Engineering
Neben dem Testen und Messen, der Entwicklung von Getrieben als auch dem Vertrieb von relevanten Prüfständen, Robotern und Mess-Systemen bietet die ATESTEO darüber hinaus Unterstützung bei der Funktionsentwicklung von Getrieben an. Als Funktionen eines Getriebes sind dabei alle Eigenschaften definiert, die den im Fahrzeug gewünschten Einsatz des Getriebes, den Erwartungen der Kunden entsprechend, ermöglichen. Die angebotene Unterstützung durch die ATESTEO lässt sich in die vier Bereiche gliedern:
- Lastenhefte / Funktionsziele
- Bewertungen Konzepte/Designs
- Verifikation / Benchmarking
- Analysen Funktionsabweichungen
Von Nutzen ist dabei, auf den ausgezeichneten Möglichkeiten der ATESTEO durch die verfügbaren Prüfstände, die eigene Messtechnik und die Werkzeuge zur Prüfstands-Entwicklung aufzubauen. So können die Wissensbasis und die Werkzeuge zur Ableitung, Definition und Berechnung der Getriebefunktionen erweitert werden.
Lastenhefte
Erstellung von Zielen / Lastenheften für Getriebe / Systeme bezüglich der Definition von Funktionen/Eigenschaften
Eine zielgerichtete Entwicklung von Getrieben setzt voraus, dass Eigenschaften bzw. Funktionen festgelegt werden, die das zu entwickelnde Getriebe später erreichen soll.
- Basisfunktionen (z.B. Übersetzungen, Schaltbarkeit, Anfahrbarkeit, Steuer- bzw. Regelbarkeit)
- Lebensdauer, Robustheit
- Sekundärfunktionen (z.B. Steifigkeit/Spiele, Wirkungsgrad, Schwingungen, Geräusche, Kühlung)
Zielgrößen müssen basierend auf objektiv überprüfbaren Kriterien und Rahmenbedingungen festgelegt werden. So kann in der späteren Entwicklungsphase überprüft werden, inwiefern diese Ziele erreicht worden sind. Diese Ziele werden abgeleitet von der Zweckbestimmung des Fahrzeugs oder der Fahrzeug-Familie, für welches die Getriebe vorgesehen sind. Hierbei müssen im Allgemeinen mehrere Szenarien durchgespielt werden, da sich Fahrzeugziele oft auf unterschiedliche Arten erreichen lassen.
Die Ziele, die sich daraus ergeben, sind für das Getriebe anfangs oft widersprüchlich und müssen daher mit den Annahmen für das Design-Konzept auf ihre Kompatibilität hin abgestimmt werden. Ein Benchmarking vergleichbarer Getriebe ist oft sehr hilfreich, um keine illusorischen Vorgaben in der Planung vorzusehen. Sobald eine Abstimmung erfolgt ist zwischen Fahrzeugzielen, dem Designkonzept des Getriebes sowie untereinander im Hinblick auf Kompatibilität, werden diese im Lastenheft für das Getriebe dokumentiert und festgelegt.
Typische Arbeiten in diesem Bereich:
- Erarbeiten von Übersetzungen und Wirkungsgradzielen etc. durch Simulationsrechnungen hinsichtlich Fahrleistungen und Verbrauch.
- Untersuchung von Einfluss-Parametern des Getriebes sowie des Antriebsstrangs für das Erreichen von Zielsetzungen im Bereich Schaltbarkeit und Anfahrbarkeit.
- Definition und Abstimmung von Kriterien und Rahmenbedingungen, um sicherzustellen, dass das Getriebe durch die geplanten Steuermodule und Strategien verlässlich beherrschbar ist (Steuerbarkeit, Regelbarkeit unter allen relevanten Operationsbedingungen sowie Verschleißzuständen).
- Erstellung bzw. Anpassung von Belastungskollektiven und Testspezifikationen, um zu gewährleisten, dass durch entsprechende Tests während und am Ende der Entwicklung die verlässliche und robuste Funktion des Getriebes über die Lebensdauer beim späteren Kunden nachweisbar ist.
- Erstellung und Dokumentation von Schnittstellen-Funktionen zwischen Getriebe und Anbauteilen, um die Gesamtfunktionen des Antriebsstranges sicher zu erreichen und zu überprüfen.
