CN101158393A - 自动桥间差速器锁定传感器配置和校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有双驱动桥的车辆的自动桥间差速器传感器配置(即定位)和校准方法。该方法包括：确定车辆的速度；经由车辆电子控制单元(ECU)，从各个桥间差速器传感器确定脉冲或每分钟脉冲，其中各个桥间差速器传感器连接于桥间差速齿轮；根据各个桥间差速器传感器每分钟脉冲，确定各个桥间差速器传感器的位置；和在校准各个桥间差速器传感器时，为各个桥间差速齿轮分配齿数。可以运用各个桥间差速器传感器的每分钟转数，在车辆滑移期间锁定桥间差速器，不需要人的干预。

Description

自动桥间差速器锁定传感器配置和校准方法

技术领域

本发明涉及桥间差速器锁定传感器。

背景技术

具有彼此邻近的前部后车桥和后部后车桥的双驱动桥组件是众所周知的。这种双驱动组件广泛用于重型卡车及具有高的车辆自重和/或高的承载能力的其它长途运输车辆，例如公共汽车。在这种组件中，两个后车桥都可以被动力驱动。

在这样的车辆中通常采用桥间差速器(IAD)，以在双驱动桥组件的前、后车桥之间分流输入轴转矩。通常，这种车辆的驾驶员接合和分开锁定部(lock out)，通过气动开关使得IAD超限或不工作，所述气动开关典型安装在车辆仪表板上。反过来，该气动开关向车桥安装致动器施加空气，车桥安装致动器接合滑动牙嵌式离合器以“锁定”桥间差速器。

但是，上述接合/分开IAD的手动方法存在几个缺点。如果车辆驾驶员没有注意到车轮端发生滑动而接合IAD，则可以导致拖延故障。并且，在操作期间具有明显滑动时接合IAD，可能导致驱动桥损坏。让IAD长时间地接合，则会导致“驱动系卷绕(wind-up)”，结果在没有倒档车辆的情况下不能分开IAD。由于这些缺点，会出现持续的磨损，而由于IAD实际的接合和分开通常是不能指示的，所以驾驶员不能注意到这种磨损。

近来，已经开始使用自动桥间差速器锁定机构，其中典型采用两个速度传感器(即，与IAD离合器锁定齿轮和IAD螺旋齿轮相联)来监视IAD齿轮速度(参见，例如Claussen等的美国专利申请公开号2006/0154787，其在此结合)。对于这种IAD锁定机构来说，要想正确起作用，该机构必须分开地识别各速度传感器。因此，通常在速度传感器和控制单元之间借助于不同的安全带连接件、插塞、键等特定地布线以及特定地安装不同的传感器，以便使传感器不能相同布线和/或通过相同信号与控制单元连通。而且，通常，为了校准用于IAD的每个齿轮，各个齿轮的齿数的正确组合需要在运用齿轮之前人工确定，以便正确地计算要监视的齿轮的每分钟转数(RPM)。

涉及桥间差速器锁定机构的相关技术的例子如下。Schakel的美国专利号5,927,422大体上公开了一种用于校正重型车辆的驱动轮滑移的系统。中央处理器将驱动轴速度与非驱动轮速度进行比较，锁定双后驱动桥的桥间差速器，以便以同样的速度驱动前驱动桥和后驱动桥。必要时，做为选择，当驱动轴速度信号与第一非驱动轮速度信号的比率大于一预定极限值时，桥间差速器可以锁定单个后驱动桥的主差速器，以便以同样的速度驱动第一和第二从动轮。在双配置中，如果驱动轮滑移继续下去，前、后驱动桥的主差速器也将被锁定。

Romer的美国专利申请公开号2006/0036361教导了一种驱动系保护和管理系统，其监视和驱动各个轮速度，以监视车轮空转和驱动桥的滑动状态。当车轮空转或滑动大于一阈值时，通过控制发动机或减速器转矩，该系统自动控制至驱动桥的输入转矩。除监视轮速度之外，该系统还监视其它车辆特征，例如发动机转矩/速度，传动比速度，传动装置输出速度，车辆速度，以及油门位置。

