DE102020122011A1

DE102020122011A1 - Verfahren zum Prüfen von Getrieben, Getriebeprüfstand sowie Verwendung

Info

Publication number: DE102020122011A1
Application number: DE102020122011.1A
Authority: DE
Inventors: Jakob Bonart; Joscha Eirich; Johannes Schwanbeck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2022-02-24

Abstract

Verfahren zum Prüfen von Getrieben, insbesondere von Fahrzeuggetrieben, umfassend die Schritte:- Anordnen eines Getriebes auf oder an einem Prüfstand;- Betreiben des Getriebes über einen Antrieb;- Sensieren des Antriebs zur Analyse von Getriebeeigenschaften.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Getrieben, wie beispielsweise Fahrzeuggetrieben, einen Getriebeprüfstand sowie eine Verwendung des Verfahrens.
Getriebeprüfstände der in Rede stehenden Art sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. In der Regel wird ein zu prüfendes Getriebe über einen Antrieb, wie beispielsweise eine elektrische Maschine, angetrieben und im Betrieb vermessen. Über entsprechende am Getriebe angeordnete Sensoren erfolgt anhand von aufgenommenen Messdaten eine Prüfung bzw. Bewertung bestimmter Eigenschaften. Aus der DE 199 33 105 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Prüfen und/oder Überwachen von Getrieben zur Schadenserkennung bzw. -Früherkennung beschrieben, bei dem mittels mindestens eines Sensors getriebespezifische Parameter gemessen werden. Vorgeschlagen wird in diesem Zusammenhang, die Körperschallemission des Getriebes zu messen. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass derartige Ansätze, insbesondere für Inline-Prüfstände, wie sie in der Produktion zum Einsatz kommen, zu zeitaufwändig sind.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Prüfen von Getrieben, einen Getriebeprüfstand sowie eine Verwendung anzugeben, welche insbesondere kurze Taktzeiten ermöglichen und dabei höchsten Qualitätsanforderungen genügen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, durch einen Getriebeprüfstand gemäß Anspruch 7 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Prüfen von Getrieben, insbesondere von Fahrzeuggetrieben oder von Getrieben von Kraftfahrzeugen, die Schritte:

- Anordnen eines Getriebes auf oder an einem Prüfstand;
- Betreiben des Getriebes über einen Antrieb;
- Sensieren des Antriebs zur Analyse von Getriebeeigenschaften.

Zweckmäßigerweise wird also nicht der eigentliche Prüfling sensiert bzw. messtechnisch erfasst, sondern dessen Antrieb. Dies verkürzt die Taktzeit der Prüfung deutlich, da das Getriebe nicht mit Messtechnik versehen werden muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb eine elektrische Maschine. Gemäß einer Ausführungsform werden der Antrieb und das Getriebe verbunden, beispielsweise mittels einer hierzu geeigneten Welle. Der Antrieb ist in diesem Fall fest an z. B. einem Prüfstand oder einer Prüfstation installiert. Die verschiedenen Getriebe werden dann jeweils zur Prüfung angeordnet.
Alternativ kann das Getriebe bereits einen Antrieb umfassen. Dies ist beispielsweise bei rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen der Fall, bei welchen Motor und Getriebe eine Baueinheit bilden. Bei einem derartigen Getriebe-Elektromotorverbund kann in gleicher Weise der Antrieb/Elektromotor sensiert bzw. messtechnisch erfasst werden, um die Getriebeeigenschaften zu analysieren. Der große Vorteil besteht hierbei insbesondere in der besseren Zugänglichkeit des Antriebs/Elektromotors im Vergleich zum Getriebe bzw. dessen Verzahnung selbst.
Das Getriebe ist gemäß bevorzugter Ausführungsformen ein formschlüssiges Getriebe, wie insbesondere ein Zahnradgetriebe. Der vorgeschlagene Ansatz ist auf diese Bauform allerdings nicht beschränkt. Das Getriebe umfasst gemäß einer Ausführungsform zumindest ein (Getriebe-) Gehäuse. Das Getriebe kann auch als eine Getriebeanordnung verstanden werden, wobei die Getriebeanordnung als Anordnung mehrerer (Einzel-)Getriebe verstanden wird, welche miteinander verbunden (sind) und zusammen geprüft werden.
Bei den vorgenannten Getriebeeigenschaften handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere um Eigenschaften der Verzahnung des Getriebes. Vorliegend soll beispielsweise erkannt werden, ob Geometrieabweichungen, insbesondere auch Mikrogeometrieabweichungen, in der Verzahnung vorliegen, welche sich negativ auf die Qualität auswirken.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Sensieren einer Energieversorgung des Antriebs.

