專利名稱：自動(dòng)橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法，更具體地說，涉及一種用于具有雙驅(qū)動(dòng)橋(tandem drive axle)總成的車輛的橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法。
背景技術(shù)：
具有相互鄰近的前部后車橋和后部后車橋的雙驅(qū)動(dòng)橋總成為眾所周知。這種雙驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)總成廣泛地用于重型卡車及其它長途運(yùn)輸車輛，例如公共汽車，這種汽車具有大的車重和/或高的載貨能力。在這種總成中，兩個(gè)后車橋均可被動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。
橋間差速器(IAD)一般用于上述車輛，以在雙驅(qū)動(dòng)橋的前車橋和后車橋之間分開輸入軸的扭矩。通常，車輛駕駛員嚙合或分離鎖定裝置，其通過氣動(dòng)開關(guān)使IAD超限或不工作，該氣動(dòng)開關(guān)一般安裝在車輛的儀表盤上。所述氣動(dòng)開關(guān)再將空氣施加至車橋裝的致動(dòng)器上，該致動(dòng)器嚙合滑動(dòng)牙嵌離合器，以“鎖定”橋間差速器。
然而，上述嚙合/分離IAD的手動(dòng)方法具有若干缺點(diǎn)。第一，車輛駕駛員沒有注意車輪端發(fā)生打滑而嚙合IAD，可能導(dǎo)致持續(xù)故障；第二，在操作期間具有明顯打滑時(shí)嚙合IAD，可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)橋損壞；第三，讓IAD長時(shí)間地嚙合可能導(dǎo)致“傳動(dòng)系回轉(zhuǎn)振動(dòng)(wind-up)”，并導(dǎo)致未經(jīng)倒車就不能分離IAD。由于這些缺點(diǎn)，當(dāng)IAD實(shí)際嚙合與分離一般沒有顯示時(shí)，可能出現(xiàn)持久的磨損，而且駕駛員還會(huì)注意不到這種磨損。
近來，自動(dòng)橋間差速器閉鎖機(jī)構(gòu)已經(jīng)得到應(yīng)用，其中，速度傳感器已被用于監(jiān)視車輪端的速度。例如，Nelson等人的美國專利No.4,050，534概括地公開一種用于檢測第一和第二后驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)速差值的裝置，和根據(jù)雙驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速差值致動(dòng)閉鎖裝置的裝置。
Fruhwirth等人的美國專利No.5,676,219指出一種用于控制機(jī)動(dòng)車輛的車橋差速器鎖的系統(tǒng)。車橋差速器鎖則是通過車輪速度傳感器進(jìn)行控制，而車輪速度傳感器通過比較車輪的轉(zhuǎn)速來測定中間橋和十字橋之間的滑移。
Schakel的美國專利No.5,927,422提出一種用于修正驅(qū)動(dòng)輪滑移的方法和裝置，其采用車輪速度傳感器來確定驅(qū)動(dòng)軸和非驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。中央處理機(jī)則用于比較驅(qū)動(dòng)軸速度和非驅(qū)動(dòng)輪速度的比值，以鎖定各種橋間差速器。
Porter等人的美國專利No.6,174,255公開一種差速器鎖控制系統(tǒng)，其采用速度傳感器和接合角(articulation angle)傳感器，將速度信號(hào)和接合角信號(hào)傳遞至微處理機(jī)，以控制鉸接工作的車輛的前部和后部差速器上的鎖。看來在自動(dòng)模式，微處理機(jī)通過比較預(yù)測的車橋速度和自速度傳感器接收的實(shí)際速度以及來自接合傳感器的接合角來控制差速器的鎖定。
Hasegawa等人的美國專利No.6,336,069指出一種用于橋間差速器的前輪和后輪負(fù)載分配控制系統(tǒng)。其中還指出一種用于操作橋間差速器鎖測量和消除車轎之間旋轉(zhuǎn)差速的裝置，通過使用交叉角檢測傳感器配合前橋和后橋旋轉(zhuǎn)傳感器達(dá)到上述目的。
Murakami等人的美國專利No.6,524,207公開一種用于橋間差速器系統(tǒng)的控制方法，并使用至少三個(gè)旋轉(zhuǎn)頻率檢測器來檢測打滑及其它類似情況。控制器則用于檢測三個(gè)旋轉(zhuǎn)頻率中至少任一個(gè)和隨該被特別檢測出的旋轉(zhuǎn)頻率的時(shí)間的變化率，而后該控制器輸出鎖定信號(hào)至橋間差速器鎖。
