DE20321330U1

DE20321330U1 - Load sensing system for motor vehicle, especially truck, components uses CAN data for vehicle online to form data reproducing events where load limit is exceeded

Info

Publication number: DE20321330U1
Application number: DE20321330U
Authority: DE
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2013-02-18

Abstract

The device compares the frequency of loadings of the respective part with an associated threshold value, whereby a loadability limit is defined as a frequency limit for exceeding a load limit associated with the part that the part can withstand and an indication is given to change the part when the loadability limit is reached. It uses CAN data for the vehicle online to form data reproducing events where the load limit is exceeded.

Description

Die Neuerung betrifft ein System zur Ermittlung der Belastung eines oder mehrerer mechanischer Bauteile eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The Innovation concerns a system for determining the burden of a or several mechanical components of a motor vehicle after the General term of the protection claim 1.

Aus DE 100 14 994 A1 ist es bekannt, zur Ermittlung der Belastung von mechanischen Bauteilen eines Kraftfahrzeugs Daten des gesamten Nutzungszeitraums in einen zentralen Speicher über einen Datenbus im Fahrzeug abzuspeichern. Mit Hilfe von Auswertemitteln werden die gespeicherten Daten so interpretiert, dass sich ein Maß für eine Abnutzung des Fahrzeugs oder dessen Komponenten ergibt. Dabei kann ein Abnutzungsgrad als Summe von gewichteten Häufigkeiten von Überschreitungen ausgewählter Schwellenwerte oder gewichteter Mittelwerte gebildet werden.Out DE 100 14 994 A1 It is known to store data of the entire period of use in a central memory via a data bus in the vehicle to determine the load of mechanical components of a motor vehicle. By means of evaluation means, the stored data are interpreted in such a way that a measure of wear of the vehicle or its components results. In this case, a degree of wear can be formed as the sum of weighted frequencies of exceedances of selected threshold values or weighted averages.

Aufgabe der Neuerung ist es, ein System der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem eine Überdimensionierung eines oder mehrerer mechanischer Bauteile eines Kraftfahrzeugs vermieden werden kann.task the innovation is to create a system of the type mentioned in the beginning, with which an oversizing one or more mechanical components of a motor vehicle can be avoided can.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst.These Task is renewal by the characterizing features of the protection claim 1 solved.

Die Unteransprüche beinhalten Weiterbildungen der Neuerung.The under claims include further developments of the innovation.

Bei der Neuerung wird für das jeweilige Bauteil als Belastbarkeitsgrenze eine Häufigkeitsgrenze der Überschreitungen einer dem Bauteil zugeordneten ertragbaren Belastungsgrenze vorgegeben und bei Erreichen der Belastbarkeitsgrenze der Austausch des Bauteils angezeigt. Die hierbei durchgeführte Schädigungsrechnung wird Online im Kraftfahrzeug durchgeführt. Hierzu werden die vom CAN-Bus des Fahrzeugs zur Verfügung gestellten Daten während des Fahrbetriebs ausgewertet. Bei Erreichen der Belastbarkeitsgrenze, die durch diese Schädigungsrechnung festgestellt wird, erfolgt eine Anzeige zum Austausch des entsprechenden Bauteils. Hierbei handelt es sich um mechanische Bauteile, wie beispielsweise Bremssättel, Gelenkwellen, Getriebe, Kreuzgelenke, Antriebsachsgetriebe und dergleichen. Diese mechanischen Bauteile sind bei herkömmlichen Fahrzeugen in der Regel überdimensioniert, wobei für jedes Fahrzeugs über die gesamte Fahrzeuglebensdauer (15 Jahre, 1 Mio. km) der härteste Betriebseinsatz vorausgesetzt wird. Dieser härteste Be triebseinsatz wird jedoch nur von einer geringen Anzahl von Fahrzeugen geleistet. Für die Mehrzahl der Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, genügt eine geringere Sicherheitsreserve.at the innovation will be for the respective component as load limit a frequency limit of exceedances specified a tolerable load limit associated with the component and upon reaching the limit of load, the replacement of the component displayed. The case carried out here damage calculation is carried out online in the vehicle. For this purpose, those of the CAN bus of the vehicle available provided data during of the driving operation evaluated. Upon reaching the load limit, through this damage calculation is detected, a display is made to replace the corresponding Component. These are mechanical components, such as Calipers, Cardan shafts, gears, universal joints, drive axle and the like. These mechanical components are in conventional vehicles in the Usually oversized, being for every vehicle over the entire vehicle life (15 years, 1 million km) the hardest operational use is assumed. This hardest However, operation is limited to a small number of vehicles done. For the majority of vehicles, especially commercial vehicles, is sufficient lower safety reserve.

