CN1877166B - 自动桥间差速器锁作动检测方法 - Google Patents

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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锁作动检测方法。该桥间差速器锁作动检测方法包括：为车辆提供桥间差速器的离合器锁定机构，该离合器锁定机构具有处于固定位置的第一组齿和在滑动离合器上的第二组齿；设置速度传感器，使得当离合器机构分离时，该传感器测量滑动离合器的速度，而当离合器机构完全啮合时，即使滑动离合器继续旋转，该传感器也测量零速度；从车辆数据链路中提供车辆的速度；并且利用速度传感器的速度和车辆的速度来确定离合器机构啮合的状态。

Description

自动桥间差速器锁作动检测方法
技术领域
本发明总体上涉及一种桥间差速器锁作动检测方法，更具体地说，涉及一种用于具有双驱动桥(tandem drive axle)总成的车辆的桥间差速器锁作动检测方法。
背景技术
具有相互邻近的前部后车桥和后部后车桥的双驱动桥总成为众所周知。这种双驱动桥驱动总成广泛地用于重型卡车及其它长途运输车辆，例如公共汽车，这种汽车具有大的车重和/或高的载货能力。在这种总成中，两个后车桥均可被动力驱动。
桥间差速器(IAD)一般用于上述车辆，以在双驱动桥的前车桥和后车桥之间分开输入轴的扭矩。通常，车辆驾驶员啮合或分离锁定装置，其通过气动开关使IAD超限或不工作，该气动开关一般安装在车辆的仪表盘上。所述气动开关再将空气施加至车桥装的致动器上，该致动器啮合滑动牙嵌离合器，以“锁定”桥间差速器。
然而，上述啮合/分离IAD的手动方法具有若干缺点。第一，车辆驾驶员没有注意车轮端发生打滑而啮合IAD，可能导致持续故障；第二，在操作期间具有明显打滑时啮合IAD，可能导致驱动桥损坏；第三，让IAD长时间地啮合可能导致“传动系回转振动(wind-up)”，并导致未经倒车就不能分离IAD。由于这些缺点，当IAD实际啮合与分离一般没有显示时，可能出现持久的磨损，而且驾驶员还会注意不到这种磨损。
近来，自动桥间差速器闭锁机构已经得到应用，其中，速度传感器已被用于监视车轮端的速度。例如，Nelson等人的美国专利No.4,050,534概括地公开一种用于检测第一和第二后驱动桥转速差值的装置，和根据双驱动桥驱动的转速差值致动闭锁装置的装置。
Fruhwirth等人的美国专利No.5,676,219指出一种用于控制机动车辆的车桥差速器锁的系统。车桥差速器锁则是通过车轮速度传感器进行控制，而车轮速度传感器通过比较车轮的转速来测定中间桥和十字桥之间的滑移。
Schakel的美国专利No.5,927,422提出一种用于修正驱动轮滑移的方法和装置，其采用车轮速度传感器来确定驱动轴和非驱动轮的转速。中央处理机则用于比较驱动轴速度和非驱动轮速度的比值，以锁定各种桥间差速器。
Porter等人的美国专利No.6,174,255公开一种差速器锁控制系统，其采用速度传感器和接合角(articulation angle)传感器，将速度信号和接合角信号传递到微处理机，以控制铰接工作的车辆的前部和后部差速器上的锁。看来在自动模式，微处理机通过比较预测的车桥速度和自速度传感器接收的实际速度以及来自接合传感器的接合角来控制差速器的锁定。
Hasegawa等人的美国专利No.6,336,069指出一种用于桥间差速器的前轮和后轮负载分配控制系统。其中还指出一种用于操作桥间差速器锁测量和消除车轿之间旋转差速的装置，通过使用交叉角检测传感器配合前桥和后桥旋转传感器达到上述目的。
