zwischen den Zahnrädern. Wenn dieser Wert oder Wertebereich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs für einen Normalbetrieb des Differentials und/oder des Antriebs liegt, dann kann auf eine gute Funktionsweise und einen geringen Verschleiß und somit einen guten Zustand (Betriebszustand) des Differentials rückgeschlossen werden. Um den Betriebsparameter zu vergleichen kann das Signal von der Analyseeinrichtung mit einem Vorgabebereich für den zugehörigen Betriebsparameter (zum Signal des entsprechenden Sensors oder Betriebseinrichtung zugehörig) verglichen werden und ein Vorliegen oder eine Abweichung innerhalb oder außerhalb des Wertebereichs für den Normalbetrieb erkannt werden. Wenn der Betriebsparameter sich außerhalb eines Normalbetriebs befindet, kann auf einen vorliegenden Verschleißgrad des Differentials rückgeschlossen werden, etwa wenn dieser eine tolerable Grenze überschreitet.
  • Durch die Auswertungseinrichtung kann durch die Verwendung von bereits bestehenden oder erhaltenen Informationen aus dem ABS/ESP- (Bremsen-), Inverter- bzw. Verbrennungsmotorsteuergerät sowie eventuell aus dem Getriebesteuergerät eine Aussage über den Alterungszustand des Differentials und des Differentialöles oder anderer Komponenten, die dann die Funktionsweise des Differentials oder des Antriebs modifizieren können, generiert werden. Dazu kann es notwendig sein, die auf den Steuergeräten verfügbaren und von diesen empfangene Messsignale geeignet auszuwerten oder miteinander oder mit anderen Informationen über das Differential und/oder über das Fahrzeug (Funktionsweise, Bauweise oder anderes) zu kombinieren. Vorteilhaft kann auf einen Hardwarezusatzaufwand verzichtet werden.
  • Die Auswertungseinrichtung kann eine Steuereinrichtung mit einer darauf befindlichen oder von dieser genutzten Diagnosesoftware enthalten oder nutzen, die Teil einer anderen Software z.B. für das Bremsen-, Inverter-, Verbrennungsmotor- oder Getriebesteuergerät oder eigenständig sein kann. Alternativ könnte die Diagnose auch als unabhängiges Softwarediagnosemodul vorliegen und genutzt werden.
  • Die Auswertungseinrichtung kann beispielsweise bei automatisierten oder Shared-Mobility-Fahrzeugen genutzt werden, dabei kann gegeben sein, dass damit korrelierte Anforderungen an die Diagnose des Triebstrangs steigen.
  • Falls kein Fahrer mehr bei einem Fahrzeug vorhanden ist, der diese Diagnose durchführen kann, und welcher sein persönliches Fahrzeug kennt, ist zu erwarten, dass derartige Diagnoselösungen von Vorteil und in Notwendigkeit/Nachfrage steigen werden.
  • Der Betrieb und die Funktionsweise des Differentials oder Antriebs können überwacht und mit einer vordefinierten Funktionsweise unter einem Normalbetrieb verglichen werden und dann auf den Grad des Verschleißes des Differentials rückgeschlossen werden. Da das Differential den Antrieb schleppen kann, kann die Funktion des Antriebs auch auf den Verschleiß des Differentials und dessen Komponenten rückschließen lassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinrichtung umfasst die Analyseeinrichtung einen Temperatursensor im oder am Differential und/oder einen Drehmomentsensor oder einen Drehzahlsensor, welcher mit einem oder mehreren Zahnrädern des Differentials verbindbar oder verbunden ist.
  • Durch den Temperatursensor kann eine Öltemperatur des Öls im Differential ermittelbar sein und es kann erkannt werden, ob diese von einem Wertebereich, welcher in einem vorbestimmten Normalbetrieb herrschen sollte, abweicht oder nicht. Der Grad der Temperaturentwicklung kann dann einen Rückschluss auf die Alterung der beteiligten Komponenten des Differentials oder des Öls liefern.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinrichtung umfasst die Betriebseinrichtung ein ABS- und/oder ESP-System und/oder ein Invertersteuergerät und/oder ein Verbrennungsmotorsteuergerät.