然而，即使采用電流檢測裝置(current sensing means)來控制橋間差速器的的嚙合與分離，但仍可探索對檢測裝置的改進(jìn)，例如，提供數(shù)量精度高，重量輕的傳感器來進(jìn)行橋間差速器鎖作動(dòng)所需的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于具有雙驅(qū)動(dòng)橋的車輛的自動(dòng)橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法。該橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法包括為車輛提供橋間差速器的離合器鎖定機(jī)構(gòu)，該離合器鎖定機(jī)構(gòu)具有處于固定位置的第一組齒和在滑動(dòng)離合器上的第二組齒；設(shè)置速度傳感器，使得當(dāng)離合器機(jī)構(gòu)分離時(shí)，該傳感器測量滑動(dòng)離合器的速度，而當(dāng)離合器機(jī)構(gòu)完全嚙合時(shí)，即使滑動(dòng)離合器繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，所述傳感器也測量零速度；從車輛數(shù)據(jù)鏈路中提供車輛的速度；利用速度傳感器的速度和車輛的速度來確定離合器機(jī)構(gòu)嚙合的狀況。
參照附圖從下面的描述及附屬的權(quán)利要求中，本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)將一目了然，附圖構(gòu)成說明書的一部分，其中，相同的附圖標(biāo)記在各自的視圖中表示相應(yīng)的部件。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的車輛頂部平面的機(jī)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的橋間差速器的三維視圖；圖3是圖2中橋間差速器的三維視圖的局部剖視圖；圖4是圖2中橋間差速器的三維側(cè)視圖的局部剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的邏輯的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的電連接器接線圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的微處理機(jī)的電氣原理圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的嚙合的橋間差速器的側(cè)視圖；和圖9是根據(jù)本發(fā)明的分離的橋間差速器的側(cè)視圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明總體上涉及使用自動(dòng)橋間差速器(IAD)鎖定系統(tǒng)10，用于具有雙驅(qū)動(dòng)橋總成15的車輛11，通常如圖1所示。車輛11具有發(fā)動(dòng)機(jī)12，其驅(qū)動(dòng)地連接至變速器14上。主驅(qū)動(dòng)軸16從變速器14縱向延伸至雙驅(qū)動(dòng)橋總成15，并且可在一端通過一傳統(tǒng)的聯(lián)軸節(jié)17聯(lián)接至變速器14上，傳統(tǒng)的聯(lián)軸節(jié)比如撥叉或萬向節(jié)，而在另一端通過另一傳統(tǒng)的聯(lián)軸節(jié)18聯(lián)接至雙驅(qū)動(dòng)橋總成15的輸入軸30上。
車輛11可以是具有雙驅(qū)動(dòng)橋總成的任何車輛，比如卡車，公共汽車或其它長途運(yùn)輸車輛，這種車輛具有雙驅(qū)動(dòng)橋總成，該雙驅(qū)動(dòng)橋總成包括兩個(gè)軸向隔開的車橋。雙驅(qū)動(dòng)橋總成15通常位于車輛后部附近，因此，本文稱為雙后驅(qū)動(dòng)橋總成。雙后驅(qū)動(dòng)橋總成15包括后部后車橋22，其又包括軸向?qū)?zhǔn)的右半軸和左半軸，這些軸通過車橋差速器23驅(qū)動(dòng)。此外，前部后車橋24同樣包括軸向?qū)?zhǔn)的右半軸和左半軸，這些軸通過車橋差速器25驅(qū)動(dòng)。雙后驅(qū)動(dòng)橋總成15的車橋22和24在此處被軸向地隔開，但是相互鄰近，朝向車輛11的一端。
迄今所述的整體車輛11和雙后驅(qū)動(dòng)橋總成15的所有部件可能是傳統(tǒng)的。因此，兩個(gè)車橋差速器23和25(該差速器23和25區(qū)別于隨后將要描述的橋間差速器)可能是傳統(tǒng)的。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖2，優(yōu)選實(shí)施例的雙驅(qū)動(dòng)橋橋間總成20在其前端具有殼體26，以旋轉(zhuǎn)支承縱向延伸的輸入軸30，其可與車輛驅(qū)動(dòng)軸16軸向?qū)?zhǔn)。輸入軸30的前端通過聯(lián)軸節(jié)18以直接驅(qū)動(dòng)的關(guān)系聯(lián)接至車輛驅(qū)動(dòng)軸16上。輸入軸30裝在橋間差速器20內(nèi)，以將輸入扭矩從車輛驅(qū)動(dòng)軸傳輸至橋間差速器20。圖2中還示出橋間輸出軸31，因此它將扭矩傳輸至后部后車橋22(通過輸出驅(qū)動(dòng)軸50和后部聯(lián)軸節(jié)62，如圖1所示)，圖2中還示出旋轉(zhuǎn)側(cè)斜齒圓柱齒輪速度傳感器27和旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)離合器鎖定速度傳感器28。傳感器27和28可能是傳統(tǒng)使用的傳感器。
