CN115701504A - 用于换档装置的状态识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于换档装置的状态识别的方法，其中，换档装置(1)具有用于在变速器(100)的两个部件之间传递转矩的能调节的换档元件(2)和用于调节换档元件(2)的执行器(3)。该方法包括在通过换档元件(2)在变速器(100)的两个部件之间传递转矩期间驱控(S4)用于调节换档元件(2)的执行器(3)。此外，该方法包括获知(S5)换档装置(1)的状态变化并且基于获知的状态变化来识别(S6.1、S6.2；S6.3；S6.4)换档装置(1)中的异常。

Description

用于换档装置的状态识别的方法

技术领域

本发明涉及用于换档装置的状态识别的方法。此外，本发明涉及用于执行该方法的控制装置和具有这种控制装置的变速器。

背景技术

商用车的变速器提供不同的档位，可以借助换档装置在这些档位间进行切换。换档装置可以具有形状锁合的换档元件、例如换档套筒，换档元件可以在变速器级的固定齿轮与空套齿轮之间建立形状锁合的连接。此外，换档装置可以具有执行器和与其机械地作用连接的换档拨叉，通过该换档拨叉可以调节换档元件。例如，在商用车的变速器中出现高的负载，该负载会导致换档装置的部件的明显的磨损或甚至毁坏。磨损可能由于制造问题、应用错误、罕见的公差位置或其它的参数而引起。DE 10 2018 222 026 A1涉及一种用于在调节换档元件时识别错误的方法，其方式是：将实际换档行程走向与目标换档行程走向进行比较。

发明内容

本发明涉及用于变速器的换档装置的状态识别的方法。变速器可以是用于商用车、例如载重车的变速器。变速器可以是用于商用车的(例如以中间轴结构方式的)自动变速器，其可以构造为分组变速器。变速器可以具有带多个档位、例如三个用于前进行驶的档位和例如一个用于后退行驶的档位的主变速器。此外，变速器可以具有前置档组，该前置档组例如具有两个传动级，该前置档组可以设计为半档档组。前置档组可以以中间轴结构方式构造。此外，变速器可以具有可以以行星结构方式构造的倍档档组。例如，倍档档组例如可以提供两个行驶级，如慢速行驶级和快速行驶级。

变速器的换档装置可以具有能调节的换档元件，利用该换档元件可以在变速器的两个部件之间传递转矩。换档元件可以是形状锁合的换档元件。换档元件可以构造为例如可以具有内啮合部的换档套筒，两个外啮合的齿轮可以通过该换档套筒抗相对转动地相互连接。在一种实施方式的范围内，换档元件具有至少两个切换位置。在第一切换位置中，换档元件将固定齿轮与第一空套齿轮抗相对转动地连接起来，以便切换出第一传动比。在第二切换位置中，换档元件将固定齿轮与第二空套齿轮抗相对转动地连接起来，以便切换出第二传动比。换档元件此外还可以具有第三切换位置、例如空档位置。

换档装置还具有执行器，通过该执行器可以调节换档元件，例如用以在传动级间进行切换。执行器可以是液压驱动的执行器。替选地或附加地，执行器可以是气动驱动的执行器。替选地或附加地，执行器可以是电驱动的执行器。执行器可以是线性执行器。执行器可以借助换档机构与换档元件机械地作用连接。换档机构可以具有与执行器机械连接的换档杆，执行器的调节运动可以通过该换档杆传递到换档拨叉上并且从那里传递到换档元件上。

该方法包括在通过换档元件在变速器的两个部件之间传递转矩期间驱控用于调节换档元件的执行器。对执行器的驱控例如可以包括通过变速器的控制装置向执行器输出调节指令，通过该调节指令在无负载的状态中的换档元件能够被调节。例如，调节指令可以对应于以下指令，利用该指令，可以经由执行器将换档元件调节到其它的切换位置，用以切换出其它的变速器传动比。然而，对换档装置的执行器的驱控在负载状态中进行，在该负载状态下，换档元件在两个部件之间传递转矩并且因此例如切换出变速器的特定的变速器传动比。在该负载状态中，在换档元件与两个部件中的至少一个部件之间出现的力、例如摩擦力可以具有如下的尺度，即通过这些力阻止了借助执行器对换档元件的调节。然而，对执行器的驱控仍然会导致换档装置的另外的状态变化。对执行器的驱控可以如下地进行：使得仅很小的换档力被施加到换档装置上，以便使负荷最小化并因此使损耗最小化。