  • Die Steuereinrichtung kann eine separate Steuereinrichtung oder selbst eine Steuereinrichtung eines ABS- und/oder ESP-Systems und/oder eines Invertersteuergeräts und/oder eines Verbrennungsmotorsteuergeräts oder mehrere von diesen in Kombination sein und die Auswertung /Zuordnung zum Normalbetrieb oder einer Abweichung davon vornehmen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Differenzdrehzahl zwischen zwei Antriebsrädern an dem Differential zu erkennen und eine nach vorbestimmtem Maße gewichtete Integration der Differenzdrehzahl der beiden Abtriebe zu erzeugen und daraus einen Differentialverschleiß und/oder eine Ölalterung am Differential durch Vergleich mit einem Vorgabewert des Differentialbetriebs abzuschätzen.
  • Der Vorgabewert des Differentialbetriebs kann einem Normalbetrieb oder einer Abweichung (bei vorliegendem Verschleiß) entsprechen.
  • Eine Drehzahldifferenz, sowie eine absolute Drehzahl des Differentials, kann durch eine Subtraktion der Raddrehzahlen voneinander oder durch eine Mittelwertbildung über beide Raddrehzahlen einfach berechnet werden. Die Raddrehzahlen können vom ABS/ESP-Steuergerät mit Hilfe der Raddrehzahlsensoren an der angetriebenen Achse ermittelt werden. Die absolute Drehzahl meint hier die Drehzahl der Eingangswelle bzw. des Differentialkäfigs (oder die mittlere Drehzahl der beiden Antriebe) und die Differenzdrehzahl ist der Drehzahlunterschied zwischen rechtem und linkem Abtrieb bzw. Rad.
  • Damit eine Abschätzung (etwa des Verschleißes und der Verluste, wobei für beides die Last relevant sein kann) verbessert werden kann, kann die Last (Drehmoment) am Differential mitberücksichtigt werden, was einem anliegenden Drehmoment entsprechen kann. Handelt es sich bei dem Antrieb des Fahrzeugs um einen elektrischen Antrieb als Traktionsantrieb, dann kann das Invertersteuergerät den Drehmoment-Istwert der elektrischen Maschine berechnen. Bei einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor kann das Verbrennungsmotorsteuergerät ebenfalls einen Schätzwert für das Motormoment ermitteln. Es kann nun dieser ermittelte Drehmomentwert mit der bekannten oder ermittelten Getriebeübersetzung multipliziert werden, wodurch das geschätzte Differentialeingangsmoment ermittelt werden kann. Dieser geschätzte oder ermittelte Drehmomentwert kann ebenso wie das von der Steuereinrichtung oder von einem Bremsensteuergerät am Fahrzeug geschätzte oder ermittelte Moment an den einzelnen Rädern zusätzlich zur Verschleißermittlung der Differentialmechanik eingesetzt werden. Eine Abweichung vom jeweiligen Sollwert des relevanten Parameters (Moment, Ansteuerung von Motor und Ablauf der Umsetzung der Motorsteuerung (zeitlich oder in Motorleistung)) am Antrieb kann mit einer zugehörigen Verschleißstufe verbunden werden.
  • Die nötigen Drehzahlen und/oder Drehmomente können von dem Drehmomentsensor oder dem Drehzahlsensor der Analyseeinrichtung ermittelt werden, da die Zahnräder des Differentials entsprechend mit den (Antriebs)Rädern des Fahrzeugs verbunden sein können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, zumindest ein vorgegebenes Alterungsmodell für das Differential zu umfassen und anzuwenden.
  • Es kann eine Alterung oder ein Verschleiß des Differentialgetriebes und/oder des Öls desselben über die Auswertung hierfür relevanter Größen, die vom Fahrzeug (Betriebseinrichtung oder Analyseeinrichtung) gemessen bzw. ermittelt werden können, anhand eines bzw. mehrerer Alterungsmodelle vorgenommen werden. Das Alterungsmodell kann ein vorgegebenes Abschätzungsmodell für eine Software sein, durch welches eine Änderung des Wertes oder Wertebereichs einer überwachten Größe am Getriebe (Differential) oder Antrieb auf eine Änderung oder Abweichung vom vorbestimmten Normalbetrieb rückgeführt werden kann.
