WO2016131448A1 - VERFAHREN ZUR REDUZIERUNG VON SCHÄDEN UND VERSCHLEIß EINES TRIBOLOGISCHEN SYSTEMS EINES GETRIEBESYSTEMS - Google Patents

VERFAHREN ZUR REDUZIERUNG VON SCHÄDEN UND VERSCHLEIß EINES TRIBOLOGISCHEN SYSTEMS EINES GETRIEBESYSTEMS Download PDF

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WO2016131448A1
WO2016131448A1 PCT/DE2016/200026 DE2016200026W WO2016131448A1 WO 2016131448 A1 WO2016131448 A1 WO 2016131448A1 DE 2016200026 W DE2016200026 W DE 2016200026W WO 2016131448 A1 WO2016131448 A1 WO 2016131448A1
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wear
transmission
factor
temperature
transmission system
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PCT/DE2016/200026
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English (en)
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Inventor
Loyal George Macmillian
Christian Schneider
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0405—Monitoring quality of lubricant or hydraulic fluids

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing damage and wear of a tribological system of a transmission system comprising a transmission and a clutch, which are guided in a transmission oil, wherein a transmission temperature and a number of circuits of the transmission are measured and fed to a mathematical model.
  • transmission systems which comprise a transmission and a clutch, which are mounted together in a transmission oil.
  • wear of the mechanical components leads to deposits in the transmission oil.
  • a temperature-dependent oxidation of the gear oil occurs.
  • the early change of the transmission oil is costly and leads to much waste, which pollutes the environment. Too late change of the transmission fluid may result in transmission damage due to the use of a worn transmission fluid.
  • a loss of function of the transmission leads to dissatisfaction of the vehicle user and to a poor market acceptance.
  • US Pat. No. 8,050,814 B2 discloses a method for determining the remaining service life of transmission oil, in which the service life of the transmission oil is predicted from the number of gearshifts of the transmission and from a determination of a transmission temperature.
  • the invention has for its object to provide a method for reducing damage and wear of a tribological system of the transmission system, in which the life of the transmission fluid is increased and always the right time to change the gear oil is found.
  • the object is achieved in that a wear factor is calculated by the, the tribological transmission system mapping mathematical wear model, depending on an operating state of the transmission system to reduce the wear of the transmission system is changed.
  • a wear factor is determined from a plurality of individual wear results of a plurality of circuits of the transmission, which is combined to form the wear factor with a temperature factor.
  • the tribological wear model comprising transmission and clutch mounted in the transmission oil, and considers not only the friction material, but also the temperature conditions in the transmission system.
  • the wear factor of a total wear module and the temperature factor of a temperature determination module for determining the wear factor are weighted in a sum. This weighting has the advantage that reference can be made to the specific transmission system used and thus a correct wear factor can be determined.
  • the individual wear result for reproducing the occurring wear during a single gear shift of the transmission is calculated.
  • each shift is evaluated individually, resulting in a precise wear factor.
  • the individual wear result is determined as a function of at least one current operating parameter of the transmission system, wherein the individual wear results of a gear are combined to form a gear wear sum and a total wear sum is formed from the individual gear wear sums, from which the wear factor is derived.
  • the gear wear amount outputted for each individual gear is compared with an actuator limit value, and when the actuator limit value is exceeded, a gear actuator link profile is shifted.
  • wear effects of the mechanically actuated actuator of the clutch are considered in the determination of the wear factor.
  • an oil sump temperature and / or a clutch temperature and / or a cooling water temperature of an internal combustion engine are used as input variables of the temperature determination module. Since a variety of temperatures influencing the transmission system are taken into account by these different temperatures, a reliable temperature-dependent degradation of the transmission oil can be determined from this.
  • the wear factor is compared with a plurality of wear threshold values having a different size, wherein each wear threshold value is assigned a measure for changing the operating state of the transmission system, which is triggered when the respective wear threshold value is exceeded.
  • each wear threshold value is assigned a measure for changing the operating state of the transmission system, which is triggered when the respective wear threshold value is exceeded.
  • certain operating conditions may be changed, such as a power limit, a reduction in shift, or a moment intervention. Execution These operating conditions allow a faster recovery of the tribological gear system.
  • the wear factor is fed to a temperature-dependent regeneration calculation, wherein a regenerated wear factor is determined.
  • a temperature-dependent regeneration calculation wherein a regenerated wear factor is determined.
