CN107208779B - 用于减小变速器系统的摩擦学系统的磨损和损坏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于减小变速器系统的摩擦学系统的磨损和损坏的方法，所述变速器系统包括变速器和离合器，所述变速器和所述离合器共同在变速器油中被引导，其中测量变速器温度和变速器的换挡的数量，并且将其输送给数学模型。在方法中，通过描绘摩擦学的变速器系统的数学耗损模型来计算耗损因数(90，95)，根据所述耗损因数改变变速器系统的运行状态，以减小变速器系统的耗损。

Description

用于减小变速器系统的摩擦学系统的磨损和损坏的方法

技术领域

本发明涉及一种用于减小变速器系统的摩擦学系统的磨损和损坏的方法，所述变速器系统包括变速器和离合器，所述变速器和离合器在变速器油中被引导，其中测量变速器的换挡的数量和变速器温度，并且将其输送给数学模型。

背景技术

在机动车中使用变速器系统，所述变速器系统包括变速器和离合器，所述变速器和所述离合器共同地支承在变速器油中。在操纵变速器系统时，由于机械的组成部分的磨损，在变速器油中出现沉淀物。此外，出现变速器油的与温度相关的氧化。出于所述原因必要的是，更换变速器油。这在预设的时间间隔内发生。这具有的缺点是：要么过早地要么过晚地更换变速器油。变速器油的过早更换是成本耗费的并且引起大量废料，所述废料给环境造成负担。过晚更换变速器油能够引起由于使用耗损的变速器油而导致的变速器损坏。变速器的功能损失引起车辆用户的不满意并且引起差的市场接受度。

从US 8,050,814B2中已知一种用于确定变速器油的剩余的使用寿命的方法，其中从变速器的换挡的数量中以及从确定变速器温度中预先计算出变速器油的使用寿命。

发明内容

本发明基于的目的是，提出一种用于减小变速器系统的摩擦学系统的损坏和磨损的方法，其中提高变速器油的使用寿命，并且始终找到用于更换变速器油的正确的时间点。

根据本发明，所述目的通过如下方式来实现：通过描绘摩擦学的变速器系统的数学耗损模型来计算耗损因数，根据所述耗损因数改变变速器系统的运行状态，以减小变速器系统的耗损。这具有的优点是，借助于所述摩擦学的耗损模型，在变速器系统的正常使用期间能够实时地确定通过变速器系统在变速器油处出现的损坏。通过使变速器系统的运行状态匹配于当前的耗损状态，延长变速器油的使用寿命并且此外维持总系统的可靠的功能。

有利地，从变速器的多次换挡的多个单次磨损结果中确定磨损因数，所述磨损因数与温度因数结合，以形成耗损因数。摩擦学的耗损模型包括在变速器油中支承的变速器和离合器，并且在此不仅考虑摩擦材料，而且也考虑变速器系统中的温度关系。通过测定单次磨损结果，尤其能准确地确定磨损因数，由此能够尤其好地确定变速器油的污染的状态。

在一个设计方案中，将总磨损模块的磨损因数和温度确定模块的温度因数以加权求和的方式组合，以确定耗损因数。所述加权具有的优点是，参考正确使用的变速器系统，进而能够确定正确的耗损因数。

在一个变型形式中，计算单次磨损结果，用于描述在变速器的单次换挡期间出现的磨损。因此，单独地评估每个换挡过程，从中得到准确的耗损因数。

在一个改进方案中，根据变速器系统的至少一个当前的运行参数来确定单次磨损结果，其中将一个挡位的单次磨损结果组合成挡位磨损和，并且从各个挡位磨损和中形成总磨损和，从所述总磨损和中导出磨损因数。通过所述细微的磨损观察，就像在多次换挡中那样在单次换挡中能够推导出关于磨损的结论。

在一个变型形式中，将为每个单独的挡位输出的挡位磨损和与执行机构边界值进行比较，其中在超过执行机构边界值时移动变速器执行机构曲线。借此，在确定损耗因数时也能够考虑离合器的机械操纵的执行机构的磨损效果。