  • Für den Verschleiß des Differentials können die Drehzahldifferenz beider angetriebener Räder sowie die Last, die von dem Antrieb oder der Bremse vorgegeben werden, relevant sein. Das Alterungsmodell kann darauf ausgelegt sein, einen Verschleiß von einem Anfangsgrad oder von einem fortgeschrittenen Grad zu erkennen, da dem Alterungsmodell eine Zuordnung von Wertevariationen der relevanten Parameter (Temperatur von Öl und/oder Differentialkomponenten, übertragene und/oder abgegebene Drehmomente, Verlauf der Drehzahlen bei Fahrmanövern oder weitere) am Differential oder Antrieb mit zugehörigen Verschleißstufen vorliegen kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, Differentialverluste anhand der Differenzdrehzahl und einer Last an einem oder beiden der Antriebe mit einem vorgegebenen Verlustmodell des Differentials oder dessen Komponenten abzuschätzen. Die Antriebe können im Fahrzeug zwei angetriebene Achsen mit je einem Differential betreffen oder es kann mit Antrieben jede Abtriebsseite eines Differentials gemeint sein.
  • Differentialverluste gegenüber einem Normalbetrieb können als Verschleiß erkannt werden, insbesondere bei einem Vergleich der vorliegenden Betriebsweise mit einem bekannten Normalbetrieb. Das Verlustmodell (oder ein Temperaturmodell) kann auf einem Speicher vorhanden sein, etwa als Programmanweisungen.
  • Für eine Alterung des Öls können die Temperatur und die Belastung des Getriebes (Differentials) sowie dessen Drehzahl relevant sein. Falls im Gesamtsystem kein Getriebeöl-Temperatursensor vorhanden ist, können die Differentialverluste anhand der Differenzdrehzahl und Last mit einem geeigneten Verlustmodell abgeschätzt werden.
  • Beim Verlustmodell kann der Verlust geschätzt werden (betreffend einen oder mehrerer Parameter), um auf den Verschleiß zu schließen. Hierzu kann die Temperatur einer oder verschiedener Komponenten einmal anhand eines vorbestimmten Modells (etwa mit wenig oder vernachlässigbaren Verschleiß) beim vorliegenden Belastungsprofil gemessen werden und mit der real gemessenen oder geschätzten Temperatur verglichen werden um somit auf die realen Verluste und somit den Verschleiß zu schließen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den vorgegebenem Normalbetrieb oder die Abweichung von dem vorgegebenen Normalbetrieb zu überwachen und mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und beim Überschreiten eines Betriebsschwellenwertes für eine bestimmte Komponente des Differentials einen Diagnosehinweis an eine Ausgabeschnittstelle auszugeben und/oder bei Überschreiten eines Verschleißschwellenwertes für eine bestimmte Komponente des Differentials einen Alterungshinweis dieser Komponente an eine Ausgabeschnittstelle auszugeben.
  • Der vorgegebene Schwellenwert kann in einen Betriebsschwellenwert und in einen Verschleißschwellenwert unterteilt werden.
  • Die Ausgabeschnittstelle kann jegliche Einrichtung zum Abgeben einer Information über das Erreichen oder Überschreiten des Schwellenwerts an einen Nutzer oder eine Datenplattform oder eine Hinweisvorrichtung wie ein Display, ein Computer, ein Lautsprecher oder ähnliches sein. Ein relevanter Parameter kann den Betriebsschwellenwert erreichen oder überschreiten (sich vergrößern oder verkleinern) und somit kann die zu diesem relevanten Parameter zugehörige Komponente des Differentials einer Diagnose unterworfen werden, so kann etwa beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur des Öls auf eine erhöhte Beanspruchung des Differentials hingewiesen werden.
