CN107848498A - 控制用于减速器的同步装置的方法、减速器和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制用于减速器(6)的同步装置(12)的方法。所述方法包括以下步骤:a)将套筒(50)从第一位置(A1)移动到第二位置(A3),以将第一传动元件(40)连接到第一轴(14),b)测量使第一传动元件(40)与第一轴(14)之间的转速同步所用的同步时间(TS),c)将测得的同步时间(TS)与利用同步装置(8)使第一传动元件(40)与第一轴(14)之间的转速同步所用的预期时间(TE)相比较,以及d)在测得的同步时间(TS)显著短于预期时间(TE)的情况下,产生故障模式。本发明还涉及一种通过这种方法控制的减速器(6)。本发明还涉及一种包括这种减速器(6)的车辆(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制用于减速器的同步装置的方法。本发明还涉及一种配置有这种同步装置的减速器。本发明还涉及一种包括这种减速器的车辆。
背景技术
液力减速器装置可以连接到车辆中的动力系以制动车辆。通常减速器用作辅助制动器,这补充了车辆的车轮制动器。因此避免车轮制动器的过度磨损。
减速器包括转子和定子,所述转子和定子一起形成具有环形几何形状的工作空间。当要求来自减速器的制动扭矩时,工作空间必须尽可能快地充满流体(诸如水、冷却剂或油)。当在工作空间中使用水或冷却剂作为流体时,制动扭矩借助于填充在工作空间中的水或冷却剂的体积来控制。当工作空间完全或基本完全充满水或冷却剂时,可以实现通过减速器施加的高制动扭矩。工作空间中的流体的体积借助于设置在连接到工作空间的流体回路中的一个或多个限流阀来控制。当工作空间内的流体流动受到限制时,工作空间内的压力增加。当来自工作空间的出口通道中的限制阀打开时,工作空间内的流体体积将减小,这继而导致工作空间内的压力减少。由于工作空间中的静压降低到与流体的蒸发点一致的水平,工作空间中的流体或流体的一部分体积将会蒸发。然而,压力将不会达到工作空间的所有部分中的流体的蒸发点,因此少量的流体可能留在工作空间中,不管优选的蒸发。留在工作空间中的这种小体积流体将在车辆上产生可观的制动扭矩。
当不应该提供制动扭矩时,流体从工作空间排出。但是,当流体从工作空间排出时,车辆的动力系仍然使转子旋转,这导致作用在动力系上的剩余扭矩。剩余扭矩导致车辆的燃料消耗增加。
为了减少燃料消耗,当减速器停用并且不应该制动车辆时,转子借助于耦连元件与动力系断开。因此,当转子与动力系断开时,转子将基本静止不动并且不旋转。
下一次,当将减速器连接到动力系时,驱动减速器的齿轮借助于耦连元件接合并锁定在动力系的轴杆上。耦连元件可以是配置有内部齿的轴向可移动的套筒,所述套筒连接齿轮和轴杆。然而,当齿轮应锁定在动力系的轴杆上时,套筒、齿轮和动力系的轴杆具有不同的转速。因此,在齿轮锁定在轴杆上之前,使用同步装置来同步套筒、齿轮与动力系的轴杆之间的转速。同步装置包括闩锁锥形环和设置在齿轮一侧上的内部锥形环。传动系的轴杆可以是变速箱中的轴杆。
为了获得良好的同步,闩锁锥形环上的面对套筒并且设计成在同步期间与套筒中的内部齿啮合的周边闩锁齿的表面必须相对于闩锁锥形环的旋转轴线成角度,所述角度与闩锁锥形环传递给套筒的制动扭矩相平衡,以实现同步速度。这意味着所述角度必须设计成使得闩锁锥形环上的闩锁齿与套筒中的内部齿的处于所述角度的那部分啮合,并充分作用在套筒上以实现同步速度,然后当已获得同步速度时,在套筒要与内部锥形环接合时,从套筒中的内部齿的处于所述角度的那部分脱离。在套筒与内部锥形环之间的接合位置,套筒中的内部齿与内部锥形环的周边耦连齿啮合。内部锥形环接附到齿轮。为了确保在套筒轴向经过闩锁锥形环之前达到同步速度,闩锁锥形环的齿必须在正确的时刻与内部齿脱离。这是通过扭矩平衡来实现的,其中摩擦扭矩(还定义为同步扭矩)试图增加闩锁锥形齿与内部锥形齿之间的重叠,而通过齿-齿接触产生的扭矩试图减少各齿之间的重叠。当闩锁锥形环上的周边锁齿已在套筒与内部锥形环之间获得同步速度时与套筒中的内部齿脱离时,套筒将轴向移动,以使得闩锁锥形环向内运动到套筒中并且在相对于套筒的轴向位置停止,所述轴向位置通过套筒与齿轮上的内部锥形环相遇并且接合的位置来确定。
