專利名稱：自動機動車輛動力傳動系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制具有發(fā)動機和變速箱的自動機動車輛動力傳動系統(tǒng)的方法，具有以下步驟在該變速箱運行性能期間，至少一次檢測變速箱的至少一個磨損參數(shù)，該磨損參數(shù)代表變速箱的至少一個部件的磨損或疲勞。
此外，本發(fā)明涉及用于機動車輛的自動動力傳動系統(tǒng)，該機動車輛具有發(fā)動機和變速箱，并具有用于檢測變速箱的至少一個磨損參數(shù)的裝置和用于控制該動力傳動系統(tǒng)的裝置。
背景技術(shù)：
從專利WO 01/61653 A1可知這種類型的方法和這種類型的動力傳動系統(tǒng)。該文獻涉及一種用于確定產(chǎn)品剩余運轉(zhuǎn)持續(xù)時間的方法。在這種情況下，檢測特定運轉(zhuǎn)變量的值。單個運轉(zhuǎn)變量值的范圍被細分成幾個等級，以及運轉(zhuǎn)持續(xù)時間作為檢測值下降的那個等級的函數(shù)被檢測。為了確定產(chǎn)品的加權(quán)的積累運轉(zhuǎn)持續(xù)時間，這里也可給出加權(quán)因子。
其達到技術(shù)失效的運轉(zhuǎn)持續(xù)時間被檢測的產(chǎn)品，例如，可以是機動車輛的發(fā)動機，變速器或控制設(shè)備。
用來確定剩余運轉(zhuǎn)持續(xù)時間的方法意圖使，到達技術(shù)運行性能的終點前不久的、特別可靠的預防性維護/修理成為可能。
術(shù)語“運行性能”在本文中理解為各種術(shù)語的通稱，這些術(shù)語可能與機動車輛的應力關(guān)聯(lián)，例如運轉(zhuǎn)持續(xù)時間、行駛距離、行駛時間等。
對于機動車輛，基本的質(zhì)量標準是，在預定的平均運行性能內(nèi)，機動車輛應該盡可能不崩潰或盡可能少地崩潰。對于這種情況的一個關(guān)鍵的標準是可靠性，就是說，在給定的操作條件和周圍環(huán)境下的限定的運行性能期間，產(chǎn)品不會崩潰的可能性(參考“Fahrzeuggetriebe-Grundlagen，Auswahl，Auslegung und Konstruktion”[“Vehicletransmissions-principles，selection，design and construction”]by G.Lechner and H.Naunheimer，Springer-Verlag，page 395)。
可靠性的一個關(guān)鍵標準是，當車輛已經(jīng)繼續(xù)存在到距離點(d)或時間點(t)時，衡量零件失效風險的、稱為為失效率的λ(t)。
產(chǎn)品的失效行為經(jīng)常以稱為“故障率曲線”的形式展示。這由三個區(qū)域形成。第一區(qū)域指的是基本上由于裝配或制造誤差而發(fā)生的早期失效。具有相對低的失效率的中間區(qū)域是由于，例如操作錯誤、污垢或類似物，而引起的隨即失效區(qū)域。
失效率隨著運行性能的增加急劇上升的第三區(qū)域，是磨損或疲勞失效區(qū)域。
能夠僅以相對較小的程度影響第二區(qū)域。第一區(qū)域可通過嚴格的制造和質(zhì)量保證來施加積極的影響。然而，在本文中，第三區(qū)域特別重要。
這是因為合適的運行性能計算可以保證在變速器的設(shè)計中考慮所有可能情況，在所需的平均運行性能期望值之外實現(xiàn)盡可能沒有損傷的運轉(zhuǎn)。
這種情況下的重點在于限定運行性能上的免損傷或最大可靠性，例如，在第一15萬公里內(nèi)零失效。
因為，如果變速器的一個零件失效(例如齒輪的破裂)，變速器將作為一個整體失效，所以，在所有情況下變速器的單個部件被設(shè)計成預期載荷的函數(shù)，使得它們都滿足平均運行性能期望值。
消費者的不同使用行為對于這個運行性能計算具有非常關(guān)鍵的重要性。因而，正如已知的，有些車輛司機極其保守地駕駛，并在這種情況下幾乎不會完全用盡他們車輛的工作能力。在另一方面，有一些司機總是向他們的車輛要求可用性能。然而，全部的注重性能的司機僅組成用戶的較小部分。雖然這樣，變速器通常設(shè)計成使它即使對于注重性能的司機，也具有高的運行性能期望值。
下面假設(shè)了這種情況的一個簡化例子，根據(jù)這個例子，變速器擁有10萬公里的平均運行性能期望值，就是說，平均起來，在達到此駕駛性能之前，安裝有該變速器的車輛將不會失效。然而，應理解到，在實際中，平均運行性能期望值可能甚至達到，例如，15萬或20萬公里。
由上面所述的內(nèi)容，顯然的是，對于注重性能的司機，平均運行性能期望值大約是10萬公里。然而，對于保守司機，變速器將具有明顯地較高的平均運行性能，并且平均運行性能可能處于，例如，30萬或40萬公里區(qū)域。
這種情況的結(jié)果是，對于保守司機，總體作為一個系統(tǒng)而擁有10萬公里運行性能的車輛，并且忽略由其它部件引起的失效，即使對于另外的20萬或10萬運行性能，該變速器將仍然是“好的”。
在這些情況下，設(shè)計變速器使得即使注重性能的司機具有合理的平均運行性能期望值，從而導致單個變速器部件具有更堅固或更大的尺寸。這引起了較大的變速器重量。換言之，這種必要的變速器的設(shè)計的結(jié)果是，大部分用戶(保守的司機)在車輛的平均運行性能上“拖著”不必要高的重量。對于這些用戶，這導致了燃料消耗的增加，并因而也導致更多的排放物(在內(nèi)燃機中)等。