在另外的步骤中，该方法包括获知换档装置的状态变化。状态变化可以是换档装置的至少一个部件的或者部件的至少一个区段的方位、定位、定向、温度、形状和/或其它的参量的变化。状态变化可以与对执行器的驱控互为因果。状态变化可以被获知，其方式是：将在对执行器的驱控之前的时间点的参量与在对执行器的驱控期间或之后的时间点的参量进行比较。该方法还包括基于所获知的状态变化来识别换档装置中的异常。为此，例如可以将所获知的状态变化与一个或多个预先确定的限值、例如目标状态变化进行比较。当获知的状态变化超过或低于预先确定的值一个特定的量时，可以识别出异常。在一种实施方式的范围内，多次和/或在特定的时间段内获知状态变化，并且仅当平均值满足针对异常所需的条件时才识别出异常。

利用本发明，可以以简单且成本低廉的方式识别和监控变速器的换档装置的状态。监控在此可以在正常的变速器运行期间进行，从而例如不需要车辆静止。此外，对于监控来说，不需要附加的部件，这使得该方法在成本方面有利，并且允许容易地改装到现有的系统中。

在一种实施方式中，对执行器的驱控包括用于在相反的方向上促动换档元件的双侧驱控。因此，对执行器的驱控指令可以被设计成在第一和相反的第二方向上调节换档元件。例如当执行器是线性执行器时，这两个相反的方向可以位于一条直线上。通过双侧驱控换档元件，可以提高该方法的精度，这是因为可以在两个调节方向上获知状态变化。例如，也可以识别仅在其中一个调节方向的情况中出现的异常。在替选的实施方式中，对执行器的驱控可以仅包括用于仅在一个唯一的方向上促动换档元件的单侧驱控。

在一种实施方式中，该方法包括获知换档元件是否具有足够的负载状态。在该范围内例如可以获知，在变速器的两个部件之间通过换档元件传递的负载是否具有在执行器被驱控时杜绝了换档元件的运动的大小。例如，可以测量或计算作用在两个部件与换档元件之间的转矩。例如，可以通过转矩获知作用在部件之间的力、例如摩擦力。在一种实施方式的范围内，只有当作用到换档元件上的负载在执行器被驱控时阻止对换档元件的调节时，才能够驱控执行器。在一种实施方式的范围内，执行器的驱控指令可以匹配于作用到换档元件上的负载，以便防止对换档元件的调节。因此，在换档元件的低负载状态中，可以例如只施加小的换档力。

在一种实施方式的范围内，对异常的识别可以包括将状态变化与目标状态变化进行比较。目标状态变化可以是换档装置的例如在相应地驱控执行器时已在新状态中被获知的状态变化。目标状态变化可以通过制造商获知。目标状态变化可以储存在换档装置的控制装置中的非易失性的存储器中。制造商可以在制造过程期间将目标状态变化储存在非易失性的存储器中，从而目标状态变化在交付换档装置时已经被存储。可以针对换档装置的每个切换定位都储存自身的目标状态变化。在本实施方式的范围内，当状态变化与目标状态变化偏差了特定的阈值时，对异常的识别还可以包括对换档装置的磨损的识别。例如，当状态变化与目标状态变化偏差5％、10％、20％或30％(例如高于该目标状态变化)时，可以识别出磨损。在该实施方式的范围内，可以以简单且精确的方式识别换档装置的磨损。这是有利的，因为磨损会导致换档问题，并且在最坏的情况中会使车辆瘫痪。同样会出现严峻的行驶状态。

