DE102022212311A1

DE102022212311A1 - Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung eines automatisierten Getriebes

Info

Publication number: DE102022212311A1
Application number: DE102022212311.5A
Authority: DE
Inventors: Mario Steinborn; Tobias MAYERHOFER; Frank Röber; Martin Jahn; Martin Rist
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2024-05-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselements (10) zwischen einem Aktuator (12) und einem Schaltelement (14) eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren weist einen Schritt eines Verstellens des Aktuators in eine Endanschlagstellung (52) auf. Das Verfahren weist einen Schritt eines Bestimmens einer Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung (54) auf. Das Verfahren weist einen Schritt eines Bestimmens einer Positionsabweichung der bestimmten Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung von einer Referenzposition (56) auf. Das Verfahren weist einen Schritt eines Bestimmens eines Verbindungselementspiels, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als ein erster Positionsabweichungsgrenzwert ist (60), auf. Zudem weist das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel (62) auf. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Diagnosevorrichtung (16).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselement zwischen einem Aktuator und einem Schaltelement eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wie einer Schaltgabel. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Diagnosevorrichtung zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselements zwischen einem Aktuator und einem Schaltelement eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Bei automatisierten Getrieben von Kraftfahrzeugen werden jeweilige Schaltelemente, wie reibschlüssige oder formschlüssige Kupplungen, automatisch betätigt. Dafür weisen solche Getriebe Aktuatoren auf, welche üblicherweise radial außerhalb von jeweiligen Drehelementen des Getriebes, wie Planetenträgern, Sonnenrädern, Hohlrädern oder anderen Wellen und Zahnräder, angeordnet sind. Zur eigentlichen Betätigung des Schaltelements ist der entsprechende Aktuator mechanischen mit einem Verbindungselement mit dem Schaltelement wirkverbunden. Aus Bauraumgründen wird für eine Schaltsteuerung üblicherweise nur eine Position des Aktuators sensorisch überwacht. Sofern es in der Wirkverbindung zwischen dem Aktuator und dem Schaltelement zu Beschädigungen kommt, kann dies dann nicht oder nur mit einer geringen Zuverlässigkeit erfasst werden. Dadurch kann das Getriebe falsch gesteuert werden und alternativ oder zusätzlich unerwünschte Folgeschäden auftreten.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselements zwischen einem Aktuator und einem Schaltelement eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Der Aktuator kann beispielsweise als pneumatischer oder hydraulischer Zylinder ausgebildet sein. Das mechanische Verbindungselement kann beispielsweise als Schaltgabel oder Stange eines Schaltgestänges ausgebildet sein. Das Verbindungselement kann einteilig ausgebildet sein oder durch mehrere Bauteile gebildet sein. Das Verbindungselement kann den Aktuator mechanisch mit dem Schaltelement zu dessen Betätigung durch den Aktuator verbinden. Das Schaltelement kann beispielsweise als reibschlüssiges oder formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Das formschlüssige Schaltelement kann beispielsweise als Klauenkupplung ausgebildet sein. In einem geschlossenen Zustand kann das Schaltelement zwei Elemente drehfest miteinander verbinden, wobei dies auch Zustände mit einem gewissen Schlupf umfasst. In einem geöffneten Zustand des Schaltelements können diese zwei Elemente voneinander getrennt sein. Der geöffnete Zustand kann einem Neutralzustand des Schaltelements entsprechen. Das Getriebe kann beispielsweise zwei oder mehr unterschiedliche Gänge zur unterschiedlichen Übersetzung eines Drehmoments von einem Antrieb an einen Abtrieb des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Wenigstens in einem Gang kann das Schaltelement geschlossen sein. Das Getriebe kann auch einen Leerlauf aufweisen, in welchem die Drehmomentübertragung unterbrochen ist. Das Getriebe kann je nach Betriebszustand des Kraftfahrzeugs automatisch die Gänge wechseln. Dafür kann der Aktuator automatisch gesteuert werden. Der Aktuator kann beispielsweise durch dessen Verstellen die Schaltgabel axial so verschieben, dass zwei Hälften einer Klauenkupplung miteinander in Eingriff gebracht werden oder der Eingriff getrennt wird. Beispielsweise wird bei einer Betätigung des Schaltelements eine Schaltmuffe oder eine Klaue axial bewegt.
Das Getriebe kann mehrere Schaltelemente und zugeordnete Aktuatoren aufweisen. Beispielsweise kann pro Schaltelement ein Aktuator vorgesehen sein. Es können aber auch mehrere Schaltelemente durch einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, beispielsweise in Serie. Entsprechend können mehrere mechanische Verbindungselemente vorgesehen sein. Das Verfahren kann dazu ausgebildet sein, die Beschädigung nur eines mechanischen Verbindungselements, mehrere oder alle mechanischen Verbindungselemente zu erkennen. Eine Beschädigung kann eine strukturelle Veränderung des mechanischen Verbindungselements sein, bei welcher eine störungsfreie Benutzung des Getriebes nicht mehr in allen Betriebszuständen möglich ist. Beispielsweise kann die Schaltgabel soweit verschlissen sein, dass eine bestimmte Position des Aktuators im Vergleich zu der unverschlissenen Schaltgabel nicht mehr ausreicht, um die Klauenkupplung wie gewünscht zu schließen. Der Verschleiß kann beispielsweise durch Abrieb und alternativ oder zusätzlich Verformung entstehen. Eine weitere Beschädigung kann ein Bruch des mechanischen Verbindungselements sein.
