Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung eines Lastkollektivs für ein Getriebe in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 102 12 530 A1 bekannt. Grundsätzlich ist es im Rahmen der Betriebsfestigkeit von mechanischen Bauteilen allgemein bekannt, so genannte Lastkollektive, d. h. zeitabhängig variierende Belastungen - meist in Form von Schwingungen - zu bestimmen. Üblicherweise werden Lastkollektive für ein Getriebe auf Basis des Motoristmoments aus der Motorsteuerung oder auf Basis eines mittels eines Drehmomentsensors gemessenen Getriebe-Drehmoments ermittelt. Bei Verwendung des Motoristmoments werden Wechselmomentanteile und Trägheitsmomentanteile der Getriebebelastung nicht erfasst. Der Einbau eines Drehmomentsensors ist aufwendig und teuer und somit für den flächendeckenden Einsatz in der Fahrzeugflotte ungeeignet. Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren eingangs genannter Art in der Weise weiterzubilden, dass eine genauere Ermittlung des Lastkollektivs möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird zur Ermittlung des Lastkollektivs kontinuierlich das Getriebemoment am Getriebeeingang aus vorgegebenen Betriebsparametern berechnet. Aus den kontinuierlich berechneten Getriebemoment-Werten wird eine Matrix erstellt, in der für jeden Gang die Häufigkeit des Auftretens eines Getriebemoments in einer definierten Getriebemomentklasse eingetragen und abgespeichert wird.

Vorzugsweise werden die jeweils abgespeicherten Werte der Matrix bei jedem Ausschaltvorgang des Kraftfahrzeug-Betriebs in einem nicht-flüchtigen Speicher abgelegt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die abgespeicherten Werte der Matrix bei einem Werkstattbesuch aus dem nicht-flüchtigen Speicher zur fahrzeugexternen Auswertung ausgelesen.

Diese Auswertung kann vorzugsweise als Grundlage für eine gezielte Getriebeneuentwicklung verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 schematisch das Zusammenspiel von für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglichen Komponenten,

Fig. 2 schematisch eine Matrix, in der für jeden Gang die Häufigkeit des Auftretens eines Getriebemoments in einer definierten Getriebemomentklasse abgespeichert wird,

Fig. 3 einen Vergleich vom bisher verwendeten Motoristmoment und dem erfindungsgemäß berechneten Getriebemoment beim Gangwechsel mit Handschalter zur Ermittlung eines Lastkollektivs und

Fig. 4 einen Vergleich vom bisher verwendeten Motoristmoment und dem erfindungsgemäß berechneten Getriebemoment beim Gangwechsel mit Automatikgetriebe und Wandler zur Ermittlung eines Lastkollektivs.

In Fig. 1 wird in einem Motor-Betriebsparameter-Funktionsblock 1 die Motordrehzahl nMot und das Motoristmoment MMot erfasst oder ermittelt. Über Sensoren an den Antriebsrädern 2 werden die Drehzahlen der Antriebsräder nHA, hier der Hinterräder, ermittelt. Die Drehzahl der Antriebsräder nHA wird zusammen mit der Motordrehzahl nMot in einem Gangermittlungsblock 3 zur Ermittlung des jeweils aktuellen Ganges verrechnet.

Im Getriebemoment-Ermittlungsblock 4 wird in Abhängigkeit von den Betriebsparametern MMot, nMot und weiteren Betriebsparametern, auf die weiter unten noch genauer eingegangen wird, das Getriebemoment Md berechnet.

Im Klassierungsblock 5 wird zur Ermittlung des Lastkollektivs aus den kontinuierlich berechneten Getriebemoment-Werten Md eine Matrix erstellt, in der für jeden Gang die Häufigkeit des Auftretens eines Getriebemoments Md in einer definierten Getriebemomentklasse (Md i; i=1 ,2,3,... ) eingetragen und beispielweise zunächst in einem RAM 6 abgespeichert wird. Eine mögliche Ausgestaltung der Matrix ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.

Die jeweils im RAM 6 abgespeicherten Werte der Matrix werden bei jedem Ausschaltvorgang des Kraftfahrzeug-Betriebs (z.B. „Kl. 15 aus") in einem nicht-flüchtigen Speicher 7 abgelegt. Die abgespeicherten Werte der Matrix werden beispielsweise bei einem Werkstattbesuch aus dem nicht-flüchtigen Speicher 7 zur fahrzeugexternen Auswertung beispielsweise mittels eines Diagnosetesters 8 ausgelesen.