在一种实施方式的范围内，获知状态变化包括获知换档装置的至少一个部件、例如换档装置的换档拨叉的调节行程。因此，可以以特别简单的方式识别状态变化，这是因为用于获知定位/行程的传感机构本就通常设置在换档装置中。此外，在本实施方式的范围内，可以容易地识别出换档装置的磨损。如果换档元件由于上述的负载状态而被阻止，那么在执行器被驱控时获知调节行程会导致测量到换档装置中存在的游隙和挠曲。然后，可以将后者与新状态中的相应的值进行比较，以便以简单的方式导出磨损状态。此外，磨损的程度例如也可以根据与新状态相比调节行程的提高来确定。

在一种实施方式的范围内，对异常的识别包括当所获知的调节行程超过限值时识别出换档装置的损坏。例如，因此可以有效地识别出换档拨叉的损坏。限值可以被预先确定，并且根据上述的实施方案在工厂中就储存在非易失性的存储器中。限值可以大于目标调节行程，其在上面结合磨损识别进行了描述。在损坏的情况下，例如可以识别出超行程。替选地或附加地，当所获知的调节行程与变速器的识别的档位定位不相匹配时，可以识别出损坏。例如，档位定位可以从变速器内的一个或多个转速测量结果中导出。对损坏的识别显然是有利的，这是因为由于损坏可能出现严峻的行驶状态。

在一种实施方式的范围内，对异常的识别包括当所获知的调节行程不对应于用于驱控执行器的信号时识别出换档装置的传感器装置中的异常。例如，如果传感器特性曲线(其依赖于驱控地反映出调节行程)是不连续的，那么由此可以导出在传感器装置中存在异常。传感器特性曲线的这种变化会造成的是，变速器不再能够符合规定地运行。例如，由于铁磨蚀，传感器特性曲线可能会发生变化。这可能会导致换档问题，并且在最坏的情况中会使车辆瘫痪。也可能出现严峻的行驶状态。

在一种实施方式的范围内，该方法包括在获知状态变化时将一个或多个过程参量与一个或多个边界条件进行比较。边界条件可以被预先确定，并且根据上述的实施方案在工厂中就存储在非易失性的存储器中。边界条件可以是其中已经获知了上述的目标状态变化、例如目标调节行程的边界条件。在一种实施方式的范围内，仅当过程参量满足边界条件时才实施对执行器的驱控。过程参量和边界条件可以是温度、例如环境温度和/或换档装置的部件的温度或温度范围。替选地或附加地，其可以是通过执行器施加到换档元件上的换档力。替选地或附加地，其可以是行驶状态、例如在平面上的行驶。在该方法的范围内，至少一个边界条件还可以预设，各自的边界条件必须在特定的时间段中存在。例如，仅当车辆在特定的时间内在平面上行驶时才满足边界条件。为了获知当前的和未来的行驶状态，该方法可以使用预知措施以及一个或多个驾驶员辅助系统。

在一种实施方式的范围内，该方法包括识别换档装置具有异常的嫌疑。在一种实施方式的范围内，仅当识别到这种嫌疑时，才根据上述的实施方案驱控执行器。替选地或附加地，也可以定期地驱控执行器，用以执行用于换档装置的状态识别的方法。具有异常的嫌疑可能是在换档期间的换档错误(例如无法挂入档位的接入错误)或不可信的行程(例如超行程)。替选地或附加地，其可以是换档元件的被识别到的漂移和/或在换档时的不对应于期望的时间上的行程走向(过快、行程反转、信号突变、没有可见的接入和/或同步过程)。替选地或附加地，不可信的转速和/或其它参数也可以造成换档装置存在异常的嫌疑。在该实施方式的范围内可以确保的是，阻止由于对换档装置的不必要的监控而对变速器造成的过度磨损。然而同时可以提供高的运行安全性，这是因为在相应的指示中可以快速识别出异常。