Murakami等人的美国专利No.6,524,207公开一种用于桥间差速器系统的控制方法，并使用至少三个旋转频率检测器来检测打滑及其它类似情况。控制器则用于检测三个旋转频率中至少任一个和随该被特别检测出的旋转频率的时间的变化率，而后该控制器输出锁定信号至桥间差速器锁。
然而，即使采用电流检测装置(current sensing means)来控制桥间差速器的的啮合与分离，但仍可探索对检测装置的改进，例如，提供数量精度高，重量轻的传感器来进行桥间差速器锁作动所需的检测。
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锁作动检测方法。该桥间差速器锁作动检测方法包括：为车辆提供桥间差速器的离合器锁定机构，该离合器锁定机构具有处于固定位置的第一组齿和在滑动离合器上的第二组齿；设置速度传感器，使得当离合器机构分离时，该传感器测量滑动离合器的速度，而当离合器机构完全啮合时，即使滑动离合器继续旋转，所述传感器也测量零速度；从车辆数据链路中提供车辆的速度；利用速度传感器的速度和车辆的速度来确定离合器机构啮合的状况。
参照附图从下面的描述及附属的权利要求中，本发明进一步的优点将一目了然，附图构成说明书的一部分，其中，相同的附图标记在各自的视图中表示相应的部件。
附图说明
图1是根据本发明的车辆顶部平面的机构示意图；
图2是根据本发明的桥间差速器的三维视图；
图3是图2中桥间差速器的三维视图的局部剖视图；
图4是图2中桥间差速器的三维侧视图的局部剖视图；
图5是根据本发明的逻辑的流程图；
图6是根据本发明的电连接器接线图；
图7是根据本发明的微处理机的电气原理图；
图8是根据本发明的啮合的桥间差速器的侧视图；和
图9是根据本发明的分离的桥间差速器的侧视图；
具体实施方式
本发明总体上涉及使用自动桥间差速器(IAD)锁定系统10，用于具有双驱动桥总成15的车辆11，通常如图1所示。车辆11具有发动机12，其驱动地连接至变速器14上。主驱动轴16从变速器14纵向延伸至双驱动桥总成15，并且可在一端通过一传统的联轴节17联接至变速器14上，传统的联轴节比如拨叉或万向节，而在另一端通过另一传统的联轴节18联接至双驱动桥总成15的输入轴30上。
车辆11可以是具有双驱动桥总成的任何车辆，比如卡车，公共汽车或其它长途运输车辆，这种车辆具有双驱动桥总成，该双驱动桥总成包括两个轴向隔开的车桥。双驱动桥总成15通常位于车辆后部附近，因此，本文称为双后驱动桥总成。双后驱动桥总成15包括后部后车桥22，其又包括轴向对准的右半轴和左半轴，这些轴通过车桥差速器23驱动。此外，前部后车桥24同样包括轴向对准的右半轴和左半轴，这些轴通过车桥差速器25驱动。双后驱动桥总成15的车桥22和24在此处被轴向地隔开，但是相互邻近，朝向车辆11的一端。
迄今所述的整体车辆11和双后驱动桥总成15的所有部件可能是传统的。因此，两个车桥差速器23和25(该差速器23和25区别于随后将要描述的桥间差速器)可能是传统的。
现转向图2，优选实施例的双驱动桥桥间总成20在其前端具有壳体26，以旋转支承纵向延伸的输入轴30，其可与车辆驱动轴16轴向对准。输入轴30的前端通过联轴节18以直接驱动的关系联接至车辆驱动轴16上。输入轴30装在桥间差速器20内，以将输入扭矩从车辆驱动轴传输至桥间差速器20。图2中还示出桥间输出轴31，因此它将扭矩传输至后部后车桥22(通过输出驱动轴50和后部联轴节62，如图1所示)，图2中还示出旋转侧斜齿圆柱齿轮速度传感器27和旋转滑动离合器锁定速度传感器28。传感器27和28可能是传统使用的传感器。