  • the regenerated wear factor is compared with a plurality of threshold values of different magnitude, wherein each measure is associated with the measure for changing the operating state of the transmission or an indication of a transmission oil change, which are triggered when the threshold value is exceeded. Due to this comparison, the wear model can respond to the current status of the tribological system by, for example, setting a specific service interval for the transmission system.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a method according to the invention with a tribological wear model of a transmission system
  • Fig. 4 shows an embodiment of a method for setting a
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention with a wear model of a tribological transmission system.
  • a tribological system is understood to mean a description of friction, calculation and measurement of friction coefficients, wear and required lubrication between interacting surfaces in relative motion.
  • the wear model has a single wear module 100, the output of which is fed to a total wear module 200.
  • the wear factor 50 output by the total wear module 200 is combined at a summation point 600 with a temperature factor of 70.
  • This temperature factor 70 is calculated from a temperature module 500, which is based on various input variables.
  • the possible input variables include the oil sump temperature 7, the estimated clutch temperature 60, a setpoint speed 3 of a transmission input shaft, an actual speed 4 of the transmission input shaft and a coolant temperature 8 of a combustion engine.
  • wear factor 50 and temperature factor 70 are weighted prior to summation, thereby obtaining a wear factor 90.
  • the single wear module 100 determines the wear of the transmission system in a single gear shift of the transmission. For example, a drag torque 1 of the clutch, a speed 2 of the internal combustion engine, the target speed 3 of the transmission input shaft 3, the actual speed 4 of the transmission input shaft 4, the target gear 5 and the force 6, which is necessary for engaging a gear 6 as input values of a single wear calculation , entered. As a result, one obtains a switching power 10 and a switching power 20 each for a single gear insertion operation. The switching power 10 and the switching power 20 together with the oil sump temperature 7 represent the input signals of a wear calculation 120. The result of the wear calculation 120 is a wear which occurs in a single shift for a single gear. This wear value 30 is now supplied to the total wear module 200.
  • a gear wear sum 210, 21 1, 212, 213 of all shifting operations of a gear and the associated wear phenomena are determined in each case.
  • the model can be adjusted according to the existing gearbox to the corresponding number of gears.
  • the gear wear sums 210, 21 1, 212, 213 are evaluated in a total sum module 220 for all gears and a total amount of wear 40 determined which is applied to an overall wear rating 400.
  • the total wear amount 40 is evaluated and the wear factor 50 is determined as a function of this evaluation. This wear factor 50 is, as already explained, combined in the summation point 600 with the temperature factor 70.
  • Such factors may include a new gear system initial factor 81, a time factor 82, a mechanical bearing maturity factor 83, a pump factor 84, or an oil change factor 85.
  • the summation point 600 determines from all input variables the wear factor 90, which describes a temporary damage caused by the switching processes and the temperature changes of the transmission system.
  • This wear factor 90 can subsequently be subjected to a regeneration process 700, in which it is considered to what extent an existing over or under temperature changes the function of the transmission system from a tribological point of view.
  • Initial value of this regeneration process 700 is a regene- rative wear factor 95, which provides information about the service life of the tribological system and thus of the transmission oil.
  • measures which increase the service life of the transmission oil can also be triggered by individual results of this calculation model. As shown in FIG. 1, it can be determined which of the gear wear sums 210, 21 1, 212, 213 formed in the overall wear module 200 are indicative of a change in gear actuator shift profile. For this purpose, a wear error of the gear actuator is compared with a limit range (FIG. 2). If this comparison result 340 is outside the limit range, an adjustment of the gear actuator profile is necessary (step 350). If this is not the case, then the gear actuator continues to be used unchanged (step 800).
  • the embodiment in Fig. 3 shows an embodiment of a method for implementing a tribological damage protection strategy using the wear factor 90.
  • this wear factor 90 illustrates a temporary wear that can be changed by changing individual operating states of the transmission system.
  • the wear factor 90 is compared with a first wear threshold G1. If the wear factor 90 is greater than G1, the clutch energy is reduced to a minimum in step 410, which means that the clutch is either closed or opened. If this is not the case, it is checked in a further step whether the wear factor 90 is greater than a wear threshold value G2. If this is the case, the cooling of the transmission oil is increased independently of other influencing factors (step 420).
  • step 430 a shift profile of the clutch is changed to reduce the frictional energy of the clutch. If the wear factor is less than the wear threshold G3, then the normal operation (step 800) as set is continued.