Rodeghiero的美国专利申请公开号2006/0175113教导了一种车辆，其包括可转向前轮和用于从发动机向前轮和后轮传递转矩的桥间差速器。差速器包括可控制的离合器，其用以控制前轮速度与后轮速度的比率，而控制单元根据所感知的转向角和所存储的包括转向角和相应的前轮与后轮速度比值的信息，控制离合器。自动校准的控制单元，周期性地获得转向角值和前轮与后轮速度值，如果转向角值指示车辆已经处于直前行进模式至少一定时间段，其生成新的前轮与后轮速度比值，并将所存储的前轮与后轮速度比值之一替换成新比值之一。

与上面引用的相关技术相比，本发明设法自动确定IAD传感器的配置(例如，IAD离合器锁定齿轮和IAD螺旋齿轮的位置)和自动确定每个IAD齿轮的齿数的正确组合，以便各个IAD传感器都可以自动校准。本发明还设法在彼此相连的ECU传感器输入和IAD传感器端子之间不需要准确的布线，从而预防传感器安装在不适当位置的可能性。因而，本发明通过不需要单独的连接件、识别装置和传感器，设法降低安装与维修复杂性以及降低成本。

发明内容

本发明涉及一种用于具有双驱动桥的车辆的自动桥间差速器传感器配置和校准方法，其包括：借助于车辆电子控制单元(ECU)，从各个桥间差速器传感器确定脉冲或每分钟脉冲，其中各个桥间差速器传感器连接于桥间差速齿轮；根据各个桥间差速器传感器脉冲或每分钟脉冲，确定各个桥间差速器传感器的位置；和在校准各个桥间差速器传感器时，为每个桥间差速器传感器分配齿数。

该方法还可以包括：确定车辆的速度；将脉冲或每分钟脉冲转换成各个桥间差速器传感器的每分钟转数；和运用各个桥间差速器传感器的每分钟转数，在车辆滑移期间自动锁定桥间差速器，不需要人的干预。

本发明进一步的优点将从下面的说明书和附带的权利要求书中变得显而易见，参照构成说明书一部分的附图，其中同样的附图标记在各个视图中表示相应部件。

附图说明

图1是依照本发明车辆顶端平面图的简图；

图2是依照美国专利申请公开号2006/0154787的桥间差速器的三维视图；

图3是图2中桥间差速器的局部剖视图；

图4是图2中桥间差速器的三维视图的局部剖视图；

图5是依照′787号美国公开的逻辑流程图；

图6是依照本发明的电连接件示图；

图7是依照本发明的微处理器的电气简图；

图8是依照′787号美国公开的桥间差速器接合的侧视图；

图9是依照′787号美国公开的桥间差速器分开的侧视图；和

图10是依照本发明与确定传感器的位置和校准相联的逻辑流程图。

具体实施方式

应当理解，本发明可以采取各种各样的替代方向和步骤顺序，除非明确说明相反的地方。还应当理解，在附图中示出的以及在下面的说明书中描述的特定设备和工序仅仅是在附带的权利要求书中限定的发明构思的示例性实施例。因此，关于实施例中公开的特定尺寸、方向或其它物理特性不被认为是限制性的，权利要求书中明确陈述的除外。

一般而言，本发明涉及一种用于车辆11的自动桥间差速器(IAD)锁定系统10的使用，车辆11具有双驱动桥组件15，如图1所示。车辆11具有发动机12，发动机12驱动连接于传动装置14。主驱动轴16从传动装置14纵向延伸至双桥组件15，主驱动轴16在一端经由传统耦合件17、例如叉形件(yoke)或万向节耦合于传动装置14，在另一端通过另一传统耦合件18耦合于双驱动桥组件15的输入轴30。

车辆11可以是具有双驱动桥组件的任何车辆，例如卡车，公共汽车或具有包括两个轴向间隔开的车桥的双驱动桥组件的其它长途运输车辆。双驱动桥组件15通常坐落于车辆后部附近，所以，在此其可以被称为双驱动后车桥组件。双驱动后车桥组件15包括后部后车桥22，后部后车桥22又包括轴向对齐的右车轴和左车轴(未显示)，右车轴和左车轴由车桥差速器23驱动。另外，前部后车桥24也包括轴向对齐的右车轴和左车轴(未显示)，右车轴和左车轴由车桥差速器25驱动。在此，双后车桥组件15的车桥22和24轴向间隔开，但朝着车辆11后部彼此邻近。

