ES2612756T3 - Método, dispositivo, programa de ordenador y medios legibles por ordenador para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de una caja de cambios manual - Google Patents

Método, dispositivo, programa de ordenador y medios legibles por ordenador para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de una caja de cambios manual Download PDF

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ES2612756T3
ES2612756T3 ES13155615.1T ES13155615T ES2612756T3 ES 2612756 T3 ES2612756 T3 ES 2612756T3 ES 13155615 T ES13155615 T ES 13155615T ES 2612756 T3 ES2612756 T3 ES 2612756T3
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synchronizer
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gearbox
gear
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Abstract

Un método para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de una caja de cambios manual que comprende un procedimiento para identificar un valor indicativo de una contribución al desgaste (DeltaG/T (i)) de un i-ésimo sincronizador, caracterizado porque dicho procedimiento comprende las siguientes etapas - cálculo de un intervalo (T) de tiempo de sincronización de dicho i-ésimo engranaje, - cálculo de un valor (deltaG) numérico entero igual al número de marchas saltado cuando se acopla dicho i-ésimo engranaje, - cálculo de una relación entre dicho valor (deltaG) numérico entero y dicho intervalo (T) de tiempo de sincronización.

Description

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DESCRIPCION
Metodo, dispositivo, programa de ordenador y medios legibles por ordenador para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de una caja de cambios manual
Campo de aplicacion de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de los sistemas de diagnostico de vehlculos, y mas precisamente, al desgaste de los sincronizadores.
Description del estado de la tecnica anterior
JP H 01 - 216225 es considerado como el estado de la tecnica anterior mas proximo para las reivindicaciones 1, 13, 15 y 16.
En las caja de cambios sincronizadas, dos ejes, uno de accionamiento y uno accionado, estan dispuestos en paralelo entre si. El de accionamiento esta conectado al embrague y el accionado esta conectado al eje de la caja de cambios. Pares de engranajes estan montados entre los dos ejes, cada par definiendo una relation de caja de cambios. Todos los pares de engranajes estan constantemente engranados entre si, pero solo un par de engranajes al mismo tiempo conecta el eje de accionamiento al eje accionado.
En particular, solo un engranaje del eje accionado al mismo tiempo esta conectado radialmente al eje de accionamiento.
El eje accionado comprende tambien manguitos deslizantes, radialmente integrales con el eje accionado y adecuados para engranar tambien con al menos un engranaje respectivo del eje accionado, haciendole radialmente integral con el eje accionado y por tanto determinando la activation de la respectiva relacion de caja de cambios. Con el fin de hacer dicha operation de acoplamiento posible, se dispone sincronizadores para llevar a cabo la funcion de sincronizar, mediante friction, la velocidad de rotation de los manguitos deslizantes con el engranaje que se va a acoplar.
En vehlculos pesados, debido a las importantes masas en juego, la relacion de caja de cambios tiene que ser definida en relacion con el tipo de mision en la cual el vehlculo se pretende que se vaya a utilizar, con el fin de evitar que la caja de cambios este sujeta a fallos o a un desgaste prematuro.
Por ejemplo, un vehlculo destinado a ser utilizado para recogida de basura esta sujeto a frecuentes paradas sucesivas, desplazandose a una velocidad muy baja.
Es evidente que los sincronizadores de las primeras marchas de la caja de cambios estan mas estresados que los otros.
De forma adicional, un uso inapropiado de la caja de cambios, tal como cuando se reduce la marcha demasiado rapido o se saltan algunas relaciones de caja de cambios pueden empeorar la situation.
Resumen de la invencion
Por lo tanto, el objetivo de la presente invencion es proporcionar sistemas para monitorizar el uso de los sincronizadores en una caja de cambios manual, para detectar un uso inapropiado de la caja de cambios, una mision incorrecta asignada a la caja de cambios y, en cualquier caso, para estimar la vida util restante de cada sincronizador.
El objeto de la presente invencion es un metodo para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de una caja de cambios manual, de acuerdo con la reivindicacion 1.
Un dispositivo para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de una caja de cambios manual es tambien el objeto de la presente invencion. Dicho sistema puede estar integrado completamente en un vehlculo o parcialmente integrado en el mismo y parcialmente integrado en un dispositivo de diagnostico externo.
Las reivindicaciones son una parte integral de la presente descripcion.
Breve descripcion de las figuras
Propositos y ventajas adicionales de la presente invencion estaran claras a partir de la siguiente descripcion detallada de un modo de realization preferido (y de sus modos de realization alternativos) y los dibujos que estan adjuntos a la misma, los cuales son meramente ilustrativos y no limitativos, en los cuales:
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La figura 1 muestra un ejemplo de un diagrama de bloques para realizar al menos una parte de la presente invencion.
