专利名称：用于确定自动化的换档变速器的换档执行机构中的损伤的方法
技术领域：
本发明涉及一种方法，通过该方法可在不必查验构件本身的情况下或者在由于换档执行机构的少数构件的损伤而影响其它构件之前检测自动化的换档变速器中、例如平行换档变速器(PSG)中换档执行机构中的、例如换档指或齿轮上的损伤。
出于安全角度，希望尽可能在任意行驶状态中都识别出换档执行机构失效并且优选这样地提早，使得例如避免重叠换档到由于故障而错误地选择的错误档位中。为此，优选在出现有错误的重叠换档之前就应借助于通过自动化的换档变速器检测的参数来确定是否在换档执行机构中存在失效。
本发明的任务相应在于，提供一种用于确定自动化的换档变速器的换档执行机构中的损伤的方法，该方法可提早地并且在车辆的不同行驶状态期间识别换档执行机构中的损伤。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法来解决。优选实施形式在从属权利要求中说明。
用于确定自动化的换档变速器的换档执行机构中的损伤的方法包括以下步骤中的至少一个(a)求得一个档位同步所需的当前的持续时间，将该当前的持续时间与用于该档位同步的给定持续时间相比较并且确定是否在换档执行机构中存在损伤，其中，当该当前的持续时间偏离该给定持续时间时认为存在损伤；和/或(b)在置入一个档位后使换档执行机构运动直到一个止挡，确定所达到的止挡是换档执行机构的内部止挡还是变速器止挡，并且确定是否在换档执行机构中存在损伤，其中，当所达到的止挡是换档执行机构的内部止挡时认为存在损伤；和/或(c)求得重叠阶段期间的当前的发动机转速并且将该当前的转速与这样一个转速范围进行比较，在该转速范围中期待重叠阶段期间的发动机转速，并且确定是否换档执行机构中存在损伤，其中，当该当前的转速不处于用于所期待的转速的范围中时认为存在损伤。
本发明的构思在于，利用自动化的换档变速器中现有的同步监测和对为变速器控制而检测的参数进行的分析处理来探测换档执行机构中的破裂。在同步监测中检测不同的参数，这些参数被合适地分析处理以便确定换档执行机构中的损伤或者至少确定在换档执行机构中存在损伤的概率提高。为此，根据本发明例如对档位同步所需的持续时间进行分析处理。因为该持续时间被确定在同步监测的范围内，以便必要时开始或关断该同步，所以对于确定是否在换档变速器的换档执行机构中存在损伤不必进行参数的附加存储。
根据本发明，作为对用于同步监测的参数进行分析处理的代替方案或附加地监测变速器止挡、例如由换档执行机构走过直到止挡的行程距离。在中立位置与换档执行机构例如换档指的止挡之间走过的行程也确定在自动化的换档变速器的控制范围内并且对于根据本发明的方法必须仅合适地分析处理。
最后，作为另一个参数可附加地或替代地监测重叠阶段期间的转速，由此至少当已预选择一个错误档位即没有预选择目标档位时才可回推出换档执行机构的元件损伤。尤其是当在从一个较高的输出档位到一个较低的目标档位的换档过程中错误地预选择一个高于输出档位的档位时或者当相反在从一个较低的输出档位到一个较高的目标档位的换档过程中预选择一个低于输出档位的档位时才可以这样回推。
由此可以通过根据本发明的方法借助于已经存在的参数、即对档位同步所需的持续时间、换档执行机构的运动行程和/或重叠阶段期间发动机的当前的转速选择地或组合地推断出在换档执行机构中存在损伤。
优选只有当至少通过所述方法中的两个、优选至少借助于步骤(a)和(c)或借助于步骤(b)和(c)各确定出损伤时才认为存在损伤。
优选步骤(a)、(b)和(c)按照该顺序连续地执行。
按照一个优选实施形式，在步骤(a)中求得并且比较同步期间的持续时间，该持续时间对于当前的同步过程是必需的，并且对在同步过程起动到当前的同步开始之间经过的时间保持不考虑。优选在步骤(a)中从特性曲线族中求得同步过程的给定持续时间，在该特性曲线族中该给定持续时间作为下列参数中一个或多个参数的函数来储存同步力、输出转速、变速比、换档方式。
优选在步骤(a)中附加地确定当前的同步过程通过哪个判据通过同步控制开始并且当前的同步过程通过哪个判据结束，并且当除了当前的持续时间偏离根据步骤(a)的给定持续时间外由换档执行机构走过的行程作为用于当前的同步过程开始和结束的判据使用时才确定换档执行机构中存在损伤。
优选所述方法还具有与车辆行驶状态相关地激活和去激活用于确定损伤的方法的步骤。