在一个实施方式中，将油池温度和/或离合器温度和/或内燃机的冷却水温度用作为温度确定模块的输入变量。因为由于所述不同的温度考虑多个影响变速器系统的温度，所以能够从中确定变速器油的可靠的温度相关的退化。

有利地，将耗损因数与多个具有不同大小的耗损阈值进行比较，其中每个耗损阈值与用于改变变速器系统的运行状态的一个措施相关联，在超过相应的耗损阈值时触发所述措施。基于确定的损坏模型状态，能够改变特定的运行状态，如功率极限、位移减小或力矩作用。该运行状态的实施允许更快速地恢复摩擦学的变速器系统。

在一个设计方案中，将耗损因数输送给与温度相关的再生计算，其中确定再生的耗损因数。变速器系统的再生的引入使耗损模型变得完整，所述再生有利地允许在总系统的当前的低温或过温下的恢复。

有利地，将再生的耗损因数与多个不同大小的阈值进行比较，其中每个阈值与用于改变变速器的运行状态的措施或用于更换变速器油的提示相关联，在超过阈值时触发所述措施或提示。基于所述比较，耗损模型能够对摩擦学的系统的当前的状态做出反应，这例如通过如下方式实现：设定用于变速器系统的特定的维护间隔。

附图说明

本发明允许大量的实施方式。将根据在附图中示出的图详细阐述其中一个实施方式。

附图示出：

图1示出具有变速器系统的摩擦学的耗损模型的根据本发明的方法的一个实施例，

图2示出用于改进变速器执行器的精度的方法的一个实施例，

图3示出用于实现摩擦学的损坏保护策略的方法的一个实施例，

图4示出用于设定摩擦学的耗损保护策略的方法的一个实施例。

具体实施方式

在图1中示出具有摩擦学的变速器系统的耗损模型的根据本发明的方法的一个实施例。将摩擦学的系统理解成描述摩擦、计算和测量摩擦系数、磨损和在彼此作用的处于相互运动中的表面之间的所需要的润滑。耗损模型具有单次磨损模块100，所述单次磨损模块的输出信号输送给总磨损模块200。通过总磨损模块200输出的磨损因数50在求和点600中与温度因数70结合。所述温度因数70从温度模块500中计算，所述温度模块基于不同的输入变量。油池温度7、估计的离合器温度60、变速器输入轴的额定转速3、变速器输入轴的实际转速4以及内燃机的冷却剂温度8属于可能的输入变量。

在求和点600中，将磨损因数50和温度因数70在形成和之前加权，由此获得耗损因数90。

单次磨损模块100确定在变速器的单次换挡时变速器系统的耗损。作为单次磨损计算110的输入值，例如输入离合器的牵引力矩1、内燃机的速度2、变速器输入轴3的额定转速3、变速器输入轴4的实际转速4、目标挡位5和用于接合挡位6所需要的力6。将分别为单个挡位接合过程得到换挡能量10和换挡功率20作为结果。换挡功率10和换挡功率20连同油池温度7表示磨损计算120的输入信号。磨损计算120的结果是耗损，所述耗损在唯一的换挡过程中对于唯一的挡位出现。

所述耗损值30现在输送给总磨损模块200。从为各个挡位通过单次磨损模块100确定的耗损值31、32、33、34中，分别确定挡位的全部换挡过程的挡位磨损和210、211、212、213和与此关联的耗损现象。因此，得到用于第一挡位的换挡的挡位磨损和210、用于第二挡位的换挡的挡位磨损和211、用于第三挡位的换挡的挡位磨损和212和用于第四挡位的换挡的挡位磨损和213。该模型能够分别根据现存的变速器匹配于挡位的相关数量。挡位磨损和210、211、212、213在用于全部挡位的总和模块220中组合评估并且确定总磨损和40，所述总磨损和被输送给总磨损评估400。在所述总磨损评估400中，评估总磨损和40并且根据所述评估确定磨损因数50。所述磨损因数50如已经阐述的那样在求和点600中与温度因数70组合。

