具有断开滑行功能的串列桥的制作方法

相关申请

本申请要求2017年5月3日提交的美国临时申请第62/500,585号的权益，该申请全部以参见的方式纳入本文。

背景技术：

串列桥组件广泛用于卡车和其他载重车辆。串列桥组件通常包括前桥和后桥。通常，两个车桥都被驱动，在某些情况下，仅一个车桥被驱动。当前桥和后桥驱动地接合时，串列桥组件可以指定为6×4串列桥组件。当前桥和后桥中的任何一个驱动地接合时，串列桥组件可以指定为6×2串列桥组件。

滑行时，许多串列桥组件可断开车辆变速器，以提高燃油经济性。目前，当车辆滑行(coast)时，自动变速器被置于空档，以减少传动系统损失并提高燃料经济性。这需要另外的硬件或软件，增加了系统的成本和复杂性。

因此，需要一种断开串列桥组件的连接部件的方法以提供增加的燃料经济性。可以理解的是，当车桥从传动系统断开时，功率损失减小，从而提高了传动系统效率。本文所述的方法提供更大的传动系统效率，可以通过在滑行状态下断开前后串列驱动桥中一个或两个的车桥轴来实现。

技术实现要素：

本文提供了一种断开和连接串列桥系统的元件的方法，该串列桥系统驱动地连接到车辆的发动机和变速器，该方法包括以下步骤：提供串列桥系统，该串列桥系统包括：桥间差速器和离合器组件，该桥间差速器和离合器组件与发动机驱动地接合，其中桥间差速器和离合器组件包括桥间差速器和桥间差速器锁；前桥组件，该前桥组件包括差速器组件、断开组件和两个车桥半轴，其中，断开组件将车桥半轴选择性地连接到差速器组件；以及后桥组件，该后桥组件包括差速器组件、断开组件和两个车桥半轴，其中，断开组件将车桥半轴选择性地连接到差速器组件；提供与桥间差速器锁、断开组件和发动机通信的控制系统；检测断开机会；指令发动机扭矩设为零；断开前桥和后桥组件的车桥半轴；接合桥间差速器锁；以及允许发动机空转。

在一些实施例中，当车辆已经达到预定巡航速度时，检测到断开机会。

在一些实施例中，当车辆已经达到预定扭矩极限时，检测到断开机会。

在一些实施例中，接合桥间差速器锁发生在断开前桥和后桥组件的车桥半轴之前。

在一些实施例中，接合桥间差速器锁与断开前桥和后桥组件的车桥半轴同时发生。

在一些实施例中，该方法还包括如下步骤：检测重新连接机会；使横跨前桥和后桥组件的车桥半轴的旋转速度相匹配；重新连接前桥和后桥组件的车桥半轴；脱离桥间差速器锁；以及，将发动机的控制返回给车辆的操作者。

在一些实施例中，当车辆已经减速到预定车桥重新连接速度时，检测到重新连接机会。

在一些实施例中，当车辆已经达到预定扭矩极限时，检测到重新连接机会。

附图说明

当考虑到附图时，本实施例的上述以及其它优点将从以下详细描述中对本领域技术人员变得显而易见，附图中：

图1是串列桥系统的一个实施例的示意图；

图2是包括图1的串列桥系统的传动系统的一个实施例的示意图；

图3是在滑行操作模式下断开串列桥系统的元件的方法的一个实施例的示意图；

图4是在滑行操作模式下断开串列桥系统的元件的方法的另一个实施例的示意图；

图5是在滑行操作模式下重新连接串列桥系统的元件的方法的另一个实施例的示意图；

图6是在滑行操作模式下断开串列桥系统的元件的方法的另一个实施例的示意图；

图7是在驱动操作模式下断开串列桥系统的元件的方法的另一个实施例的示意图；以及

图8是在驱动操作模式下重新连接串列桥系统的元件的方法的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

应当理解，除非明确地指出相反，否则本实施例可采取各种替代的取向和步骤序列。还应当理解，附图中所示及下述说明书中所描述的具体装置和方法是所附权利要求书中定义的发明概念的简单示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，与所公开的实施例相关的具体尺寸、方向或其他物理特征不应被看作是限制。