  • 4 shows an exemplary embodiment of a method for implementing a tribological wear protection strategy. For this purpose, the regenerated wear factor 95 is evaluated. If the regenerated wear factor 95 is greater than a threshold value W1, an alarm for replacing the transmission oil is output in step 440. If this is not the case, then the regenerated wear factor 95 is compared with the threshold value W2.
  • the alarm is prepared for an oil change (step 450). If the regenerated wear factor 95 is smaller than the threshold value W2, a comparison is made with a threshold value W3. If the regenerated wear factor 95 is greater than the threshold value W3, a clutch torque is decreased to save energy (step 460). If this is not the case, the regenerated wear factor 95 is compared with the threshold value W4. If the regenerated wear factor 95 is greater than the threshold W4, in step 470 the clutch setting is changed to prevent NVH critical situations. Under NVH critical situations are to be understood in the following situations with excessive noise, vibration and roughness in the motor vehicle.
  • the regenerated wear value 95 is compared with a further threshold value W5, above which a synchronization power in the transmission is shifted in order to reduce synchronization energy and thus wear (step 480). If this is not the case, normal operation of the transmission system is maintained (step 800).
  • the measures implemented serve to avoid friction-critical driving ranges.
  • the solution described allows a calculation of the damage and the wear of the transmission oil, so that an optimum between durability and function of the tribological transmission system can be set individually for each vehicle.
  • the concept consists in the integration of temperature-based damage and wear-related contamination of the transmission oil, thereby reducing both to one short-term temporary damage as well as a long-term wear can be closed.
  • the illustrated model may be particularly helpful in dual clutch systems running in transmission oil.
  • the functionality of the wet-running dual-clutch system is improved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Schäden und Verschleiß eines tribologischen Systems eines Getriebesystems, welches ein Getriebe und eine Kupplung umfasst, die gemeinsam in einem Getriebeöl geführt werden, wobei eine Getriebetemperatur und eine Anzahl von Schaltungen des Getriebes gemessen und einem mathematischen Modell zugeführt werden. Bei einem Verfahren wird durch das, das tribologische Getriebesystem abbildende mathematische Abnutzungsmodell ein Abnutzungsfaktor (90, 95) berechnet, in dessen Abhängigkeit ein Betriebszustand des Getriebesystems zur Reduzierung der Abnutzung des Getriebesystem verändert wird.

Description

Verfahren zur Reduzierung von Schäden und Verschleiß eines tribologischen
Systems eines Getriebesystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Schäden und Verschleiß eines tribologischen Systems eines Getriebesystems, welches ein Getriebe und eine Kupplung umfasst, die in einem Getriebeöl geführt werden, wobei eine Getriebetemperatur und eine Anzahl von Schaltungen des Getriebes gemessen und einem mathematischen Modell zugeführt werden.
In Kraftfahrzeugen werden Getriebesysteme verwendet, welche ein Getriebe und eine Kupplung umfassen, die gemeinsam in einem Getriebeöl gelagert sind. Bei der Betätigung des Getriebesystems kommt es durch Verschleiß der mechanischen Bestandteile zu Ablagerungen in dem Getriebeöl. Darüber hinaus tritt eine temperaturabhängige Oxidation des Getriebeöls auf. Aus diesen Gründen ist es notwendig, das Getriebeöl zu wechseln. Dies geschieht in vorgegebenen Zeitintervallen. Das hat den Nachteil, dass das Getriebeöl entweder zu zeitig oder zu spät gewechselt wird. Der frühzeitige Wechsel des Getriebeöls ist kostenaufwändig und führt zu viel Abfall, welcher die Umgebung belastet. Ein zu später Wechsel des Getriebeöls kann zu einem Getriebeschaden infolge des Gebrauchs eines abgenutzten Getriebeöls führen. Ein Funktionsverlust des Getriebes führt zu Unzufriedenheit des Fahrzeugnutzers und zu einer schlechten Marktakzeptanz.