En las figuras los mismos numeros y letras de referencia identifican los mismos elementos o componentes. Description detallada de modos de realization preferidos de la invencion
La descripcion que sigue se refiere al metodo que es objeto de la invencion, el cual permite monitorizar, de una manera continua, el desgaste de cada sincronizador de una caja de cambios manual.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, es necesario detectar una cantidad que es proporcional al desgaste de cada sincronizador.
El sincronizador de una marcha respectiva lleva a cabo su funcion en un intervalo T de tiempo identificado a partir del momento en el que la caja de cambios esta en punto muerto hasta el momento en el que dicha marcha respectiva es acoplada.
Si la caja de cambios esta equipada de forma apropiada con sensores que son capaces de detectar el instante en el que comienza la condition de punto muerto y el instante en el que dicha condition nunca mas es verificada, entonces es posible obtener inmediatamente el tiempo de sincronizacion de un sincronizador.
El acoplamiento de una marcha y/o la marcha en punto muerto se puede detectar por medio de sensores que cooperan con el cambio de marcha.
De acuerdo con la presente invencion, una cantidad que identifica, de forma fiable, la contribution en el desgaste de los sincronizadores para cada una de sus activaciones es representada mediante la relation entre el numero de marchas saltadas durante un cambio de marchas DeltaG y un tiempo de sincronizacion respectivo. Por ejemplo DeltaG es igual a 1 si el cambio es desde la 2a a la 3a marcha o desde la 6a a la 5a marcha. Mientras que DeltaG es igual a 3 si el cambio es desde la 5a a la 2a marcha, etc.
El numero de marchas saltadas DeltaG puede estar correlacionado inmediatamente con una diferencia de revoluciones por minuto entre la marcha inicial ya acoplada y la marcha final que se va a acoplar.
Por lo tanto, no hace falta decir que cuanto mayor sea DeltaG, mayor es el trabajo del sincronizador de la marcha final.
Si la caja de cambios esta equipada con sensores que son capaces de distinguir entre las marchas acopladas, entonces el calculo de DeltaG es inmediato.
La mayorla de las cajas de cambio, sin embargo, no estan equipadas con sensores que son capaces de detectar una marcha acoplada. Por consiguiente, no permiten detectar cual sincronizador ha sido activado.
De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, tanto la marcha inicial como la marcha final son identificadas, de forma indirecta, calculando, con el vehlculo moviendose regularmente despues de soltar el embrague, la relacion entre la velocidad del vehlculo y la revoluciones por minuto del motor.
La cantidad de DeltaG(i)/T(i) del i-esimo sincronizador es anadida a las mismas cantidades calculadas previamente, siempre con respecto al i-esimo sincronizador. En otras palabras, se realiza una adicion para cada sincronizador.
V'oo
Cada sincronizador de la caja de cambios, por tanto, puede estar asociado al respectivo sumatorio S(i) = k= 1 DeltaG(i)/T(i), en donde k representa k-esimo desplazamiento que implica el i-esimo sincronizador.
Por lo tanto, se obtiene un vector S de los sumatorios S(i) que tiene un tamano igual al numero de sincronizadores, es decir, el numero de marchas. Dicho vector S contiene information muy util relacionada con el estilo de conduction del conductor.
El vector del desgaste llmite Slim puede ser definido cuando se disenan y/o se comprueban las mismas series de cajas de cambio y sus respectivos sincronizadores. Dicha operation es normalmente realizada en uno o mas prototipos de la caja de cambios.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente invencion, es posible diferenciar, de forma continua, en cada i-esimo sincronizador (Slim(i) - S(i) = D(i)), es decir calcular la diferencia entre el desgaste actual y el desgaste llmite de cada sincronizador, con el fin de estimar su tiempo de vida restante y, posiblemente, para notificar a una persona de mantenimiento o al propio conductor del vehlculo cuando el sincronizador esta cercano a romperse.
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De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, las diferencias D(i) mencionadas anteriormente son comparadas entre si. Cuando se produce una diferencia que es inferior que otras diferencias mas alla de un cierto margen, significa que el sincronizador esta siendo sobreutilizado con respecto a los otros sincronizadores de la misma caja de cambios.
Hablando en general, esto indica que dicha caja de cambios no es adecuada para la mision del vehiculo respectivo. Por tanto, ya en las primeras etapas de uso del vehiculo, es posible reemplazar la caja de cambios o alguno de sus componentes para adecuarla al uso del vehiculo respectivo.