Das Verfahren weist einen Schritt eines Verstellens des Aktuators in eine Endanschlagstellung auf. Eine Endanschlagstellung kann eine Stellung sein, in welcher eine Bewegung des Aktuators in eine Richtung mechanisch blockiert ist. Beispielsweise kann der Aktuator eine Klaue des Schaltelements maximal gegen eine weitere Klaue des Schaltelements drücken und dann nicht mehr weiter ausgefahren werden. Beispielsweise kann auch die Endanschlagstellung einem maximalen Ausfahren oder Einfahren des Aktuators entsprechen. Der Aktuator kann auch in mehrere Endanschlagstellungen gefahren werden, sofern vorhanden. Das Verstellen in die Endanschlagstellung kann dediziert für die Beschädigungserkennung erfolgen. Das Verstellen in die Endanschlagstellung kann aber beispielsweise im normalen Getriebebetrieb üblicherweise erfolgen, beispielsweise wenn ein Gang automatisch eingelegt oder ausgelegt wird.
Das Verfahren weist einen Schritt eines Bestimmens einer Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung auf. Beispielsweise kann sensorisch erfasst werden, wie weit der Aktuator eingefahren oder ausgefahren ist. Es kann auch ein Verstellweg für das Bestimmen der Aktuatorposition erfasst werden. Pro Endanschlagstellung kann eine korrespondierende Aktuatorposition bestimmt werden.
Das Verfahren weist einen Schritt eines Bestimmens einer Positionsabweichung der bestimmten Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung von einer Referenzposition auf. Die Positionsabweichung kann eine Differenz der bestimmten Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung, also beispielsweise der gemessenen Aktuatorposition bei dem Endanschlag, von der Referenzposition sein. Die Referenzposition kann beispielsweise werkseitig hinterlegt werden. Die Referenzposition kann eine berechnete oder initial gemessene Position des Aktuators in der Endanschlagsstellung sein, welche beispielsweise werksseitig hinterlegt wird.
Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens, ob die Positionsabweichung größer als ein erster Positionsabweichungsgrenzwert ist, aufweisen. Der erste Positionsabweichungsgrenzwert kann eine Abweichung von der Referenzposition sein, ab welcher eine Beschädigung des mechanischen Verbindungselements vermutet wird. Beispielsweise kann bei einem werksneuen Getriebe ein Ausfahren des Aktuators von einer vollständig eingefahrenen Startposition um 10 mm erforderlich sein, um die Klauenkupplung des Getriebes zu schließen und an einem Endanschlag anzukommen. Durch Verschleiß kann dieser Verstellweg länger oder auch kürzer werden. Ab einem gewissen Verschleiß kann dann eine Beschädigung vermutet werden. Beispielsweise kann es nach einer umfangreichen Benutzung notwendig sein, den Aktuator von einer vollständig eingefahrenen Startposition um 12 mm auszufahren, um die Klauenkupplung des Getriebes zu schließen und an einem Endanschlag anzukommen. Es ergibt sich eine Positionsabweichung von 2 mm. Ab einem Positionsabweichungsgrenzwert von 1 mm wird aber eine Beschädigung vermutet, beispielsweise weil dann ein gewünschtes Schaltverhalten des Getriebes nicht mehr mit ausreichend hoher Wahrscheinlichkeit sichergestellt sein könnte.
Allerdings kann die Positionsabweichung durch viele Faktoren beeinflusst werden, welche eine Beschädigungserkennung unzuverlässig machen kann. Beispielsweise können eine Betriebstemperatur, eine Last im Antriebsstrang, eine Verformung aufgrund von einer Fahrzeugbewegung und alternativ oder zusätzlich Fahrzeugbeladung sowie Lenkbewegungen und Bremsbetätigungen eine Beschädigungserkennung nur auf Basis der Positionsabweichung unzuverlässig machen.