Aus der US 8,050,814 B2 ist ein Verfahren zur Ermittlung der verbleibenden Lebensdauer von Getriebeöl bekannt, bei welchem die Lebensdauer des Getriebeöls aus der Anzahl der Schaltungen des Getriebes sowie aus einer Ermittlung einer Getriebetemperatur vorausberechnet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduzierung von Schäden und Verschleiß eines tribologischen Systems des Getriebesystems anzugeben, bei welchem die Lebensdauer des Getriebeöls erhöht wird und immer der richtige Zeitpunkt zum Wechsel des Getriebeöls gefunden wird. Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass durch das, das tribologische Getriebesystem abbildende mathematische Abnutzungsmodell ein Abnutzungsfaktor berechnet wird, in dessen Abhängigkeit ein Betriebszustand des Getriebesystems zur Reduzierung der Abnutzung des Getriebesystem verändert wird. Dies hat den Vorteil, dass mittels dieses tribologischen Abnutzungsmodells in Echtzeit der durch das Getriebesystem an dem Getriebeöl auftretende Schaden während des normalen Gebrauchs des Getriebesystems bestimmt werden kann. Durch die Anpassung des Betriebszustandes des Getriebesystems an den aktuellen Abnutzungszustand wird die Lebensdauer des Getriebeöls verlängert und außerdem die zuverlässige Funktion des Gesamtsystems beibehalten.
Vorteilhafterweise wird ein Verschleißfaktor aus mehreren Einzelverschleißergebnissen einer Vielzahl von Schaltungen des Getriebes bestimmt, der zur Bildung des Abnutzungsfaktors mit einem Temperaturfaktor zusammenführt wird. Das tribologische Abnutzungsmodell, umfassend in dem Getriebeöl gelagerte Getriebe und Kupplung, und betrachtet dabei nicht nur das Reibmaterial, sondern auch die Temperaturverhältnisse im Getriebesystem. Durch die Erfassung des Einzelverschleißergebnisses wird eine besonders genaue Ermittlung des Verschleißfaktors möglich, wodurch der Zustand der Verunreinigung des Getriebeöls besonders gut bestimmt werden kann.
In einer Ausgestaltung werden der Verschleißfaktor eines Gesamtverschleißmoduls und der Temperaturfaktor eines Temperaturbestimmungsmoduls zur Bestimmung des Abnutzungsfaktors gewichtet in einer Summe zusammengefasst. Diese Wichtung hat den Vorteil, dass Bezug auf das konkret angewendete Getriebesystem genommen werden kann und somit ein korrekter Abnutzungsfaktor ermittelt werden kann.
In einer Variante wird das Einzelverschleißergebnis zur Wiedergabe des auftretenden Verschleißes während einer einzelnen Gangschaltung des Getriebes berechnet. Somit wird jeder Schaltvorgang einzeln bewertet, woraus sich ein genauer Abnutzungsfaktor ergibt. In einer Weiterbildung wird das Einzelverschleißergebnis in Abhängigkeit mindestens eines aktuellen Betriebsparameters des Getriebesystems bestimmt, wobei die Einzelverschleißergebnisse eines Ganges zu einer Gangverschleißsumme zusammenge- fasst werden und aus den einzelnen Gangverschleißsummen eine Gesamtverschleißsumme gebildet wird, aus welcher der Verschleißfaktor abgeleitet wird. Durch diese differenzierte Verschleißbetrachtung lassen sich Rückschlüsse auf den Verschleiß bei einer einzelnen Schaltung genauso wie bei mehreren Schaltungen abgeleitet werden können.
In einer Variante wird die, für jeden einzelnen Gang ausgegebene Gangverschleißsumme mit einem Stellgliedgrenzwert verglichen, wobei bei einer Überschreitung des Stellgliedgrenzwertes ein Getriebestellgliedprofil verschoben wird. Damit werden auch Verschleißeffekte des mechanisch betätigten Stellgliedes der Kupplung bei der Bestimmung des Abnutzungsfaktors betrachtet.
In einer Ausführungsform werden eine Ölsumpftemperatur und/oder eine Kupplungstemperatur und/oder eine Kühlwassertemperatur eines Verbrennungsmotors als Eingangsgrößen des Temperaturbestimmungsmoduls verwendet. Da durch diese unterschiedlichen Temperaturen eine Vielzahl das Getriebesystem beeinflussende Temperaturen berücksichtigt werden, lässt sich hieraus eine zuverlässige temperaturabhängige Degradation des Getriebeöls ermitteln.