可选地，在此仍存在下述可能性，在求和点600中加权求和时考虑其他的输入变量。用于新型的变速器系统的初始因数81、时间因数82、机械轴承的运行时间因数83、泵因数84或换油因数85能够属于这些因数。

求和点600从全部输入变量中确定耗损因数90，所述耗损因数描述换挡过程和变速器系统的温度变化引起的暂时损坏。

所述耗损因数90此外能够经受再生过程700，在所述再生过程中考虑，在现存的过温或低温的范围中，在摩擦学的观点下改变变速器系统的功能。所述再生过程700的输出值是再生的耗损因数95，所述耗损因数涉及关于摩擦学系统的进而变速器油的使用寿命的结论。

除了评估耗损因数90和再生的耗损因数95之外，通过所述计算模型的单独结果也能够开始如下措施，所述措施提高变速器油的使用寿命。如在图1中示出的那样，能够确定，在总磨损模块200中形成的挡位磨损和210、211、212、213中的哪个表明变速器执行器位移曲线的变化。为了所述目的，将变速器执行器的耗损错误与极限区域进行比较(图2)。如果比较结果340位于极限区域之外，那么校准变速器执行器曲线是必要的(步骤350)。如果不是这种情况，那么未改变地继续使用变速器执行器(步骤800)。

图3中的实施例示出用于利用耗损因数90实现摩擦学的损坏保护策略的方法的一个实施例。如已经阐述的那样，所述耗损因数90表明暂时耗损，所述暂时耗损能够通过变速器系统的各个运行状态的变化而变化。在此，首先将耗损因数90与第一耗损阈值G1进行比较。如果耗损因数90大于G1，那么在步骤410中将离合器能量减小至最小值，这表示，闭合或断开离合器。如果不是这种情况，那么在另一步骤中检查，耗损因数90是否大于耗损阈值G2。如果是这种情况，那么与其他的影响因数无关地提高变速器油的冷却(步骤420)。如果不超过耗损阈值G2，那么继续研究，耗损因数90是否超过下一耗损阈值G3。如果是这种情况，那么在步骤430中改变离合器的换挡曲线，以便减小离合器的摩擦能量。如果耗损因数小于耗损阈值G3，那么继续执行正常操纵(步骤800)，如其设定的那样。

图4示出用于实现摩擦学的耗损保护策略的方法的一个实施例。为了所述目的，评估再生的耗损因数95。如果再生的耗损因数95大于阈值W1，那么在步骤440中发出用于变速器油的更换的警报。如果不是这种情况，那么此外将再生的耗损因数95与阈值W2进行比较。如果再生的耗损因数大于阈值W2，那么准备用于换油的警报(步骤450)。如果再生的耗损因数95小于阈值W2，那么与阈值W3进行比较。如果再生的耗损因数95大于阈值W3，那么减小离合器力矩，以便节约能量(步骤460)。如果不是这种情况，那么将再生的耗损因数95与阈值W4进行比较。如果再生的耗损因数95大于阈值W4，那么在步骤470中改变离合器设定，以便防止NVH临界情形。此外应将NVH临界情形理解成具有在机动车中的提高的噪声、振动和声振粗糙度的情形。

如果也没有超过所述阈值W4，那么将再生的耗损值95与另一阈值W5进行比较，在超过所述阈值时移动变速器中的同步功率，以便减小同步能量进而减小磨损(步骤480)。如果不是这种情况，那么维持变速器系统的正常的运行(步骤800)。

所执行的措施用于避免摩擦临界的行驶区域。

描述的解决方案能够实现变速器油的耗损和损坏的计算，使得能够为每个车辆单独地设定在摩擦学变速器系统的功能和耐久性之间的最佳值。构思在于将变速器油的由磨损引起的污染和基于温度的损坏结合，由此能够推断出短期的暂时损坏还有长时间耗损。