如图3所示，车辆IAD20进一步包括离合器锁定机构32，该锁定机构包括旋转侧斜齿圆柱齿轮33和旋转滑动离合器34。如图3所示，滑动离合器锁定机构32被啮合并随后被锁定，此处的锁定系由斜齿圆柱齿轮的齿33a和滑动离合器的齿34a以相互啮合的关系限定。应当注意，斜齿圆柱齿轮的齿33a处于固定的位置。
另一方面，图4是图2中桥间差速器20的壳体26在滑动离合器传感器28附近截取的局部剖面侧视图，示出了正在分离(也叫做开锁)的滑动离合器锁定机构32，这时旋转侧斜齿圆柱齿轮33的齿33a和滑动离合器34的齿34a被分开。
图4还示出滑动离合器速度传感器28在滑动离合器34的齿34a上对准。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通过检测从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是否存在来测量滑动离合器34的速度。这样，当齿轮33和离合器34分离时，滑动离合器速度传感器28便发出滑动离合器信号至微处理机35(参见图7，例如MC9S12D64)，以确定滑动离合器34的速度。然而，当离合器锁定机构32完全啮合时(如图3所示)，即使滑动离合器34持续旋转，传感器28所测量到的滑动离合器速度也为零。
如图3所示，斜齿圆柱齿轮速度传感器27通过检测第二斜齿圆柱齿轮的齿33b是否存在并发出斜齿圆柱齿轮信号至微处理机35(参见图7)来确定斜齿圆柱齿轮33的速度。
当齿轮33和离合器34被锁定时，滑动离合器速度传感器28不再检测齿34a是否存在。本发明即时发现，当离合器锁定机构32被锁定时，滑动离合器速度传感器28不发出信号至微处理机35，即使滑动离合器34继续旋转，这是因为离合器传感器28处于特定的位置。微处理机35确定没有信号这表示离合器锁定机构32已被锁定。因此，微处理机35得到离合器锁定机构32的锁定或开锁状态的信息，除两个速度传感器27、28外，不需要单独的传感器。
参照图5，图中示出根据本发明的逻辑的流程图。当自动IAD锁定系统10启动时，接合的螺线管37(有关与螺线管35和各种灯及发光二极管(LED)相关联的输入端和输出端参见图6)断开，而且车辆驾驶室内的“开锁灯”连续地燃亮，以向车辆11的驾驶员表示，离合器锁定机构32已开锁。
通过微处理机35的帮助，系统10因此确定滑动离合器34的每分钟转数与侧斜圆柱齿轮的每分钟转数之间数学绝对差值是否大于最小极限；确定滑动离合器的每分钟转数与侧斜圆柱齿轮的每分钟转数之间数学绝对差值是否小于最大极限；确定车辆的速度小于第三极限，所述车辆的速度从发动机12中电子控制装置的车辆通信数据链路上获得的(例如，如图6-7所示的通信链路J1587或通信链路1939)；确定重锁计时器已终止；确定已没有手动开锁和保持的要求。如果所有这些条件得到满足，则系统10通过接通接合螺线管37，启动接合计时器，使桥间差速器离合器锁定机构32开始接合并使“锁定”灯闪烁。
当处于IAD接合模式时，系统10监视车辆的速度，以便确定车辆的速度是否大于第三极限。如果车辆的速度大于第三极限，或者接合计时器已终止，所述系统则分离IAD 20，其包括断开接合螺线管37，并使“开锁灯”闪烁。
应当注意，接合螺线管37可能于车辆内部/上面任何不会被损坏的地方。螺线管37控制压缩空气流流过进气口38(参见图2和3)。如图8和9所示，空气使桥间差速器离合器锁定机构32啮合(图8)或分离(图9)，离合器锁定机构32还可包括各种其它的部件(推杆42，活塞43，换档缸44，换档拨叉45，选择器开关46(相对于本发明的微处理机35控制，其用于手动控制中)和弹簧47)。图8-9按照惯例示出，气流由选择器开关46控制，但是在本发明中，可以采用单独的螺线管37，以使压缩空气能进入或不能进入进气口38，其随后使拨叉45移动滑动离合器34。