预同步在同步速度发生之前发生。在预同步期间,存在于各锥形面之间的油必须排空,以产生足够高的摩擦扭矩,在异步速度期间有效地阻止齿轮的啮合。
在预同步和随后的同步过程中,闩锁锥形环的轴向位置由于来自作用在闩锁锥形环上的套筒的轴向力而限定。在同步过程之后,套筒耦连到内部锥形环并且还耦连到齿轮。在这个位置,套筒、闩锁锥形环、内部锥形环和齿轮与动力系的轴杆一起作为一个单元旋转。
当制动后停用减速器时,借助于换挡拨叉使套筒回到初始位置,以使得减速器的转子与动力系断开。由于没有来自套筒的轴向力作用在闩锁锥形环上,所以所述闩锁锥形环将从内锥缩回并且准备好在下一次应该启动减速器时同步。然而,在一些情况下,闩锁锥形环的锥形表面会粘到内部锥形环的锥形表面。这可能会在第一次使用循环中、在使用不正确的油的情况下或在同步装置的使用寿命结束时发生。另外,这个问题可能在其他情况下出现,特别是在各锥形表面之间的摩擦系数大于锥形角的切线的情况下。在闩锁锥形环和内部锥形环的锥形表面粘在一起的情况下,减速器将不会如预期的那样与动力系断开。因此,当减速器停用时,减速器的转子将旋转,这导致燃料消耗增加。另外,在闩锁锥形环和内部锥形环的锥形表面已粘在一起的情况下,在下一次应该连接减速器时,在齿轮与动力系的轴杆之间不会发生同步过程。
文献EP1251050A1示出了一种用于车辆的具有转子和定子的减速器,其中,转子设置成通过气动控制的离合器装置与车辆的传动轴连接和断开。
文献DE102012007732公开了一种用于车辆的动力系,所述动力系配置有减速器,所述减速器借助于同步装置连接到车辆中的变速箱的输出轴。提供传感器单元以监测减速器与变速箱的输出轴的连接。
发明内容
尽管存在现有技术,但仍需要开发一种控制用于减速器的同步装置的方法,所述方法检测同步装置中的故障,并且恢复同步装置,以使得其正常工作。
本发明的目的因此是提供一种控制用于减速器的同步装置的方法,所述方法检测同步装置中的故障,并且恢复同步装置,以使得其正常工作。
这些目的是通过如所附权利要求书中阐述的一种控制用于减速器的同步装置的方法;一种减速器;一种车辆;一种计算机程序和一种计算机程序制品来实现的。
根据本发明,实现了一种控制用于减速器的同步装置的有利方法。同步装置包括能够在第一位置与第二位置之间轴向移动的套筒,具有基本为圆形的第一摩擦表面的闩锁锥形环,具有基本为圆形的第二摩擦表面的内部锥形环,所述内部锥形环接附到传动元件,以及连接到第一轴的轮毂。第一传动元件你能够借助于同步装置连接到第一轴杆,并且第一传动元件与接附到减速器的第二传动元件接合。
所述方法包括以下步骤:
a)将套筒从第一位置移动到第二位置,以将第一传动元件连接到第一轴,
b)测量使传动元件与第一轴之间的转速同步所用的时间,
c)将测得的时间与利用同步装置使传动元件与第一轴之间的转速同步所用的预期时间相比较,
d)在测得的时间显著短于预期时间的情况下,产生故障模式。
当知道使传动元件与第一轴之间的转速同步所用的预期时间时,在测得的时间显著短于预期时间的情况下,可以检测到由于缺少同步而产生的可能故障。缺少同步的原因是,闩锁锥形环和内部锥形环的摩擦表面已粘在一起。因此,可以检测到同步装置中的故障。
根据本发明的一个实施方式,在步骤b)中使传动元件与第一轴之间的转速同步所用的时间通过在同步期间监测套筒的轴向位置来测量。
当套筒的轴向位置基本上没有变化而传动元件的转速有显著变化时,发生同步。然而,套筒在变速箱元件的转速不变期间从第一位置快速移动到第二位置指示出没有发生同步。因此,可以检测到同步装置中的故障。
根据本发明的实施方式,使传动元件与第一轴之间的转速同步所用的预期时间根据同步扭矩、传动元件和第一轴的转速、以及传动元件、第一轴和同步装置的惯性来确定。
利用特定同步装置使传动元件与第一轴之间的转速同步所用的预期时间可以通过计算在传动元件和第一轴的实际转速下所需的同步扭矩、以及还注意到的传动元件、第一轴和同步装置的惯性来确定。