  • Ein relevanter Parameter kann den Verschleißschwellenwert erreichen oder überschreiten (sich vergrößern oder verkleinern) und somit kann die zu diesem relevanten Parameter zugehörige Komponente des Differentials mit einer vorbestimmten Zuordnung zu einer Verschleißstufe in Verbindung gebracht werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinrichtung betrifft die bestimmte Komponente ein Öl und/oder ein Zahnrad des Differentials.
  • Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials ein Überwachen eines Betriebs einer Betriebseinrichtung und/oder zumindest eines Signals von einer Analyseeinrichtung und somit Überwachen eines Betriebs eines Differentials; ein Zuordnen oder Vergleichen des überwachten Betriebs zu einem vorgegebenen Normalbetrieb oder einer Abweichung von dem vorgegebenen Normalbetrieb; und ein Rückschließen auf einen Verschleißgrad des Differentials aus dem Überwachten Betrieb.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch eine Steuereinrichtung eine Differenzdrehzahl zwischen zwei Antriebsrädern an dem Differential erkannt und eine nach vorbestimmtem Maße gewichtete Integration der Differenzdrehzahl der beiden Abtriebe durchgeführt und daraus einen Differentialverschleiß und/oder eine Ölalterung am Differential durch Vergleich mit einem Vorgabewert des Differentialbetriebs abgeschätzt, wobei, zumindest ein vorgegebenes Alterungsmodell für das Differential angewandt wird.
  • Die Antriebe können den jeweiligen Abtrieb bezeichnen und umgekehrt.
  • Die Auswertungseinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Differentials für ein Fahrzeug;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs an einer Auswertungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs an einer Auswertungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 4 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Differentials für ein Fahrzeug.
  • Ein Differential 1 an einem Fahrzeug kann ein Gehäuse als einen drehbaren Differentialkäfig DK umfassen. An diesem Differentialkäfig DK kann ein Antriebszahnrad HR mit einem Antrieb, etwa einem Motor, verbunden sein. Innere und gegenüberliegende Zahnräder ZR und AR in dem Differentialkäfig DK können jeweils mit den beiden Antriebsrädern verbunden sein.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs an einer Auswertungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Beim Betrieb der Auswertungseinrichtung 10 mit der zugehörigen Steuereinrichtung SE kann ein entsprechendes Verschleißmodell VM für das Differentialgetriebe 1 verwendet werden, welches den Verschleiß anhand der Differenzdrehzahl, oder der Raddrehzahl links RL und/oder rechts RR, des Drehmoments des Antriebsmotors DM-M, der Übersetzung U und/oder dem Bremsmoments links BM-L und/oder rechts BM-R berechnen kann, wobei diese relevanten Parameter von der Betriebseinrichtung BE und/oder der Analyseeinrichtung AE ermittelt werden können, beispielsweise vom Temperatursensor TS für das Getriebeöl. Eventuell kann das Bremsmoment auch vernachlässigt werden. Es kann dazu die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, eine Differenzdrehzahl zwischen zwei Antriebsrädern an dem Differential 1 zu erkennen und eine nach vorbestimmtem Maße gewichtete Integration INT der Differenzdrehzahl der beiden Abtriebe zu erzeugen und daraus einen Differentialverschleiß und/oder eine Ölalterung am Differential durch Vergleich mit einem Vorgabewert des Differentialbetriebs, etwa in einem definierten Normalbetrieb und dabei innerhalb eines bestimmten Wertebereichs für die relevanten Parameter, abzuschätzen.
  • Für den Fall, dass eine aktuell eingelegte Getriebeübersetzung nicht auf dem internen Kommunikationsbus oder in der Steuereinrichtung SE verfügbar ist, z.B. bei einem Handschaltgetriebe, so kann die Übersetzung anhand des Drehzahlverhältnisses von Motor zu Raddrehzahl ermittelt werden, beispielsweise über die Steuereinrichtung SE.