Un aspecto podria de alguna manera desviar la estimacion previa.
Podria suceder, de hecho, que un sincronizador este siendo infrautilizado no debido a que una caja de cambios incorrecta ha sido asignada al vehiculo, sino porque la caja de cambios es utilizada de forma inapropiada.
Podria suceder, de hecho, que el conductor, fuera de habito, bajase de marcha, por ejemplo, desde una marcha muy alta a una marcha muy baja, provocando que DeltaG sea mayor que 3 en un sincronizador especifico.
Esto indica que la caja de cambios puede estar sujeta a fallos debido a un uso inapropiado.
De acuerdo con un modo de realizacion preferido alternativo de la presente invencion, un vector de la frecuencia de los posibles saltos de marcha se pueda asociar a cada sincronizador. Por ejemplo, en una caja de cambios de cinco velocidades, es posible acoplar la 1a marcha desde la 2a, la 3a, la 4a, la 5a marcha. Por lo tanto, el vector asociado a la 1 a marcha tiene un tamano de cuatro, en donde la primera posicion identifica la frecuencia de los pasos desde la 2a marcha a la 1a, la 2a posicion se refiere a la frecuencia de los pasos desde la ia marcha a la 3a, desde la 2a a la 3a, etc.
Con una combinacion C(i) lineal ponderada de dichas frecuencias de cada relacion de la caja de cambios, es posible obtener un indice de adecuacion de uso de cada i-esimo sincronizador.
En este punto, una correlacion entre cada valor S(i) y C(i) puede ayudar a discriminar una mision inapropiada de un uso inadecuado de la caja de cambios.
Por ejemplo, es posible obtener un nuevo vector S' dividiendo, posicion por posicion, S por C, es decir S'(i) = S(i)/C(i).
Ahora es posible calcular un vector de las diferencias D'(i), de forma similar al que se ha descrito anteriormente en relacion con D(i).
Si las diferencias D' resultan ser todas ellas comparables entre si, es decir, si ninguna de ellas es mayor que la otra mas alla de un cierto margen, esto significa que el excesivo desgaste de un sincronizador especifico es provocado por un uso incorrecto de la caja de cambios mas que por una mision incorrecta asignada a la caja de cambios.
Esto es porque el estilo de conduccion contenido en S es considerado en el vector D'.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, cuando la caja de cambios no esta equipada con sensores que permiten identificar el instante de desacoplamiento de una marcha, pero solo cuando la marcha esta en punto muerto, entonces dicho instante es aproximado al momento en el que el eje accionado de la caja de cambios es realmente sincronizado con el eje de accionamiento. Es decir, cuando la relacion entre la velocidad del vehiculo y las revoluciones por minuto el motor es constante. Dicha informacion se deriva de forma directa de los mensajes que circulan en la red CAN de los vehiculos modernos.
La mayor parte de los vehiculos tienen un sensor que detecta la caja de cambios en punto muerto. Pero tan pronto como el cambio de marchas comienza a ser activado, incluso si ninguna marcha ha sido acoplada todavia, la senal de la marcha en el punto muerto es desactivada de forma inmediata. El ejemplo del diagrama de bloques indicado la figura 1, se refiere, de forma especifica esta ultima situacion descrita.
El Metodo comprende las siguientes etapas
(Etapa 1) adquisicion de datos del vehiculo, tales como, velocidad del vehiculo, par entregado por el motor, revoluciones por minuto del motor, estado del embrague, estado neutro de la caja de cambios. El estado del embrague consiste en un conmutador que indica el embrague abierto justo a partir de los primeros instantes de aplicacion de la presion en el pedal de embrague.
(Etapa 2) comprobacion/ retardo hasta que la velocidad del vehiculo es mayor que cero.
(Etapa 3) reseteado del valor del intervalo T de tiempo de sincronizacion.
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(Etapa 4) comprobacion/ retardo hasta que el pedal de embrague es presionado.
(Etapa 5) comprobacion/ retardo hasta que la marcha esta en punto muerto.
(Etapa 6) comprobacion/ retardo hasta que la marcha no esta nunca mas en punto muerto.
(Etapa 7) aumento del tiempo T de sincronizacion.
(Etapa 8) comprobacion/ retardo hasta que el pedal de embrague es presionado, cuando el pedal de embrague es soltado.
(Etapa 9) comprobacion/retardo hasta que la relacion entre la velocidad del vehlculo y la revoluciones del motor por minuto (rpm) es constante.