根据本发明的实施方式,预期时间根据存储在电子控制单元中的第一轴的不同转速所用的同步时间的表格来确定。
作为替代,可以为特定的同步装置创建表格。第一轴的每个特定转速具有对应于预期时间的特定同步时间。
根据本发明的实施方式,在步骤d)中产生的故障模式借助于声音或视觉信号来表示。
在减速器设置在车辆中的情况下,如果同步装置中存在同步故障,则驾驶员可以接收声音或视觉信号。因此,可以检测到同步装置中的故障。
根据本发明的一个实施方式,所述方法还包括以下步骤:
e)将套筒从第二位置移动到第一位置;以及
f)在已产生步骤d)中的故障模式的情况下,要求来自减速器的扭矩。
当要求来自减速器的扭矩时,流体被供应到工作空间。由于套筒和闩锁锥形环以相同的转速旋转,并且扭矩在套筒与闩锁锥形环之间传递,所以来自减速器的所要求的扭矩将作用在传动元件上。来自减速器的所要求的扭矩的大小基本上与同步扭矩相同,这导致已粘在一起的闩锁锥形环和内部锥形环的摩擦表面将互相脱开。因此,同步装置可以被恢复,以使其正常工作。
根据本发明的实施方式,所述方法还包括以下步骤:
g)测量环境温度,并且在已产生步骤d)中的故障模式并且仅当环境温度高于预定温度的情况下,要求来自减速器的扭矩。
由于减速器作用在车辆中的驱动轮上,突然的扭矩尖峰可能导致在湿滑路面条件下的车轮与道路之间的滑动。因此,在环境温度低(例如低于水的冰点)的情况下,优选在车辆启动或开动之后立即执行步骤e)和f)。
附图说明
以下参照附图对本发明的优选实施方式进行描述,其中:
图1示意性地在侧视图中示出具有根据本发明的减速器的车辆,
图2示意性地示出配置有通过根据本发明的方法控制的同步装置的减速器;
图3示出通过根据本发明的方法控制的用于减速器的同步装置的剖视图;
图4示出通过根据本发明的方法控制的用于减速器的同步装置中的闩锁锥形环的沿着图3中的线I-I的剖视图,
图5示出处于预同步位置的图3中的同步装置的剖视图,
图6示出处于同步位置的图3中的同步装置的剖视图,
图7示出在同步过程已结束时的位置的图3中的同步装置的剖视图,
图8a示出在已检测到正确的同步过程的情况下,套筒的轴向位置和内部锥形环的转速相对于时间的曲线图,
图8b示出在已检测到同步过程中的故障的情况下,套筒的轴向位置和内部锥形环的转速相对于的时间的曲线图,以及
图9示出根据本发明的控制用于减速器的同步装置的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了车辆1(例如卡车)的侧视图,其包括发动机2和配置有减速器6以及通过根据本发明的方法控制的同步装置8的变速箱4。发动机2连接到变速箱4,并且变速箱4还经由传动轴12连接到车辆1的驱动轮10。优选地,发动机2是内燃机,但是也可以应用另一种类型的发动机2,诸如电动机。变速箱4可以是手动变速器,自动变速器,手自一体变速器或无级变速器。变速箱可以是单离合器或双离合器变速器。
图2示意性地示出配置有通过根据本发明的方法控制的同步装置8的减速器6。第一轴14适于连接到动力系18,第二轴16连接到减速器6的转子20。根据图2,动力系18设置在车辆1中,其中减速器6到车辆1的连接通过变速箱4执行,所述变速箱因此构成动力系18的一部分。在图2中示意性地呈现出变速箱4。因此,第一轴14可以是既连接到变速箱4又连接到车辆1的驱动轮10的传动轴12。
包括设置在第二轴16上的第二传动元件(诸如第二齿轮24)的变速器26与可释放地设置在第一轴14上的第一传动元件(诸如第一齿轮40)接合。优选地通过变速器26以3:1的比例升挡,但是其他比例(诸如1:1)也是可能的。第二轴16优选地借助于轴承安装在减速器壳体22中并且也可能安装在变速箱壳体38中。转子20配置在第二轴16上,所述第二轴在减速器6的接合状态下以与第一轴14的速度成比例的速度旋转。定子28连接到减速器壳体22并因此不旋转。