Aus diesem Grund ist bei dem Verfahren ein Bestimmen eines Verbindungselementspiels, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist, vorgesehen. Damit kann die Beschädigungsvermutung auf Basis der Positionsabweichung plausibilisiert werden. Das Verbindungselementspiel kann aber auch an sich bereits ein ausreichender Kennwert sein, um die Beschädigung zu erkennen. Die Spielmessung kann beispielsweise aber, nicht wie beispielsweise die Positionsabweichung, im regulären Betrieb des Getriebes bestimmt werden, beispielsweise beim Gangwechsel, sondern eine spezielle Ansteuerung erfordern. Entsprechend kann nur auf Basis der Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert eine Verbindungselementspielerfassung mit der speziellen Ansteuerung erfolgen. Dadurch wird die reguläre Nutzung des Getriebes nicht oder nur wenig gestört und die Beschädigungserfassung kann zudem besonders effizient sein. Sofern die bestimmte Positionsabweichung nicht größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist, kann dagegen kein Bestimmen des Verbindungselementspiels erfolgen. Stattdessen erfolgt dann beispielsweise weiter ein Bestimmen der Positionsabweichung in der Endanschlagsstellung von einer Referenzposition bei einem nächsten Verstellen des Aktuators in die Endanschlagstellung.
Das Verfahren kann einen Schritt eines Bestimmens der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel aufweisen. Beispielsweise kann bei einem bestimmten Mindestspiel eine Beschädigung erkannt werden. Sofern das bestimmte Verbindungselementspiel kleiner als das Mindestspiel ist, kann erkannt werden, dass das mechanische Verbindungselement unbeschädigt ist. In diesem Fall kann eine erneute Bestimmung des Verbindungselementspiels zur Verifizierung erfolgen oder das Verfahren erneut begonnen werden, beispielsweise um eine kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Beschädigungsüberwachung zu implementieren. Einige oder auch alle Schritte des Verfahrens können beispielsweise in gewissen Zeitabständen wiederholt werden.
Das Verfahren kann gangabhängig erfolgen. Beispielsweise können bei verschiedenen Gängen verschiedene Aktuatoren und alternativ oder zusätzlich Referenzpositionen und jeweilige Grenzwerte berücksichtigt werden. Das Verfahren kann betriebszustandsabhängig erfolgen. Beispielsweise können jeweilige Grenzwerte, wie der erste Positionsabweichungsgrenzwert, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand vorgegeben werden. Beispielsweise kann so eine Betriebstemperatur berücksichtigt werden. Je nach Betriebstemperatur kann sich eine Länge jeweiliger mechanischer Verbindungselemente ändern, sodass beispielsweise eine größere oder kleinere Positionsabweichung zulässig ist, bevor ein Verdacht einer Beschädigung vorliegt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Bestimmen des Verbindungselementspiels erfolgt, indem der Aktuator bei geschlossenem Schaltelement und einem an dem Schaltelement anliegenden Mindestmoment verstellt wird. Beispielsweise kann eine Drehmomentübertragung über das Schaltelement erfolgen, wenn das Verbindungselementspiel bestimmt wird. Das anliegende Mindestmoment kann so groß gewählt werden, dass das Schaltelement durch Verstellen des Aktuators nicht geöffnet wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Betätigungskraft des Aktuators so gering eingestellt werden, dass das anliegende Mindestmoment zum Öffnen des Schaltelements nicht überwunden werden kann. Das mechanische Verbindungselement wird so gewissermaßen durch das unter Last stehende Schaltelement gehalten, sodass der Aktuator, sofern das mechanische Verbindungselement nicht gebrochen ist, nur um ein Spiel in der mechanischen Übertragung von dem Aktuator zu dem Schaltelement bewegt werden kann. So ist die Bestimmung des Spiels ohne zusätzliche Sensoren möglich. Beispielsweise wird der Aktuator in beide Richtungen aus seiner derzeitigen Stellung bei dem Bestimmen des Verbindungselementspiels verstellt. So kann ein Gesamtspiel bestimmt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens eines Bruchs des mechanischen Verbindungselements aufweist, sofern während des Bestimmens des Verbindungselementspiels eine Aktuatorposition erreicht wird, welche zu einem Gangverlust korrespondiert. Die Aktuatorposition, welche zu dem Gangverlust korrespondiert, kann eine Position sein, bei welcher das Schaltelement geschlossen ist. Beispielsweise würde also bei unbeschädigtem Verbindungselement bei einem entsprechenden Verstellen des Aktuators der derzeitige Gang ausgelegt oder gewechselt werden. Dieser Bestimmung des Bruchs liegt der Gedanke zugrunde, dass der Aktuator durch das unter Last stehende Schaltelement nur im Umfang des Verbindungselementspiels bewegbar ist. Sofern eine größere Verstellbewegung des Aktuators möglich ist, wird dann entsprechend von einem Bruch ausgegangen. In einer Variante wird dabei das Bestimmen des Verbindungselementspiels mehrfach wiederholt und erst bei einer Mindestanzahl an Malen eines Erreichens der Aktuatorposition, welche zu dem Gangverlust korrespondiert, der Bruch bestimmt. Dadurch kann eine falsche Bestimmung eines Bruchs vermieden werden, weil sich das Schaltelement beispielsweise aufgrund einer Erschütterung trotz des anliegenden Mindestmoments bei der Verbindungselementspielbestimmung gelöst hat oder das Schaltelement zuvor überhaupt nicht richtig geschlossen war. Das mehrfache Bestimmen des Verbindungselementspiels kann immer erfolgen oder beispielsweise auch nur, falls eine Aktuatorposition erreicht wurde, welche zu einem Gangverlust korrespondiert.