為了監(jiān)視機動車輛變速器的工作，由專利DE 19731842 A1可知，可檢測位置可變的變速器元件的位置，并通過評價標準檢查該位置可變的變速器元件是否處于預定的目標位置。因此，可避免由公差引起的故障，并且可以延長運行性能。
從最初提及的專利WO 01/61653 A1可知，通過運行性能估計確定剩余運轉(zhuǎn)持續(xù)時間，使得在到達技術(shù)運行持續(xù)時間終點之前，即失效之前，預防性的維護/修理成為可能。
通常，公知的是，監(jiān)視特定參數(shù)，例如，車輛的運行時間和載荷，以便允許依賴于用戶的，并依賴于時問的早期損傷檢測(DE 10161998A1)。
因此，例如，已知的是，實施車輛維護的間隔根據(jù)以車輛單個參數(shù)載荷函數(shù)而變化，而不是固定的維護間隔，例如，10或15千公里。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是詳細說明一種方法用來控制自動機動車輛動力傳動系統(tǒng)，和這種動力傳動系統(tǒng)本身，在本發(fā)明中，可以獲得高的平均運行性能，同時低的變速器重量。
在最初提及的控制方法中，該目的通過以下方式實現(xiàn)，代表由發(fā)動機引起的變速器上的最大載荷的載荷極限參數(shù)被設(shè)為所檢測到的磨損參數(shù)的函數(shù)。
在最初提到的自動動力傳動系統(tǒng)中，該目的通過執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的控制裝置可實現(xiàn)。
因此，該目的完全實現(xiàn)。
這是因為，依靠設(shè)置載荷極限參數(shù)這一措施，可把變速器上的最大載荷設(shè)為所檢測到的磨損參數(shù)的函數(shù)。
換句話說，可把變速器的載荷記錄設(shè)為磨損參數(shù)的函數(shù)。如果磨損參數(shù)表明了變速器部件的高磨損或高疲勞，則減小變速器的最大載荷，以便由此在以后“保護”變速器部件或使其承受較小載荷。
這使以下成為可能，例如，設(shè)計變速器或至少變速器的部件，使得例如僅在變速器平均載荷的情況下，達到平均運行性能期望值。當然，該設(shè)計也可以是這樣的，在變速器承受一般水準以上但不是最大的載荷的情況下，達到平均運行性能期望值(例如，最初提到的10萬公里)。
在這種設(shè)計中，當考慮到保守司機時，磨損參數(shù)將大概保持在某一值，使得變速器上的最大載荷不受限制。相反，對于那些在運行性能期間使變速器承受大大高于平均水準的載荷的注重性能的司機，磨損參數(shù)可能采取某一值，使得變速器的最大載荷(通過載荷極限參數(shù)設(shè)定)在合適的時間點上被減小。這樣的結(jié)果是，隨后，為該司機限制變速器的功率消耗。通常，這可通過設(shè)定發(fā)動機功率輸出的極限來實現(xiàn)，并且也具有另外的積極效果，在適當?shù)那闆r下，發(fā)動機也受到保護。然而，理論上甚至可考慮通過其它措施限制功率消耗，例如通過打開或部分打開插在發(fā)動機和變速器之間的隔離離合器。
由此可是實現(xiàn)的是，承受高應力的變速器到達此時間點后，隨后被有效限制功率消耗，以便減小以后的載荷。優(yōu)選地選擇該時間點和最大載荷減小程度，使得在任何類型的司機的情況下，該變速器可達到平均運行性能期望值。在極限情況下，可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法“重新調(diào)節(jié)”平均運行性能期望值到特定運行性能。
特別優(yōu)選的是，在運行性能期間重復地，特別是連續(xù)地檢測變速器的磨損參數(shù)，并且重復地重新把載荷極限參數(shù)設(shè)為該磨損參數(shù)的函數(shù)。
在這種對相關(guān)參數(shù)的重復的，特別是連續(xù)的檢測和設(shè)定的情況下，如上面已經(jīng)提到的，能夠以閉循環(huán)的方式相對準確地設(shè)定變速器的運行性能期望值，以便實現(xiàn)車輛固有的安全和免損傷運轉(zhuǎn)，甚至不用實施檢查間隔。
例如，平均運行性能期望值可設(shè)為對應于司機引起的平均應力的特定值。
如果變速器或其零件在一開始就承受一般水準以上的應力，在特定時間點后或直接從開始，變速器上的最大載荷，即載荷極限，被減小為“預防性地”。如果變速器或變速器部件的應力繼續(xù)在一般水準以上，逐漸降低載荷極限，使得在達到平均運行性能期望值時，即使注重性能的司機最終不會比保守司機具有明顯較高的失效率。
對于保守的司機，載荷極限將可能在全部運行性能上不會降低。
當然，對于注重性能的司機，這意味著可用功率分步地或連續(xù)地減小。這在最初可能是那么微小，以至于司機沒有注意到。然而，在極端情況下，載荷極限也可能減小到某一程度使得可明顯地檢測到這種減小或發(fā)生相應的、發(fā)向司機的信號發(fā)送。
根據(jù)特別優(yōu)選的實施例，磨損參數(shù)存儲在機動車輛控制設(shè)備。在這種情況下，磨損參數(shù)是優(yōu)選地不斷更新的參數(shù)。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，機動車輛控制設(shè)備自動設(shè)置載荷極限參數(shù)。
雖然在理論上也可考慮的是，在定期維護的框架內(nèi)，通過在車間里編制程序，載荷極限參數(shù)設(shè)為“手動”，然而，優(yōu)選的是，在運行性能期間，載荷極限參數(shù)由機動車輛控制設(shè)備自動地設(shè)為磨損參數(shù)的函數(shù)。