  • Nach der Integration INT kann, falls der Wert dieses Integrals einen gewissen Wert überschreitet, der als Schwelle SW für einen relevanten Parameter vorbestimmt wurde, ein Diagnosehinweis D für die diesem Parameter zugehörige Komponente am Differential oder Antrieb ausgegeben werden. Andererseits kann bei Überschreiten des Integrals eines Verschleißschwellenwertes auch eine Alterungsindikation A für diese Komponente ausgegeben werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs an einer Auswertungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die 3 betrifft einen ähnlichen Verfahrensablauf zur 2, wobei jedoch als Eingangsparameter zu jenen Eingangsparametern der 2 noch die Fahrzeuggeschwindigkeit FZ eingegeben werden kann und anstatt des Verschleißmodells VM aus der 2 ein Temperaturmodell TM für das Differential und das Öl angewandt werden kann.
  • Für die Alterung des Öls können die Temperatur und die Belastung des Differentials sowie dessen Drehzahl relevant sein. Falls im Gesamtsystem kein Getriebeöl-Temperatursensor vorhanden ist, können die Differentialverluste anhand der Differenzdrehzahl und Last mit einem geeigneten Verlustmodell abgeschätzt werden. Mit weiteren Verlustmodellen der weiteren beteiligten Komponenten und der Umgebungstemperatur (am oder vom Fahrzeug gemessen) können alle diese Informationen in ein Getriebeöl-Temperaturmodell einfließen und Aussagen über die aktuelle Öltemperatur aus der Auswertung liefern. Der Einfluss des Fahrtwindes zur Kühlung kann anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit ebenfalls berücksichtigt werden. Die Öltemperatur kann mit ihrem Einfluss auf eine Betriebseigenschaft des Öls (Viskosität, Schmiereffekt, usw.) gewichtet und über die Zeit integriert werden. Falls der Wert dieses Integrals einen gewissen Wert überschreitet, der als Schwelle SW für ein Ersetzen des Öls vorbestimmt wurde und diese erkannt wird, kann eine Servicemeldung (Diagnosemeldung) D herausgegeben werden, dass das Öl zu wechseln ist. Falls beispielsweise aufgrund eines durchdrehenden Rades, unterschiedlicher Reifengrößen oder zu heftiger Kurvenfahrten, das Differential oder das Differentialgetriebeöl zu heiß werden, so könnte ebenfalls eine Warnmeldung ausgegeben werden, dass das Differential überlastet ist.
  • Andererseits kann bei Überschreiten des Integrals eines Verschleißschwellenwertes auch eine Alterungsindikation A für diese Komponente ausgegeben werden.
  • Für die Ölalterung ist ebenfalls die Scherung desselben sowie die Verunreinigung durch Metallabrieb (Partikel) wichtig.
  • Verunreinigung durch Metallabrieb können über die Verschleißermittlung für das Differential abgeschätzt werden, wobei einfach nur ein niederer Schwellwert als für die Auslösung eines Differentialverschleiß-Checks verwendet werden kann.
  • Die Scherung kann anhand der Drehzahl und der Last des Getriebes mit einem entsprechenden Modell nachgebildet werden, wobei dieser Wert dann ebenfalls über der Zeit integriert werden kann und eine Ölwechselanforderung bei Überschreiten eines entsprechend festgelegten Schwellwertes ausgegeben werden kann. Eine Reduktion der Schmierfähigkeit des Öls, z.B. aufgrund von Alterung kann bei der Differentialverschleißmodellierung mitberücksichtigt werden. Die Scherung des Öls kann eine Alterung darstellen, die ermittelt und ausgegeben werden kann. Beispielsweise kann ein Integral über den Scherungsvorgang entscheidend für die Alterungsbestimmung sein.