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Bestimmen der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel ein Bestimmen eines Verschleißes des mechanischen Verbindungselements aufweist, sofern das bestimmte Verbindungselementspiel größer als ein erster Spielschwellwert ist. Zusätzlich kann das Bestimmen des Verschleißes des mechanischen Verbindungselements erfordern, dass das bestimmte Verbindungselementspiel kleiner oder gleich einem zweiten Spielschwellwert ist. Sofern das bestimmte Verbindungselementspiel kleiner als der erste Spielschwellwert ist, kann das mechanische Verbindungselement dagegen als unbeschädigt bestimmt werden. In diesem Fall war die Beschädigungsvermutung wegen der bestimmten Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert beispielsweise falsch. Durch das Erfordernis, dass das bestimmte Verbindungselementspiel kleiner oder gleich dem zweiten Spielschwellwert ist, kann der Verschleiß von anderen Beschädigungsformen unterschieden werden. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass das Bestimmen der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel ein Bestimmen eines Bruchs des mechanischen Verbindungselements aufweist, sofern das bestimmte Verbindungselementspiel größer als der zweite Spielschwellwert ist. Dafür kann der zweite Spielschwellwert beispielsweise so groß gewählt werden, dass ein entsprechendes Verbindungselementspiel durch einen blo-ßen Verschleiß nicht möglich ist. So ist eine Klassifizierung der Beschädigungsart in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel möglich. Dadurch ist eine Diagnose einer Fehlerart möglich.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Bestimmen des Verbindungselementspiels, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist, mehrfach erfolgt. Dadurch können beispielsweise Durchschnittswerte gebildet werden, damit zufällige Abweichungen, beispielsweise aufgrund von Erschütterungen und derzeitigen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs, nicht in einer irrtümlichen Beschädigungserkennung resultieren. Alternativ zu einem Durchschnittswert kann auch eine Verifizierung durch eine mehrfache Bestätigung von Messungen erfolgen. Beispielsweise kann das Bestimmen des Verschleißes des mechanischen Verbindungselements nur erfolgen, sofern eine Mindestanzahl von Malen das bestimmte Verbindungselementspiel größer als der erste Spielschwellwert und kleiner oder gleich der zweite Spielschwellwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestimmen des Bruchs des mechanischen Verbindungselements nur erfolgen, sofern eine Mindestanzahl von Malen das bestimmte Verbindungselementspiel größer als der zweite Spielschwellwert ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Verfahren ein Anlernen eines Referenzspiels durch eine initiale Spielmessung aufweist. Beispielsweise kann nach einer erstmaligen Inbetriebnahme nach Herstellung des Getriebes oder dessen Einbau in das Kraftfahrzeug die initiale Spielmessung durchgeführt werden. Ebenso kann das Anlernen des Referenzspiels auch nach einer Wartung oder Austausch von Teilen, insbesondere aufgrund von Verschleiß, erfolgen. Das Referenzspiel kann das Verbindungselementspiel bei der initialen Spielmessung sein. Die initiale Spielmessung kann genauso erfolgen, wie das sonstige Bestimmen des Verbindungselementspiels. Das Referenzspiel kann in einem permanenten Speicher einer Diagnosevorrichtung gespeichert werden. Der erste Spielschwellwert kann in Abhängigkeit von dem Referenzspiel bestimmt werden. Dadurch kann der erste Spielschwellwert an das jeweilige initiale Spiel eines spezifischen Getriebes angepasst werden. Dadurch ist die Beschädigungserkennung besonders genau. Beispielsweise können je nach Toleranzen der Bauteile jeweilige Getriebe trotz einer ansonsten identischen Bauart die Getriebe jeweils individuell andere initiale Verbindungselementspiele aufweisen. Im Neuzustand kann sich also das Verbindungselementspiel bereits bei Getrieben gleicher Bauart erheblich unterscheiden, was so bei der Beschädigungserkennung berücksichtigt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Spielschwellwert in Abhängigkeit von dem Referenzspiel bestimmt werden. Jeweilige Schwellwerte, welche nicht in Abhängigkeit von dem Referenzspiel bestimmt werden, können beispielsweise werkseitig fest vorgegeben werden, beispielsweise auf der Basis von Simulationen und alternativ oder zusätzlich stochastischen Berechnungen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Verfahren ein Anlernen eines Referenzspiels durch eine initiale Spielmessung für jeden Gang des Getriebes aufweist. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass in jedem Gang oder auch bei jedem Schaltzustand des Getriebes ein initiales Verbindungselementspiel anders sein kann. Entsprechend kann dann beispielsweise der erste Spielschwellwert und alternativ oder zusätzlich der zweite Spielschwellwert für jeden Gang in Abhängigkeit von dem Referenzspiel bestimmt werden. Das Bestimmen der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel kann gangabhängig erfolgen. Dadurch kann die Beschädigungserkennung besonders zuverlässig und auch beispielsweise in vielen Schaltzuständen des Getriebes erfolgen. Ebenso kann so alternativ oder zusätzlich eine Beschädigung unterschiedlicher mechanischer Verbindungselemente bestimmt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens eines Bruchs des mechanischen Verbindungselements aufweist, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als ein zweiter Positionsabweichungsgrenzwert ist. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass bei einer entsprechenden hohen Positionsabweichung beim Verstellen des Aktuators in die Endanschlagstellung eine solche Abweichung nur aufgrund eines Bruchs möglich ist. In diesem Fall kann auf ein Bestimmen des Verbindungselementspiels zur Beschädigungserkennung verzichtet werden. Dadurch können Brüche besonders schnell erkannt werden. Zudem kann eine weitere Getriebebeschädigung als Folge des bereits vorhandenen Bruchs aufgrund der Bestimmung des Verbindungselementspiels potentiell vermieden werden. Auch dabei kann ein mehrfaches Bestimmen der Positionsabweichung erfolgen und der Bruch erst bestimmt werden, sofern eine Mindestanzahl von Malen die bestimmte Positionsabweichung größer als der zweite Positionsabweichungsgrenzwert ist. Dadurch kann der Bruch besonders zuverlässig erkannt werden und eine irrtümliche Brucherkennung aufgrund einer zufälligen Überschreitung des zweiten Positionsabweichungsgrenzwert vermieden werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Verstellen des Aktuators in die Endanschlagstellung, das Bestimmen der Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung und das Bestimmen der Positionsabweichung der bestimmten Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung von der Referenzposition mehrfach erfolgt. Auch dadurch kann jeweils vermieden werden, dass zufällige Effekte zu einer falschen Beschädigungserkennung führen. Das Bestimmen des Verbindungselementspiels kann beispielsweise nur erfolgen, sofern eine Mindestanzahl von Malen die Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist. Dadurch kann eine unnötige Spielbestimmung vermieden werden. Beispielsweise kann die Wiederholung der Positionsabweichungsbestimmung zyklisch erfolgen, beispielsweise in vorgegebenen Zeitabständen. Beispielsweise kann die Wiederholung auch erfolgen, wenn sich bei einem ersten Bestimmen der Positionsabweichung ergeben hat, dass die Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist. Dann kann die Positionsabweichungsbestimmung wiederholt werden, beispielsweise eine vorgegebene Anzahl von Malen und alternativ oder zusätzlich unmittelbar danach, um zu verifizieren, ob tatsächlich eine Beschädigungsvermutung vorliegt oder es sich um eine zufällige Abweichung handelt. Nur wenn die Beschädigungsvermutung durch die Wiederholungen dann ausreichend bestätigt wird, erfolgt dann das Bestimmen des Verbindungselementspiels.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass bei der Spielmessung der Aktuator zuerst in Richtung eines geschlossenen Schaltelements verstellt wird und dann in Richtung eines geöffneten Schaltelements. Beispielsweise kann in Richtung des geschlossenen Schaltelements durch das Schaltelement ein Endanschlag gebildet werden, sodass der Verstellweg des Aktuators grundsätzlich begrenzt sein kann. Durch die Reihenfolge der Verschiebung zuerst in Richtung des geschlossenen Schaltelements kann so ein Öffnen des Schaltelements oder ein Verstellen in eine Aktuatorposition, welche zu einem Gangverlust korrespondiert, vermieden werden. Beispielsweise kann also erst in Richtung des derzeitigen Gangs und dann in Richtung einer Neutralposition verstellt werden. Dadurch kann auch bei einem eventuellen Gangverlust eine Spielmessung erfolgreich durchgeführt werden, sodass ein einfach zu verarbeitender Wert in einer kurzen Zeit ermittelt werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Verfahren ein Anlernen der Referenzposition durch ein initiales Verstellen des Aktuators in die Endanschlagstellung aufweist. Sofern mehrere Endanschläge vorgesehen sind, kann auch für jede Endanschlagstellung eine zugeordnete Referenzposition angelernt werden. Der Endanschlag kann durch das Getriebe oder auch den Aktuator selbst vorgegeben sein. Beispielsweise kann nach einer erstmaligen Inbetriebnahme nach Herstellung des Getriebes oder dessen Einbau in das Kraftfahrzeug die initiale Referenzposition für jeden Endanschlag angelernt werden. Ebenso kann das Anlernen der jeweiligen Referenzpositionen auch nach einer Wartung oder Austausch von Teilen, insbesondere aufgrund von Verschleiß, erfolgen. Die Referenzposition kann beispielsweise bestimmt werden, indem der Aktuator maximal in beide Richtungen verstellt wird. Jeweilige Referenzpositionen können in dem permanenten Speicher der Diagnosevorrichtung gespeichert werden. Durch das Anlernen kann auf ein aufwendiges Bestimmen jeweiliger Referenzpositionen, beispielsweise durch Simulationen oder externe Messungen, verzichtet werden. Ebenso kann so auf die Nutzung ungenauer Standardreferenzpositionen verzichtet werden. Dadurch ist die Beschädigungserkennung besonders genau. Beispielsweise kann je nach Toleranzen der Bauteile jeweilige Getriebe trotz einer ansonsten identischen Bauart jedes Getriebe andere Referenzpositionen aufweisen. Im Neuzustand können sich also bereits bei Getrieben gleicher Bauart die Referenzpositionen erheblich unterscheiden, was so bei der Beschädigungserkennung berücksichtigt werden kann.