本文描述的实施例涉及串列桥系统及其操作方法。

具体地，涉及在滑行操作模式下使用控制系统来连接和断开串列桥系统的元件以增加燃料效率的方法。

在一些实施例中，串列桥系统具有至少两个桥组件，其中，一个桥组件可以被选择性地接合/脱离。具体地，串列桥系统可以如美国专利第8,523,738号和美国专利第8,911,321号公开的那样，这两个专利以参见的方式纳入本文。以上引用的美国专利第8,523,738号和美国专利第8,911,321号公开了串列桥系统的示例性实施例。然而，应当理解，串列桥系统可以包括更少或更多的组件或部件或具有各种构造。

图1描绘了可与本文所述的控制系统300一起使用的串列桥系统100的一个实施例。串列桥系统100包括桥间差速器和离合器组件102、前桥组件104和后桥组件106。前桥组件104和后桥组件106与桥间差速器和离合器组件102选择性地驱动接合。

在一些实施例中，取决于分配给每个组件的功能，后桥组件106的车桥和前桥组件104的车桥具有不同的尺寸。

在一些实施例中，桥间差速器和离合器组件102包括桥间差速器(iad)108和桥间差速器锁110。iad108构造成在前桥组件104和后桥组件106之间分配输入扭矩。在一些实施例中，输入轴112将扭矩从传动系统传递到iad108。

在一些实施例中，车辆操作者或控制系统300选择性地接合和脱离iad锁110，从而使iad108超驰或禁用。在一个实施例中，iad锁110是使用致动器触发的滑动齿形离合器(slidingdogclutch)。在一些实施例中，该致动器是气动致动器。

在一些实施例中，前桥组件104包括差速器组件116和断开组件114，如图1所示。断开组件114将差速器组件116选择性地连接到前桥组件104的车桥半轴104a、104b。

在一些实施例中，前桥组件104包括差速器锁组件118。

在一些实施例中，后桥组件106包括差速器组件120和断开组件122，如图1所示。断开组件122将差速器组件120选择性地连接到后桥组件106的车桥半轴106a、106b。

在一些实施例中，差速器锁组件118位于后桥组件106中。

在一些实施例中，差速器锁组件118位于前桥组件104或后桥组件106中的一个中，而车桥断开组件位于另一个车桥组件中。

断开组件114、122定位在每个车桥组件104、106的一个车桥轴上，如图2所示，并且包括断开/重新连接离合器和致动器。该致动器可以是但不限于用于操作离合器的气动两位置式致动器。在一些实施例中，车桥轴具有与差速器锁离合器118设计类似的车桥断开/重新连接离合器。

在一些实施例中，差速器锁离合器118由气动两位置式致动器操作。

如图2所示，串列桥系统100的输入轴112是车辆传动系统200的一部分。

在一些实施例中，串列桥系统100驱动地连接至变速器204。变速器204驱动地连接到车辆的发动机206或其他旋转动力源。

在一些实施例中，变速器204可以是但不限于自动手动变速器、双离合变速器、自动变速器或手动变速器。

在一些实施例中，车辆包括控制系统300。控制系统300允许车辆的操作者和/或控制器控制串列桥系统100。

在一些实施例中，控制系统300包括至少一个控制器和一个或多个传感器或传感器阵列。传感器可以是智能传感器、自我验证传感器和带有嵌入式诊断功能的智能传感器。控制器构造成接收信号并与传感器通信。

一个或多个传感器用于监控传动系统200的性能。传感器可以从车辆的传动系统收集数据，包括但不限于车桥半轴的扭矩和旋转速度。该旋转速度和扭矩指示发动机的旋转速度和扭矩。在一个实施例中，传感器沿着传动系统200的车桥半轴安装，但是也可以安装在车辆上的其他地方。

在一个实施例中，除了已经包括在车辆的其他部件中的传感器之外，控制系统300还包括另外的分立传感器。在另一个实施例中，除了已经包括在传动系统200中的传感器之外，不需要另外的传感器或感测的数据中继系统。

在一个实施例中，除了已经包括在车辆的其他部件中的传感器之外，控制系统300还包括另外的分立传感器。在另一个实施例中，除了已经包括在传动系统200中的传感器之外，不需要另外的传感器或感测的数据中继系统。

控制系统300还可包括与传感器和控制器通信的车辆通信数据链路。传感器生成可以直接传输到控制器或者可以经由数据链路或类似的网络传输到控制器的信号。在一个实施例中，控制器可以集成到车辆的现有控制器系统中，该控制器包括但不限于发动机控制器、变速器控制器等，或者可以是包括在控制系统300中的分立单元。控制器可以将车辆通信数据链路的消息(通信链路j1939或类似的)通信到传动系统200的其他组件，包括但不限于发动机。