如圖3所示，車輛IAD20進(jìn)一步包括離合器鎖定機(jī)構(gòu)32，該鎖定機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)側(cè)斜齒圓柱齒輪33和旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)離合器34。如圖3所示，滑動(dòng)離合器鎖定機(jī)構(gòu)32被嚙合并隨后被鎖定，此處的鎖定系由斜齒圓柱齒輪的齒33a和滑動(dòng)離合器的齒34a以相互嚙合的關(guān)系限定。應(yīng)當(dāng)注意，斜齒圓柱齒輪的齒33a處于固定的位置。
另一方面，圖4是圖2中橋間差速器20的罩26在滑動(dòng)離合器傳感器28附近截取的局部剖面?zhèn)纫晥D，示出了正在分離(也叫做開鎖)的滑動(dòng)離合器鎖定機(jī)構(gòu)32，這時(shí)旋轉(zhuǎn)側(cè)斜齒圓柱齒輪33的齒33a和滑動(dòng)離合器34的齒34a被分開。
圖4還示出滑動(dòng)離合器速度傳感器28在滑動(dòng)離合器34的齒34a上對準(zhǔn)。當(dāng)滑動(dòng)離合器鎖定機(jī)構(gòu)32分離時(shí)，滑動(dòng)離合器速度傳感器28通過檢測從滑動(dòng)離合器速度傳感器28下方通過的離合器34的旋轉(zhuǎn)齒34a是否存在來測量滑動(dòng)離合器34的速度。這樣，當(dāng)齒輪33和離合器34分離時(shí)，滑動(dòng)離合器速度傳感器28便發(fā)出滑動(dòng)離合器信號(hào)至微處理機(jī)35(參見圖7，例如MC9S12D64)，以確定滑動(dòng)離合器34的速度。然而，當(dāng)離合器機(jī)構(gòu)32完全嚙合時(shí)(如圖3所示)，即使滑動(dòng)離合器34持續(xù)旋轉(zhuǎn)，傳感器28所測量到的滑動(dòng)離合器速度也為零。
如圖3所示，斜齒圓柱齒輪速度傳感器27通過檢測第二斜齒圓柱齒輪的齒33b是否存在并發(fā)出斜齒圓柱齒輪信號(hào)至微處理機(jī)35(參見圖7)來確定斜齒圓柱齒輪33的速度。
當(dāng)齒輪33和離合器34被鎖定時(shí)，滑動(dòng)離合器速度傳感器28不再檢測齒34a是否存在。本發(fā)明即時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離合器機(jī)構(gòu)32被鎖定時(shí)，滑動(dòng)離合器速度傳感器28不發(fā)出信號(hào)至微處理機(jī)35，即使滑動(dòng)離合器34繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這是因?yàn)殡x合器傳感器28處于特定的位置。微處理機(jī)35確定沒有信號(hào)這表示離合器機(jī)構(gòu)32已被鎖定。因此，微處理機(jī)35得到離合器機(jī)構(gòu)32的鎖定或開鎖狀態(tài)的信息，除兩個(gè)速度傳感器27、28外，不需要單獨(dú)的傳感器。
參照圖5，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的邏輯的流程圖。當(dāng)自動(dòng)IAD鎖定系統(tǒng)10啟動(dòng)時(shí)，接合的螺線管37(有關(guān)與螺線管35和各種燈及發(fā)光二極管(LED)相關(guān)聯(lián)的輸入端和輸出端參見圖6)斷開，而且車輛駕駛室內(nèi)的“開鎖燈”連續(xù)地燃亮，以向車輛11的駕駛員表示，離合器機(jī)構(gòu)32已開鎖。
通過微處理機(jī)35的幫助，系統(tǒng)10因此確定滑動(dòng)離合器34的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與側(cè)斜圓柱齒輪的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)之間數(shù)學(xué)絕對差值是否大于最小極限；確定滑動(dòng)離合器的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與側(cè)斜圓柱齒輪的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)之間數(shù)學(xué)絕對差值是否小于最大極限；確定車輛的速度小于第三極限，所述車輛的速度從發(fā)動(dòng)機(jī)12中電子控制裝置的車輛通信數(shù)據(jù)鏈路上獲得的(例如，如圖6-7所示的通信鏈路J1587或通信鏈路1939)；確定重鎖計(jì)時(shí)器已終止；確定已沒有手動(dòng)開鎖和保持的要求。如果所有這些條件得到滿足，則系統(tǒng)10通過接通接合螺線管37，啟動(dòng)接合計(jì)時(shí)器，使橋間差速器離合器機(jī)構(gòu)32開始接合并使“鎖定”燈閃爍。