Ein zweiter Aspekt betrifft eine Diagnosevorrichtung zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselements zwischen einem Aktuator und einem Schaltelement eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Die Diagnosevorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar.
Die Diagnosevorrichtung weist eine Steuervorrichtung auf, welche zum Steuern eines Verstellens des Aktuators ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung jeweilige elektrische Signale an den Aktuator übermitteln, damit sich dieser in eine Endanschlagstellung verstellt. Die Diagnosevorrichtung weist eine Sensorvorrichtung auf, welche zum Erfassen einer Aktuatorposition ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung dafür einen Wegsensor oder Positionssensor aufweisen, welcher an dem Aktuator angeordnet ist. Dagegen kann die Diagnosevorrichtung frei von einem an dem mechanischen Verbindungselement, dessen Beschädigung erkannt werden soll, befestigtem Sensor sein. Die Diagnosevorrichtung weist eine Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung auf, welche zum Bestimmen einer Positionsabweichung der erfassten Aktuatorposition in einer Endanschlagsstellung des Aktuators von einer Referenzposition ausgebildet ist. Die Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung kann beispielsweise eine Rechenvorrichtung sein und alternativ oder zusätzlich einen Mikroprozessor aufweisen. Die Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung kann die Positionsabweichung beispielsweise in Abhängigkeit von Sensorsignalen der Sensorvorrichtung bestimmen. Die Diagnosevorrichtung weist eine Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung auf, welche zum Bestimmen eines Verbindungselementspiels, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als ein erster Positionsabweichungsgrenzwert ist, ausgebildet ist. Die Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung kann beispielsweise eine Rechenvorrichtung sein und alternativ oder zusätzlich einen Mikroprozessor aufweisen. Beispielsweise können die Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung und die Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung durch die gleiche Vorrichtung gebildet sein. Die Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung kann das Verbindungselementspiel beispielsweise in Abhängigkeit von Sensorsignalen der Sensorvorrichtung bestimmen. Die Diagnosevorrichtung weist eine Beschädigungserkennungsvorrichtung auf, welche zum Bestimmen der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel ausgebildet ist. Die Beschädigungserkennungsvorrichtung kann beispielsweise eine Rechenvorrichtung sein und alternativ oder zusätzlich einen Mikroprozessor aufweisen. Beispielsweise kann die Beschädigungserkennungsvorrichtung durch die gleiche Vorrichtung wie die Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung und alternativ oder zusätzlich die Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung gebildet sein. Die Beschädigungserkennungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das bestimmte Verbindungselementspiel mit jeweiligen Schwellwerten zu vergleichen.
Kurze Beschreibung der Figuren

1 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselements zwischen einem Aktuator und einem Schaltelement eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs.
2 veranschaulicht eine Diagnosevorrichtung, welche zum Durchführen des Verfahrens gemäß 1 ausgebildet ist.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 veranschaulicht ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung eines als Schaltgabel ausgebildeten mechanischen Verbindungselements 10 zwischen einem Aktuator 12 und einem Schaltelement 14 eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Eine Diagnosevorrichtung 16 zum Durchführen des Verfahrens ist in 2 veranschaulicht. Der Aktuator 12 ist in dem gezeigten Beispiel als pneumatischer Zylinder ausgebildet, welcher durch sein Verstellen das Verbindungselement 10 axial bewegt. Das Schaltelement 14 ist als formschlüssige Klauenkupplung ausgebildet, welche zwei Wellen drehfest miteinander verbinden kann. Das Schaltelement 14 kann durch den Aktuator 12 über das Verbindungselement 10 betätigt und so zwischen einem geöffneten und geschlossenen Zustand verstellt werden.
In einem ersten Schritt 50 des Verfahrens werden initial jeweilige Referenzpositionen von Endanschlagsstellungen des Aktuators 12 angelernt, indem eine entsprechende Verstellung des Aktuators 12 durch eine Steuervorrichtung 18 der Diagnosevorrichtung 16 in die jeweiligen Endanschlagsstellungen gesteuert wird. Zudem wird in dem Schritt 50 des Anlernens für jeden Gang des Getriebes ein Referenzspiel des Verbindungselements 10 angelernt. Dazu wird eine Spielmessung bei jedem Gang durchgeführt, indem der Aktuator 12 bei geschlossenem Schaltelement 14 und einem an dem Schaltelement 14 anliegenden Mindestmoment verstellt wird. Dafür weist die Diagnosevorrichtung 16 eine Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung 26 auf. Das Referenzspiel entspricht dabei dem möglichen Verstellweg des Aktuators 12 in diesem Zustand. Die jeweiligen Referenzpositionen und die jeweiligen initialen Verbindungselementspielwerte werden in einem Datenspeicher 20 der Diagnosevorrichtung 16 gespeichert. Die jeweiligen Positionen und Verbindungselementspiele werden damit mittels einer Sensorvorrichtung 22 der Diagnosevorrichtung 16, welche zum Erfassen einer Aktuatorposition ausgebildet ist, erfasst.