根據(jù)另一實施例，優(yōu)選地，該變速器是具有多個檔位級的變速齒輪箱(change transmission)，檢測至少一些檔位級的單獨磨損參數(shù)。
依靠這種措施，單個檔位級的磨損參數(shù)群組可以更精確地反映變速器的載荷。
然而，當僅僅檢測整個變速器的單個磨損參數(shù)時，只能示出大致的或平均的變速器應力，在優(yōu)選實施例中，以下情況是可能的。例如，當司機使特定檔位級承受特別高的應力時，就是說，例如在城鎮(zhèn)交通中不斷以第二檔位級駕駛時，就可以檢測到。在這種情況下，第二檔位級的磨損參數(shù)代表比第三檔位級磨損參數(shù)高的應力。相反地，對于那些主要在公路上駕駛的司機，可能的情況是，最高檔位級的磨損參數(shù)已經(jīng)反映了相對高的應力，而較低檔位級的磨損參數(shù)僅表明低的應力。由于變速器磨損這些不同的現(xiàn)象，可以給變速器上的最大載荷設(shè)定優(yōu)化的極限。
特別優(yōu)選的是，變速器具有至少一個齒輪，并檢測該齒輪的單獨磨損參數(shù)。
在本實施例中，可把載荷極限定為單個齒輪的磨損參數(shù)的函數(shù)。
在這種情況下，特別優(yōu)選的是，在變速器的運行性能期間，檔位級或齒輪的磨損參數(shù)是一個與轉(zhuǎn)數(shù)成比例的值。
在這種情況下，磨損參數(shù)不依賴于車輛駕駛性能的高低，而是依賴于各個齒輪實際承受的應力大小。
特別優(yōu)選的是，在變速器的運行性能期間，齒輪檔位級的磨損參數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，并與在各種情況下由檔位級或齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩成比例。
因此，對于磨損參數(shù)，不僅考慮輪副或齒輪已經(jīng)進行了多少轉(zhuǎn)，也考慮了在這種情況下它已經(jīng)傳遞了多少轉(zhuǎn)矩。
在最簡單的例子中，在各種情況下由齒輪傳遞的平均轉(zhuǎn)矩假定為常量轉(zhuǎn)矩。例如，在特定輪副的齒輪中，表征該檔位級的固定值被假定為傳遞的轉(zhuǎn)矩。然而，由于在機動車輛控制設(shè)備中，各種情況下傳遞的轉(zhuǎn)矩通常是已知的，(例如，由節(jié)流閥或類似物的位置)，傳遞的轉(zhuǎn)矩也可通過積分獲得。例如，在特定檔位級的行程中，依賴于車輛速度的轉(zhuǎn)數(shù)可檢測到，并且同時可檢測到各種情況下傳遞的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩依賴于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機加速度(發(fā)動機加速度在這種情況下是發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對時間的改變)。這兩個變量隨后進行乘法和積分運算，以便確定磨損參數(shù)。
因此，本實施例考慮了各齒輪實際上承受了多高的載荷。
此外，有利的是，變速器具有至少一根軸，并且檢測該軸的單獨磨損參數(shù)。
在這種情況下，可檢測變速器的更加重要的部件的磨損或在車輛運行性能上的載荷的積聚。如果適當，減小載荷極限使軸承受較小載荷。
在這種情況下，有利的是，變速器還具有至少一個旋轉(zhuǎn)軸承，特別是滾動軸承，并且檢測旋轉(zhuǎn)軸承的單獨磨損參數(shù)。
因此，在本實施例中，也可檢測旋轉(zhuǎn)軸承的磨損或載荷。
在這種情況下，優(yōu)選地，軸和/或旋轉(zhuǎn)軸承的磨損參數(shù)與軸或旋轉(zhuǎn)軸承的轉(zhuǎn)數(shù)成比例。
總體來說，同樣有利的是，該變速器是具有多個檔位級的變速齒輪箱，并且為至少一些檔位級獨立地設(shè)定載荷極限參數(shù)。
特別有利的是，也檢測各檔位級的單獨磨損參數(shù)。
在這種情況下，為了準確，變速器的載荷極限參數(shù)可以為各檔位級單獨地確定。例如，司機使特定檔位級承受特別高的應力，可能的情況是，在達到平均運行性能期望值之前降低載荷極限，特別地僅對于該特殊檔位級。在所有其它檔位級中，可如前設(shè)定最大載荷極限。
在這種情況下，必須記住的是，在前部橫向變速箱中，常嚙合的齒輪和最終傳動的齒輪必須總是傳動動力，而與選定的檔位無關(guān)。
總體來說，有利的是，載荷極限參數(shù)是這樣的一個值，該值與從發(fā)動機傳遞到變速器的最大轉(zhuǎn)矩成比例。
該轉(zhuǎn)矩對于齒輪上的載荷特別重要，這是因為，隨著載荷的上升，齒輪可能出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，或發(fā)生點蝕或類似物。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，載荷極限參數(shù)是這樣的一個值，該值與從發(fā)動機傳遞到變速器的最大轉(zhuǎn)速成比例。
特別對于軸和旋轉(zhuǎn)軸承，轉(zhuǎn)速是表征相應載荷的參數(shù)。因此，當軸或旋轉(zhuǎn)軸承的磨損參數(shù)達到特定值時，可限制變速器的最大輸入轉(zhuǎn)速，使得相應的軸或相應的旋轉(zhuǎn)軸承在以后不再承受如此高的載荷。
此外，有利的是，載荷極限參數(shù)是這樣一個值，該值與從發(fā)動機傳遞到變速器的最大旋轉(zhuǎn)加速度成比例。