Vorteilhafterweise wird der Abnutzungsfaktor mit mehreren, eine unterschiedliche Größe aufweisenden Abnutzungsschwellwerten verglichen, wobei jedem Abnutzungsschwellwert eine Maßnahme zur Änderung des Betriebszustandes des Getriebesystems zugeordnet ist, welche bei Überschreitung des jeweiligen Abnutzungsschwellwertes ausgelöst wird. Basierend auf dem ermittelten Schadensmodellstatus können bestimmte Betriebszustände verändert werden, wie beispielsweise eine Leistungsbegrenzung, eine Verschiebungsreduktion oder ein Momenteneingriff. Die Ausführung dieser Betriebszustände erlaubt eine schnellere Erholung des tribologischen Getrie- besystems.
In einer Ausgestaltung wird der Abnutzungsfaktor einer temperaturabhängigen Regenerationsberechnung zugeführt wird, wobei ein regenerierter Abnutzungsfaktor ermittelt wird. Die Einführung der Regeneration des Getriebesystems, welche vorteilhafterweise die Erholung bei einer vorliegenden Untertemperatur oder einer Übertemperatur des Gesamtsystems zulässt, vervollständigt das Abnutzungsmodell.
Vorteilhafterweise wird der regenerierte Abnutzungsfaktor mit mehreren, unterschiedlich großen Schwellwerten verglichen, wobei jedem Schwellwert die Maßnahme zur Änderung des Betriebszustandes des Getriebes oder ein Hinweis für einen Getriebeölwechsel zugeordnet ist, welche bei Überschreitung des Schwellwertes ausgelöst werden. Aufgrund dieses Vergleiches kann das Abnutzungsmodell auf den aktuellen Status des tribologischen Systems reagieren, indem beispielsweise ein spezifisches Serviceintervall für das Getriebesystem eingestellt wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem tribologischen Abnutzungsmodell eines Getriebesystems
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Verbesserung der Genauigkeit des Getriebeaktors,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens für die Implementation
tribologischen Schadensschutzstrategie,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Einstellung einer
tribologischen Abnutzungsschutzstrategie. ln Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Abnutzungsmodell eines tribolgischen Getriebesystems dargestellt. Unter einem tribologischen System ist eine Beschreibung von Reibung, der Berechnung und Messung von Reibungskoeffizienten, dem Verschleiß und der erforderlichen Schmierung zwischen aufeinander einwirkenden, in Relativbewegung befindlichen Oberflächen zu verstehen. Das Abnutzungsmodell weist ein Einzelverschleißmodul 100 auf, dessen Ausgangssignal einem Gesamtverschleißmodul 200 zugeführt wird. Der durch das Gesamtverschleißmodul 200 ausgegebene Verschleißfaktor 50 wird in einem Summa- tionspunkt 600 mit einem Temperaturfaktor 70 zusammengeführt. Dieser Temperaturfaktor 70 wird aus einem Temperaturmodul 500 berechnet, dem verschiedene Eingangsgrößen zugrunde liegen. Zu den möglichen Eingangsgrößen gehören die Öl- sumpftemperatur 7, die geschätzte Kupplungstemperatur 60, eine Solldrehzahl 3 einer Getriebeeingangswelle, eine Istdrehzahl 4 der Getriebeeingangswelle sowie eine Kühlmitteltemperatur 8 eines s Verbrennungsmotors.
In dem Summationspunkt 600 werden der Verschleißfaktor 50 und der Temperaturfaktor 70 vor der Summenbildung gewichtet, wodurch ein Abnutzungsfaktor 90 gewonnen wird.
