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Minna Baum
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1 COSATEQ automatisiert einen HOERBIGER Getriebeprüfstand Mit einer Software zur Prüfstandsautomatisierung hat COSATEQ die Handhabung eines Getriebeprüfstandes bei der HOERBIGER Antriebstechnik in Schongau, Deutschland, vereinfacht. Neben der Entwicklung der Software hat COSATEQ auch den Schaltschrankbau zur Aufnahme der Schnittstellenelektronik und des Schaltautomaten Leitrechners übernommen. Die HOERBIGER Antriebstechnik liefert Komponenten und Systeme für Getriebe von Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge. Um die weltweit führende Position bei Synchrosystemen für Handschaltgetriebe, automatisierte Schaltgetriebe (AMT), Doppelkupplungsgetrieben (DCT) und Doppelkupplungssystemen zu erhalten und weiter auszubauen, ist ein hoher Aufwand in der Konstruktions und Testphase erforderlich. Obwohl das Synchrosystem nur eines von vielen Komponenten im Antriebsstrang eines Fahrzeuges ist, hat es einen hohen Einfluss auf Schaltkomfort, Lebensdauer, Wirkungsgrad und Kosten von Getrieben. Bei der Neukonstruktion von Synchrosystemen oder deren Optimierung sind FEM Analyse und Simulation heutzutage Standard. Doch trotz aller Fortschritte in der Simulationstechnik bleiben ausführliche Testreihen auf Prüfständen unverzichtbar. Grob skizziert sieht die Vorgehensweise so aus: Sobald eine Konstruktion in der Simulation die Vorgaben erfüllt hat, wird ein Prototyp gebaut und im Komponentenprüfstand µ comp getestet. Aber erst im Getriebeprüfstand zeigt sich, ob sich die Lösung hinsichtlich Schaltkomfort, Schleppmoment und Lebensdauer bewährt. Mit einem Synchronisationsdauerlauf kann zum Beispiel die Performance der Schaltqualität und Tribologie eines Prototyps über rund Fahrzeugkilometern ermittelt werden. Diese Strecke entspricht ungefähr der Entfernung zwischen Erde und Mond. Die letzte Hürde vor einer Freigabe ist die Verifikation im realen Fahrzeug. Mit diesem aufwendigen Prozess gelingt es HOERBIGER, die gewünschten Eigenschaften der Synchrosysteme sicherzustellen. Mehr Flexibilität mit neuem Getriebeprüfstand Mit dem neuen Getriebeprüfstand kann HOERBIGER automatisierte Synchronisierungsdauerläufe, Schaltkomfortbewertungen und Auslaufversuche zur Ermittlung von Schleppmomenten komplett im eigenen Haus durchführen. Der erweiterbare Prüfstand ist für den Test manueller und automatisierter Schaltgetriebe ausgelegt. Ein drehzahlgeregelter Asynchronmotor (130 kw bis zu Umdrehungen) treibt Seite 1 von 5

Die HOERBIGER Antriebstechnik liefert Komponenten und Systeme für Getriebe von Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge.