至此所述的车辆11整体和双后车桥组件15两者的所有部件都可以是传统的。因而，两个车桥差速器23和25可以是传统的。在下面的讨论中，图2-9示出了′787号美国专利的具体桥间组件、具体微处理器和具体离合器锁定机构。前面提及的出版物只是作为本发明的例子。本发明不局限于项目(item)20的桥间组件、项目35的微处理器和项目32的离合器锁定机构，可以利用其它IAD组件实施本发明。

图2示出了双桥间组件20，双桥间组件20在其前端具有外壳26，以可旋转地支撑纵向延伸的输入轴30，输入轴30与车辆驱动轴16轴向对齐。输入轴30的前端借助于耦合件18与车辆驱动轴16耦合成直接驱动关系。输入轴30被接收在桥间差速器20中，用于从车辆驱动轴向桥间差速器20传递输入转矩。在图2中还显示了桥间输出轴31，其将转矩传递给后部后车桥22(经由如图1所示的输出驱动轴50和后耦合件62以及后车桥差速器23)、旋转侧螺旋齿轮速度传感器27和旋转滑动离合器锁定速度传感器28。传感器27、28可以是传统利用的传感器，例如Dana公司零件号码673425和/或Wabash零件号码9184。

如图3所示，车辆IAD 20还包括离合器锁定机构32，该离合器锁定机构32包括旋转侧螺旋齿轮33和旋转滑动离合器34。在图3中，滑动离合器锁定机构32被接合，并随后被锁定，其中锁定定义为螺旋齿轮齿33a和滑动离合器齿34a处于啮合关系。注意，螺旋齿轮齿33a处于固定位置。

另一方面，图4是图2在滑动离合器传感器28附近的桥间差速器20的盖26的局部剖视图，示出了分离(也叫做开锁)的滑动离合器锁定机构32，其中旋转侧螺旋齿轮33的螺旋齿轮齿33a和滑动离合器34的齿34a彼此分开。

在图4中还示出了滑动离合器速度传感器28在滑动离合器34的齿34a上的对齐。当滑动离合器锁定机构32分离时，滑动离合器速度传感器28通过感知在滑动离合器速度传感器28下方通过的离合器34的旋转齿34a的存在和不存在，测量滑动离合器34的速度。因而，滑动离合器速度传感器28(经由如图1所示的第一电气装置66)向微处理器35(参见图6-7，例如图6中电极传感器输入#1/#2上的MotorolaMC9S12D64或等同物)提供滑动离合器脉冲(其转换成每分钟脉冲(PPM))。当齿轮33和离合器34分离时，PPM信号转换成滑动离合器34的每分钟转数形式的速度。但是，对于该例子，当离合器机构32完全接合(如图3)时，传感器28测量零滑动离合器速度，即使滑动离合器34继续旋转。

如图3所示，螺旋齿轮速度传感器27向微处理器35提供螺旋齿轮脉冲，用于通过感知第二螺旋齿轮齿33b的存在和不存在，确定转换为螺旋齿轮33每分钟转数形式的速度的PPM，其向微处理器35(参见图6中电极传感器输入#1/#2)提供螺旋齿轮/传感器脉冲。当齿轮33和离合器34被锁定时，滑动离合器速度传感器28不再感知齿34a的存在和不存在。

本领域技术人员应当明白，车辆11的速度可以从车辆通信数据链路得到，例如，J1587通信链路(COMM LINK)或J1939通信链路(参见图6和图7)，其遵循汽车工程师学会(SAE)规定的标准。更进一步还可以领会，本发明不局限于第一电气装置66和/或第二电气装置69(例如电线、连接器、印刷电路板轨道或电缆，可以包括任何现有的或将来的SAE通信链路)、电磁线圈37、特定传感器27、28、特定微处理器35或任何特定发动机电子控制单元(ECU)29(参见图1)。虽然微处理器35可以与ECU 29分开，但是，如图1所示，微处理器35多半设置在ECU 29中，第二电气装置69为印刷电路板轨道。

参考图10，显示了作为本发明的新发现的逻辑流程图。在车辆11开始点火时，车辆通信数据链路通过向ECU 29提供车辆11的速度，开始通信。如果车辆的速度不大于5英里/每小时(MPH)，则ECU 29等待，直到速度大于5MPH。当车辆速度大于5MPH时，电极传感器输入#1的数据链路的PPM与电极传感器输入#2相比较，如果#1不大于#2，则与#1相联的传感器(在图10中称为传感器1)为离合器传感器，所以，传感器2为螺旋传感器。不然，当传感器1的PPM高于传感器2的PPM时，则传感器1是螺旋传感器33，传感器2为离合器传感器34。