所述方法在此以优选的方式在车辆停止时和/或在以小的转速跃变调高速档位时和/或在力大并且转速跃变小的情况下调低速档位时被去激活。此外，优选所述方法在车辆行驶时和在以大的转速跃变调高速档位时和/或调低速档位直到确定的最大力时被激活。在此，所述最大力以优选的方式与转速跃变相关地确定。
按照一个优选的实施形式，在步骤(b)中借助于执行机构的减压状态与执行机构的止挡状态之间的行程距离差来确定止挡的类型。
按照一个优选的实施形式，在步骤(c)中对于推进换档通过一个最大的负的转速变化量来确定转速范围并且对于牵引换档通过一个最大的正的转速变化量来确定转速范围，其中，在推进换档时所期待的转速范围不允许被当前的发动机转速低出并且在牵引换档中所期待的转速范围不允许被当前的发动机转速高出。
下面借助于附图对本发明进行示例性描述。附图表示
图1同步的第一阶段期间不同参数的特性曲线族；图2同步的第二阶段期间不同参数的特性曲线族；图3由换档执行机构走过的行程的特性曲线族；图4图3中所示行程的增量式描述；图5对于在错误预选择第一档位的情况下从第二档位到第三档位进行牵引调高速档位用于转速监测的所选出的参数；图6对于在错误预选择第三档位的情况下从第二档位到第一档位进行推进调低速档位相应的参数。
为了检测自动化的换档变速器中换档执行机构中的、尤其是换档指或齿轮的可能破裂，根据本发明借助于大多通过软件技术检测的参数来确定是否得出换档执行机构损伤的概率提高。为此，在换档过程期间或紧接着换档过程执行下面说明的三个步骤中的至少一个并且记录是否损伤的概率提高。优选这三个步骤按照它们的时间过程相继地执行，并且当在所有三个监测中都探测到破裂时，即在下面说明的三个方法中的每一个中都记录下换档执行机构损伤的概率提高时，才最终得出换档执行机构中有破裂。如果仅借助于所述步骤中的一个或两个来探测换档执行机构损伤的概率提高，则优选例如通过软件技术记录报警级提高，并且借助于下一个合适的换档过程重新进行检验，该检验与触发提高的报警级的先前换档过程进行比较，由此可确定出是否存在破裂。
根据用于确定换档执行机构是否存在破裂的第一步骤，对自动化的换档变速器中档位同步所需的时间进行监测。因为在换档执行机构破裂或损伤时换档执行机构(换档指)在不停机的情况下经过这样的行程，该换档执行机构在正确的情况下为了同步而延迟地走过该行程，所以，在条件相应相同的情况下、尤其是在同步力可比较和转速跃变可比较的情况下，针对该行程所测量到的时间与正常的同步时间不同。因此，为了检测自动化的换档变速器的换档执行机构的损伤是否存在，当前所需的同步时间必须同与所使用的同步力以及与所给定的转速跃变相匹配的给定同步时间、即最小同步时间进行比较，该最小同步时间可从相应的特性曲线族中确定。
在当前的换档过程中，在自动化的换档变速器中、例如在平行换档变速器中，同步过程划分成多个阶段，即同步的起动到真正的同步过程、同步过程到同步过程的结束以及新的齿轮啮合。图1和图2中以其时间变化曲线示出了在同步过程期间监测到的不同参数。在此，图1尤其示出了在时刻t1与t2之间同步速度vsynchron、同步力Fsynchron以及由换档指走过的行程xsynchron的变化曲线，这相应于同步的起动与真正的同步过程的开始(t2)之间的阶段。
在开始同步过程时，换档指首先以事先从特性曲线族中确定的同步速度vsynchron朝同步方向移动，并且首先速度受控制地移动。在该时间(t1到t11)期间同步力Fsynchron保持在一个预调节的值上不变。此外，为了将同步速度vsynchron保持在一个用于同步速度的最小值vsynchron，min以上，在t11与t12之间的第二阶段期间同步力Fsynchron减小。
从图1中可获知，只要同步一达到，即只要换档指的同步速度vsynchron一下降到由档位和力确定的最小值vsynchron，min以下或对同步不起作用，换档指就减速。此外，作为用于识别同步的保证，换档指的位置(xsynchron)可以以一个固定值xsynchron，Weggrenze调整，由此，如果换档指的速度判据还不可引起对同步状态的识别，则例如也可在t2时开始到下一个换档状态的过渡。在图1中所示的变化曲线中，vsynchron达到速度判据触发到下一个换档级的过渡、即到同步与同步后之间的范围的过渡，并且开始当前的同步过程(图1中的圆A)。在该时刻，同步力Fsynchron被提高到一个由特性曲线族确定的值，其中，必要时逐步地进行，以便不高出最大步距并由此不高出最大同步力跃变。