因此，在本實施例中，在確定載荷極限參數(shù)的中也結(jié)合了旋轉(zhuǎn)加速度，即轉(zhuǎn)速的一階導數(shù)。在另外實施例中，這當然也可能應用于轉(zhuǎn)速的二階導數(shù)。
通常，在自動變速器中，總是需要用來檢測在各種情況下的磨損參數(shù)的傳感器。因此，用來控制動力傳動系統(tǒng)的機動車輛控制設(shè)備通常包含關(guān)于哪個檔位級精確接合的信息。此外，具有關(guān)于各情況下所傳遞的轉(zhuǎn)矩的信息，例如通過節(jié)流閥或類似物的位置。通常，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速也是被不斷地檢測到的測量值。
然后，由于相應的值被測得并進行適當?shù)奶幚恚脕泶_定輪副、齒輪、軸和/或旋轉(zhuǎn)軸承相應的磨損參數(shù)，因而動力傳動系統(tǒng)的控制設(shè)備在特定軟件程序的框架內(nèi)可以不斷地檢測磨損參數(shù)。
因而，為了實施根據(jù)本發(fā)明的方法，必要的是，控制設(shè)備具有一定計算能力，并具有存儲空間用于磨損參數(shù)和相關(guān)的載荷極限參數(shù)。通常，不必提供特定的單獨硬件。
當根據(jù)本發(fā)明的方法被轉(zhuǎn)移到手動換檔變速器時，這些在任何情況下都使用。通常，在這種變速器中，沒有關(guān)于哪一檔位剛被選定的信息。這些可通過另外的合適的傳感裝置檢測。
應理解到，上述的特征和那些將在下面解釋的，不僅可按各實施例指定的組合使用，也可按其它組合或單獨使用，而不會偏離本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的示例性實施例在附圖中示出，并在下面的說明中進行更詳細的解釋。附圖中圖1示出了變速箱或變速箱部件的磨損參數(shù)和載荷極限參數(shù)的圖表，這些參數(shù)作為運行性能的函數(shù)，用于說明根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實施例；圖2示出了與圖1類似的，根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施例的圖表；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的動力傳動系統(tǒng)的示意圖；和圖4示出了存儲在根據(jù)本發(fā)明的動力傳動系統(tǒng)的控制設(shè)備中的磨損和載荷極限參數(shù)的示意圖。
具體實施例方式
圖1是變速箱中的部件的磨損參數(shù)V和載荷極限參數(shù)B相對以公里為單位的運行性能L的圖表。
在本文中，運行性能L等效于安裝了該變速箱的車輛的使用壽命或公里數(shù)。
圖1示出了平均運行性能期望值LE。例如，回頭參考最初提到的例子，這期望值可能總計達10萬公里。然而，該運行性能期望值LE也可能達到，例如20萬公里。這主要依賴于安裝有該變速箱的車輛設(shè)計的平均運行性能期望值。
磨損參數(shù)V和載荷極限參數(shù)B可能涉及變速箱的一部分，例如變速箱的輪副、單個齒輪、軸或旋轉(zhuǎn)軸承。然而，這些參數(shù)也可能涉及整個變速箱。例如，這可通過變速箱相關(guān)部件的單個磨損參數(shù)的計算合并而實現(xiàn)?？蛇x地，變速箱的磨損參數(shù)也可以僅與最易磨損的變速箱部件相關(guān)。
最大載荷極限參數(shù)以BN示出。選擇最大載荷極限參數(shù)BN使得變速箱可經(jīng)受根據(jù)車輛發(fā)貨時變速箱說明書或數(shù)據(jù)表的最大載荷。
變速箱上的載荷可以是，例如與變速箱的最大輸入轉(zhuǎn)矩成比例的一個值。載荷極限參數(shù)可以同時或可選地也是與變速箱最大輸入轉(zhuǎn)速成比例的一個值。也可以在需要時把旋轉(zhuǎn)加速度并入載荷極限參數(shù)。
此外，圖1示出，可把載荷極限參數(shù)在兩步中減小到低于BN的B1，和低于B1的B2。
此外，圖1示出了最大磨損參數(shù)Vmax。最大磨損參數(shù)Vmax是磨損參數(shù)V的一個值，當達到平均運行性能期望值LE時，該磨損參數(shù)V將處于最大值。
換句話說，如果在達到平均運行性能期望值LE之前，部件具有最大磨損參數(shù)Vmax，則變速箱失效的可能性將增加。這可能在達到平均運行性能期望值之前，完全由于磨損或疲勞現(xiàn)象而導致變速箱失效。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的本實施例中，磨損參數(shù)V是一個參數(shù)，它在運行性能L其間被不斷地檢測。
對于輪副作為變速箱部件的情況，磨損參數(shù)V可表示為，例如，與輪副中的其中一個齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)成比例的一個值。此外，磨損參數(shù)V可以是與各種情況下由齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩成比例的一個值。在本實施例中，磨損參數(shù)由傳遞的轉(zhuǎn)矩在運行性能上的積分來確定。因此該磨損參數(shù)包括轉(zhuǎn)數(shù)和在這段時間內(nèi)各個情況下的傳遞的轉(zhuǎn)矩。