(Etapa 10) detencion del incremento del tiempo T de sincronizacion de la caja de cambios
(Etapa 11) calculo de un valor (DeltaG) numerico entero igual al numero de marchas saltadas cuando se acopla dicha marcha actual.
(Etapa 12) calculo de la contribucion del desgaste DeltaG/T del sincronizador con respecto a la marcha actual
(Etapa 13) calculo de un valor indicativo del desgaste (S(i)) global del sincronizador con respecto a la marcha actual, anadiendo dicho valor de la contribucion al desgaste de los valores calculados previamente del mismo sincronizador.
La presente invencion puede ser realizada, al menos parcialmente, por medio de una unidad de control del vehlculo. Posiblemente, la presente invencion puede ser realizada por medio de la cooperacion de una unidad de control de vehlculo y de una herramienta de diagnostico que puede ser conectada, o conectada de forma remota, a la unidad de control del vehlculo.
La presente invencion puede, de forma ventajosa, ser realizada por medio de un programa de ordenador, el cual comprende medios de codigo de programa que realizan una o mas de las etapas de dicho metodo, cuando dicho programa se ejecuta en un ordenador. Por esta razon el alcance de la presente patente se pretende que cubra tambien dicho programa de ordenador y los medios legibles por ordenador que comprenden un mensaje grabado, comprendiendo dichos medios legibles por ordenador medios de codigo de programa para realizar una o mas etapas de dicho metodo, cuando dicho programa se ejecuta en un ordenador.
Sera evidente para un experto en la materia que otros modos de realizacion alternativos y equivalentes de la invencion se pueden concebir y llevar a la practica sin alejarse del alcance de la invencion.
A partir de la description expuesta anteriormente, sera posible para un experto en la materia materializar la invencion sin necesidad de describir detalles de construction adicionales. Los elementos y las caracterlsticas descritas en los diferentes modos de realizacion preferidos pueden ser combinados sin alejarse del ambito de la presente solicitud.

Claims (17)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de una caja de cambios manual que comprende un procedimiento para identificar un valor indicativo de una contribucion al desgaste (DeltaG/T (i)) de un i-esimo sincronizador, caracterizado porque dicho procedimiento comprende las siguientes etapas
    - calculo de un intervalo (T) de tiempo de sincronizacion de dicho i-esimo engranaje,
    - calculo de un valor (deltaG) numerico entero igual al numero de marchas saltado cuando se acopla dicho i-esimo engranaje,
    - calculo de una relacion entre dicho valor (deltaG) numerico entero y dicho intervalo (T) de tiempo de sincronizacion.
  2. 2. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende una etapa de identificacion de un valor indicativo del desgaste global (S(i)) de un i-esimo sincronizador mediante la adicion de un valor de una contribucion al desgaste (delta(i)/T(i)) a los valores calculados previamente del mismo i-esimo sincronizador.
  3. 3. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, que comprende una etapa de calculo de un valor de desgaste llmite nominal (Slim(i)) para cada sincronizador y una etapa de estimacion de una vida util restante de dicho sincronizador como una diferencia (D(i)) a partir de dicho valor de desgaste llmite nominal y dicho valor de desgaste global (D(i) = Slim(i) - (S (i)).
  4. 4. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende una etapa de definir un vector (S) que tiene un tamano igual a al menos un numero de los sincronizadores de la caja de cambios manual, en el que cada posicion se asocia a un sincronizador respectivo, y para almacenar en cada i-esima posicion dicho valor de desgaste global (S(i)) con respecto al respectivo i-esimo sincronizador.
  5. 5. Metodo de acuerdo con una de las reivindicaciones de 2 a 4, que comprende una etapa de comparar las vidas utiles restantes (D(i)) de los respectivos sincronizadores de la misma caja de cambios y para informar de una caja de cambios mal asignada a un vehlculo cuando una vida util restante (D(i)) de al menos un sincronizador es menor mas alla de un umbral predeterminado que las vidas utiles restantes de los sincronizadores restantes.
  6. 6. Metodo de acuerdo una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de calculo de un valor indicativo (C(i)) de la utilizacion correcta del i-esimo sincronizador como una funcion de la frecuencia de aparicion de los posibles saltos de marcha hacia la i-esima marcha con respecto a dicha i-esimo sincronizador.
  7. 7. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que dicha funcion es una combinacion lineal.