Mit Hilfe der Neuerung kann bei der Dimensionierung und Auslegung der mechanischen Bauteile eine Optimierung und damit verbundene Kosten- und Gewichtsreduzierung erreicht werden. Falls das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, im härteren Einsatz betrieben wird, gewährleistet die erfindungsgemäße Schädigungsrechnung, welche Online im Fahrzeug durchgeführt wird, eine rechtzeitige Anzeige für den Austausch des entsprechenden Bauteils.With Help of innovation can help in sizing and designing the mechanical components an optimization and associated costs and weight reduction can be achieved. If the vehicle, in particular Commercial vehicle, in harder use operated, guaranteed the damage calculation according to the invention, which is done online in the vehicle, a timely Display for the replacement of the corresponding component.

Zur Durchführung der Online-Schädigungsrechnung können in vorteilhafter Weise CAN-Botschaften ausgewertet werden, um die Festigkeit der versagenskritischen Stellen des Bauteils zu bewerten. Als ertragbare Belastbarkeitsgrenze kann in vorteilhafter Weise eine dem Bauteil zugeordnete Wöhler-Linie (Spannungs-Schwingspielzahl-Kurve), welche die Anzahl der ertragbaren Belastungsamplituden angibt, verwendet werden. Für die Schädigungsrechnung wird die Klassenüberschreitungshäufigkeitszählung (level crossing), d. h. die Häufigkeitszählung der die Dauerfestigkeit (horizontaler Bereich der Wöhler-Linie) überschreitenden Belastungen verwendet und mit der Wöhler-Linie verglichen. Bei Erreichen bzw. Überschreiten einer Häufigkeitsgrenze, welche bei der Schädigungsrechnung einer Schädigung D < 1, insbesondere D ≥ 0,5 entspricht, wird der Austausch des Bauteils beispielsweise an einem Display im Fahrzeug angezeigt. In Abhängigkeit vom jeweiligen Bauteil kann die jeweils geeignete Schädigungsrechnung mit Bezugnahme auf die jeweilige modifizierte Wöhlerlinie durchgeführt werden.to execution the online damage calculation can advantageously CAN messages be evaluated to the strength of the fail-critical bodies to evaluate the component. As a sustainable load limit can advantageously a component associated Wöhler line (Voltage Number of Oscillations curve), which is the number of sustainable ones Stress amplitudes indicating used. For the damage calculation, the class overflow frequency count (level crossing), d. H. the frequency count of the exceed the fatigue strength (horizontal area of the Wöhler line) Loads used and compared with the Wöhler line. at Reach or exceed a frequency limit, which in the damage calculation a damage D <1, in particular D ≥ 0.5, is the replacement of the component, for example, on a display displayed in the vehicle. Dependent on From the respective component, the respective suitable damage calculation with reference to the respective modified Wöhler line.