图2中示出了同步过程的另一个变化曲线，其中执行真正的同步。在换档指重新加速(上升的vsynchron)的时刻t3认为同步结束。换档速度vsynchron必须大于从特性曲线族中求得的用于同步过程结束的速度并且换档行程xsynchron的量值必须小于至少一个预给定的行程界限xGrenz1、xGrenz2。换档指的重新加速借助于关于换档指的速度、从换档开始起所经过的时间和换档指的行程的不同调整来探测。此外，换档状态的终点(t3)也通过绝对行程判据xsynchron，Weggrenze来调整。即当执行机构行程已超过对于同步预给定的终点位置时，同步被认为结束，而与能否检测到执行机构重新加速无关。换档状态变化并且档位被置入，为此同步力升高到最大的力常数(t3与t4之间的时间间隔)。
为了监测或确定换档执行机构中的损伤优选记录下在实际的同步过程的开始与其结束之间(t2-t3或t2-t4)经过的这段时间。由特性曲线族同时提供t2-t3或t2-t4之间的所期待的最小状态时间。特性曲线族设计得越宽泛，即存储的状态越不同或特性曲线族的基础是越多的参数(转速、同步力、变速比、调高速档位/调低速档位的区别)，则可在越多的行驶状态中借助于档位同步所需的持续时间有意义地执行用于确定换档执行机构中的损伤的监测。借助于从特性曲线族中获得的用于最小状态时间的值——该值与用于当前状态时间的值进行比较，可估计是否执行了正确的、即无损伤的换档过程或者执行机构是否处于自由过程中即是否存在损伤。如果当前经过的时间至少是从特性曲线族中获得的状态时间，则认为换档过程无损伤。相反，当低于从特性曲线族中得到的最小状态时间时则推断出损伤。
此外，可考虑作为损伤的另外的指标的是，上述换档过程是关于行程判据还是关于速度判据开始。如果使用行程判据，则换档执行机构中损伤的概率提高。
当在该第一步骤中确定并记录下换档执行机构中的损伤概率提高时，开始以监测变速器止挡为基础的第二步骤。该第二步骤也可以与第一步骤无关地执行。为此在每次置入一个档位后换档执行机构继续移动直到变速器止挡并且在换档方向上过压到终点位置中。这在图3中示出，其中，在x轴上表示以伏特为单位的电压，该电压用于执行机构的过压，在y轴上表示走过的行程。菱形表示未损伤状态的行程距离变化曲线，在该未损伤状态中换档指逆着变速器中作为止挡的换档杆移动。图3中的三角符号表示这样的情况，在该情况中在换档执行机构破裂时换档指压在执行机构的内部止挡上。此外，图3中实心符号分别表示在相应过压电压的情况下达到的最大行程并且空心符号表示在减压后出现的位置。
从图3中可看到，换档杆(变速器中的止挡)比执行机构中的内部止挡软，由此在到达止挡之前在测试电压适度的情况下走过较小的行程距离。但是，如从图3中也可看到的那样，因为在电压高的情况下损伤与未损伤的变速器止挡之间的绝对位置小，所以，优选为了确定在自动化的换档变速器的换档执行机构中是否存在损伤，对达到的最大行程与减压的位置的差进行分析处理。这在图4中示出，其中，点表示工作正常的未损伤的变速器止挡，菱形表示自由的止挡，即当换档指压在执行机构的内部止挡上时。
从图4中可以看到，当行程距离差下降到界限值以下时认为存在损伤，因为这时可认为换档指逆着内部止挡运动。因此直接在换档过程结束后——在该换档过程中借助于同步来确定损伤概率提高，止挡被过压并且进行相应的分析处理。
作为对上述两种方法的补充或替换，自动化的换档变速器的换档执行机构中的损伤也可以借助于在重叠阶段期间进行转速监测来确定。当存在换档执行机构损伤时，可发生错误的档位被预选择并且未被校正或者由于损伤而不可校正。可检测到这种情况的最早时刻是重叠换档或者预选择的档位的离合器开始传递力矩的时刻。
在牵引换档(Zugschaltung)(从较低档位进入较高档位)时，两个输入轴转速通常低于发动机转速。当目标轴的输入轴转速大于发动机转速时，可借助于变化的发动机转速特性来确定损伤，这例如当例如在从第二档位换档到第三档位时错误地预选择了第一档位而不是第三档位时发生。这种状况在图5中示出。
