CN101208546A - 用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的方法，该变速器具有可无级变化的变速比，该方法包括下述步骤：提供一个损伤模型，该损伤模型包含损伤值，该损伤值与对于通过摩擦配合传递转矩的接触部位的损伤关系重大的工作参数相关；测定工作期间这些工作参数的值；由所测定的工作参数确定所达到的损伤值；以及显示一个由瞬时达到的损伤值导出的量值。

Description

用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的方法和装置
本发明涉及用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的方法和装置，该变速器具有可无级变化的变速比。
已经存在各种不同类型的具有可无级变化的变速比的通过摩擦配合传递转矩的变速器，例如摩擦轮变速器、摩擦环变速器、锥盘缠绕接触装置变速器等。这些变速器的共同点在于，通过摩擦配合传递力或转矩的构件必须各用彼此相对压紧的面单元相互接触，以便可摩擦锁合。这些处于相互摩擦配合中的面单元在此由于压紧力、可能的滑差率和高温而强烈地承受负荷，这可导致表面损伤，这种损伤影响变速器的工作效能。
本发明的任务在于，提供一种用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的方法，该变速器具有可无级变化的变速比，该方法允许在工作可靠性受到影响之前对工作可靠性进行描述并且可实现警报或应对措施。此外，本发明的任务在于，提供一种用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的装置，该变速器具有可无级变化的变速比。
本发明任务针对方法的部分通过一种用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的方法来解决，该变速器具有可无级变化的变速比，该方法包括下述步骤：
-提供一个损伤模型，该损伤模型包含损伤值，该损伤值与对于通过摩擦配合传递转矩的接触部位的损伤关系重大的工作参数相关，
-测定工作期间这些工作参数的值，
-由所测定的工作参数确定所达到的损伤值，以及
-显示一个由瞬时达到的损伤值导出的量值。
因此根据本发明使用一个损伤模型，该损伤模型描述变速器的总损伤和/或相互摩擦配合的各个表面单元的损伤。损伤模型可由数学计算、台架试验或者这二者的组合导出。从相应在变速器工作期间测得的工作参数可借助于损伤模型计算相应达到的瞬时损伤值。对于变速器确定一个预确定的损伤值或一些配置给各个表面区域的损伤值，这些损伤值不允许被超过。所述瞬时损伤值可以以其与允许的损伤值的关系被显示或分析处理，由此可相应对变速器的损伤状态进行描述。在超过允许的损伤值时以有利的方式触发警报。
有利地将在一个工作循环结束时达到的损伤值存储，该损伤值然后构成在下一个工作循环开始时的损伤值的起始值。
在损伤模型中可考虑下述工作参数中的至少一个：摩擦配合部位的温度、处于摩擦配合中的构件之间的压紧力、处于摩擦配合中的构件之间的滑差率、摩擦配合的位置、摩擦配合的持续时间。该温度可直接测量和/或由压紧力、滑差率和持续时间计算。
根据本发明的方法可用于所有类型的传递转矩的变速器。该方法有利地用于锥盘缠绕接触装置变速器。
各个表面区域的损伤值的测定可用于这样控制变速器，使得避免具有高损伤的接触部位之间的摩擦配合。
一种用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的装置，该变速器具有可无级变化的变速比，该装置包括一些用于检测对于通过摩擦配合传递转矩的接触部位的损伤关系重大的工作参数的传感器、一个与这些传感器相连接的分析处理单元和一个用于显示由瞬时达到的损伤值导出的量值的显示装置，该分析处理单元借助于一个存储在该分析处理单元中的损伤模型由这些工作参数的所测定的值确定一个损伤值并且包括一个存储装置，在一个工作循环期间达到的损伤值存储在该存储装置中，由此，该损伤值作为起始值供下一个工作循环使用。该显示单元不必强制可视。该显示单元也可这样构造，使得该显示单元将所达到的损伤值传送给一个变速器控制装置，该变速器控制装置与所达到的损伤值相关地修正变速器的工作。
下面借助于示意性附图示例性地并且以其它细节对本发明进行描述。附图表示：