如果變速箱部件是變速箱的軸，可例如，基于轉(zhuǎn)數(shù)計算磨損參數(shù)。這在變速箱部件是旋轉(zhuǎn)軸承時同樣適用。在這種情況下，把轉(zhuǎn)數(shù)在變速箱的運行性能上積分。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的本實施例中，提供了磨損參數(shù)的兩個臨界值V1和V2。臨界值V2低于最大磨損參數(shù)Vmax。第二臨界值V1低于第一臨界值V2。
圖1示出了變速箱部件的磨損參數(shù)V’，該變速箱安裝在由很保守(defensive)的司機駕駛的車上。可以看到，直到達到平均運行性能期望值LE之前，磨損參數(shù)V’不會達到臨界值V1。因此，給定的載荷極限參數(shù)B’在整個運行性能L上保持在最大值BN，直到達到了平均運行性能期望值LE。因而，即使在馬上要達到LE之前，保守的司機仍然會使變速箱經(jīng)受根據(jù)最初說明書的最大載荷。
此外，圖1示出了變速箱部件的磨損參數(shù)V”，該變速箱安裝在由這樣的司機操縱的車中，該司機把車全部置于較大的載荷下(在本例子中，為了簡明的目的，這將用名稱“更注重性能的駕駛方式”指定)。由于司機的更注重性能的駕駛方式，變速箱部件經(jīng)受更快的磨損，磨損參數(shù)曲線V”的較大的斜率示出了這種情況。因此，甚至在運行性能為d1”時，磨損參數(shù)V”達到臨界值V1，該運行性能d1”可能達到，例如平均運行性能期望值LE的一半。由于達到了臨界值V1，載荷極限參數(shù)B”在d1”處減小到值B1。因此，在超過d1”處，變速箱或變速箱部件不能再承受這么高的載荷。磨損參數(shù)V”在超過d1”后不再急劇地上升也反映了這種情況。這種情況的結(jié)果是，當達到平均運行性能期望值LE時，磨損參數(shù)V”還沒達到臨界值V2。因而，載荷極限參數(shù)B”保持在值B1，直到LE。
高度注重性能的司機的磨損參數(shù)示出于V。因此，磨損參數(shù)從一開始就更加急劇地上升。在d1處已經(jīng)達到了臨界值V1，在本實施例中，d1的值是運行性能期望值LE的大約三分之一到四分之一。因此，給定的載荷極限參數(shù)B在d1處減小到B1。因而變速箱部件承受比開始低的載荷，磨損參數(shù)曲線的較小的斜率示出了這一情況。然而，磨損參數(shù)V在d2處，就是說在LE之前，已經(jīng)到達另一臨界值V2。這種情況的結(jié)果是，載荷極限參數(shù)B在d2處從B1減小到B2。這導致了變速器部件的最大許可載荷更進一步地減小。因此，在超過d2后，該部件的磨損不再那么急劇地增加，磨損參數(shù)曲線V的更低的斜率示出了這種情況。因此，通過把載荷極限參數(shù)再次降低到B2，使得盡管司機要求最大性能條件，當達到平均運行性能期望值LE時，在整個運行性能上還是沒有達到最大磨損參數(shù)Vmax。
因此，通過根據(jù)本發(fā)明的方法進行運行性能期望值的調(diào)節(jié)。即使變速箱部件從一開始就經(jīng)受在一般水準以上的載荷(如在V)，通過限制變速箱部件上的最大載荷可以實現(xiàn)的是，仍然能達到平均運行性能期望值LE。因而，在運行性能的進一步的過程中，司機不再能使變速箱部件經(jīng)受根據(jù)最初說明書的最大載荷。這可反映在這種情況中，司機將不能使用發(fā)動機的全部轉(zhuǎn)矩，盡管他要求最大性能(例如，完全壓下油門踏板)。從而可通過載荷極限參數(shù)減小最大輸入轉(zhuǎn)矩?？蛇x地或另外地，也可限制最大轉(zhuǎn)速。
在圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例中，為磨損參數(shù)提供了兩個臨界值V1，V2和由此引起的載荷極限參數(shù)的兩個臺階B1，B2。然而，應理解到，甚至可改為僅提供一個臨界值V1?？蛇x地，在載荷極限參數(shù)B減小的臺階數(shù)相應增加的情況下，甚至可提供多于兩個的磨損參數(shù)的臨界值。
此外，也可設(shè)想根據(jù)以下系統(tǒng)學的連續(xù)調(diào)節(jié)。在這種情況下，假定一般的司機(或者，在極限情況下，甚至一個特別保守的司機)在達到平均運行性能期望值LE時，達到了最大磨損參數(shù)Vmax。這可通過在變速箱零件的設(shè)計中采用適當?shù)某叽鐚崿F(xiàn)。
至于那些使變速箱零件承受較高載荷的所有司機，在開始時磨損參數(shù)將更急劇地上升。那么，可通過調(diào)節(jié)載荷極限參數(shù)而實現(xiàn)的是，即使是潛在地注重性能的司機，當達到平均運行性能期望值LE時，正好達到值Vmax。根據(jù)本發(fā)明的這類方法導致了，當達到平均運行性能期望值是，按照設(shè)計，變速箱或變速箱零件被充分“利用”。應理解，在這種方法中，假定當達到平均運行性能期望值LE時，變速箱零件或變速箱作為整體被更換，因為那時失效的可能性將高度超比例地上升。
在圖1中，各種情況下的磨損參數(shù)以線性函數(shù)示意地示出。應理解到，在實際中，磨損參數(shù)將分階段增長，確切地說，特定的齒輪或特定的輪副總是被選擇用于特定的檔位級并由此承受應力。相反，在該檔位級未被選中的階段，沒有或基本上沒有應力，因而磨損參數(shù)基本上保持不變。
然而，將從全文理解到，磨損參數(shù)是一個值，它隨著機動車輛的運行性能而增加。
此外，至于輪副/齒輪的磨損參數(shù)，可區(qū)分牽引運轉(zhuǎn)的磨損參數(shù)和滑移運轉(zhuǎn)的磨損參數(shù)。在這種情況下，在牽引運轉(zhuǎn)的各個情況下傳遞的轉(zhuǎn)矩可通過以下方式被確定，例如，通過機動車輛發(fā)動機的節(jié)流閥的位置，或通過可類似的信號。