Das Einzelverschleißmodul 100 bestimmt die Abnutzung des Getriebesystems bei einer einzelnen Gangschaltung des Getriebes. Als Eingangswerte einer Einzelverschleißberechnung 1 10 werden beispielsweise ein Schleppmoment 1 der Kupplung, eine Geschwindigkeit 2 des Verbrennungsmotors, die Solldrehzahl 3 der Getriebeeingangswelle 3, die Istdrehzahl 4 der Getriebeeingangswelle 4, der Zielgang 5 und die Kraft 6, die zum Einlegen eines Ganges 6 notwendig ist, eingegeben. Als Ergebnis erhält man eine Schaltenergie 10 und eine Schaltleistung 20 jeweils für einen einzelnen Gangeinlegevorgang. Die Schaltleistung 10 und die Schaltleistung 20 stellen gemeinsam mit der Ölsumpftemperatur 7 die Eingangssignale einer Verschleißberechnung 120 dar. Das Ergebnis der Verschleißberechnung 120 ist eine Abnützung, welche bei einem einzigen Schaltvorgang für einen einzigen Gang auftritt. Dieser Abnutzungswert 30 wird nun dem Gesamtverschleißmodul 200 zugeführt. Aus den, für die einzelnen Gänge durch das Einzelverschleißmodul 100 ermittelten Abnutzungswerten 31 , 32, 33, 34 wird jeweils eine Gangverschleißsumme 210, 21 1 , 212, 213 aller Schaltvorgänge eines Ganges und die damit verbundenen Abnutzungserscheinungen bestimmt. Somit gibt es eine Gangverschleißsumme 210 für die Schaltung eines ersten Ganges, eine Gangverschleißsumme 21 1 für die Schaltung eines zweiten Ganges, eine Gangverschleißsumme 212 für die Schaltung eines dritten Ganges und eine Gangverschleißsumme 213 für die Schaltungen eines vierten Ganges. Das Modell kann jeweils entsprechend des vorhandenen Getriebes an die zugehörige Anzahl der Gänge angepasst werden. Die Gangverschleißsummen 210, 21 1 , 212, 213 werden in einem Gesamtsummenmodul 220 für alle Gänge zufassend bewertet und eine Gesamtverschleißsumme 40 bestimmt, die einer Gesamtverschleißbewertung 400 zugeführt wird. In dieser Gesamtverschleißbewertung 400 wird die Gesamtverschleißsumme 40 ausgewertet und in Abhängigkeit von dieser Auswertung der Verschleißfaktor 50 bestimmt. Dieser Verschleißfaktor 50 wird, wie schon erläutert, in dem Summationspunkt 600 mit dem Temperaturfaktor 70 zusammengefasst.
Optional besteht hier noch die Möglichkeit, weitere Eingangsgrößen bei der gewichteten Summenbildung im Summationspunkt 600 zu berücksichtigen. Zu solchen Faktoren können ein Initialfaktor 81 für ein neuwertiges Getriebesystem, ein Zeitfaktor 82, ein Laufzeitfaktor 83 eines mechanischen Lagers, ein Pumpenfaktor 84 oder ein Ölwechselfaktor 85 gehören.
Der Summationspunkt 600 ermittelt aus allen Eingangsgrößen den Abnutzungsfaktor 90, welcher einen temporären Schaden, den die Schaltvorgänge und die Temperaturänderungen des Getriebesystems hervorrufen, beschreibt.
Dieser Abnutzungsfaktor 90 kann im Weiteren einem Regenerationsprozess 700 unterworfen werden, bei welchem betrachtet wird, inwieweit eine vorhandene Über- oder Untertemperatur die Funktion des Getriebesystems unter tribologischen Gesichtspunkten verändert. Ausgangswert dieses Regenerationsprozesses 700 ist ein regene- rierter Abnutzungsfaktor 95, der eine Aussage über die Lebensdauer des tribologischen Systems und somit des Getriebeöls trifft.
Neben der Auswertung des Abnutzungsfaktors 90 und des regenerierten Abnutzungsfaktors 95 können auch durch Einzelergebnisse dieses Berechnungsmodells Maßnahmen angestoßen werden, welche die Lebensdauer des Getriebeöls erhöhen. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann festgestellt werden, welche der, in dem Gesamtverschleißmodul 200 gebildeten Gangverschleißsummen 210, 21 1 , 212, 213 auf eine Veränderung eines Getriebeaktor-Verschiebeprofils hinweisen. Zu diesem Zweck wird ein Abnutzungsfehler des Getriebeaktors mit einem Grenzbereich verglichen (Fig. 2). Liegt dieses Vergleichsergebnis 340 außerhalb des Grenzbereiches, ist eine Justierung des Getriebeaktorprofils notwendig (Schritt 350). Ist dies nicht der Fall, so wird der Getriebeaktor unverändert weiter genutzt (Schritt 800).