图1具有控制和分析处理单元的锥盘缠绕接触装置变速器的框图，以及
图2用于描述根据本发明的方法的流程图。
根据图1，一个在其构造上总体已公知的锥盘缠绕接触装置变速器具有两个锥盘对4、6，这些锥盘对可绕彼此平行的轴线A-A和B-B转动。锥盘对4具有一个固定盘8和一个调节盘12，该固定盘刚性地与轴10相连接，该调节盘与轴10无相对转动地相连接并且借助于一个液压单元14可相对于轴10轴向移动。
以类似的、但反向的方式，锥盘对6具有一个与轴16刚性地相连接的固定盘18和一个调节盘20，该调节盘与轴16无相对转动并且借助于一个液压单元22可在轴16轴向移动。
液压单元14和22通过阀装置24被加载以压紧压力，该压紧压力由泵26产生，该泵从储备容器28输送液压介质，一个回流管路30通到该储备容器中。
轴10和16的转速借助于转速传感器30和32检测。液压单元14和22中存在的压力借助于压力传感器34和36检测，各自的调节盘通过所述压力在朝固定盘的方向上压。摩擦锁合地靠置在锥盘上的缠绕接触装置38的速度借助于一个速度传感器40检测。调节盘12、20的各自的位置由位置传感器42、44检测。
所述传感器与控制和分析处理单元50的输入端46相连接，该控制和分析处理单元的输出端48控制阀装置24以及必要时控制其它未示出的元件、例如自动离合器等。控制和分析处理单元的其它输入端例如与未示出的车辆的加速踏板传感器、制动踏板传感器和变速器换档杆相连接。
所述结构形式的电子控制的锥盘缠绕接触装置变速器的构造和功能包括其控制在内已经公知，因此不再对其进行描述。
控制和分析处理单元包括一个具有所属的存储装置的微处理器，该控制和分析处理单元就其作为控制单元的功能而言也已公知，因此不再对其进行描述。
一个显示单元52与根据本发明的控制和分析处理单元相连接，该控制和分析处理单元包括一些主要通过软件实施的附加功能范围，下面对这些附加功能范围进行描述。
锥盘对4或6的锥盘8、12或18、20的在其半径r1或r2方面确定的各个圆周区域的负荷与使缠绕接触装置38的元件彼此铰接连接的各个销轴的端面之间的当时的压紧压力以及销轴的端面与锥面的配合面之间的滑差率或相对速度相关。压紧压力越大，特别是在压紧压力高的情况下滑差率越大，缠绕接触装置38的销轴的端面以及锥盘的锥面的相应配合面单元受到损伤越多。
端面与锥面之间的压紧压力可由传感器34和36测定的液压压力以及端面靠置在锥面上的几何特征来确定。锥面的相应承受负荷的圆周区段的半径r1或r2也可由各自锥盘对的锥盘之间的借助于传感器42和44测定的距离来确定。缠绕接触装置38与各自锥盘对之间的滑差率可由传感器30和32测定的转速和传感器40测定的、缠绕接触装置的速度来确定。
适用于缠绕接触装置38的销轴的端面的损伤SB的例如是一般公式：
            SB＝fB(p，s，t)，
其中，p是压紧压力，s是当时的滑差率，t是持续时间，在该持续时间期间存在当时的压紧压力p和当时的滑差率s。
适用于具有锥面半径r的圆周单元的损伤SSr的例如是：
            SSr＝fS(p，s，t)，
其中，函数关系fS由于不同的材料体积和材料通常与函数关系fB不同。
函数fB和fS通常是非线性的。损伤随着p和s的乘积增大通常呈指数形式上升。在确定的持续时间期间出现的各个损伤相加，由此，这些函数包含积分。
函数fB和fS可以以解析函数方式推导出来或借助于台架试验来测定。也可使用这两种方法，其方式是解析推导出来的算法通过台架试验来参数化和验证。
函数fB和fS存储在控制和分析处理单元50中，由此可在控制和分析处理单元50中计算在变速器工作期间达到的当时的损伤值S。当变速器停止工作时，所达到的当时的损伤值存储在一个非易失性存储器中，由此，该损伤值在重新投入运行时作为起始值供使用。另外，在控制和分析处理单元50中存储有临界损伤值，在达到这些临界损伤值时显示单元52例如被激活并且输出警报。
在多个工作循环之后得到的当时的损伤值在另一个类似的工作方式的前提下可被外推，由此可预告并且必要时显示直至达到临界损伤值的剩余运行时间。
当在个别径向的圆周区域中得到特别高的损伤值时，可这样控制变速器或其变速比，使得只还很少使用或不再使用具有高损伤的这些锥盘面径向区域，由此得到尽可能均匀的损伤并且由此得到高的寿命。