此外，本发明涉及具有用于驱控执行器的接口的控制装置，该执行器用于调节换档装置的换档元件。控制装置还具有用于获知换档装置的状态变化的接口。接口可以是单独的接口。同样，这两个接口也可以整合在一个唯一的接口中。每个接口可以构造为输入和/或输出接口。控制装置、例如设置在控制装置中的微处理器还被设立、即被专门准备、例如被编程，用于执行根据前述实施方式之一所述的方法。控制装置可以通过一个唯一的装置或通过多个子装置(例如形式为分布式系统)来体现。所获知的状态变化、目标状态变化、所获知的过程参量和/或边界参数可以储存在云中。此外，本发明涉及具有这种控制装置的变速器。该变速器可以是用于商用车的变速器。关于各个特征的理解和优点，参考以上结合本发明的方法的实施方案。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明的实施方式的变速器；

图2示意性示出了用于操纵图1的变速器的换档元件的换档装置；

图3示意性示出了用于运行图2的换档装置的方法。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的实施方式的变速器100，其构造为分组变速器。图1所示的分组变速器100包括三级的主变速器HG、在驱动技术上接在主变速器HG之前的前置档组或半档档组VG、以及接在主变速器HG之后的倍档档组BG。分组变速器100的主变速器HG以中间轴结构方式实施为直接档位变速器，并且具有主轴W2和两个中间轴W3a和W3b，其中，第一中间轴W3a设有能控制的变速器制动器Br。主变速器HG构造有三个用于前进行驶的传动级G1、G2、G3和一个用于后退行驶的传动级R。传动级G1、G2和R的空套齿轮分别以能转动的方式支承在主轴W2上，并且能通过配属的换档离合器来换档。所配属的固定齿轮抗相对转动地布置在中间轴W3a和W3b上。传动级G3和G2的换档离合器以及传动级G1和R的换档离合器分别组合在共同的换档组件S2/3或S1/R中。主变速器HG被构造成能非同步地换档。

分组变速器的前置档组VG被构造成两级的，并且同样以中间轴结构方式实施，其中，前置档组VG的两个传动级K1、K2形成主变速器HG的两个能切换的输入定比传动级。由于两个传动级K1、K2的较小的传动比差，前置档组VG被设计为半档档组。第一传动级K1的空套齿轮以能转动的方式支承在输入轴W1上，该输入轴通过能控制的分离离合器TK与例如构造为内燃机或电马达的驱动马达AM连接。第二传动级K2的空套齿轮以能转动的方式支承在主轴W2上。前置档组VG的两个传动级K1、K2的固定齿轮分别抗相对转动地与主变速器HG的中间轴W3a和W3b连接。前置档组VG的同步构造的换档离合器被组合在共同的换档组件SV中。

分组变速器的后置于主变速器HG的倍档档组BG同样被构造成两级的，然而以行星结构方式构造有单排行星齿轮组。太阳轮PS抗相对转动地与主变速器HG的在输出侧延长的主轴W2连接。行星架PT抗相对转动地与分组变速器的输出轴W4耦联。齿圈PH利用换档组件SB与两个同步的换档离合器连接，借助这两个同步的换档离合器，倍档档组BG能交替地切换到在齿圈PH与固定不动的壳体部分连接的情况下的慢速行驶级L和在齿圈PH与行星架PT连接的情况下的快速行驶级S。倍档档组BG被构造成能同步地换档。

分别通过本身的换档装置1来控制或调整对存在于分组变速器中的换档元件2的驱控，用以调出期望的传动级(K1、K2、G3、G2、G1、R、L、S)，该换档装置在图2中示意性示出。如上面所实施的那样，换档元件2分别构造为双换档元件、例如双离合器。换档装置1具有执行器3、换档机构4和换档元件2，其中，换档元件也在图1中示出。在本实施方式中，换档元件2分别构造为形状锁合的换档元件2，通过这些换档元件可以分别切换变速器100的两个部件之间的形状锁合的连接。通过执行器3，可以经由换档机构4来线性调节换档元件2。换档机构4相应地具有换档拨叉，该换档拨叉例如嵌入换档套筒2的凹部中，并且通过未示出的换档杆与执行器3机械地作用连接。