在图5中，Gangsoll标记功能正确的情况下的换档状态(档位变化曲线)并且Identifikationfalscher Gang标记识别出错误档位的时刻。在这里“0”表示这样一个状态，在该状态期间没有识别或不可识别错误的档位，“1”表示识别出错误功能时的状态。在图5的中部示出了离合器力矩，其中，MReq是所需的离合器力矩，MEng是发动机力矩，Minsp1或Minsp2是输入轴的离合器力矩。从图5中的第三条曲线中可明显看到，在从第二档位到第三档位进行牵引换档时——在该牵引换档中错误地预选择了第一档位而不是第三档位，即当所述预选择的错误档位开始传递力矩时，换档变化曲线中当前的发动机转速nEng高于所期望的转速nModel。由此，当通过所计算的转速nModel限定的范围被当前的发动机转速nEng超过时，在牵引换档中可推断出换档执行机构中存在损伤。
图6在使用相应标记的情况下示出了用于推进换档(Schubschaltung)的方法，例如用于从第二档位到第一档位(曲线Gangsoll)换档的方法，在该换档中错误地预选择了第三档位而不是第一档位。在对于转速nModel存在最大允许接受的偏差的情况下当前发动机转速hEng低于预先计算的值时，在此推断出换档执行机构中存在故障(Identifikationfalscher Gang)。
在其它情况中，错误地预选择的档位意外地引起到离合器的正确的力矩流，例如因为未预选择或错误地预选择的档位意外地与所期待的档位一致或者处于相同的换档方向上，在所述其它情况中不可借助于在重叠期间观测发动机转速来确定错误置入的档位。当例如在从第四档位到第三档位进行推进换档时置入了第一档位而不是第三档位时，不可进行检测。
对于可进行检测时的情况，从发动机转速出发在重叠开始时确定一个转速范围，在该转速范围内期待转速变化量或当前的发动机转速。对于推进换档确定最大的负的转速变化量，其中，当前的发动机转速处于所计算的转速范围之下时，该当前的发动机转速指明了在换档执行机构中存在故障。对于牵引换档相应地确定最大的正的转速变化量，由此，当前的发动机转速高于通过所述最大的正的转速变化量提高的转速时，推断出存在故障。因此，为了确定转速范围，可借助于最大的百分比偏差(Err＝100±K_ErrorMax)通过力矩误差的变化来计算转速变化量，其中，使用在给定情况下最大的转速变化量。为了计算转速变化量可使用以下公式 在此分别表示Err力矩误差，T发动机的或第一离合器的和第二离合器的惯性矩，n相应的转速。J表示发动机的平面惯性矩。
为了可在尽可能多的车辆行驶状态期间有意义地执行变速器监测，优选一直激活监测并且只有当由于行驶状态而不可进行合理的损伤确定时才关断监测。例如当车辆停止或当在转速跃变小的情况下调高速档位时就是这种情况。在力非常大和转速跃变非常小的情况下调低速档位也不适于确定换档执行机构的损伤，因为尤其是在这种行驶状态下空载的执行机构(损伤)的同步时间不是与安装在变速器中的且工作正常的执行机构的同步时间不同。而特别有利的是在行驶的车辆中调低速档位时和力低于最大力时进行监测。该最大力在此应与转速跃变相关地确定。在行驶的车辆中调高速档位和在转速跃变大时也可进行监测。
代替一直激活监测并且仅将确定的行驶状态除外，可选择地仅在给出所述适于识别换档执行机构故障的行驶状态时接通监测，而否则保持在非激活状态中。
代替连续地执行不同的步骤、即借助于监测同步、借助于监测变速器止挡和/或借助于在重叠阶段期间监测转速来确定损伤并且尤其总是当先前步骤可推断出故障时开始下一个步骤，也可以以任意组合使用所述的方法中仅一个或两个并且在确定出换档执行机构中的故障概率提高时等待下一个换档过程，以便在那里用同一个方法核实结果。如果例如借助于监测同步已检测到了破裂，其方式是进行时间比较并且状态过渡各通过行程判据而不是通过速度判据进行，则可借助于接着的具有较低同步力的换档过程、优选借助于调低速档位来核实结果。
权利要求
1.用于确定自动化的换档变速器的换档执行机构中的损伤的方法，包括以下步骤中的至少一个(a)求得一个档位同步所需的当前的持续时间，将该当前的持续时间与用于该档位同步的给定持续时间相比较并且确定是否在换档执行机构中存在损伤，其中，当该当前的持续时间偏离该给定持续时间时认为存在损伤；(b)在置入一个档位后使换档执行机构运动直到一个止挡，确定所达到的止挡是换档执行机构的内部止挡还是变速器止挡，并且确定是否在换档执行机构中存在损伤，其中，当所达到的止挡是换档执行机构的内部止挡时认为存在损伤；(c)求得重叠阶段期间的当前的发动机转速并且将该当前的转速与这样一个转速范围进行比较，在该转速范围中期待重叠阶段期间的发动机转速，并且确定是否换档执行机构中存在损伤，其中，当该当前的转速不处于用于所期待的转速的范围中时认为存在损伤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于只有当至少借助于步骤(a)和(c)或借助于步骤(b)和(c)各确定出损伤时才认为存在损伤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤(a)、(b)和(c)按照该顺序连续地执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于只有当在相应的前一步骤中认为存在损伤时才执行步骤(b)和/或(c)。