阐述的模型尤其能够在双离合器系统中是有用的，所述双离合器系统在变速器油中运行。在此，改进湿运行的双离合器系统的功能。

附图标记列表：

1 离合器的牵引力矩

2 内燃机的速度

3 变速器输入轴的额定转速

4 变速器输入轴的实际转速

5 目标挡位

6 用于接合挡位的力

7 油池温度

8 内燃机的冷却剂温度

10 换挡能量

20 换挡功率

30 耗损值

31 耗损值

32 耗损值

33 耗损值

34 耗损值

40 总磨损和

50 磨损因数

60 估计的离合器温度

70 温度因数

81 初始因数

82 时间因数

83 运行时间因数

84 泵因数

85 换油因数

90 耗损因数

95 再生的耗损因数

100 单次磨损模块

110 单次磨损计算

120 磨损计算

200 总磨损模块

210 挡位磨损和

211 挡位磨损和

212 挡位磨损和

213 挡位磨损和

300 执行机构边界值

400 总磨损评估

500 温度模块

600 求和点

700 再生过程

Claims (10)

1.一种用于减小变速器系统的摩擦学系统的磨损和损坏的方法，所述变速器系统包括变速器和离合器，所述变速器和所述离合器共同地在变速器油中被引导，其中测量变速器温度和所述变速器的换挡的数量，并且将其输送给数学模型，

其特征在于，

通过描绘摩擦学的所述变速器系统的数学耗损模型来计算耗损因数(90)，根据所述耗损因数，改变所述变速器系统的运行状态，以减小所述变速器系统的耗损。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

从所述变速器的多次换挡的多个单次磨损结果(31，32，33，34)中确定磨损因数(50)，所述磨损因数与温度因数(70)结合以形成所述耗损因数(90)。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

将总磨损模块(200)的磨损因数(50)和温度确定模块(500)的温度因数(70)以加权求和的方式组合，以确定所述耗损因数(90)。

4.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

计算所述单次磨损结果(110)，用于描述在所述变速器的单次换挡期间出现的磨损。

5.根据上述权利要求3所述的方法，

其特征在于，

根据所述变速器系统的至少一个当前的运行参数(1，2，3，4，5，6)确定所述单次磨损结果(30)，其中将一个挡位的所述单次磨损结果(31，32，33，34)组合成挡位磨损和(210，211，212，213)，并且从各个所述挡位磨损和(210，211，212，213)中形成总磨损和(40)，从所述总磨损和中导出所述磨损因数(50)。

6.根据上述权利要求5所述的方法，

其特征在于，

将为每个单独的挡位输出的挡位磨损和(210，211，212，213)与执行机构边界值(300)进行比较，其中在超过所述执行机构边界值(300)的情况下移动变速器执行机构曲线。

7.根据上述权利要求2-6中任一项所述的方法，

其特征在于，

在计算所述温度因数(70)时将油池温度(7)和/或离合器温度(60)和/或内燃机的冷却水温度(8)用作为输入变量。

8.根据上述权利要求1-6中任一项所述的方法，

其特征在于，

将所述耗损因数(90)与多个具有不同大小的耗损阈值(G1，G2，G3)进行比较，其中每个耗损阈值(G1，G2，G3)与一个用于改变所述变速器系统的运行状态的措施(410，420，430)相关联，在超过所述耗损阈值(G1，G2，G3)时触发所述措施。

9.根据上述权利要求1-6中任一项所述的方法，

其特征在于，

将所述耗损因数(90)输送给与温度相关的再生计算(700)，其中确定再生的耗损因数(95)。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

将所述再生的耗损因数(95)与多个不同大小的阈值(W1，W2，W3，W4，W5)进行比较，其中每个阈值(W1，W2，W3，W4，W5)与用于改变所述变速器的运行状态的措施(460，470，480)或用于更换变速器油的提示(440，450)相关联，在超过所述阈值(W1，W2，W3，W4，W5)时触发所述措施或提示。

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