  8. 8. Metodo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 o 7, que comprende ademas
    - una etapa de obtencion de un valor indicativo de desgaste (S'(i)) global teorico como una relacion entre dicho valor indicativo de desgaste (S (i)) global del i-esimo sincronizador para un valor (C(i)) indicativo respectivo de uso correcto del i-esimo sincronizador y
    - una etapa de estimacion de una vida util restante teorica de dicho sincronizador como una diferencia (D'(i)) entre dicho valor de desgaste llmite y dicho valor de desgaste (D'(i) = Slim(i) - S'(i)) total teorico
    - y una etapa de inhibicion de tal senalizacion de la caja de cambios incorrecta asignada al vehlculo y dicha senalizacion de un mal uso de la caja de cambios cuando ninguna vida util (D'(i)) restante teorica es menor mas alla de un cierto umbral que las vidas utiles teoricas restantes de los restantes sincronizadores.
  9. 9. Metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho intervalo (T) de tiempo de sincronizacion de dicho i-esimo engranaje se identifica a partir del momento en el que la caja de cambios esta en punto muerto hasta el momento en el que se acopla un i-esimo engranaje con respecto al i-esimo sincronizador.
  10. 10. Metodo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho intervalo (T) de tiempo de la sincronizacion se identifica por medio de sensores integrados en la caja de cambios y/o cooperando con el cambio de marchas.
  11. 11. Metodo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores de 1 a 9, en el que dicho intervalo de tiempo se deriva de la desactivacion de la senal en punto muerto, en el momento de la estabilizacion, despues de la liberacion del embrague de la relacion de caja de cambios, es decir, cuando la relacion entre la velocidad del vehlculo y las revoluciones por minuto del motor es constante.
  12. 12. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, que comprende las etapas siguientes:
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    (Etapa 1) adquisicion de datos del vehlcuio, tales como, velocidad del vehlculo, par entregado por el motor, revoluciones por minuto del motor, estado del embrague, estado neutro de la caja de cambios.
    (Etapa 2) comprobacion/ retardo hasta que la velocidad del vehlculo es mayor que cero.
    (Etapa 3) reseteado del valor del intervalo T de tiempo de sincronizacion.
    (Etapa 4) comprobacion/ retardo hasta que el pedal de embrague es presionado.
    (Etapa 5) comprobacion/ retardo hasta que la marcha esta en punto muerto.
    (Etapa 6) comprobacion/ retardo hasta que la marcha ya no esta en punto muerto.
    (Etapa 7) aumento del tiempo T de sincronizacion.
    (Etapa 8) comprobacion/ retardo hasta que el pedal de embrague es presionado, cuando el pedal de embrague es soltado.
    (Etapa 9) comprobacion/retardo hasta que le relacion entre la velocidad del vehlculo y la revoluciones por minuto (rpm) es constante.
    (Etapa 10) detencion del incremento del tiempo T de sincronizacion de la caja de cambios
    (Etapa 11) calculo de un valor (DeltaG) numerico entero igual al numero de marchas saltadas cuando se acopla dicha marcha actual,
    (Etapa 12) calculo de la contribucion del desgaste DeltaG/T del sincronizador con respecto a la marcha actual
    (Etapa 13) calculo de un valor indicativo del desgaste (S(i)) global del sincronizador con respecto a la marcha actual, anadiendo dicho valor de la contribucion al desgaste de los valores calculados previamente del mismo sincronizador.
  13. 13. Dispositivo para monitorizar el desgaste de los sincronizadores en una caja de cambios manual que comprende primeros medios de calculo de un valor indicativo de una contribucion al desgaste (deltaG/T(i)) de un i-esimo sincronizador, caracterizado porque dichos primeros medios comprenden:
    - segundos medios de calculo de un intervalo (T) de tiempo de sincronizacion de dicho i-esimo engranaje,
    - terceros medios de calculo de un valor (deltaG) numerico entero igual al numero de marchas saltadas cuando se acopla dicho i-esimo engranaje,
    - cuartos medios de calculo de una relacion entre dicho valor (deltaG) numerico entero y dicho intervalo (T) de tiempo de sincronizacion.
  14. 14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que dichos primeros medios de procesamiento estan configurados para llevar a cabo todas las etapas de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12.
  15. 15. Programa de ordenador que comprende medios de codigo de programa adecuado para realizar todas las etapas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, cuando dicho programa se ejecuta en un ordenador.
  16. 16. Medios legibles por ordenador que comprenden un programa grabado, comprendiendo dichos medios legibles por ordenador medios de codigo de programa adecuados para realizar todas las etapas de acuerdo con las reivindicaciones de 1 a 12, cuando dicho programa se ejecuta en un ordenador.
  17. 17. Vehlculo terrestre caracterizado porque esta equipado con un dispositivo para monitorizar el desgaste de los sincronizadores de la transmision, de acuerdo con la reivindicacion 13.
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