Es hat sich herausgestellt, dass auch kleinste Unregelmäßigkeiten im Getriebe zu einer unregelmäßigen Drehmomentübertragung führen können, wodurch sich die Amplituden der elektromagnetischen Ordnungen des ansteuernden Elektromotors ändern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren alternativ oder zusätzlich den Schritt:

- Sensieren einer Struktur des Antriebs.

Mit der Struktur sind dabei in Abgrenzung zur vorgenannten „Energieversorgung“ die mechanischen Komponenten des Antriebs/Elektromotors, wie gemäß einer Ausführungsform das Gehäuse, gemeint.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

- Erfassen von Schwingungen und/oder Geräuschen des Antriebs;
- Durchführen einer Frequenz- und/oder Ordnungsanalyse zur Analyse der Getriebeeigenschaften.

Hierzu wird gemäß einer Ausführungsform ein Sensor, wie ein Körperschallsensor, an das Gehäuse des Antriebs/Elektromotors zugestellt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Verwenden von Ordnungspegeln in Bezug auf den Antriebsstrom, die Antriebsspannung und/oder den Antriebskörperschall zur Analyse.

Zweckmäßigerweise wird vorliegend ein Algorithmus zur Detektion von Mikrogeometrieabweichungen in dem zu prüfenden Getriebe aufgrund von elektromagnetischen Ordnungen im Antrieb, insbesondere im ansteuernden Elektromotor, verwendet. Insbesondere werden Ordnungspegel bezogen auf die Motorströme, -Spannungen und/oder Körperschallpegel verwendet.
Weiter richtet sich die Erfindung auf einen Getriebeprüfstand, an welchem ein Getriebe zum Prüfen angeordnet oder anordenbar ist, und wobei zumindest ein Erfassungsmittel vorgesehen ist, welches an einem Antrieb des Getriebes, mittelbar oder unmittelbar, angeordnet oder anordenbar ist, wobei das Erfassungsmittel ausgelegt und vorgesehen ist, den Antrieb messtechnisch zu erfassen, und wobei der Getriebeprüfstand eine Recheneinheit umfasst, welche mit dem zumindest einen Erfassungsmittel verbunden und parametriert ist, Messdaten des Erfassungsmittels zur Analyse des Getriebes zu verwerten.
Ein derartiger Getriebeprüfstand erlaubt eine kurz getaktete Getriebeprüfung, da das Getriebe selbst nicht messtechnisch erfasst werden muss. Mit anderen Worten muss kein Sensor an das Getriebe zugestellt werden, sondern es kann ein fest installierter Sensor am Antrieb verwendet werden. Ein derartiger Getriebeprüfstand kann auch für einen Getriebe-Elektromotorverbund verwendet werden. Auch hier kann durch einen Sensor an dem meist größeren - und besser zuglänglichen - Elektromotor ebenfalls das Getriebe ohne zusätzliche Sensorik tiefengeprüft werden. Dies ist insbesondere bei schwierigen Geometrien ohne direkten Zugang zum Getriebe ein Vorteil.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb eine elektrische Maschine bzw. umfasst eine solche, wobei das Erfassungsmittel ausgelegt und angeordnet ist, Ströme und/oder Spannungen der elektrischen Maschine im Betrieb zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Erfassungsmittel alternativ oder zusätzlich ausgelegt und angeordnet, Schwingungen und/oder Geräusche der elektrischen Maschine zu erfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Erfassungsmittel ein Schall- oder Schwingungssensor. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Erfassungsmittel ein Körperschallsensor. Gemäß einer Ausführungsform können auch mehrere Erfassungsmittel, ggf. auch von unterschiedlichem Typ, verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Getriebeprüfstand ein Getriebeprüfstand, wie er im Bereich der Produktion verwendet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um einen Inline-Prüfstand, auf welchem Getriebe während der Herstellung/Produktion zwischengeprüft werden. Inline Prüfständer der in Rede stehenden Art werden typischerweise für eine 100%-Prüfung verwendet.
Im Übrigen gelten für den Getriebeprüfstand die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten Vorteile analog und entsprechend, wie auch umgekehrt.
Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei oder in der Produktion/Herstellung von Getrieben. Bevorzugte Ausführungsformen von Getrieben werden im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen verwendet, sowohl in konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor als auch in teil- oder vollelektrifizierten Kraftfahrzeugen, wie Hybrid- oder Elektrofahrzeugen. Wie bereits erwähnt, wird das Verfahren bzw. werden derartige Getriebeprüfstände bevorzugt im Rahmen der Produktion der Getriebe für Zwischenprüfungen verwendet.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines Getriebeprüfstands mit Bezug auf die beigefügte Figur.
Es zeigt:

1: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Getriebeprüfstands.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Grundaufbau einer Ausführungsform eines Getriebeprüfstands. Zu erkennen ist ein Antrieb 10, bevorzugt ausgebildet als eine elektrische Maschine, welcher über eine Welle 40 mit einem zu prüfenden Getriebe 20 verbunden ist. Der große Vorteil besteht vorliegend darin, dass nicht das Getriebe 20 messtechnisch erfasst wird, sondern der Antrieb 10. An diesem ist beispielhaft, mit dem Bezugszeichen 30 skizziert, ein Erfassungsmittel bzw. ein Sensor, wie beispielsweise insbesondere ein Körperschallsensor angeordnet oder zugestellt. Es hat sich gezeigt, dass es auch bei kleinsten Geometrieabweichungen der Verzahnung im Getriebe zu einer unregelmäßigen Drehmomentübertragung kommt, wodurch sich wiederum die Amplituden der elektromagnetischen Ordnungen des Antriebs ändern. Durch ein gezieltes Tracking dieser Ordnungen kann auf einen Sensor am Getriebe verzichtet werden. Stattdessen können sogar bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn allein der Antrieb 10 messtechnisch erfasst wird.
Bezugszeichenliste

10: Antrieb, elektrische Maschine
20: Getriebe, Prüfling
30: Erfassungsmittel, Sensor
40: Welle

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 19933105 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Prüfen von Getrieben, insbesondere von Fahrzeuggetrieben, umfassend die Schritte: - Anordnen eines Getriebes (20) auf oder an einem Prüfstand; - Betreiben des Getriebes (20) über einen Antrieb (10); - Sensieren des Antriebs (10) zur Analyse von Getriebeeigenschaften.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Antrieb (10) eine elektrische Maschine ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt: - Sensieren einer Energieversorgung des Antriebs (10).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Sensieren einer Struktur des Antriebs (10).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Erfassen von Schwingungen und/oder Geräuschen des Antriebs (10); - Durchführen einer Frequenz- und/oder Ordnungsanalyse zur Analyse der Getriebeeigenschaften.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Verwenden von Ordnungspegel in Bezug auf den Antriebsstrom, die Antriebsspannung und/oder den Antriebs-Körperschall zur Analyse.
Getriebeprüfstand, an welchem ein Getriebe (20) zur Prüfung angeordnet oder anordenbar ist, und wobei zumindest ein Erfassungsmittel (30) vorgesehen ist, welches an einem Antrieb (10) des Getriebes (20) angeordnet oder anordenbar ist, wobei das Erfassungsmittel (30) ausgelegt ist, den Antrieb (10) messtechnisch zu erfassen, und wobei der Getriebeprüfstand eine Recheneinheit umfasst, welche mit dem zumindest einen Erfassungsmittel (30) verbunden und parametriert ist, Messdaten des Erfassungsmittels (30) zur Analyse des Getriebes (30) zu verwerten.
Getriebeprüfstand nach Anspruch 7, wobei der Antrieb (10) eine elektrische Maschine umfasst, und wobei das Erfassungsmittel (30) ausgelegt und angeordnet ist, Ströme und/oder Spannungen der elektrischen Maschine (10) im Betrieb zu erfassen.
Getriebeprüfstand nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Antrieb (10) eine elektrische Maschine umfasst, und wobei das Erfassungsmittel (30) ausgelegt und angeordnet ist, Schwingungen und/oder Geräusche der elektrischen Maschine (10) zu erfassen.
Verwenden eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6 bei der Produktion von Getrieben.