Die Funktionsblöcke 1 bis 8 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können als neues Programmmodul in einem ohnehin üblicherweise vorhandenen elektronischen Motorsteuergerät oder elektronischen Getriebesteuergerät realisiert werden. Unter dem Begriff Motor wird hierbei ein Kraftfahrzeug-Antriebsmotor, wie beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Elektromotor, verstanden.

Die Berechnung des Getriebemoments Md (= Drehmoment am Getriebeeingang) für Handschalter erfolgt vorzugsweise auf Basis vom Motoristmoment MMot, von der Motordrehzahl nMot und vom Massenträgheitsmoment der Kurbelwelle nach folgendem Algorithmus:

Getriebemoment [Nm] = Motoristmoment [Nm] - Massenträgheitsmoment_Kurbelwelle [kgm ² ] ^* d(Motordrehzahl)/dt [rad/s ² ]

Dieser Algorithmus ist für Antriebsstränge mit Zweimassenschwungrad (ZMS) im Frequenzbereich <10 Hz geeignet. Diese Begrenzung ist einerseits durch die Abtastbegrenzung auf 100 Hz aufgrund der gegebenen CPU Leistung derzeit verwendeter Motorsteuergeräte vorgegeben und andererseits durch das Übertragungsverhalten des ZMS, weil die Funktion des Verfahrens nur bei unterkritischem ZMS-Betrieb gewährleistet ist. Den Vergleich vom bisher verwendeten Motoristmoment MMot mit dem erfindungsgemäß berechneten Getriebemoment Md, das nahezu gleich dem realen Getriebemoment ist, veranschaulicht Fig. 3 für einen Gangwechsel mit einem üblichen Handschaltgetriebe.

Die Berechnung des Getriebemoments für Automatikgetriebe mit Wandler erfolgt auf Basis vom Motoristmoment, vom Massenträgheitsmoment der Kurbelwelle, von der Motordrehzahl, vom Wandlerkupplungsmoment (WK- Moment), von der Wandlerverstärkung, vom Massenträgheitsmoment der Turbine und von der die Turbinendrehzahl nach folgendem Algorithmus:

Getriebemoment [Nm] = (Motoristmoment [Nm] -

Massenträgheitsmoment_Kurbelwelle [kgm ² ] ^* d(Motordrehzahl)/dt [rad/s ² ] - WK_Moment [Nm]) ^* Wandlerverstärkung [-] + WK_Moment [Nm] - Massenträgheitsmoment_Turbine [kgm ² ] ^* d(Turbinendrehzahl)/dt [rad/s ² ]

Dieser Algorithmus erlaubt bei Umsetzung in einem derzeit aktuellen Motoroder Getriebesteuergerät die Erfassung des Getriebemoments Md am Getriebeeingang nach der Turbine im Frequenzbereich <10 Hz wegen der bereits erwähnten Abtastbegrenzung auf 100 Hz aufgrund der gegebenen CPU Leistung derzeit verwendeter Motorsteuergeräte. Fig. 4 zeigt den Vergleich vom reinen Motoristmoment MMot mit dem erfindungsgemäß berechneten Getriebemoment Md, das nahezu gleich dem realen Getriebemoment ist, für ein Automatikgetriebe mit geöffneter und geschlossener Wandlerkupplung sowie während ihres Schließvorganges.

Dabei hängt die Qualität der Formel-Ergebnisse maßgeblich von der Güte und Aufbereitung der basierenden Motorsignale im Motorsteuergerät ab. Bei der erfindungsgemäßen Berechnung des Getriebemoments in Form des in das Getriebe eingeleiteten Drehmoments werden die Trägheitsanteile zum Beschleunigen der Kurbelwelle einschließlich des Schwungrads und der Kupplung berücksichtigt. Außerdem wird der Wechselanteil der Getriebebelastung infolge der zyklischen Drehmomentabgabe des Hubkolbenmotors sowie aufgrund von Eigenformen des Antriebsstrangs, wie Ruckein etc. erfasst. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Algorithmus kann auf Basis von vorhandenen Signalen aus der Motorsteuerung ohne zusätzliche Drehmomentsensoren die Drehmomentbelastung des Getriebes im realen Fahrzeug flächendeckend mit hoher Qualität ermittelt werden. Damit ist eine exakte Dimensionierung und Auslegung des Getriebes möglich, was ggf. zur Gewichtsreduzierung und zu Kosteneinsparungen ohne Einbußen bei Funktion und Festigkeit führt.