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Implementation einer tribologischen Schadensschutzstrategie unter Verwendung des Abnutzungsfaktors 90. Wie schon erläutert, verdeutlicht dieser Abnutzungsfaktor 90 eine temporäre Abnutzung, die durch Änderung einzelner Betriebszustände des Getriebesystems geändert werden kann. Dabei wird zunächst der Abnutzungsfaktor 90 mit einem ersten Abnutzungsschwellwert G1 verglichen. Ist der Abnutzungsfaktor 90 größer als G1 , wird im Schritt 410 die Kupplungsenergie auf ein Minimum reduziert, was bedeutet, dass die Kupplung entweder geschlossen oder geöffnet wird. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem weiteren Schritt geprüft, ob der Abnutzungsfaktor 90 größer als ein Abnutzungsschwellwert G2 ist. Ist dies der Fall, so wird die Kühlung des Getriebeöls unabhängig von anderen Einflussfaktoren erhöht (Schritt 420). Wird der Abnutzungsschwellwert G2 nicht überschritten, so wird weiter untersucht, ob der Abnutzungsfaktor 90 den nächsten Abnutzungsschwellwert G3 übersteigt. Ist dies der Fall, wird im Schritt 430 ein Schaltprofil der Kupplung verändert, um die Reibungsenergie der Kupplung zu reduzieren. Ist der Abnutzungsfaktor kleiner als der Abnutzungsschwellwert G3, so wird die normale Operation (Schritt 800), wie sie eingestellt ist, weitergeführt. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Implementierung einer tribologischen Abnutzungsschutzstrategie. Zu diesem Zweck wird der regenerierte Abnutzungsfaktor 95 ausgewertet. Ist der regenerierte Abnutzungsfaktor 95 größer als ein Schwellwert W1 , so wird im Schritt 440 ein Alarm zur Auswechslung des Getriebeöls ausgegeben. Ist dies nicht der Fall, so wird im Weiteren der regenerierte Abnutzungsfaktor 95 mit dem Schwellwert W2 verglichen. Ist der regenerierte Abnutzungsfaktor größer als der Schwellwert W2, so wird der Alarm für einen Ölwechsel vorbereitet (Schritt 450). Ist der regenerierte Abnutzungsfaktor 95 kleiner als der Schwellwert W2 wird ein Vergleich mit einem Schwellwert W3 vorgenommen. Ist der regenerierte Abnutzungsfaktor 95 größer als der Schwellwert W3, wird ein Kupplungsmoment verkleinert, um Energie zu sparen (Schritt 460). Ist dies nicht der Fall, wird der regenerierte Abnutzungsfaktor 95 mit dem Schwellwert W4 verglichen. Ist der regenerierte Abnutzungsfaktor 95 größer als der Schwellwert W4, wird im Schritt 470 die Kupplungseinstellung geändert, um NVH-kritische Situationen zu verhindern. Unter NVH- kritischen Situationen sollen im Weiteren Situationen mit überhöhtem Geräusch, Vibrationen und Rauheit im Kraftfahrzeug verstanden werden.
Ist auch dieser Schwellwert W4 nicht überschritten, so wird der regenerierte Abnutzungswert 95 mit einem weiteren Schwel I wert W5 verglichen, bei dessen Überschreitung eine Synchronisierungsleistung im Getriebe verschoben wird, um Synchronisie- rungsenergie und somit den Verschleiß zu reduzieren (Schritt 480). Ist dies nicht der Fall, so wird der normale Betrieb des Getriebesystems aufrechterhalten (Schritt 800).
Die ausgeführten Maßnahmen dienen dazu, reibungskritische Fahrbereiche zu vermeiden.
Die beschriebene Lösung ermöglicht eine Kalkulation des Schadens und der Abnutzung des Getriebeöls, so dass ein Optimum zwischen Beständigkeit und Funktion des tribologischen Getriebesystems für jedes Fahrzeug individuell eingestellt werden kann. Das Konzept besteht in der Integration von temperaturbasiertem Schaden und verschleißbedingten Kontaminierungen des Getriebeöls, wodurch sowohl auf einen kurzfristigen temporären Schaden als auch auf eine Langzeitabnutzung geschlossen werden kann.
Das erläuterte Modell kann besonders bei Doppelkupplungssystemen, welche in Getriebeöl laufen, eine Hilfe sein. Dabei wird die Funktionalität des nasslaufenden Doppelkupplungssystems verbessert.