转子20和定子28一起形成具有环形中空空间形式的工作空间30。当减速器6被要求在连接到变速箱4的第一轴14上施加制动扭矩以便制动车辆1并且因此减小或保持车辆1的速度时,工作空间30通过入口34填充流体32(诸如水或冷却剂)。
制动扭矩通过配置有叶板或叶片36的转子20和定子28产生,其在转子20旋转时在工作空间30中产生流体流动。流体流动与转子20的叶片36和定子28一起形成导致制动扭矩的反作用力。转子20的转速越高,工作空间30内的流体量越多,反作用力并且因此制动扭矩就越大。在减速器6不应该制动车辆1的情况下,工作空间30完全排出流体32,并且流体部分地以蒸气替换,使得转子20的叶片36和定子28在工作空间30中产生蒸气流。然而,蒸气流在第二轴16上提供反作用力,其在第一轴14上产生不希望的制动扭矩。来自减速器6的制动扭矩导致车辆1的燃料消耗增加。另外,来自减速器6中的轴承和密封件的摩擦产生反作用力,其导致燃料消耗增加。为此,当减速器6不用于制动车辆1时,第二轴16能够与第一轴14断开。由此,车辆1的燃料消耗减少。用流体32填充和排出工作空间30经由流体回路38完成。
为了减少燃料消耗,变速器26的第一齿轮40能够与第一轴14断开,以使得第二轴16并且因此减速器6中的转子20能够与动力系18断开。因此,当减速器6停用时,减速器6将不会利用制动扭矩影响车辆1。当减速器6启动时,减速器6必须以快速且有效的方式机械地连接到从变速箱4出来的第一轴14。为了实现这一点,耦连元件42设置在第二齿轮28与第二轴22之间。耦连元件42包括同步装置8。
当减速器6启动以制动车辆1时,同步装置8因此启动,使得第一齿轮40借助于同步装置8连接到第一轴14。由于第一轴14在接合期间旋转并且第二轴16静止,因此同步装置8将经由变速器26使得第二轴18旋转。同步装置8的尺寸设计成能够传递通过减速器6施加在第一轴14上的大制动扭矩。
图3示出了用于减速器6的同步装置8的剖视图,所述同步装置通过根据本发明的方法控制。同步装置8包括闩锁锥形环46,设置在第一齿轮40的侧面上的内部锥形环48以及能够借助于换挡拨叉52轴向移动的套筒50。换挡拨叉52能够借助于致动构件54轴向移动。闩锁锥形环46和内部锥形环48配置有优选为锥形设计的相互作用的摩擦表面56,56'。换挡拨叉52将来自套筒50的轴向力传递到闩锁锥形环46,以便在换挡期间在闩锁锥形环46和内部锥形环48上的摩擦表面56之间产生接触。这意味着在各摩擦表面56之间形成的油膜被移动并且闩锁锥形环46与内部锥形环48之间的初始扭矩逐步建立。
当将减速器6连接到传动系18时,第一齿轮40借助于能够轴向移动的套筒50接合并且锁定在第一轴14上。在外周上配置有花键60的轮毂58接附到第一轴14,并且允许套筒50轴向移动。轮毂58在第一轴14与套筒50之间传递扭矩。然而,当应该换挡并且当第一齿轮40应该借助于套筒50锁定在第一轴14上时,套筒50、第一齿轮40和第一轴14可以具有不同的转速。同步装置8因此用于在第一齿轮40锁定在第一轴14上之前使套筒50、第一齿轮40与第一轴14之间的转速同步。
换挡拨叉52将来自套筒50的轴向力传递到闩锁锥形环46,以便在换挡期间使闩锁锥形环46和内部锥形环48上的摩擦表面56,56'接触。这意味着在摩擦表面56,56'之间形成的油膜被移动并且闩锁锥形环46与内部锥形环48之间的初始扭矩逐步建立。
为了在变速箱4中获得良好的同步,锁定锥形环46上的面向套筒50并且设计成在同步期间与套筒50中的内部齿64啮合的锁定齿62的表面必须相对于闩锁锥形环46的旋转轴线成角度,所述角度与闩锁锥形环46传递到套筒50的制动扭矩相平衡,以实现同步速度。
多个以弹簧68加载的滚珠66设置在套筒50中,其目的是确保发生预同步。弹簧加载的滚珠66作用于设置在锁闩锥形环46上的抵接构件70上,以确保在预同步期间,闩锁锥形环46的闩锁齿62相对于套筒50的内部齿64处于正确的轴向位置中,并且确保当预同步结束并且应该开始同步或主同步时,在套筒50相对于闩锁锥形环46轴向移动时,抵接构件70径向向外推压弹簧加载的滚珠66。在图3中,为了清楚起见,套筒50、闩锁锥形环46和内部锥形环48被描绘为彼此间隔开。在图3中示意性地公开了第一齿轮40、第一轴14和轮毂58。闩锁齿62沿平行于闩锁圆锥环46的中心线的方向并且沿周向方向延伸。抵接构件70沿平行于闩锁锥形环46的中心线的方向并且沿周向方向延伸。抵接构件70沿平行于中心线的方向具有与闩锁齿62相比更大的延伸部。圆周凹槽49设置在闩锁锥形环46的与抵接构件70相邻的外周表面中。