可以识别上述速度水平确定/脉冲PPM计数步骤的替换方法(参见图10中的短划线备选方案)，侧螺旋齿轮33具有比滑动离合器34更多的齿，所以，与侧螺旋齿轮33相联的传感器具有比滑动离合器34更高的PPM值——假定在低车辆速度下不呈现滑移。在运用该替换方法时，来自各个传感器33、34的脉冲由ECU 29计数，直到传感器33、34之一超过预定极限值(例如1000)。然后，较高计数的传感器被认为是螺线传感器33，较低计数的一个被认为是滑动离合器34。

通过任一方法，本发明借助于ECU 29区别和获悉IAD锁定传感器(即离合器锁定齿轮34和螺旋齿轮33)的位置(在此定义为配置)。

更进一步，ECU 29按预定分配(例如根据与可能齿轮相联的查找表)排序用于可能齿轮33、34的各组合的齿数，同时比较从与这些齿轮33、34相联的各个传感器27、28的数据链路的RPM。如果ECU29发现一个匹配，其中对于用于齿轮的组合的所分配的齿数来说，RPM相等，则ECU 29已经校准了齿轮33、34，操作完成。如果，通过这样的手段，ECU 29未发现一个匹配，则ECU 29可以用显示器形式或车辆仪表板上的警告灯形式，指示故障。未发现齿轮之间的匹配的可能原因是由于非标准齿轮传动装置的安装。

再次参照′787号美国出版物中公开的例子，但不局限于此，在启动自动IAD锁定系统10时，接合电磁线圈37(参见图6，用于与电磁线圈35和各种灯及LED的输入和输出)被断开，车辆室中的“开锁灯”连续燃亮(solid)，以向车辆11的驾驶员指示离合器机构32已被开锁。

在微处理器35的帮助下，系统10确定(参见图5，其详述了依照′787号美国出版物的下列逻辑)滑动离合器34每分钟转数与侧螺旋齿轮每分钟转数之间的数学绝对差是否大于最小极限值，以及确定滑动离合器每分钟转数与侧螺旋齿轮每分钟转数之间的数学绝对差是否小于最大极限值，从发动机12中的电子控制装置的车辆通信数据链路(例如图6-7所示的通信链路J1587或通信链路J1939)获得的车辆速度是否小于第三极限值，重锁计时器是否终止，是否没有要求手动开锁和保持。如果所有这些条件都满足，则系统10通过接通接合电磁线圈37以及通过启动接合计时器，使桥间差速器离合器机构32开始接合，并使“锁定”灯闪烁。

当在IAD接合模式时，系统10监视车辆速度，以致确定车辆速度是否大于第三极限值。如果车辆速度大于第三极限值，或者如果接合计时器已经终止，则系统断开IAD 20，包括断开接合电磁线圈37，并使开锁灯闪烁。

注意，接合电磁线圈37可以坐落在车辆上不会被损坏的任何地方。电磁线圈37控制流过口38的压缩空气(参见图2和3)。如图8和9所示，空气引起桥间差速器离合器机构32接合(图8)或分离(图9)，桥间差速器离合器机构32还可以包括各种其它元件(推杆42，活塞43，换档气缸44，换档叉45，选择器开关46(相对于本发明的微处理器35控制，其用于手动控制中)和弹簧47)。正如图8-9常规地示出的，气流由选择器开关46控制，但是可以运用分开的电磁线圈37来使压缩空气进入或不进入口38，随后空气使叉45换档滑动离合器34。

当在IAD分离模式时，系统10监视滑动离合器RPM，以致确定滑动离合器34是否大于零(即，齿33a、34a是否不再啮合)。如果滑动离合器RPM大于零，则系统10使IAD 20返回开锁模式，如上所述，其中，接合电磁线圈37保持断开，车辆室中的“开锁灯”连续燃亮(solid)，以向车辆11的驾驶员指示离合器机构32已被开锁。