Bezuqszeichenliste Schleppmoment der Kupplung
Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors Solldrehzahl einer Getriebeeingangswelle Istdrehzahl einer Getriebeeingangswelle
Zielgang
Kraft zum Einlegen eines Ganges
Ölsumpftemperatur
Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors Schaltenergie
Schaltleistung
Abnutzungswert
Abnutzungswert
Abnutzungswert
Abnutzungswert
Abnutzungswert
Gesamtverschleißsumme
Verschleißfaktor
geschätzte Kupplungstemperatur
Temperaturfaktor
Initialfaktor
Zeitfaktor
Laufzeitfaktor
Pumpenfaktor
Ölwechselfaktor
Abnutzungsfaktor
regenerierter Abnutzungsfaktor
Einzelverschleißmodul
Einzelverschleißberechnung
Verschleißberechnung
Gesamtverschleißmodul Gangverschleißsunnnne Gangverschleißsunnnne Gangverschleißsunnnne Gangverschleißsunnnne Stellgliedgrenzwert
Gesamtverschleißbewertung Temperaturmodul
Summationspunkt
Regenerationprozess

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Reduzierung von Schäden und Verschleiß eines tribologischen Systems eines Getriebesystems, welches ein Getriebe und eine Kupplung um- fasst, die gemeinsam in einem Getriebeöl geführt werden, wobei eine Getriebetemperatur und eine Anzahl von Schaltungen des Getriebes gemessen und einem mathematischen Modell zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch das, das tribologische Getriebesystem abbildende mathematische Abnutzungsmodell ein Abnutzungsfaktor (90, 95) berechnet wird, in dessen Abhängigkeit ein Betriebszustand des Getriebesystems zur Reduzierung der Abnutzung des Getriebesystem verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschleißfaktor (50) aus mehreren Einzelverschleißergebnissen (31 , 32, 33, 34) einer Vielzahl von Schaltungen des Getriebes bestimmt wird, der zur Bildung des Abnutzungsfaktors (90) mit einem Temperaturfaktor (70) zusammenführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißfaktor (50) eines Gesamtverschleißmoduls (200) und der Temperaturfaktor (70) eines Temperaturbestimmungsmoduls (500) zur Bestimmung des Abnutzungsfaktors (90) gewichtet in einer Summe zusammengefasst werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelverschleißergebnis (1 10) zur Wiedergabe des auftretenden Verschleißes während einer einzelnen Gangschaltung des Getriebes berechnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelverschleißergebnis (30) in Abhängigkeit mindestens eines aktuellen Betriebsparameters (1 ,
2,
3,
4,
5, 6) des Getriebesystems bestimmt wird, wobei die Einzelverschleißergebnisse (31 , 32, 33, 34) eines Ganges zu einer Gangverschleißsumme (210, 21 1 , 212, 213) zusammen- gefasst werden und aus den einzelnen Gangverschleißsunnnnen (210, 21 1 , 212, 213) eine Gesamtverschleißsumme (40) gebildet wird, aus welcher der Verschleißfaktor (50) abgeleitet wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für jeden einzelnen Gang ausgegebene Gangverschleißsumme (210, 21 1 , 212, 213) mit einem Stellgliedgrenzwert (300) verglichen wird, wobei bei einer Überschreitung des Stellgliedgrenzwertes (300) ein Getriebestellgliedprofil verschoben wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölsumpftemperatur (7) und/oder eine Kupplungstemperatur (60) und/oder eine Kühlwassertemperatur (8) eines Verbrennungsmotors als Eingangsgrößen bei der Berechnung des Temperaturfaktors (70) verwendet werden .
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abnutzungsfaktor (90) mit mehreren, eine unterschiedliche Größe aufweisenden Abnutzungsschwellwerten (G1 , G2, G3) ver- glichen wird, wobei jedem Abnutzungsschwellwert (G1 , G2, G3) eine Maßnahme (410, 420, 430) zur Änderung des Betriebszustandes des Getriebesystems zugeordnet ist, welche bei Überschreitung des Abnutzungsschwellwertes (G1 , G2, G3) ausgelöst wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abnutzungsfaktor (90) einer temperaturabhängigen Regenerationsberechnung (700) zugeführt wird, wobei ein regenerierter Abnutzungsfaktor (95) ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der regenerierte Abnutzungsfaktor (95) mit mehreren, unterschiedlich großen Schwellwerten (W1 , W2, W3, W4, W5) verglichen wird, wobei jedem Schwellwert (W1 , W2, W3, W4, W5) die Maßnahme (460, 470, 480) zur Änderung des Betriebszustandes des Getriebes oder ein Hinweis (440, 450) für einen Getriebeölwechsel zugeordnet ist, welche bei Überschreitung des Schwellwertes (W1 , W2, W3, W4, W5) ausgelöst werden.
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