图4示出了沿闩锁锥形环46的I-I线的剖视图。在所公开的实施方式中,四个抵接构件70基本上等间距地设置在闩锁锥形环46的外周72上。另外,闩锁齿62基本上等间距地设置在闩锁锥形环46的外周72上。
图5示出处于预同步位置的同步装置8的剖视图。拨叉52利用轴向力作用在套筒50上并且沿朝向内部锥形环48的方向相对于轮毂58轴向移动移动套筒50并且还移动闩锁锥形环46。弹簧加载的滚珠66被推压到圆周凹槽49的方向中,以使得闩锁锥形环46相对于套筒50的轴向位置得以限定。由于这个原因,凹槽49具有与弹簧加载的滚珠40相互作用设计。如上所述,弹簧加载的滚珠66也作用在设置在锁闩锥形环46上的抵接构件70上,以使得当套筒50借助于换挡拨叉52移动时,闩锁锥形环46将通过来自弹簧加载的滚珠66的力轴向移动。在套筒50和闩锁锥形环46轴向移动时,闩锁锥形环46和内部锥形环48上的摩擦表面56,56'将被带到彼此相邻的位置。然而,在变速箱4中填充有油时,油的薄膜29在闩锁锥形环46和内部锥形环48上的摩擦表面56,56'之间形成。来自闩锁锥形环46的作用在内部锥形环48上的轴向力意味着导致摩擦表面56,56'之间形成的油膜被移动。
闩锁齿62和抵接构件70优选地定位在每个闩锁锥形环46的最接近内部锥形环48的一侧处,以允许闩锁锥形环46在同步过程中在套筒50中移动。抵接构件70具有与套筒50中的各内部齿64之间的距离的径向延伸部相比更小的径向延伸部。这允许闩锁锥形环46在同步过程中在套筒50中移动。
图6示出处于同步位置的同步装置8的剖视图,其中在摩擦表面56,56'之间形成的油膜在预同步期间已被移动,摩擦表面56,56'已与彼此接触,并且闩锁锥形环46与内部锥形环48之间的初始扭矩正在逐步建立。闩锁锥形环46上的闩锁齿62在同步期间接合并且抵靠套筒50中的内部齿64。因此,闩锁锥形环46上的接合并且抵靠套筒50中的内部齿64的表面的闩锁齿62的表面必须相对于闩锁锥形环46的旋转轴线成角度,并且所述角度必须与闩锁锥形环46传递到套筒50的制动扭矩相平衡,以实现同步速度。在同步期间,套筒50、第一齿轮40和第一轴14具有不同的转速。然而,当已在套筒50、第一齿轮40与第一轴14之间达到同步转速时,闩锁锥形环46上的闩锁齿62的成角度表面与套筒50中的内部齿64的表面脱离,以使得套筒50轴向经过闩锁锥形环46。为了确保在套筒50轴向经过闩锁锥形环46之前达到同步速度,闩锁锥形环46的齿62必须在合适的时间与内部齿64脱离。这是通过扭矩平衡实现的,其中摩擦扭矩(也被定义为同步扭矩)试图提高闩锁锥形齿62与内部锥形齿之间的重叠,而从齿-齿接触中产生的扭矩试图减少各齿之间的重叠。当套筒50相对于闩锁锥形环46轴向运动时,弹簧加载的滚珠66由于来自抵接构件70上的倾斜表面的径向导向的力而被径向向外推动。由于抵接构件70上的表面倾斜,当套筒50沿轴向方向运动时,弹簧加载的滚珠66被逐渐径向向外推压。
图7示出了当转速在套筒50与内部锥形环48之间同步时,处于在同步过程已结束并且闩锁锥形环46上的外周闩锁齿62已与套筒50中的内部齿64脱离时的位置的同步装置8的剖视图。在这个位置,套筒50已沿轴向移动,以使得闩锁锥形环46已向内运动到套筒50中并且在相对于套筒50的轴向位置停止,所述轴向位置通过套筒50遇到并且接合第一齿轮40上的内部锥形环48的位置确定。在这个位置,换挡操作已结束,并且第一齿轮40接合在第一轴16上。此外,在这个位置,弹簧加载的滚珠66已被更加径向向外推压,并且抵靠在抵接构件70的外表面上,被描绘为抵接构件70的第四表面76。