此外，换档装置1包括构造为定位传感器或行程传感器的传感器装置6。借助传感器装置6可以获知换档装置1的至少一个部件的调节行程。在本实施方式中，获知换档拨叉的调节行程，其中，在此其它的实施方案也是可能的。此外，换档装置1包括可以构造为变速器控制器的控制装置5。控制装置5具有用于驱控执行器3的第一接口和用于读取传感器装置6的测量结果的第二接口。控制装置5还具有在其上存储有目标状态变化的非易失性的存储器(未示出)。在本实施方式中是目标调节行程。此外，在非易失性的存储器中存储有边界条件，在这些边界条件下已获知目标调节行程。在本实施方式中，其中已获知目标调节行程的温度范围、施加的换档力和行驶状态(例如在平面上的行驶)均属于边界条件。

控制装置5被设立成实施以下参考图3描述的用于换档装置1的状态识别的方法。在第一步骤S1中，控制装置5识别换档装置1具有异常的嫌疑。为此，由传感器装置6给控制装置5输送变速器100的信息。信息例如是换档装置1在换档期间的不可信的调节行程、识别到的换档元件2的漂移和/或在换档时的与预期不相应的时间上的行程变化。此外，信息也可以是由其它的(未示出的)传感器和/或控制装置输送给控制装置的信息、例如换档错误和/或不可信的转速。

如果在步骤S1中识别到存在异常的嫌疑，那么控制装置5被设立成在步骤S2中获知换档元件2是否处于接合状态以及转矩是否从变速器100的一个部件传递到另一部件上。如果是这种情况，那么还在步骤S2中获知是否存在合适的负载状态。后一种情况是如下情况，即，通过换档元件2传递的转矩具有在执行器3被驱控时杜绝了换档元件2与变速器100的部件之间发生相对运动的大小。如果不存在合适的负载状态，那么该方法返回到步骤S1。

倘若在步骤S2中已识别到合适的负载状态，那么控制装置5在步骤S3中将过程参量与存储在非易失性的存储器中的边界条件进行比较。例如，在步骤S3中获知当前的温度是否处于储存在存储器中的温度范围内。此外，获知车辆/变速器100是否处于基本上恒定且对应于储存在边界条件中的行驶状态的行驶状态中。后一种情况例如是如下情况，即，在平面上行驶。在该情形中，控制装置5还确保了例如借助预知措施和/或驾驶员辅助功能使行驶状态维持特定的时间。如果在步骤S3中的比较得到了过程参量与储存在非易失性的存储器中的边界条件相一致的结果，那么该方法跳转到下面描述的步骤S4。否则，该方法返回到步骤S1。

在步骤S4中，通过控制装置5以用于调节换档元件2的调节信号来驱控执行器3。在此，在步骤S4中涉及用于在相反的方向上促动换档元件2的对执行器3的双侧驱控。调节信号在此对应于在获知储存在非易失性的存储器中的目标调节行程时驱控执行器3的那个信号。调节信号被选择成，使得在换档装置1中出现的换档力尽可能小，用以保护构件。由于在步骤S2中获知的换档元件2和变速器100的部件之间的负载状态，在步骤S4中对执行器3的驱控不会造成换档元件2的运动。

在步骤S5中，通过传感器装置6获知换档机构(当前为换档拨叉)的调节行程。换言之，在步骤S5中获知：换档机构4中的换档拨叉基于为了调节而受驱控的执行器3在静态的换档元件2的情况下如何进行调节。因为换档元件2由于负载状态而不发生运动，所以可以借助传感器装置6测量换档装置1中存在的游隙和挠曲。

在步骤S.6.1中，将在步骤S5中获知的调节行程与储存在非易失性的存储器中的目标调节行程进行比较。由于在步骤S3中确认过程参量与存储在非易失性的存储器中的边界条件相一致，这种比较在步骤S6.1中能够是可靠的。然后，在步骤S6.2中获知调节行程是否比目标调节行程高出特定的阈值。如果是这种情况，那么控制装置5可以在步骤S6.2中识别出存在换档装置1的磨损。在识别出磨损的情况下，控制装置5可以输出警告。