在一个实施例中，控制器是电子控制单元(ecu)。本文的ecu可以仅配置有硬件，或者运行软件，其允许ecu发送、接收、处理和存储数据，并与传感器、传动系统200的其他部件或车辆中的其他ecu电气通信。

另外，控制器可以包括微处理器。该微处理器能够接收信号，基于这些信号以及从传感器接收到的和/或编程到微处理器中的存储数据来执行计算。

控制系统300允许车辆的操作者和/或控制器控制串列桥系统100。

在一些实施例中，控制系统300包括发动机控制单元302、变速器控制单元304和车桥控制单元306。控制单元302、304、306和中央控制器(未示出)彼此电子通信。

车桥控制单元306与桥间差速器锁110、差速器锁118和断开组件114、122通信。

取决于桥间差速器锁110的位置，串列桥系统100具有多种操作模式。

在一些实施例中，串列桥系统100可以设置成6×2的操作模式或6×4的操作模式。在6×4操作模式中，前桥组件104和后桥组件106两者都通过iad108与串列桥系统100的输入轴112驱动地接合。在6×2操作模式中，通过将iad108放置在锁定状态(即iad锁110接合)，仅后桥组件106与串列桥系统100的输入轴112驱动地接合，而前桥组件104在断开组件114处断开。

通过沿着传动系统200仅将一个车桥或将两个车桥断开连接并且将传动系统200设置成滑行模式，可通过减少摩擦和旋转损失而提高传动系统的总体燃油经济性。滑行模式可用于4×2、6×2、8×2单驱动桥构造以及6×4、8×4或其他串列桥系统驱动构造，包括低进入前(lowentryfront)、高进入前(highentryfront)和贯穿轴前(throughshaftfront)构造。

当使用控制系统300将串列桥系统100置于滑行模式时，该串列桥系统100的元件可以与传动系统200连接和断开。

如图3所示，在一个实施例中，在滑行操作模式中，控制系统300首先确定传动系统断开机会是否存在402。

在一些实施例中，传动系统断开机会的确定由控制系统300做出，控制系统300从控制单元302、304、306和/或操作者接收信号，以发出断开机会存在的信号。该信号可以从车桥控制单元306、发动机控制单元302和/或变速器控制单元304或车辆的另一个部分发送。

在一些实施例中，当控制系统300从控制单元302、304、306接收到显示车辆已经加速到预定巡航速度、或者扭矩需求低于阈值、预定阈值或发动机制动不是预期的、或满足其他关键操作参数的信号时，断开机会存在。如果数据显示该需求低于预定阈值，则传动系统200可以浮动(float)(即提供零发动机扭矩)并且断开机会存在。

一旦检测到断开机会，控制系统300就将信号发送至发动机206以到达零扭矩设定点404。通过将发动机扭矩设定点设置为零，控制系统300使传动系统200浮动。

接下来，控制系统300发送信号，以通过脱离断开组件114、122的断开离合器来断开前桥和后桥半轴406。

接下来，控制系统300发送信号以锁定iad408。在一些实施例中，使用桥间差速器锁110锁定iad108。

最后，允许发动机206的旋转降至空转(怠速)模式410。

在一些实施例中，控制系统300将发动机控制返回给车辆的操作者或其他控制器。

在一些实施例中，如图4所示，在使用断开组件114、122将前桥和后桥断开之前，iad108被锁定。

在一些实施例中，iad108在前桥和后桥被断开的同时被锁定。

一旦车辆被置于滑行操作模式并且车桥断开连接，则当控制系统300使用逻辑来确定是否存在重新连接机会502时，或接收到来自控制系统300的重新连接信号时，可以重新连接系统100，控制系统300包括但不包括限于图2所示的发动机控制单元302和/或变速器控制单元304。

当控制系统300接收到显示车辆已减速到预定的车桥重新连接速度或诸如满足所需的预定阈值的扭矩之类的其他关键操作参数的信号时，存在重新连接的机会。

如果存在重新连接的机会，则控制系统300调整横跨车桥和断开组件114、122的旋转速度，以使它们匹配504。在一些实施例中，这样来匹配车桥的速度，即，通过控制发动机rpm并通过借助于轮速传感器或abs轮速信息监控轮速来匹配横跨断开组件114、122的速度。