  • 4 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dem Verfahren erfolgt ein Überwachen S1 eines Betriebs einer Betriebseinrichtung und/oder zumindest eines Signals von einer Analyseeinrichtung und somit Überwachen eines Betriebs eines Differentials; ein Zuordnen oder Vergleichen S2 des überwachten Betriebs zu einem vorgegebenen Normalbetrieb oder einer Abweichung von dem vorgegebenen Normalbetrieb; und ein Rückschließen S3 auf einen Verschleißgrad des Differentials aus dem überwachten Betrieb.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • 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
    • DE 19815881 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Auswertungseinrichtung (10) zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials (1), umfassend: eine Steuereinrichtung (SE), welche mit einer Betriebseinrichtung (BE) für das Differential oder für einen Antrieb eines Fahrzeugs und/oder mit einer Analyseeinrichtung (AE) für das Differential oder für den Antrieb verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, aus einem Betrieb der Betriebseinrichtung (BE) und/oder aus zumindest einem Signal von der Analyseeinrichtung (AE) einen Betrieb des Differentials zu überwachen und den Betrieb einem vorgegebenen Normalbetrieb oder einer Abweichung von dem vorgegebenen Normalbetrieb zuzuordnen und auf einen Verschleißgrad des Differentials rückzuschließen.
  2. Auswertungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Analyseeinrichtung (AE) einen Temperatursensor (TS) im oder am Differential umfasst und/oder einen Drehmomentsensor oder einen Drehzahlsensor umfasst, welcher mit einem oder mehreren Zahnrädern des Differentials verbindbar oder verbunden sind.
  3. Auswertungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Betriebseinrichtung (BE) ein ABS- und/oder ESP-System und/oder ein Invertersteuergerät und/oder ein Verbrennungsmotorsteuergerät umfasst.
  4. Auswertungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, eine Differenzdrehzahl zwischen zwei Antriebsrädern an dem Differential zu erkennen und eine nach vorbestimmtem Maße gewichtete Integration der Differenzdrehzahl der beiden Abtriebe zu erzeugen und daraus einen Differentialverschleiß und/oder eine Ölalterung am Differential durch Vergleich mit einem Vorgabewert des Differentialbetriebs abzuschätzen.
  5. Auswertungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, bei welcher die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, zumindest ein vorgegebenes Alterungsmodell für das Differential zu umfassen und anzuwenden.
  6. Auswertungseinrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, Differentialverluste anhand der Differenzdrehzahl und einer Last an einem oder beiden der Antriebe mit einem vorgegebenen Verlustmodell des Differentials oder dessen Komponenten abzuschätzen.
  7. Auswertungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, den vorgegebenen Normalbetrieb oder die Abweichung von dem vorgegebenen Normalbetrieb zu überwachen und mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und beim Überschreiten eines Betriebsschwellenwertes für eine bestimmte Komponente des Differentials einen Diagnosehinweis an eine Ausgabeschnittstelle auszugeben und/oder bei Überschreiten eines Verschleißschwellenwertes für eine bestimmte Komponente des Differentials einen Alterungshinweis dieser Komponente an eine Ausgabeschnittstelle auszugeben.
  8. Auswertungseinrichtung (10) nach Anspruch 7, bei welcher die bestimmte Komponente ein Öl und/oder ein Zahnrad des Differentials betrifft.
  9. Verfahren zum Auswerten eines Betriebszustands eines Differentials (1), umfassend die Schritte: - Überwachen (S1) eines Betriebs einer Betriebseinrichtung (BE) und/oder zumindest eines Signals von einer Analyseeinrichtung (AE) und somit Überwachen eines Betriebs eines Differentials; - Zuordnen oder Vergleichen (S2) des überwachten Betriebs zu einem vorgegebenen Normalbetrieb oder einer Abweichung von dem vorgegebenen Normalbetrieb; und - Rückschließen (S3) auf einen Verschleißgrad des Differentials aus dem überwachten Betrieb.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem durch eine Steuereinrichtung (SE) eine Differenzdrehzahl zwischen zwei Antriebsrädern an dem Differential erkannt wird und eine nach vorbestimmtem Maße gewichtete Integration der Differenzdrehzahl der beiden Abtriebe durchgeführt wird und daraus ein Differentialverschleiß und/oder eine Ölalterung am Differential durch Vergleich mit einem Vorgabewert des Differentialbetriebs abgeschätzt wird, wobei, zumindest ein vorgegebenes Alterungsmodell für das Differential angewandt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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