本发明的另一个发现是，可选择地如上所述，当IAD20在接合的过程中时，系统10可将车辆通信数据链路信息(通信链路J1939或其它类似链路)传递至发动机12内的电子控制装置以即时断开发动机扭矩。已经证明，上述发现可使IAD20的接合变得平稳。
当系统10确定通过滑动离合器速度传感器28测出滑动离合器的RPM接近约等于零时，IAD20便被锁定，而接合螺线管37处于接通状态(即锁定)，而且系统10使锁定灯连续地燃亮。系统10一直保持在IAD锁定位置，直到下列条件中任何一种传递至系统10为止：a)车辆速度大于第三极限；b)锁定计时器已终止，同时驾驶员没有正在发出手动锁定和保持的要求；或c)驾驶员未发出手动开锁的要求。然而，如果这些条件中的任何一种被传递至系统10，则系统10便通过断开(即开锁)接合螺线管37使IAD20分离，并使开锁灯闪烁。
本发明的另一个发现是，可选择地，当IAD 20在上述分离过程中时，系统10可将车辆通信数据链路信息传递至发动机12内的电子控制装置，以即时断开发动机扭矩。已经证明，上述发现可使IAD20的分离变得平稳。
当处于IAD分离模式时，系统10监视滑动离合器的RPM，以便确定滑动离合器34是否大于零(即齿33a、34a不再啮合)。如果滑动离合器的RPM大于零，则系统10将IAD20退回至如上所述的开锁模式，此时接合螺线管37仍保持断开，而且车辆驾驶室内的“开锁灯”连续地燃亮，以向车辆11的驾驶员表示，离合器锁定机构32已开锁。
图6表示微处理机35与系统10的输入端和输出端(例如，27，28，37和各种传统的灯/发光二极管)的接线。应当明白，系统10并不受限于灯，发光二极管，螺线管，使空气流至换档拨叉45引起离合器锁定机构32接合或分离的气动装置。
按照专利法的规定，本发明的工作原理及模式已在其优选实施例中作了描述和具体说明。但是，必须懂得，除非特别的解释和具体说明外，本发明在不背离其精神或范围的前提下可以实地应用。

Claims (4)

1.一种用于具有双驱动桥的车辆的桥间差速器锁作动检测方法，该方法包括：
为车辆提供桥间差速器的离合器锁定机构，所述离合器锁定机构具有处于固定位置的第一组齿和在滑动离合器上的第二组齿；
设置速度传感器，使得当所述离合器锁定机构分离时，该传感器测量所述滑动离合器的速度，而当所述离合器锁定机构完全啮合时，即使所述滑动离合器继续旋转，该传感器也测量零速度；
从车辆数据链路中提供所述车辆的速度；并且
利用所述速度传感器的速度和所述车辆的速度来控制离合器啮合的状况。
2.根据权利要求1所述的桥间差速器锁作动检测方法，其特征在于，所述第一组齿在斜齿圆柱齿轮上。
3.根据权利要求1所述的桥间差速器锁作动检测方法，其特征在于，当所述离合器锁定机构分离时，所述速度传感器位于所述第二组齿的上方。
4.一种桥间差速器锁作动检测方法，该方法包括：
为车辆提供桥间差速器的离合器锁定机构，所述离合器锁定机构具有带有设在固定位置的一组齿的斜齿圆柱齿轮和设有一组齿的滑动离合器；
设置速度传感器，使得当所述离合器锁定机构分离时，该传感器测量所述滑动离合器的速度，而当所述离合器锁定机构完全啮合时，即使所述滑动离合器继续旋转，该传感器也测量零速度；
提供所述车辆的速度；并且
采用微型计算机测量来自所述速度传感器的速度和来自车辆数据链路的所述车辆速度，以控制离合器啮合的状况；
其中，当所述离合器锁定机构分离时，所述速度传感器位于所述滑动离合器齿的上方。
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