In einem Schritt 52 erfolgt ein Verstellen des Aktuators 12 in eine Endanschlagstellung. In dieser Endanschlagstellung wird die Aktuatorposition in einem Schritt 54 bestimmt. In einem Schritt 56 wird eine Positionsabweichung der bestimmten Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung von der angelernten Referenzposition des jeweiligen Gangs mittels einer Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung 24 der Diagnosevorrichtung 16 bestimmt. Sofern sich dabei ergibt, dass die Positionsabweichung größer als ein erster Positionsabweichungsgrenzwert ist, werden die Schritte 52, 54 und 56 mehrfach wiederholt, beispielsweise drei Mal. Sofern die Positionsabweichung bei jeder oder zumindest einer Mindestanzahl von Malen größer als der erster Positionsabweichungsgrenzwert ist, besteht ein Verdacht einer Verbindungselementbeschädigung.
Sofern die Positionsabweichung bei jeder oder zumindest einer Mindestanzahl von Malen größer als ein zweiter Positionsabweichungsgrenzwert, welcher größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist, ist, wird mit Schritt 58 weiter verfahren und dort unmittelbar ein Bruch des Verbindungselements 10 erkannt. In der Folge wird das Verfahren zum Erkennen der Beschädigung bereits hier beendet. Der Bruch und sonstige Beschädigungen werden durch eine Beschädigungserkennungsvorrichtung 28 bestimmt und auch klassifiziert, was noch im Folgenden weiter erläutert wird.
Sofern die Positionsabweichung bei jeder oder zumindest einer Mindestanzahl von Malen größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert aber kleiner als der zweite Positionsabweichungsgrenzwert ist, wird mit Schritt 60 fortgefahren. In Schritt 60 wird ein derzeitiges Verbindungselementspiel für den derzeit eingelegten Gang mehrfach bestimmt. Dann erfolgt in Schritt 62 ein Bestimmen der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements 10 in Abhängigkeit von den bestimmten derzeitigen Verbindungselementspielen in dem entsprechenden Gang. Sofern das derzeitige Verbindungselementspiel bei jeder oder zumindest einer Mindestanzahl von Malen größer als ein erster Positionsabweichungsgrenzwert und kleiner oder gleich als ein zweiter Positionsabweichungsgrenzwert ist, wird das Verbindungselement 10 in Schritt 62 als durch Verschleiß beschädigt klassifiziert. Sofern das derzeitige Verbindungselementspiel bei jeder oder zumindest einer Mindestanzahl von Malen größer als der zweite Positionsabweichungsgrenzwert ist, wird das Verbindungselement 10 in Schritt 62 als durch Bruch beschädigt klassifiziert. Der erste Positionsabweichungsgrenzwert und der zweite Positionsabweichungsgrenzwert wurden dabei vorher in dem hier beschriebenen Beispiel in Schritt 50 in Abhängigkeit von dem angelernten Referenzspiel für jeden Gang bestimmt.
Sofern das derzeitige Verbindungselementspiel bei jeder oder zumindest einer Mindestanzahl von Malen kleiner oder gleich als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist, wird dagegen in Schritt 62 geschlussfolgert, dass das Verbindungselement 10 unbeschädigt ist. Die Beschädigungsvermutung konnte in diesem Fall nicht verifiziert werden und das Verbindungselement 10 wird als unbeschädigt klassifiziert. In diesem Fall kann das Verfahren nach einer gewissen Zeitdauer erneut mit Schritt 52 gestartet werden. So kann periodisch geprüft werden, ob das Verbindungselement 10 beschädigt ist.
Der Schritt 50 kann beispielsweise erneut nach einer Reparatur des Getriebes ausgeführt werden. Beispielsweise können das initiale Verbindungselementspiel und die Referenzpositionen neu angelernt werden, wenn das Verbindungselement 10 ausgetauscht wurde.