当制动后停用减速器6时,套筒50借助于换挡拨叉52移动到第一初始位置,以使得减速器6的转子20与动力系18断开。由于没有来自套筒50的轴向力作用在闩锁锥形环46上,所述闩锁锥形环将从内部锥形环48缩回并且准备好在下一次应该启动减速器6时同步。
然而,在某些情况下,闩锁锥形环46的锥形摩擦表面56,56'将粘到内部锥形环48的锥形摩擦表面56。在首次循环使用过程中时,在同步装置8中使用不正确的油的情况下,或在同步装置8的寿命结束时,发生这种情况的风险较大。此外,在其他情况下,特别是在各锥形摩擦表面56之间的摩擦系数大于锥角的正切的情况下,这个问题可能出现。
在闩锁锥形环46和内部锥形环48的锥形摩擦表面56,56'已粘在一起的情况下,减速器6将不会如预期的那样与动力系18断开。因此,当减速器6停用时,减速器6的转子20将旋转,这导致燃料消耗增加。此外,在闩锁锥形环46和内部锥形环48的锥形摩擦表面56已粘在一起的情况下,在下一次应该启动减速器6时,动力系18的第一齿轮40与第一轴14之间将不会发生同步过程。
图8a示出了在已检测到正确的同步过程的情况下,套筒50的轴向位置、内部锥形环48的转速以及第一齿轮40相对于时间的曲线图。套筒50的轴向位置的曲线以实线示出,内部锥形环48的转速的曲线以虚线示出,第一齿轮40的转速的曲线以点线示出。为了将第一齿轮40连接到第一轴14,套筒从图8A中的A1处的第一轴向位置向第二轴向位置A3的方向移动。在减速器6已停用一段时间的情况下,当套筒50处于第一位置A1时,第一轴14的转速为零。当套筒50已移动到中间轴向位置A2时,同步过程在第二时间点t2开始。由于第一齿轮40的扭矩和旋转运动借助于同步装置8传递到第一轴14,第一轴14点在第二时间点t2开始旋转。当同步过程在时间t2开始时,套筒50的轴向移动停止,以使得同步过程可以在一定的同步时间TS下发生。同步过程在第三时间点t3完成,第一轴14和第一齿轮轮40具有相同的转速n1。最后,套筒50移动到第二轴向位置A3,以使得套筒50的内部齿64在时间点t4与内部锥形环48的外部齿74啮合。因此,图8a指示出有效的同步过程。然而,在同步过程之后,闩锁锥形环和内部锥形环的锥形摩擦表面56,56'可能粘在一起,以使得在下一次应该启动减速器6时不发生同步。
使第一齿轮40与第一轴14之间的转速同步所用的同步时间TS被测量并且与利用同步装置8使第一齿轮40与第一轴14之间的转速同步所用的预期同步时间TE相比较。在测得的同步时间TS显著小于预期同步时间TE的情况下,产生的故障模式,因为已检测到同步过程中的可能故障。
图8b示出了在已检测到同步过程中的故障的情况下,套筒50的轴向位置和内部锥形环48的转速相对于时间的曲线图。闩锁锥形环46和内部锥形环48的摩擦表面56,56'已粘在一起,因此减速器6已连接到动力系18。出于这个原因,第一轴14和第一齿轮40从一开始就具有相同的转速n1。当套筒50从图8a中的A1处的第一轴向位置向第二轴向位置A3的方向移动时,套筒50的内部齿64将在时间点t2并且在套筒50的中间轴向位置A2与闩锁锥形环46的外部齿62啮合。此时将产生套筒50的轴向运动的微小指示。此后,套筒50移动到第二轴向位置A3,以使得套筒50中的内部齿64在时间点t3与内部锥形环48的外部齿74啮合。根据图8中的曲线图可见的是,没有检测到第一轴14与第一齿轮40之间的同步,因为同步时间TS基本为零。因此产生故障模式,因为测得的同步时间TS显著短于预期同步时间TE。
产生的故障模式可以借助于声音或视觉信号来表示。替代地,可以利用产生的故障模式来解决与闩锁锥形环46和内部锥形环48的粘住的摩擦表面有关的问题。这可以通过将套筒50从第二位置A3移动到第一位置A1并且要求来自减速器6的扭矩来完成。来自动力系18的扭矩将被传递通过闩锁锥形环46和内部锥形环48的摩擦表面56,56',并且被进一步传递到减速器6。然而,闩锁锥形环46和内部锥形环48不能传递来自动力系18上的减速器6的高制动扭矩,因此闩锁锥形环46和内部锥形环48将互相脱开。