2 das zu prüfende Getriebe von einer Radseite über das Differential an. Damit der Prüfstand möglichst nah an die realen Fahrzeugverhältnisse herankommt, wird das Getriebe über einen Balg über die Original Gelenkwelle des jeweiligen Fahrzeugs angetrieben. Ein Vorteil des Antriebs von der Radseite besteht darin, dass keine Vorrichtung zur Kupplungsbetätigung erforderlich ist. Für den Test von manuellen Schaltgetrieben kann ein Schaltautomat der Firma Stähle, die Gänge programmgesteuert ein und auslegen. Dauertests, aber auch Serien von Einzelschaltungen sind damit unbemannt fahrbar. Hochentwickelte Prüfstandsautomatisierung Zur Automatisierung des Prüfstands zog HOERBIGER einen bewährten Partner hinzu, den Simulations, Regelungstechnik und Prüfstandsbauspezialisten COSATEQ in Wangen (Allgäu). Im Rahmen der Prüfstandsautomatisierung übernahm COSATEQ auch den Aufbau des Schaltschranks zur Aufnahme der Schnittstellenelektronik und des Schaltautomaten Leitrechners. Die Kommunikation zwischen PC und Leitrechner für den Schaltautomaten erfolgt über das in der Automatisierungsbranche weitverbreitete AK Protokoll. Für alle Tests entwickelte COSATEQ eine durchgängige, intuitive Bedienoberfläche. Die gesamte Prüfstandsautomatisierungssoftware wurde in LabVIEW programmiert. Neben der einfachen Einbindung von Sensor Schnittstellen erleichtert LabVIEW auch die grafische Darstellung von Messwerten. Die Messwerte werden im ASCII Format zur Auswertung bzw. im TDM Dateiformat (Technical Data Management) für Dokumentationszwecke gespeichert. COSATEQ hat die von uns gewünschten Features elegant umgesetzt, so HOERBIGER Projektleiter Markus Sauter. Das durchgängige Bedienkonzept macht Prüfstandsläufe komfortabler und effizienter. Auch Zusatzaggregate wie der Schaltautomat der Firma Stähle sind optimal eingebunden. Realitätsnahe Testsets Dank des Makrokonzepts lassen sich Testsets mit leicht zu merkenden Kommandos frei definieren von einfachen Standardprozeduren bis zu hochkomplexen Schaltzyklen. Man kann zum Beispiel festlegen, welcher Gang bei welcher Drehzahl mit welcher Schaltgeschwindigkeit eingelegt werden soll. Ebenso definierbar sind Taktzeiten zwischen den Schaltvorgängen, die Anzahl der Durchläufe sowie die maximale Schaltkraft, bei deren Überschreitung der Test abgebrochen werden soll, erläutert Markus Sauter das Makrokonzept. Seite 2 von 5

Ein Vorteil des Antriebs von der Radseite besteht darin, dass keine Vorrichtung zur Kupplungsbetätigung erforderlich ist.

3 Bewertung des Schaltkomforts Ein wichtiges Qualitätskriterium für Getriebe und Synchronisierung ist der Schaltkomfort. In seine Bewertung geht alles ein, was der Fahrer während des Schaltens als Rückmeldung bekommt. Das standardisierte ATZ Bewertungssystem berücksichtigt das haptische Feedback am Schaltknüppel, aber auch Schaltgeräusche und unerwünschte Nebeneffekte wie Ruckeln können am Prüfstand erfasst werden. Früher war es nicht möglich diese Standardtestverfahren, die mit dem Original Fahrzeug durchgeführt werden, 1:1 auf dem Prüfstand abzubilden. Mit dem neuen Getriebeprüfstand kann HOERBIGER das subjektive Empfinden des Prüfingenieurs bei manuellen Schaltkomfortbewertungen im Fahrzeug nun messtechnisch besser objektivieren. Manuelle Tests Die Prüfstandsautomatisierungssoftware ermöglicht auch Schaltkomfortuntersuchungen ohne Schaltautomat. Während früher ein zweiter Kollege die gewünschte Drehzahl manuell einstellen und überwachen musste, regelt der Prüfstand nun die Motordrehzahl programmgesteuert nach. Per Makro legt der Prüfer fest, mit welcher Drehzahl ein Testpunkt angefahren werden soll. Bei Erreichen eines Testpunktes ertönt ein Signal, der Prüfer legt den erforderlichen Gang ein und bewertet den Schaltkomfort. Danach signalisiert er mit einem Handtaster, dass der Prüfstand den nächsten Testpunkt anfahren kann. Hohe Sicherheit Ein Synchronisierungsdauerlauf bedeutet zwei Wochen lang unbemannter Dauerbetrieb rund um die Uhr. Für die erforderliche hohe Betriebssicherheit sorgen frei definierbare Abbruchkriterien. Überwacht werden unter anderem Drehzahl, Ölsumpftemperatur, Raumtemperatur, Lagertemperatur und Schwingung (Vibration). Bereit für künftige Anforderungen Nachdem Ende 2009 der Prüfstand in Betrieb ging, stellte Markus Sauter fest: Wir sind nun in der Lage, fast alles vom einfachen Standardtest bis zum hochkomplexen Test im Hause durchzuführen. Damit kann HOERBIGER schnell und flexibel auf die Wünsche der Fahrzeughersteller reagieren. Dank der Erweiterbarkeit ist HOERBIGER gut gerüstet für zukünftige Testanforderungen. Die nächste größere Ausbaustufe sieht die Erweiterung zum 2 oder 3 Motorenprüfstand vor. Damit werden Drehmomentlastläufe durchführbar, die unter anderem zum Test der Festigkeit Seite 3 von 5