Bezugszeichen

10: mechanisches Verbindungselement
12: Aktuator
14: Schaltelement
16: Diagnosevorrichtung
18: Steuervorrichtung
20: Datenspeicher
22: Sensorvorrichtung
24: Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung
26: Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung
28: Beschädigungserkennungsvorrichtung
50: Schritt eines Anlernens der Referenzpositionen und Referenzspiele
52: Schritt eines Verstellens des Aktuators in eine Endanschlagsstellung
54: Schritt eines Bestimmens der Aktuatorposition
56: Schritt eines Bestimmens der Positionsabweichung der Aktuatorposition
58: Schritt eines Erkennens eines Bruches des Verbindungselements
60: Schritt eines Bestimmens eines derzeitigen Verbindungselementspiels
62: Schritt eines Bestimmens der Beschädigung des Verbindungselements

Claims

Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselements (10) zwischen einem Aktuator (12) und einem Schaltelement (14) eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: - Verstellen des Aktuators in eine Endanschlagstellung (52); - Bestimmen einer Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung (54); - Bestimmen einer Positionsabweichung der bestimmten Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung von einer Referenzposition (56); - Bestimmen eines Verbindungselementspiels, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als ein erster Positionsabweichungsgrenzwert ist (60); - Bestimmen der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel (62).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (60) des Verbindungselementspiels erfolgt, indem der Aktuator (12) bei geschlossenem Schaltelement (14) und einem an dem Schaltelement (14) anliegenden Mindestmoment verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens (58) eines Bruchs des mechanischen Verbindungselements (10) aufweist, sofern während des Bestimmens (60) des Verbindungselementspiels eine Aktuatorposition erreicht wird, welche zu einem Gangverlust korrespondiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (62) der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements (10) in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel ein Bestimmen (62) eines Verschleißes des mechanischen Verbindungselements aufweist, sofern das bestimmte Verbindungselementspiel größer als ein erster Spielschwellwert und kleiner oder gleich einem zweiten Spielschwellwert ist und ein Bestimmen eines Bruchs (58) des mechanischen Verbindungselements aufweist, sofern das bestimmte Verbindungselementspiel größer als der zweite Spielschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (60) des Verbindungselementspiels, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert ist, mehrfach erfolgt, und das Bestimmen (62) des Verschleißes des mechanischen Verbindungselements (10) nur erfolgt, sofern eine Mindestanzahl von Malen das bestimmte Verbindungselementspiel größer als der erste Spielschwellwert und kleiner oder gleich der zweite Spielschwellwert ist und das Bestimmen (58) des Bruchs des mechanischen Verbindungselements (10) nur erfolgt, sofern eine Mindestanzahl von Malen das bestimmte Verbindungselementspiel größer als der zweite Spielschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Anlernen (50) eines Referenzspiels durch eine initiale Spielmessung aufweist, wobei der erste Spielschwellwert in Abhängigkeit von dem Referenzspiel bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Anlernen (50) eines Referenzspiels durch eine initiale Spielmessung für jeden Gang des Getriebes aufweist, wobei der erste Spielschwellwert für jeden Gang in Abhängigkeit von dem Referenzspiel bestimmt wird und wobei das Bestimmen (62) der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements (10) in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel gangabhängig erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens (58) eines Bruchs des mechanischen Verbindungselements (10) aufweist, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als ein zweiter Positionsabweichungsgrenzwert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellen (52) des Aktuators (12) in die Endanschlagstellung, das Bestimmen (54) der Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung und das Bestimmen (56) der Positionsabweichung der bestimmten Aktuatorposition in der Endanschlagsstellung von der Referenzposition mehrfach erfolgt und das Bestimmen (60) des Verbindungselementspiels nur erfolgt, sofern eine Mindestanzahl von Malen die Positionsabweichung größer als der erste Positionsabweichungsgrenzwert bestimmte wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Spielmessung der Aktuator (12) zuerst in Richtung eines geschlossenen Schaltelements (14) verstellt wird und dann in Richtung eines geöffneten Schaltelements (14).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Anlernen (50) der Referenzposition durch ein initiales Verstellen des Aktuators (12) in die Endanschlagstellung aufweist.
Diagnosevorrichtung (16) zum Erkennen einer Beschädigung eines mechanischen Verbindungselements (10) zwischen einem Aktuator (12) und einem Schaltelement (14) eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei die Diagnosevorrichtung (16) eine Steuervorrichtung (18), welche zum Steuern (52) eines Verstellens des Aktuators (12) ausgebildet ist, eine Sensorvorrichtung (22), welche zum Erfassen (54) einer Aktuatorposition ausgebildet ist, eine Positionsabweichungsbestimmungsvorrichtung (24), welche zum Bestimmen (56) einer Positionsabweichung der erfassten Aktuatorposition in einer Endanschlagsstellung des Aktuators (12) von einer Referenzposition ausgebildet ist, eine Verbindungselementspielbestimmungsvorrichtung (26), welche zum Bestimmen (60) eines Verbindungselementspiels, sofern die bestimmte Positionsabweichung größer als ein erster Positionsabweichungsgrenzwert ist (28), ausgebildet ist, und eine Beschädigungserkennungsvorrichtung, welche zum Bestimmen (62) der Beschädigung des mechanischen Verbindungselements (10) in Abhängigkeit von dem bestimmten Verbindungselementspiel ausgebildet ist, aufweist.