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于在步骤(a)中求得并且比较同步期间的持续时间，该持续时间对于当前的同步过程是必需的，并且对在同步过程起动到当前的同步过程开始之间经过的时间保持不考虑。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于在步骤(a)中从特性曲线族中求得给定持续时间，在该特性曲线族中该给定持续时间作为下列参数中一个或多个参数的函数来储存同步力、输出转速、变速比、换档方式。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于在步骤(a)中附加地确定当前的同步过程通过哪个判据通过自动化的换档变速器的同步控制开始并且当前的同步过程通过哪个判据结束，并且当除了当前的持续时间偏离给定持续时间外由换档执行机构走过的行程作为用于当前的同步过程开始和结束的判据使用时才确定换档执行机构中存在损伤。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述方法具有与车辆行驶状态相关地激活和去激活用于确定损伤的方法的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述方法在车辆停止时和/或在以小的转速跃变调高速档位时和/或在力大并且转速跃变小的情况下调低速档位时被去激活。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述方法在车辆行驶时和在以大的转速跃变调高速档位时和/或调低速档位直到确定的最大力时被激活。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述最大力与转速跃变相关地确定。
12.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于在步骤(b)中借助于执行机构的减压状态与执行机构的止挡之间的行程距离差来确定止挡的类型。
13.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于在步骤(c)中对于推进换档通过一个最大的负的转速变化量来确定转速范围并且对于牵引换档通过一个最大的正的转速变化量来确定转速范围，其中，在推进换档时转速范围不允许被当前的发动机转速低出并且在牵引换档中转速范围不允许被当前的发动机转速高出。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定自动化的换档变速器的换档执行机构中的损伤的方法，包括以下步骤中的至少一个(a)求得一个档位同步所需的当前的持续时间，将该当前的持续时间与用于该档位同步的给定持续时间相比较并且确定是否在换档执行机构中存在损伤，其中，当该当前的持续时间偏离该给定持续时间时认为存在损伤；(b)在置入一个档位后使换档执行机构运动直到一个止挡，确定所达到的止挡是换档执行机构的内部止挡还是变速器止挡，并且确定是否在换档执行机构中存在损伤，其中，当所达到的止挡是换档执行机构的内部止挡时认为存在损伤；(c)求得重叠阶段期间的当前的发动机转速并且将该当前的转速与这样一个转速范围进行比较，在该转速范围中期待重叠阶段期间的发动机转速，并且确定是否换档执行机构中存在损伤，其中，当该当前的转速不处于用于所期待的转速的范围中时认为存在损伤。
文档编号F16H61/32GK101061334SQ200580039627
公开日2007年10月24日 申请日期2005年10月22日 优先权日2004年11月18日
发明者马库斯·克隆普, 斯特凡·温克尔曼, 玛丽安·普赖斯纳, 赖因哈德·贝格尔 申请人:卢克摩擦片和离合器两合公司