接下来，控制系统300重新连接一个或多个断开的车桥组件的车桥轴506，并且iad被解锁508。

在一些实施例中，使用断开组件114、122重新连接车桥轴。

一旦车桥重新连接，控制系统300就将发动机的控制返回给车辆的操作者或用于正常操作的控制器510。

在另一个实施例中，串列桥系统100利用变速器206来启动滑行操作模式，如图7所示。在该方法中，将变速器置于空档704。接下来，如上所述，使用断开组件114、122中的一个来断开前桥或后桥组件104、106中的一个的车桥半轴706。然后，如上所述，iad108被锁定708。

在这种操作模式中，仅前桥或后桥组件中的一个的车桥半轴被断开，这降低了整个串列系统100的成本和复杂性。另外，这种操作模式通过减小来自一个车桥的摩擦贡献而增加了由变速器206的空档滑行位置提供的效率。

在一些实施例中，通过利用现有的断开组件114、122和iad锁110在驱动操作模式下断开一个车桥的车桥半轴并且利用一个车桥来驱动，串列桥系统100提供了附加效率，如图6所示。在这种操作模式下，前桥组件104或后桥组件106中的一个的车桥半轴被断开。

当控制系统300检测到断开机会602时，控制系统300就指令零扭矩发动机设定点604。接下来，iad被锁定606。然后，前桥或后桥半轴被断开608。最后，发动机控制被返回给操作者/车辆610。

当控制系统检测到重新连接机会时802，控制系统300指令零扭矩发动机设定点804，断开的车桥半轴被重新连接806，iad被解锁808，并且发动机控制被返回给操作者/车辆810，如图8所示。

通过使用断开组件114、122来停止向车桥半轴的传递扭矩，不需要串列桥系统100的其余部件停止旋转。因此，与其他旋转部件必须停止的系统相比，使系统100达到预定的重新连接速度所需的时间减少了。

驱动模式车桥断开方法根据分配给每个车桥的功能，允许两个不同尺寸的车桥(前桥与后桥)。这允许对燃油经济性、重量、成本等进行优化，以作为始终将两个车桥都接合的串列桥系统的改进。

在一些实施例中，控制系统300接收关于车辆负载和其他操作特性的附加信息，包括从其他车辆传感器获得的信息，以确定是否可以在不超过其余车桥组件的能力的情况下断开车桥组件。

在一些实施例中，串列桥系统100包括用于在前桥和后桥组件104、106之间分配重量的机构。在一些实施例中，重量分配机构是永久性机构或可变机构，用于在车桥断开连接时通过产生重量偏差来进一步提高效率。

根据专利法的规定，已在认为是代表其较佳实施例的实施例中描述了本公开。然而，应该注意，本发明能以除具体所示和所述以外的其他方式来实践而不偏离其精神或范围。

上述本发明的方面包括：

方面1：一种断开和连接串列桥系统的元件的方法，该串列桥系统驱动地连接到车辆的发动机和变速器，该方法包括以下步骤：

提供串列桥系统，包括：

桥间差速器和离合器组件，该桥间差速器和离合器组件与发动机驱动地接合，其中桥间差速器和离合器组件包括桥间差速器和桥间差速器锁；

前桥组件，该前桥组件包括差速器组件、断开组件和两个车桥半轴，其中，断开组件将车桥半轴选择性地连接到差速器组件；以及

后桥组件，该后桥组件包括差速器组件、断开组件和两个车桥半轴，其中，断开组件将车桥半轴选择性地连接到差速器组件；

提供与桥间差速器锁、断开组件和发动机通信的控制系统；

检测断开机会；

指令发动机扭矩设为零；

断开前桥和后桥组件的车桥半轴；

接合桥间差速器锁；以及

允许发动机空转。

方面2：如方面1所述的方法，其中，当车辆已经达到预定巡航速度时，检测到断开机会。

方面3：如方面1所述的方法，其中，当车辆已经达到预定扭矩极限时，检测到断开机会。

方面4：如方面1所述的方法，其中，接合桥间差速器锁发生在断开前桥和后桥组件的车桥半轴之前。

方面5：如方面1所述的方法，其中，接合桥间差速器锁与断开前桥和后桥组件的车桥半轴同时发生。

方面6：如方面1所述的方法，还包括以下步骤：

检测重新连接机会；

使横跨前桥和后桥组件的车桥半轴的旋转速度相匹配；

重新连接前桥和后桥组件的车桥半轴；

脱离桥间差速器锁；以及

将发动机的控制返回给车辆的操作者。

方面7：如方面6所述的方法，其中，当车辆已经减速到预定车桥重新连接速度时，检测到重新连接机会。

方面8：如方面6所述的方法，其中，当车辆已经达到预定扭矩极限时，检测到重新连接机会。