图9示出了用于控制用于同步装置8的减速器的方法的流程图,所述同步装置8包括能够在第一与第二位置A1,A3之间轴向移动的套筒50,
具有基本为圆形的第一摩擦表面56的闩锁锥形环46,
具有基本为圆形的第二摩擦表面56'的内部锥形环48,
所述内部锥形环46接附到传动元件40,以及
接附到第一轴14的轮毂58;
第一传动元件40能够借助于同步装置8连接到第一轴14;以及
第一传动元件40与接附到减速器6的第二传动元件24接合。
所述方法包括以下步骤:
a)将套筒50从第一位置A1移动到第二位置A3,以将第一传动元件40连接到第一轴14,
b)测量使第一传动元件40与第一轴14之间的转速同步所用的同步时间TS,
c)将测得的同步时间TS与利用同步装置8使第一传动元件40与第一轴14之间的转速同步所用的预期时间TE相比较,以及
d)在测得的同步时间TS显著短于预期时间TE的情况下,产生故障模式。
当知道使第一传动元件40与第一轴14之间的转速同步所用的预期时间TE时,在测得的同步时间TS显著短于预期时间TE的情况下,可能的故障之间的转速同步,可以检测到由于缺少同步而产生的可能的故障。缺少同步的原因是,闩锁锥形环46和内部锥形环48的摩擦表面56,56'已粘在一起。
优选地,在步骤b)中使第一传动元件40与第一轴14之间的转速同步的同步时间TS通过在同步期间监测套筒50的轴向位置来测量。
当套筒50的轴向位置在第一传动元件40的转速显著改变期间不改变或者改变非常缓慢时,发生同步。然而,在第一传动元件40的转速没有变化期间,套筒50从第一位置A1快速移动到第二位置A3指示出没有发生同步。
优选地,预期时间TE根据同步扭矩、第一传动元件40和第一轴14的转速、以及第一传动元件40、第一轴14和同步装置8的反射惯性来确定。
利用特定的同步装置8使第一传动元件40与第一轴14之间的转速同步所用的预期时间TE可以通过计算第一传动元件40和第一轴14的实际转速下所需的同步扭矩,并且考虑到第一传动元件40、第一轴14和同步装置8的惯性来确定。
优选地,预期时间TE是根据存储在电子控制单元76中的用于第一轴14的不同转速的同步时间的表格来确定。作为替代,可以为特定的同步装置8创建表格。第一轴14的每个特定的转速具有对应于预期时间TE的特定的同步时间。
优选地,在步骤d)中产生的故障模式借助于声音或视觉信号来表示。
在减速器6设置在车辆1中的情况下,如果在同步装置8中存在同步故障,则驾驶员可以接收声音或视觉信号。
优选地,所述方法还包括以下步骤:
e)将套筒50从第二位置A3移动到第一位置A1;以及
f)在已产生步骤d)中的故障模式的情况下,要求来自减速器6的扭矩。
当要求来自减速器6的扭矩时,流体被供给到工作空间30。由于套筒50和闩锁锥形环46以相同的转速旋转并且扭矩在套筒50与闩锁锥形环46之间传递,所要求的来自减速器6的扭矩将作用在第一传动元件40上。所要求的来自减速器6的扭矩的大小与同步扭矩本质上相同,这导致已粘在一起的闩锁锥形环46和内的锥环48的摩擦表面56将互相脱开。
优选地,所述方法还包括以下步骤:
g)测量环境温度d,并且在已产生步骤d)中的故障模式并且仅在环境温度d高于预定温度c2的情况下,要求来自减速器6的扭矩。
由于减速器6作用在车辆1中的驱动轮10上,在湿滑道路的情况下,突然的扭矩尖峰可能引起轮10与道路之间的滑动。因此,在环境温度d低(例如低于水的冰点)的情况下,优选在车辆1启动或开动之后立即执行步骤e)和f)。
本发明还涉及一种用于执行所述方法步骤的计算机程序P和计算机程序制品。计算机程序P对于控制用于同步装置8的减速器6的方法进行控制,其中所述计算机程序P包括程序代码,所述程序代码用于当所述计算机程序P在电子控制单元76或连接到电子控制单元76的计算机78上运行时使电子控制单元76或连接到电子控制单元76的计算机78执行如本文提到的本发明的方法步骤。