回到图1，示出了如上所述各种电气部件和气动部件的互连。微处理器35通过第一电气装置66电气连接到传感器27、28上，微处理器35通过第三电气装置67电气连接到电磁线圈37上。虽然所示的微处理器35坐落在发动机12内部，但是，微处理器35坐落在其它地方也在本发明的精神和范围之内。压缩空气源63通过第一气动装置64气动连接到电磁线圈37上，而电磁线圈37又通过第二气动装置65气动连接到压缩空气口38，用于控制离合器机构32的接合/分离。压缩空气源63可以是单独的源，或者可以是发动机12的一部分。

图6和7示出了微处理器35、用于系统10的输入和输出(例如27、28、37(经由第一电气装置66)和各种传统灯/LED)之间的电气连接的各种实施例。可以领会，该系统10不局限于灯、LED、电磁线圈和/或使空气流向换档叉45以使锁定机构32接合、分离和锁定的气动装置。

图6示出了微处理器35与用于系统10的输入和输出(例如27、28、37和各种传统灯/LED)之间的连接。对于本发明，该系统10不局限于灯、LED、电磁线圈和使空气流向换档叉45以使锁定机构32接合、分离和锁定的气动装置。

从上面的讨论可以看到，本发明自动确定IAD传感器的配置(即位置)和自动确定每个IAD齿轮的齿数的正确组合，以便各个IAD传感器都可以自动校准。本发明在彼此相连的ECU传感器输入和IAD传感器端子之间不需要准确的布线，从而预防传感器安装在不适当位置的可能性。因而，本发明通过不需要单独的连接件、识别装置和传感器，设法降低安装与维修复杂性以及降低成本。

根据专利法的条款，本发明的原理和运行模式已经在优选实施例中作了描述和说明。但是，必须明白，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以通过除所特殊解释和所特殊示出之外的其它方式实施发明。

Claims (7)

1.一种用于具有双驱动桥的车辆的自动桥间差速器传感器配置和校准方法，包括：

借助于车辆电子控制单元，从各个桥间差速器传感器确定每分钟脉冲，每个所述桥间差速器传感器感知单独的桥间差速齿轮；

根据各个所述桥间差速器传感器的每分钟脉冲，确定各个桥间差速器传感器的位置；和

在校准各个所述桥间差速器传感器时，为各个所述桥间差速齿轮分配齿数。

2.如权利要求1所述的桥间差速器传感器配置和校准方法，还包括：

确定车辆的速度；

将所述每分钟脉冲转换成各个所述桥间差速器传感器的每分钟转数；和

运用各个所述桥间差速器传感器的所述每分钟转数，以在所述车辆滑移期间锁定桥间差速器。

3.一种用于具有双驱动桥的车辆的自动桥间差速器传感器配置和校准方法，包括：

借助于车辆电子控制单元，计数来自两个桥间差速器传感器中的每一个的脉冲，每个所述桥间差速器传感器感知单独的桥间差速齿轮；

根据每个所述桥间差速器传感器脉冲，确定每个桥间差速器传感器的位置，其中，最高的脉冲数来自螺旋齿轮，最低的脉冲数来自离合器锁定齿轮；和

在校准每个所述桥间差速器传感器时，为每个所述桥间差速齿轮分配齿数。

4.如权利要求3所述的桥间差速器传感器配置和校准方法，还包括：

将所述脉冲转换成每个所述桥间差速器传感器的每分钟转数；和

运用每个所述桥间差速器传感器的所述每分钟转数，以在所述车辆滑移期间锁定桥间差速器。

5.一种用于具有双驱动桥的车辆的自动桥间差速器传感器配置和校准方法，包括：

确定车辆的速度，并将所述车辆的所述速度与预定每小时英里数相比较；

从两个桥间差速器传感器中的每一个确定每分钟脉冲；

根据每个所述桥间差速器传感器的每分钟脉冲，定位每个桥间差速器传感器，较高的每分钟脉冲来自螺旋齿轮，较低的每分钟脉冲来自离合器锁定齿轮；

为每个所述桥间差速齿轮分配齿数；

将所述每分钟脉冲转换成各个所述桥间差速器传感器的每分钟转数；和

通过使所述桥间差速齿轮的每分钟转数相等，校准所述桥间差速齿轮。

6.如权利要求5所述的桥间差速器传感器配置和校准方法，还包括运用各个所述桥间差速器传感器的所述每分钟转数，以在所述车辆滑移期间锁定桥间差速器。

7.如权利要求5所述的桥间差速器传感器配置和校准方法，其中，所述预定每小时英里数极限值为每小时五英里。

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