在滑移運轉(zhuǎn)時，其中輪副中齒輪的齒承受在另一方向上的應力，滑移轉(zhuǎn)矩可通過以下方式被檢測到，例如，通過其它本身已知的算法。
然而，為了簡明的目的，下面假定，對于齒輪，僅僅把說明牽引應力的磨損參數(shù)用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
圖2示出了與圖1類似的圖表，并示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個可選實施例，基于磨損參數(shù)VIV連續(xù)調(diào)節(jié)載荷極限參數(shù)BIV。在這種情況下，可從磨損參數(shù)VIV的曲線看到，變速箱零件在開始時承受相對低的載荷(例如，由保守司機駕駛)。然而，在時間點dVK，該車輛被賣出。從該時間點開始，車輛由更加注重性能的司機駕駛，因而，磨損參數(shù)曲線的斜率增加。因此，在dVK后面，載荷極限參數(shù)BIV也逐漸降低。由司機引起的載荷雖然這么高，然而，在達到平均運行性能期望值LE之前，載荷極限參數(shù)BIV達到最小值Bmin。Bmin的值代表一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下，變速箱上的載荷被限制到某一范圍，使得機動車輛的合理運轉(zhuǎn)仍然可能。然而，載荷極限的進一步減小將導致不再能夠充分地移動車輛。
因而，在超過運行性能dA后，載荷極限參數(shù)BIV保持在值Bmin。
然而，為了使司機清楚他已經(jīng)使變速箱承受如此高的載荷以至于達到了特定極限(Bmin)，并且，如果繼續(xù)該高載荷，他必須由此預期變速器過早地失效，在dA處發(fā)出相應的警報信號A，用來把這些清楚地發(fā)信號給司機。
應理解到，應該選擇總體設(shè)計，使得這種狀態(tài)僅在司機使變速箱或變速箱部件承受大大超過平均載荷的情況下出現(xiàn)。相反，對于全部司機中的大部分，將不會達到該最小載荷極限參數(shù)Bmin。
如圖1和2所示，在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例中，一般地假定磨損參數(shù)V只能增加。當然，這僅在磨損(通常，不能被抵消)的范圍內(nèi)符合事實。
然而，可能出現(xiàn)這種情況，即車輛在運行性能開始處承受特別高的載荷，那么，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置在早期介入用來降低變速箱或變速箱零件的載荷極限。
如果該車輛隨后賣出，例如，賣給特別保守的司機，則磨損參數(shù)將僅僅高度亞比例(under-proportionally)地增加。只要合適的算法檢測到這種情況，然后可以再取消載荷極限參數(shù)的降低。這將導致至少提供該保守的司機使變速箱承受最大載荷(例如，在緊急情況下)的可能性。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的動力傳動系統(tǒng)10的示意圖。
動力傳動系統(tǒng)10具有內(nèi)燃機12，啟動和隔離離合器14和自動換檔變速箱15。
換檔變速箱15被配備成正齒輪變速箱，具有對應于多個檔位級的多個輪副16，18，20，22。第一換檔套筒24用于交替地換檔輪副16或輪副18。第二換檔套筒26用于交替地換檔輪副20或輪副22。
此外，自動換檔變速箱15具有由常嚙合輪副31保持連接的副軸28和輸出軸30。副軸28借助多個旋轉(zhuǎn)軸承(滾動軸承)安裝，其中一個軸承示出于32。輸出軸30借助多個旋轉(zhuǎn)軸承安裝，其中一個軸承示意性地示出于34。
此外，圖3示出了控制設(shè)備40。該控制設(shè)備40連接到內(nèi)燃機12，啟動和隔離離合器14和自動換檔變速箱15。
控制設(shè)備40可被構(gòu)造為整體的控制設(shè)備。然而，它也可以實施為，在一方面向內(nèi)燃機12提供疏散控制設(shè)備，并在另一方面向自動換檔變速箱15(并且，如果適當?shù)?，隔離離合器14)提供疏散控制設(shè)備，并使得上級控制設(shè)備連接到這兩個非中心控制設(shè)備。
控制設(shè)備40檢測內(nèi)燃機12的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出。此外，它為這兩個變量各提供了極限值。
內(nèi)燃機12的其它變量，如果適當，也可以被測量或控制(限制)。
此外，控制設(shè)備40啟動換檔套筒24，26用來選擇和取消選擇換檔變速箱15的檔位級?？刂圃O(shè)備40因此“知道”換檔變速箱15的相應狀態(tài)。
控制過程產(chǎn)生在控制設(shè)備40內(nèi)，并且42示意示出根據(jù)本發(fā)明方法的實施。
在這種情況下，單獨地檢測變速器零件的各種情況下的磨損參數(shù)并設(shè)定給定的載荷極限參數(shù)。這些參數(shù)包含在控制設(shè)備40的寄存器部分44中。
寄存器部分44示意性地示出于圖4。圖4示出，單個變速箱零件的磨損參數(shù)已經(jīng)擁有各種情況下的預置值(advanced value)，具體地在79％和96％之間的范圍。磨損參數(shù)V在這種情況下以最大磨損參數(shù)Vmax的百分比給出。