取代p和s，所描述的函数fB和fS可包括摩擦锁合部位上的温度T，该温度例如由p和s计算或直接测量。另外，作为附加工作参数在函数中可包括各自的轴的转速。
下面借助于图2对根据本发明的方法的流程图进行描述：
当例如在步骤60中接通车辆的点火装置或使车辆工作时，在步骤62中从一个非易失性存储器(例如ROM或EEPROM)读取各个损伤值并且在步骤64中激活一个节拍发生器，该节拍发生器在相应前后相继的时间单元上控制步骤66中的与损伤关系重大的工作参数的确定以及锥面的与缠绕接触装置的销轴处于摩擦配合中的环形区域的各自半径的确定。由在步骤66和68中测定的值借助于损伤模型计算每个在时间单元期间进行的附加损伤增量并且在步骤70中将该附加损伤增量加上在先前时间单元结束时存在的瞬间的总损伤值，其中，在节拍发生器64起动时的总损伤值相应于在步骤62中读取的损伤值。在步骤72中将相应在步骤70中测定的所累积的损伤值∑S与预确定的临界损伤值SV相比较。如果达到了临界损伤值，则在步骤74中激活一个显示器，该显示器显示临界损伤的达到。临界损伤例如可这样导致变速器控制的变化，使得达到了临界损伤的那些部位上的摩擦配合被尽可能避免，在考虑这种临界损伤的情况下系统继续运行，如同在步骤72中确定出没有达到或还没有任何位置达到临界损伤值时的情况下那样。
当在步骤76中关断点火装置时，在步骤70中测定的总损伤值在步骤78中存储在非易失性存储器中，由此可在下一个工作循环中在步骤62中读取该总损伤值。
不言而喻，总损伤值∑S以有利的方式总是代表多个总损伤值存在，这些总损伤值相应于缠绕接触装置的销轴的端面的损伤值以及锥盘的锥面的与半径相关的环形面单元的损伤。
参考标号清单
4锥盘对             30转速传感器
6锥盘对             32转速传感器
8固定盘             34压力传感器
10轴                36压力传感器
12调节盘            38缠绕接触装置
14液压单元          40速度传感器
16轴                42位置传感器
18固定盘            44位置传感器
20调节盘            46输入端
22液压单元          48输出端
24阀装置            50控制和分析处理单元
26泵                52显示单元
28储备容器

Claims (6)

1.用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的方法，该变速器具有可无级变化的变速比，该方法包括下述步骤：
-提供一个损伤模型，该损伤模型包含损伤值，该损伤值与对于通过摩擦配合传递转矩的接触部位的损伤关系重大的工作参数相关，
-测定工作期间这些工作参数的值，
-由所测定的工作参数确定所达到的损伤值，以及
-显示一个由瞬时达到的损伤值导出的量值。
2.根据权利要求1的方法，其中，在一个工作循环结束时达到的损伤值被存储并且构成在下一个工作循环开始时的损伤值的起始值。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，在该损伤模型中考虑下述工作参数中的至少一个：摩擦配合部位的温度、处于摩擦配合中的构件之间的压紧力、处于摩擦配合中的构件之间的滑差率、摩擦配合的位置、摩擦配合的持续时间。
4.根据权利要求1至3中一项的方法，其中，具有可无级调节的变速比的所述通过摩擦配合传递转矩的变速器是锥盘缠绕接触装置变速器。
5.根据权利要求1至4中一项的方法，其中，这样控制该变速器，使得避免具有高损伤的接触部位之间的摩擦配合。
6.用于监控通过摩擦配合传递转矩的变速器的工作可靠性的装置，该变速器具有可无级变化的变速比，该装置包括一些用于检测对于通过摩擦配合传递转矩的接触部位的损伤关系重大的工作参数的传感器(30，32，34，36，42，44)、一个与这些传感器相连接的分析处理单元(50)和一个用于显示由瞬时达到的损伤值导出的量值的显示装置(52)，该分析处理单元借助于一个存储在该分析处理单元中的损伤模型由这些工作参数的所测定的值确定一个损伤值并且包括一个存储装置，在一个工作循环期间达到的损伤值存储在该存储装置中，由此，该损伤值作为起始值供下一个工作循环使用。
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