Hierdurch kann unter Berücksichtigung festzulegender Sicherheitsfaktoren ein Erreichen der Belastbarkeitsgrenze des Bauteils in extremen Einsätzen festgestellt und rechtzeitig ein Austausch des Bauteils veranlasst werden. Hierdurch ist es möglich, das Bemessungskollektiv, welches die Grundlage der Dimensionierung und Erprobung des Bauteils bildet, deutlich abzuschwächen und eine Gewichts- und Kostenersparnis aufgrund kleinerer oder leichterer und damit kostengünstigerer Bauteile zu erreichen. Insbesondere bei Bauteilen, bei denen nur ein begrenzter Bauraum, wie beispielsweise beim Bremssätteln zur Verfügung steht, erweist sich dies von Vorteil.hereby can be under consideration Safety factors to be determined when the limit of load is reached of the component in extreme operations determined and timely causes an exchange of the component become. This makes it possible to Design collective, which is the basis of sizing and Testing the component forms, significantly mitigate and a weight and cost savings due to smaller or lighter and thus cheaper To reach components. Especially for components where only a limited space, such as for calipers for disposal stands, this proves to be an advantage.

Ferner können die Bemessungskollektive für künftige Entwicklungen anhand der aus gebrauchten Fahrzeugen auslesbaren Daten angepasst werden. Dies ermöglicht eine weitere Eingrenzung der Lastkollektive für die Dimensionierung und Erprobung und somit eine Optimierung der Auslegung des jeweiligen Bauteils.Further can the assessment collective for future developments adapted based on the data readable from used vehicles become. this makes possible a further limitation of load spectra for sizing and testing and thus an optimization of the design of the respective component.

Die beschriebene Schädigungsrechnung kann beispielsweise bei Bremssätteln zum Einsatz kommen. Hierbei wird die Häufigkeit bestimmter Bremskraftamplituden ermitteln und mit der zugehörigen Wöhler-Linie verglichen. Zur Durchführung der Schädigungsrechnung werden die CAN-Botschaften für die Feststellbremse (EIN/AUS) und der Bremsdruck der Hinter- und Vorderachsen ausgewertet. Diese liegen alle auf dem T-CAN (Antriebsstrang-CAN). Diese Daten werden mittels der Klassengrenzenüberschreitungshäufigkeitszählung (level crossing) klassiert.The described damage calculation can be used, for example, in calipers. Here, the frequency of certain brake force amplitudes is determined and compared with the associated Wöhler line. To carry out the Damage calculation, the CAN messages for the parking brake (ON / OFF) and the brake pressure of the rear and front axles are evaluated. These are all located on the T-CAN (powertrain CAN). These data are classified by means of the class boundary crossing frequency counting.

Ferner kann die Online-Schädigungsrechnung für Bauteile des Antriebsstrangs des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, angewendet werden. Unter Verwendung der CAN-Botschaften für das Motormoment, die Gelenkwellendrehzahl sowie der Motordrehzahl, welche auf dem T-CAN liegen, kann die Schädigungsrechnung für Gelenkwellen durchgeführt werden. Aus der Motordrehzahl und der Gelenkwellendrehzahl wird die augenblickliche Getriebeübersetzung berechnet. Hieraus wird mit dem Motormoment das Gelenkwellenmoment berechnet. Das Gelenkwellenmoment wird zusammen mit der Gelenkwellendrehzahl als Verweildauer-Zählung (time @ level) und als Klassengrenzenüberschreitungshäufigkeitszählung (level crossing) klassiert. Aus der Klassengrenzenüberschreitungshäufigkeitszählung des Gelenkwellenmoments wird die rechnerische Schädigung des Gelenkwellenrohres bewertet. Zusammen mit der Verweildauerzählung von Gelenkwellenmoment und Gelenkwellendrehzahl lässt sich auch die Schädigung der Kreuzgelenke berechnen. Hierbei lässt sich aus der Gelenkwellendrehzahl und der Verweildauerzählung (time @ level) eine „Überrollklassierung" für das Kreuzgelenk ableiten. Daraus ergibt sich die Häufigkeit der jeweiligen Momente, die am Kreuzgelenk wirkten. Aus der Verweildauerzählung wird zusammen mit der Drehzahl die Klassengrenzenüberschreitungshäufigkeitszählung (level crossing-Zählung) abgeleitet.Further can the online damage calculation for components the powertrain of the vehicle, in particular commercial vehicle, can be applied. Using the CAN messages for the Engine torque, the propeller shaft speed and the engine speed, which on the T-CAN, the damage calculation for cardan shafts can be carried out. From the engine speed and the propeller shaft speed is the instantaneous gear ratio calculated. From this, the engine torque becomes the cardan shaft torque calculated. The cardan shaft torque is combined with the cardan shaft speed as a residence time count (time @ level) and as a class boundary crossing frequency count (level crossing). From the class boundary crossing frequency count of Cardan shaft torque is the mathematical damage of the cardan shaft tube rated. Together with the residence time count of cardan shaft torque and propeller shaft speed can be also the injury calculate the universal joints. This can be from the propeller shaft speed and the residence time count (time @ level) a "roll classification" for the universal joint derived. This results in the frequency of the respective moments, who worked at the universal joint. From the residence time count becomes together with the speed the class limit overcount frequency count (level crossing count).