此外，控制装置5可以在步骤S6.3中识别出，在换档装置1中存在损坏。当在步骤S5中获知的调节行程超过限值并且例如是不允许的超行程时，识别出损坏。此外，当调节行程与识别到的档位定位不匹配时，识别出损坏。在识别出损坏的情况下，控制装置5可以禁止变速器100的继续运行。

此外，在步骤S6.4中，当调节行程不与用于驱控执行器3的信号相对应、例如线性相关时，识别出在传感器装置6中存在异常。为此，可以将用于驱控执行器3的信号与传感器装置6的测量信号进行比较。例如，当利用传感器装置6识别出行程反转(尽管这样的行程反转并未被驱控)时，存在传感器装置6中的异常。在传感器装置6中识别出异常的情况下，控制装置5可以输出警告。

步骤S6.1/S6.2、S6.3和S6.4可以同时或以任意的顺序依次实施。因此，利用根据本发明的方法能够可靠、简单且高精度地识别出换档装置1中的异常。

附图标记列表

1 换档装置

2 换档元件

3 执行器

4 换档机构

5 控制装置

6 传感器装置

100 变速器

AM 驱动马达

TK 分离离合器

VG、HG、BG 前置档组、主变速器、倍档档组

SV (VG的)换档组件

K1、K2 (VG的)(第一)、(第二)传动级

G1、G2、G3 (HG的)(第一)、(第二)、(第三)传动级

R (HG的)后退传动级

S1/R、S2/3 (HG的)换档组件

SB (BG的)换档组件

L (BG的)慢速行驶级

S (BG的)快速行驶级

PS、PT、PH (BG的)太阳轮、行星架、齿圈

W1 输入轴

W2 主轴

W3a、W3b 中间轴

W4 输出轴

S1 识别异常的嫌疑

S2 获知负载状态

S3 将过程参量与边界条件进行比较

S4 驱控执行器

S5 获知状态变化

S6.1、S6.2 识别磨损

S6.3 识别损坏

S6.4 识别传感器异常

Claims (11)

1.用于变速器(100)的换档装置(1)的状态识别的方法，其中，所述换档装置(1)具有用于在所述变速器(100)的两个部件之间传递转矩的能调节的换档元件(2)和用于调节所述换档元件(2)的执行器(3)，所述方法包括如下步骤：在通过所述换档元件(2)在所述变速器(100)的两个部件之间传递转矩期间驱控(S4)所述用于调节所述换档元件(2)的执行器(3)，获知(S5)所述换档装置(1)的状态变化并且基于获知的状态变化来识别(S6.1、S6.2；S6.3；S6.4)所述换档装置(1)中的异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述执行器(3)的驱控包括用于在相反的方向上促动所述换档元件(2)的双侧驱控(S4)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括获知(S2)所述换档元件(2)是否具有如下负载状态：在所述负载状态下，在驱控所述执行器(3)时杜绝了所述换档元件(2)的运动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对异常的识别包括：将所获知的状态变化与目标状态变化进行比较(S6.1)并且当所获知的状态变化与目标状态变化偏差了特定的阈值时，识别出(S6.2)所述换档装置(1)的磨损。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，获知状态变化包括获知(S5)调节行程。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对异常的识别包括：当获知的调节行程满足了超过特定的限值和与所述变速器(100)的识别到的档位定位缺乏兼容性中的至少一个时，识别出(S6.3)所述换档装置(1)的损坏。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的方法，其特征在于，对异常的识别包括：当获知的调节行程不对应于用于驱控所述执行器(3)的信号时，识别出(S6.4)所述换档装置(1)的传感器装置(6)中的异常。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在获知状态变化时将过程参量与边界条件进行比较(S3)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括识别(S1)所述换档装置(1)具有异常的嫌疑。

10.控制装置(5)，所述控制装置具有：用于驱控执行器(3)的接口，所述执行器用于调节换档装置(1)的换档元件(2)；和用于获知所述换档装置(1)的状态变化的接口，其中，所述控制装置(5)被设立成执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

11.变速器(100)，所述变速器具有根据权利要求10所述的控制装置(5)。

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