计算机程序制品包括存储在可读介质上的程序代码,所述程序代码用于当所述计算机程序P在电子控制单元76或连接到电子控制单元76的计算机78上运行时使电子控制单元76或连接到电子控制单元76的计算机78执行如本文提到的本发明的方法步骤。替代地,计算机程序制品直接存储在电子控制单元76或连接到电子控制单元76的计算机78中的内部存储器M中,包括计算机程序P,所述计算机程序P用于当所述计算机程序P在电子控制单元76或连接到电子控制单元76的计算机78上运行时执行如本文提到的本发明的方法步骤
上面指定的部件和特征可以在本发明的框架内在指定的不同实施方式之间进行组合。
Claims (11)
1.一种控制用于减速器(6)的同步装置(8)的方法,所述同步装置(8)包括:
能够在第一与第二位置(A1,A3)之间轴向移动的套筒(50),
具有基本为圆形的第一摩擦表面(56)的闩锁锥形环(46),具有基本为圆形的第二摩擦表面(56')的内部锥形环(48),所述内部锥形环(48)接附到第一传动元件(40),以及
接附到第一轴(14)的轮毂(58);
第一传动元件(40)能够借助于同步装置(8)连接到第一轴(14);以及
第一传动元件(40)与接附到减速器(6)的第二传动元件(24)接合,
其特征在于包括以下步骤:
a)将套筒(50)从第一位置(A1)移动到第二位置(A3),以将第一传动元件(40)连接到第一轴(14),
b)测量使第一传动元件(40)与第一轴(14)之间的转速同步所用的同步时间(TS),
c)将测得的同步时间(TS)与用于利用同步装置(8)使第一传动元件(40)与第一轴(14)之间的转速同步所用的预期时间(TE)进行比较,以及
d)在测得的同步时间(TS)显著短于预期时间(TE)的情况下,产生故障模式。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤b)中的用于同步第一传动元件(40)与第一轴(14)之间的转速的同步时间(TS)通过监测套筒(40)的轴向位置来测量。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法,其特征在于,预期时间(TE)根据同步扭矩、第一传动元件(40)和第一轴(14)的转速、以及第一传动元件(40)、第一轴(14)和同步装置(8)的惯性来确定。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法,其特征在于,预期时间(TE)根据存储在电子控制单元(76)中的用于第一轴(14)的不同转速的同步时间表来确定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在步骤d)中产生的故障模式借助于声音或视频信号来表示。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括以下步骤:
e)将套筒(50)从第二位置(A3)移动到第一位置(A1);以及
f)在已产生步骤d)中的故障模式的情况下,要求来自减速器(6)的扭矩。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法在步骤e)之后还包括以下步骤:
g)测量环境温度(c1),并且在已产生步骤d)中的故障模式且仅在环境温度(c1)高于预定温度(c2)的情况下,要求来自减速器(6)的扭矩。
8.一种减速器(8),其特征在于,所述减速器(2)包括设置成根据权利要求1至7中任一项的方法来控制的同步装置(8)。
9.一种车辆(1),其特征在于,所述车辆(1)包括根据权利要求8所述的减速器(8)。
10.一种用于控制液力减速装置(8)的计算机程序(P),其中所述计算机程序(P)包括用于使得电子控制单元(76)或连接到电子控制单元(76)的计算机(78)执行根据权利要求1至7中任一项所述的步骤的程序代码。
11.一种计算机程序制品,包括存储在能够通过计算机(78)读取的介质上的程序代码,所述程序代码用于当所述程序代码在电子控制单元(76)或连接到电子控制单元(76)的计算机(78)上运行时执行根据权利要求1至7中任一项的方法步骤。
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