例如，第一輪副16的磨損參數(shù)具有值79％。另外的輪副18，20，22分別具有在所有情況下的磨損參數(shù)91％，82％和85％。相反，常嚙合輪副31的磨損參數(shù)較高(例如，89％)。
此外，可以看到，在圖1的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的方法以第一臨界值V1和第二臨界值V2實施。臨界值V1，V2也以百分比給出。對于輪副16到22，臨界值V1在所有情況下達到最大磨損參數(shù)的80％。臨界值V2達到最大磨損參數(shù)Vmax的90％。
第一輪副16具有磨損參數(shù)79％，因而位于V1下面。因此，給定的載荷極限參數(shù)B設(shè)為100％。載荷極限參數(shù)在全部情況下同樣地以相對最大載荷極限參數(shù)BN的百分比給出，如圖4。
在變速箱中，第二輪副18承受明顯較高的載荷。該磨損參數(shù)是91％，并因而已經(jīng)位于V2上面。載荷極限參數(shù)因而降到85％。
在全部情況下，第三輪副和第四輪副位于V1和V2之間，因而在全部情況下的載荷極限參數(shù)到達95％。
應理解到，臨界值V1，V2(分別在80％和90％)的選擇，以及分別降低載荷極限參數(shù)到95％和85％的選擇，將僅僅理解為例子。
此外，圖4中的寄存器部分44顯示，軸28，30及其軸承32，34也在磨損方面受到監(jiān)視。
在這種情況下，設(shè)置臨界值V1為90％，以及V2為95％。載荷極限參數(shù)B的臺階B2，B1設(shè)為95％和90％。
圖4以分離值的形式示出了第一副軸28和第一軸承32的磨損參數(shù)。然而，由于轉(zhuǎn)數(shù)對于這兩個部件的磨損或疲勞通常是關(guān)鍵的，因此，對于這兩個部件中的每一個，通常將僅采用一個磨損參數(shù)值。當然，這同樣適用于輸出軸30和給定的軸承34。
單個變速器部件相互之間的比率如下面。對于輪副16到22，在所有情況下可單獨地設(shè)定載荷極限參數(shù)。因而，例如，可能有這樣的情況，第一輪副16在運行性能的某一特定時間點可能承受100％的載荷，而第二輪副18僅承受85％的載荷，如圖4所示。
因此，當換入第一輪副時，控制設(shè)備40可以如前面那樣允許在變速箱15的輸入處具有最大載荷，但是，當換入第二輪副18時限制該載荷(通過限制變速箱15的轉(zhuǎn)矩和/或輸入轉(zhuǎn)速)。
然而，軸28，30或軸承32，34通常在由變速箱15傳輸動力期間承受載荷，而不是獨立于所選的檔位級。這是因為軸和齒輪上的載荷通常也依賴于所換的檔位(另外引入的力來自承載輪副)。變速箱15的最大載荷最終由已經(jīng)具有最大磨損的變速箱部件決定，在圖4所示的情況，該變速箱部件是常嚙合輪副31。其載荷極限參數(shù)設(shè)置為90％。這意味著，變速箱15的載荷可以大致達到僅90％，與所選檔位級無關(guān)。
雖然，在圖4的例子中，即使轉(zhuǎn)換到變速器最大載荷的第一輪副16將達到僅90％，第一輪副16仍然能夠承受100％的載荷，特別由于常嚙合輪副31的載荷極限參數(shù)。
因此，可區(qū)分那些獨立于各自換檔狀態(tài)而傳遞動力的變速器部件(軸/齒輪)和那些僅在換入狀態(tài)時傳遞動力的部件(齒輪/輪副)。
軸/軸承公認地總是承受載荷。然而，如上所述，在所有情況下，選定的檔位級也對軸/軸承的應力具有特定的、較小的影響。
然而，在許多情況下，在本發(fā)明的簡化實施例中，將可能甚至免除軸和軸承的磨損的監(jiān)視，而僅僅輪輻的磨損將受到監(jiān)視。當然，在這種情況下，由于將假定，總是處于功率通量中的部件總是能承受100％的載荷，計算出的、在各種情況下的、各輪副的載荷極限參數(shù)將最終決定變速器的最大載荷。
通常，也可能代替輪副磨損參數(shù)而提供輪副的一個齒輪或全部齒輪的磨損參數(shù)。
此外，也可能相應地把根據(jù)本發(fā)明的方法應用于其它類型的動力變速器，例如具有液動轉(zhuǎn)矩變換器的自動變速器，用于連續(xù)可變變速器、環(huán)形變速器、雙離合變速器等。
應理解，也可相應地監(jiān)視啟動和隔離離合器的磨損。這可通過以下方法實現(xiàn)，例如，通過與所傳遞轉(zhuǎn)矩的積分成比例的磨損參數(shù)，乘以相應的滑差率(slip)，從而以計算的方式確定磨損。當然，也可能借助單獨的磨損傳感器檢測啟動和隔離離合器的磨損，磨損傳感器就是檢測襯套厚度的傳感器。
當然，通常也可能對內(nèi)燃機實施相似的控制或調(diào)節(jié)策略，在這種情況下，例如，通過轉(zhuǎn)速和/或傳遞的轉(zhuǎn)矩(也通過如前面實施例中的積分)，可以確定磨損參數(shù)。
最后，也可能把動力傳動系統(tǒng)的單個元件的磨損參數(shù)相互組合。
此外，對于齒輪，可以區(qū)分牽拉載荷和滑移載荷。因而，對于齒輪，可為牽拉載荷提供磨損參數(shù)，也可為滑移載荷提供另一個磨損參數(shù)。