Das standardisierte ATZ Bewertungssystem berücksichtigt das haptische Feedback am Schaltknüppel, aber auch Schaltgeräusche und unerwünschte Nebeneffekte wie Ruckeln können am Prüfstand erfasst werden.

4 von Synchronnaben dienen. Auch der Wirkungsgrad von Getrieben ließe sich damit ermitteln eine Aufgabe, die bei der immer wichtiger werdenden Effizienz des Antriebsstrangs an Bedeutung gewinnen wird. Der neue Getriebeprüfstand der HOERBIGER Antriebstechnik kann sowohl kraft als auch geschwindigkeitsgeregelt gefahren werden. Hintergrundinfo zum Synchrosystemen Das Synchronsystem hat einen großen Einfluss auf den Schaltkomfort eines Getriebes. Seine Aufgabe besteht beim Schalten im Angleichen der Drehzahl von Gangrad und Vorlegewelle, sodass die Schaltmuffe problemlos einrücken kann. Im Laufe ihrer Lebensdauer sollte der Schaltkomfort gleich bleiben. Überprüft wird dies mit einem Synchronisierungsdauerlauf. Nach dem Einlaufen des zu testenden Getriebes erfolgt die erste Schaltkomfortbeurteilung. Nach rund Schaltungen je Schaltstelle das entspricht in etwa bis Fahrzeugkilometern muss das Synchronsystem immer noch funktionieren und einen guten Schaltkomfort ermöglichen. Seite 4 von 5

Hintergrundinfo zum Synchrosystemen Das Synchronsystem hat einen großen Einfluss auf den Schaltkomfort eines Getriebes.

5 Über HOERBIGER Die HOERBIGER Antriebstechnik ist ein Unternehmensbereich der HOERBIGER Holding AG, Zug, Schweiz. HOERBIGER ist weltweit in führender Position in den Geschäftsfeldern der Kompressortechnik, Automatisierungstechnik und Antriebstechnik tätig Mitarbeiter erzielten 2009 einen Umsatz von rund 772 Millionen Euro. Schwerpunkte der Geschäftstätigkeit sind Schlüsselkomponenten und Serviceleistungen für Kompressoren, Gasmotoren und Turbomaschinen, Hydrauliksysteme und Piezotechnologie für den Fahrzeug und Maschinenbau sowie Komponenten und Systeme zum Schalten und Kuppeln von Antriebssträngen verschiedenster Fahrzeugtypen. Mit Innovationen in attraktiven technologischen Nischenmärkten setzt der HOERBIGER Konzern Standards und schafft damit hochwertige Alleinstellungsmerkmale mit nachhaltigem Kundennutzen. Über COSATEQ COSATEQ ist ein innovativer Lösungsanbieter mit Kernkompetenzen in der professionellen Simulations und Regelungstechnik sowie in der Prüfstandsentwicklung. Mit dem Anspruch, neue, wachstumsstarke Zukunftsmärkte des Maschinenbaus zu erschließen, setzt COSATEQ alles daran, für Kunden stets der bestmögliche Ansprechpartner zu sein. Seite 5 von 5

500 Mitarbeiter erzielten 2009 einen Umsatz von rund 772 Millionen Euro.

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