Anhand der Figuren wird für einen Bremssattel eine Online-Schädigungsrechnung, welche der Neuerung zur Anwendung kommt, erläutert.Based The figures will be for a caliper an online damage calculation, which is the innovation is used, explained.

Es zeigt:It shows:

1 eine Beanspruchungszeitfunktion, die sich während eines bestimmten Zeitablaufs aus Bremskraftamplituden ergibt, wobei auf der Ordinate die Bremskraftamplituden und auf der Abszisse die Zeit aufgetragen sind; 1 a stress time function which results from braking force amplitudes during a certain time interval, the ordinate representing the brake force amplitudes and the abscissa the time;

2 die Summenhäufigkeit (Beanspruchungskollektiv) der Bremskraftamplituden, wobei die Summenhäufigkeit auf der Abszisse in logarithmischem Maßstab und die Amplitudenwerte auf der Ordinate linear aufgetragen sind; und 2 the cumulative frequency (load collective) of the brake force amplitudes, the cumulative frequency being plotted on the abscissa on a logarithmic scale and the amplitude values being plotted on the ordinate; and

3 den Vergleich der Summenhäufigkeit der Bremskraftamplituden mit der Wöhler-Linie eines Bremssattels. 3 the comparison of the cumulative frequency of the brake force amplitudes with the Wöhler line of a caliper.

Die Schädigung D errechnet sich mit

wobei ni die Anzahl bestimmter im Betrieb auftretender Belastungsamplituden und Ni die Anzahl der zugeordneten ertragbaren Belastungsamplituden, welche auf der Wöhler-Linie liegen, bedeuten. Dabei werden Belastungen, die über der Dauerfestigkeit (horizontaler Bereich) der Wöhler-Linien liegen, für die Schädigungsrechnung verwendet. Bei einer Schädigung D < 1, insbesondere D ≥ 0,5 wird der Austausch des Bauteils angezeigt.The damage D is calculated with

where ni is the number of certain load amplitudes occurring during operation, and Ni is the number of associated sustainable load amplitudes that are on the Wöhler line. Loads that exceed the fatigue strength (horizontal area) of the Wöhler lines are used for the damage calculation. If D <1, in particular D ≥ 0.5, the replacement of the component is indicated.

Claims

System for determining the load of one or more mechanical components of a motor vehicle, in particular commercial vehicle, in which the frequency of loads of the respective component is compared with an associated threshold, wherein specified for the respective component as the load limit a frequency limit of exceedances of a component associated with the tolerable load limit is displayed, and on reaching the capacity limit, the replacement of the component, characterized in that CAN data of the motor vehicle online to form the data representing the exceedances of the component associated with the tolerable load limit is used, and / or that as for the respective component of the tolerable load limit the Wöhler line of the component is used.

System according to claim 1, characterized in that in case of damage D <1, in particular ≥ 0.5 one damage calculation against the Wöhler line of the component the replacement of the component is displayed.

System according to one of claims 1 or 2, characterized that the reaching of the load limit of a brake component, in particular of the caliper by counting the determined brake force amplitudes is determined.

System according to one of claims 1 to 3, characterized Achieving the capacity of a drivetrain of the Motor vehicle lying component determined by a residence time count becomes.