Bewertungen
Begleiten von Getriebe-Entwicklungen zur Sicherstellung der Funktionsziele
- Herunterbrechen der Ziele Gesamt-Getriebe auf Ziele einzelner Getriebe-Systeme
- Beurteilung von Getriebekonstruktionen im Hinblick auf das Erreichen der Gesamt-Getriebe-Ziele
- Studien zum Vergleich von Design-Konzepten im Hinblick auf das Erreichen der Ziele des Gesamt-Getriebes
- Benchmarking von vergleichbaren Getrieben im Hinblick auf Design-Konzept und Funktion des Gesamt-Getriebe
Während der Entwicklung des Getriebes werden in den typischen Phasen die einzelnen Bauteile des Getriebes durch Konstruktionsingenieure konzipiert und ausgelegt. Die Funktionsentwicklung begleitet diese Phasen, um sicherzustellen, dass die vereinbarten Gesamtziele des Getriebes eingehalten werden. Dazu wird über Berechnungs-Ansätze die benötigte Interaktion der Einzelkomponenten des Getriebes im Hinblick auf die Gesamtziele abgestimmt und überprüft. Für relevante Einzelkomponenten werden anschließend mit den Konstruktionsingenieuren die notwendigen Auslegungsziele abgestimmt und dokumentiert.
Spezielle Funktionstests werden ergänzend bzw. ersetzend (falls eine Berechnung mit der notwendigen Genauigkeit nicht zugänglich ist) festgelegt und durchgeführt, um für alle Entwicklungsphasen eine verlässliche Aussage über das Erreichen der Zielsetzungen verfügbar zu machen. Bei den beschriebenen Arbeitsprozessen wird auf die typische Werkzeuge zurückgegriffen, die auch im Bereich der Konstruktion üblich sind (FMEA, DVP, 8D, Freigabedokumentationen…).
Typische Arbeiten in diesem Bereich:
- Aufbau von Rechenmodellen bzw. Spezial-Prüfständen zur Simulation bzw. Überprüfung der vereinbarten Funktionsziele.
- Einsatz der üblichen Arbeitsmittel und Prozesse im Rahmen der Entwicklung speziell ausgerichtet auf das Erreichen und Überprüfen der Funktionsziele.
- Risikobewertung von Design-Alternativen im Hinblick auf das sichere Erreichen der vereinbarten Ziele.
- Neuabstimmung der vereinbarten Ziele für die Einzelkomponenten, wenn sich Inkompatibilitäten ergeben und das Erreichen der Funktionsziele gefährdet ist.
- Erstellen von Freigabedokumenten für jede vereinbarte Entwicklungsphase.
- Planung / Betreuung / Durchführung von Funktionstests für jede Entwicklungsphase mit anschließender Analyse und Bewertung der Testergebnisse.
Verifikation
Benchmarking sowie Verifikation der Getriebefunktionen
- Erstellen von Mess- bzw. Testspezifikationen zur Überprüfung / Vergleich (Lastenheft)
- Erstellen von speziellen Test-Einrichtungen für Funktionstests
- Durchführung von Funktionstests (Fahrzeug, Getriebe, System)
Das erfolgreiche Erreichen von Funktionszielen für Getriebe setzt voraus, dass Zielsetzungen objektiv und technisch überprüfbar sind. In vielen Fällen sind zu diesem Zweck Prüfeinrichtungen notwendig, bei denen das Getriebe losgelöst vom Antriebsstrang unter laborartigen Bedingungen belastet oder angeregt werden kann. So können die relevanten Funktionen des Getriebes (isoliert) überprüft werden. Auf dieser Basis können mit der notwendigen Genauigkeit und Wiederholungen Ziele überprüft oder Design-Alternativen verglichen werden, um verlässliche Entscheidungen während der Entwicklung zu ermöglichen.
Neben der Kenntnis der zu untersuchenden Getriebefunktion sind auch Erfahrungen mit der Spezifikation, Entwicklung und dem Betrieb von Prüfständen und Messsystemen notwendig. Nur so kann sichergestellt werden, dass bei den Messungen und Tests die notwendige Präzision mit dem erforderlichen Wirkungsgrad erreicht wird. Die Durchführung von Benchmark-Studien setzt ebenfalls voraus, dass neben dem objektiven Messen der relevanten Getriebefunktion auch weitere Analysen durchgeführt werden können, um herauszuarbeiten auf welche Weise die Funktion erreicht wurde.