在自動變速器中，通常在控制設(shè)備中提供用來計算磨損參數(shù)所需的變量。至于手動換檔變速器，例如，將必須提供另外的傳感裝置，該裝置在所有情況下檢測哪個檔位被選中，以及此時傳遞那個轉(zhuǎn)矩(或者在各種情況下以哪個轉(zhuǎn)速操縱檔位級)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制自動機動車輛動力傳動系統(tǒng)(10)的方法，該動力傳動系統(tǒng)具有發(fā)動機(12)和變速器(15)，該方法具有以下步驟在其運行性能期間(L)，至少一次檢測該變速器(15)的至少一個磨損參數(shù)(V)，該磨損參數(shù)(V)代表該變速器(15)的該至少一個部件(16-22；28，30；32，34)的磨損或疲勞，其特征在于代表由該發(fā)動機(12)引起的該變速器(15)上的最大載荷的載荷極限參數(shù)(B)，被設(shè)為檢測到的磨損參數(shù)(V)的函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，特征在于，在其運行性能期間(L)，重復檢測，特別是連續(xù)檢測該變速器(15)的該磨損參數(shù)(V)，并且重復地重新設(shè)置該載荷極限參數(shù)(B)為該磨損參數(shù)(V)的函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，該磨損參數(shù)(V)存儲在機動車輛控制設(shè)備(40)中。
4.如權(quán)利要求1到3的其中一項所述的方法，特征在于，機動車輛控制設(shè)備(40)自動設(shè)置該載荷極限參數(shù)(B)。
5.如權(quán)利要求1到4的其中一項所述的方法，特征在于，該變速器(15)是具有多個檔位級的變速變速器(15)，并且檢測這些檔位級中的至少一些檔位級的單獨的磨損參數(shù)(V)。
6.如權(quán)利要求1到5的其中一項所述的方法，特征在于，該變速器(15)具有至少一個齒輪，并且檢測該齒輪的單獨的磨損參數(shù)(V)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，特征在于，檔位級或齒輪的該磨損參數(shù)(V)是這樣的一個值，該值在該變速器的該運行性能(L)期間與轉(zhuǎn)數(shù)成比例。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，特征在于，檔位級或齒輪的該磨損參數(shù)(V)是這樣的一個值，該值在該變速器的運行性能(L)期間與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，并且與在各種情況下經(jīng)由該輪副或該齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩成比例。
9.如權(quán)利要求1到8的其中一項所述的方法，特征在于，該變速器(15)具有至少一根軸(28，30)，并且檢測該軸(28，30)的單獨的磨損參數(shù)(V)。
10.如權(quán)利要求1到9的其中一項所述的方法，特征在于，該變速器(15)具有至少一個旋轉(zhuǎn)軸承(32，34)，特別是滾動軸承，并且檢測該旋轉(zhuǎn)軸承(32，34)的單獨的磨損參數(shù)(V)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，特征在于，該軸(28，30)和/或該旋轉(zhuǎn)軸承(32，34)的磨損參數(shù)與該軸或該旋轉(zhuǎn)軸承的轉(zhuǎn)數(shù)成比例。
12.如權(quán)利要求1到11的其中一項所述的方法，特征在于，該變速器(15)是具有多個檔位級的變速齒輪箱(15)，并且單獨地設(shè)置該檔位級的至少一些檔位級的載荷極限參數(shù)(B)。
13.如權(quán)利要求1到12的其中一項所述的方法，特征在于，該載荷極限參數(shù)(B)是這樣的一個值，該值與從該發(fā)動機(12)傳遞到該變速器(15)的最大轉(zhuǎn)矩成比例。
14.如權(quán)利要求1到13的其中一項所述的方法，特征在于，該載荷極限參數(shù)(B)是這樣的一個值，該值與從該發(fā)動機(12)傳遞到該變速器(15)的最大轉(zhuǎn)速成比例。
15.如權(quán)利要求1到14的其中一項所述的方法，特征在于該載荷極限參數(shù)(B)是這樣的一個值，該值與從該發(fā)動機(12)傳遞到該變速器(15)的最大旋轉(zhuǎn)加速度成比例。
16.一種用于機動車輛的自動動力傳動系統(tǒng)(10)，它具有發(fā)動機(12)、變速器(15)和裝置(40)，該裝置(40)用于檢測該變速器(15)的至少一個磨損參數(shù)(V)，以及用于控制該動力傳動系統(tǒng)(10)，其特征在于，該控制裝置(40)執(zhí)行如權(quán)利要求1到15的其中一項所述的方法。
全文摘要
公開了一種用于控制具有發(fā)動機(12)和變速器(15)的自動機動車輛動力傳動系統(tǒng)(10)的方法，該方法包括以下步驟在其運轉(zhuǎn)期間(L)，至少一次檢測變速器(15)的至少一個磨損參數(shù)(V)。磨損參數(shù)(V)代表變速器(15)的至少一部件(16－22；28，30；32，34)的磨損或疲勞。根據(jù)檢測到的磨損參數(shù)(V)調(diào)節(jié)代表由發(fā)動機(12)施加到變速器(15)的最大載荷的載荷極限參數(shù)(B)。
文檔編號B60W30/18GK101022975SQ200580015509
公開日2007年8月22日 申請日期2005年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者斯蒂芬·林德克內(nèi)希特 申請人:赫爾曼-哈根邁爾Getrag傳動機構(gòu)和齒輪工廠有限公司&兩合公司