Typische Arbeiten in diesem Bereich:
- Erarbeiten von Spezifikationen zur Messung und zum Test von Getriebefunktionen, so dass verschiedene Getriebe bzw. Design-Konzepte miteinander und mit den gewählten Zielen verlässlich verglichen werden können.
- Diese Spezifikationen müssen mit den verfügbaren Mitteln zum Belasten, Anregen und Messen von Getrieben kompatibel sein, um mit den gegebenen Technologien für Prüfstände und Fahrzeugtests qualitativ hochwertige und bezahlbare Ergebnisse zu ermöglichen.
- Planung, Entwicklung und Inbetriebnahme von speziellen Prüfeinrichtungen, sowie Adaptionen von existierenden Prüfständen zur Durchführung von Tests und Messungen entsprechend den relevanten Testspezifikationen.
- Vorbereitung / Betreuung / Durchführung sowie Analyse derartiger Tests und Messungen für Benchmark-Studien oder im Rahmen von Entwicklungsprojekten.
- Speziell beim Benchmarking: Analyse der untersuchten Getriebe im Hinblick auf eine Aussage, auf welche Weise die gemessene bzw. getestete Funktion des Getriebes erreicht worden ist.
Analysen
Problemanalysen bei Funktionsdefiziten von Getrieben
- Einsatz von spezieller Mess- und Analysetechniken
- Einsatz von speziellen Prüfständen bzw. Testspezifikationen (Konditionierungen)
- Simultaner, ergänzender Einsatz von Berechnungswerkzeugen und Tests
Die Werkzeuge und Prozesse der Funktionsentwicklung erlauben die zielgerichtete Analyse von Problemen bei Funktionsdefiziten, die sich erst im Einsatz beim Kunden zeigen. Zunächst wird das Funktionsdefizit vom Fahrzeug auf einen Getriebetest übertragen, um ein Funktionsdefizit bzw. ein neues Funktionsziel für das Getriebe zu definieren und überprüfbar zu machen. Gegebenenfalls ist die Entwicklung einer entsprechenden Test- bzw. Mess-Spezifikation sowie einer Prüfeinrichtung notwendig. Die erforderliche Funktion in der notwendigen Genauigkeit zu verifizieren ist die Absicht.
Mithilfe spezieller Messtechnik und/oder Berechnungsmodellen werden Einflussparameter für das betreffende Funktionsziel erarbeitet und untersucht. Basierend auf dem Verständnis der kausalen Zusammenhänge für das Funktionsdefizit des Getriebes können Designalternativen durchgespielt werden. Dies wird mithilfe von Simulationen bzw. Tests umgesetzt. Die Berechnungen und Tests sollen ergänzend eingesetzt werden, so dass die Vorteile positiv zum Tragen kommen.
Nach der Festlegung eines Lösungskonzepts für das Getriebe ist im Allgemeinen eine kritische Überprüfung aller schon vorher erreichten Getriebeziele notwendig, da die notwendigen Änderungen auch auf diese Einfluss nehmen können.
Typische Arbeiten in diesem Bereich
- Durchführung von Tests und Messungen im Fahrzeug, um relevante Operationsbedingungen für das Getriebe hinsichtlich des Funktionsdefizits ermitteln zu können.
- Aufbau bzw. Anpassung von Prüfeinrichtungen und Messtechnik für das Getriebe, um unter den Operationsbedingungen die Funktionen erfassen zu können – bzw. ein Funktionsdefizit nachweisen zu können.
- Einsatz spezieller Berechnungen und Messungen, um die kausalen Zusammenhänge der Fehlfunktion erklären zu können – Erarbeitung der relevanten Eigenschaften der Komponenten.
- Erarbeitung alternativer Designkonzepte, die versprechen/erlauben, die Fehlfunktion zu beheben. Verifikation der erreichten Funktion durch Modifikation des Prüflings.
- Bewertung alternativer Designkonzepte im Hinblick auf die Risiken für die schon erreichten Funktionsziele, sowie im Hinblick auf den zur Verifikation notwendigen Aufwand.
- Aufbau einer Entscheidungsmatrix unter Einbezug der verantwortlichen Teams für die Konstruktion sowie gegebenenfalls Durchführung notwendiger Verifikationsarbeiten für eine Freigabe.