當(dāng)處于IAD接合模式時(shí)，系統(tǒng)10監(jiān)視車輛的速度，以便確定車輛的速度是否大于第三極限。如果車輛的速度大于第三極限，或者接合計(jì)時(shí)器已終止，所述系統(tǒng)則分離IAD20，其包括斷開接合螺線管37，并使“開鎖燈”閃爍。
應(yīng)當(dāng)注意，接合螺線管37可能于車輛內(nèi)部/上面任何不會(huì)被損壞的地方。螺線管37控制壓縮空氣流流過進(jìn)氣口38(參見圖2和3)。如圖8和9所示，空氣使橋間差速器離合器機(jī)構(gòu)32嚙合(圖8)或分離(圖9)，離合器機(jī)構(gòu)32還可包括各種其它的部件(推桿42，活塞43，換檔缸44，換檔撥叉45，選擇器開關(guān)46(相對于本發(fā)明的微處理機(jī)35控制，其用于手動(dòng)控制中)和彈簧47)。圖8-9按照慣例示出，氣流由選擇器開關(guān)46控制，但是在本發(fā)明中，可以采用單獨(dú)的螺線管37，以使壓縮空氣能進(jìn)入或不能進(jìn)入進(jìn)氣口38，其隨后使撥叉45移動(dòng)滑動(dòng)離合器34。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)現(xiàn)是，可選擇地如上所述，當(dāng)IAD20在接合的過程中時(shí)，系統(tǒng)10可將車輛通信數(shù)據(jù)鏈路信息(通信鏈路J1939或其它類似鏈路)傳遞至發(fā)動(dòng)機(jī)12內(nèi)的電子控制裝置以即時(shí)斷開發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。已經(jīng)證明，上述發(fā)現(xiàn)可使IAD20的接合變得平穩(wěn)。
當(dāng)系統(tǒng)10確定通過滑動(dòng)離合器速度傳感器28測出滑動(dòng)離合器的RPM接近約等于零時(shí)，IAD20便被鎖定，而接合螺線管37處于接通狀態(tài)(即鎖定)，而且系統(tǒng)10使鎖定燈連續(xù)地燃亮。系統(tǒng)10一直保持在IAD鎖定位置，直到下列條件中任何一種傳遞至系統(tǒng)10為止a)車輛速度大于第三極限；b)鎖定計(jì)時(shí)器已終止，同時(shí)駕駛員沒有正在發(fā)出手動(dòng)鎖定和保持的要求；或c)駕駛員未發(fā)出手動(dòng)開鎖的要求。然而，如果這些條件中的任何一種被傳遞至系統(tǒng)10，則系統(tǒng)10便通過斷開(即開鎖)接合螺線管37使IAD20分離，并使開鎖燈閃爍。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)現(xiàn)是，可選擇地，當(dāng)IAD20在上述分離過程中時(shí)，系統(tǒng)10可將車輛通信數(shù)據(jù)鏈路信息傳遞至發(fā)動(dòng)機(jī)12內(nèi)的電子控制裝置，以即時(shí)斷開發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。已經(jīng)證明，上述發(fā)現(xiàn)可使IAD20的分離變得平穩(wěn)。
當(dāng)處于IAD分離模式時(shí)，系統(tǒng)10監(jiān)視滑動(dòng)離合器的RPM，以便確定滑動(dòng)離合器34是否大于零(即齒33a、34a不再嚙合)。如果滑動(dòng)離合器的RPM大于零，則系統(tǒng)10將IAD20退回至如上所述的開鎖模式，此時(shí)接合螺線管37仍保持?jǐn)嚅_，而且車輛駕駛室內(nèi)的“開鎖燈”連續(xù)地燃亮，以向車輛11的駕駛員表示，離合器機(jī)構(gòu)32已開鎖。
圖6表示微處理機(jī)35與系統(tǒng)10的輸入端和輸出端(例如，27，28，37和各種傳統(tǒng)的燈/發(fā)光二極管)的接線。應(yīng)當(dāng)明白，系統(tǒng)10并不受限于燈，發(fā)光二極管，螺線管，使空氣流至換檔撥叉45引起鎖定機(jī)構(gòu)32接合或分離的氣動(dòng)裝置。
按照專利法的規(guī)定，本發(fā)明的工作原理及模式已在其優(yōu)選實(shí)施例中作了描述和具體說明。但是，必須懂得，除非特別的解釋和具體說明外，本發(fā)明在不背離其精神或范圍的前提下可以實(shí)地應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種用于具有雙驅(qū)動(dòng)橋的車輛的橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法，該方法包括為車輛提供橋間差速器的離合器鎖定機(jī)構(gòu)，所述離合器鎖定機(jī)構(gòu)具有處于固定位置的第一組齒和在滑動(dòng)離合器上的第二組齒；設(shè)置速度傳感器，使得當(dāng)所述離合器機(jī)構(gòu)分離時(shí)，該傳感器測量所述滑動(dòng)離合器的速度，而當(dāng)所述離合器機(jī)構(gòu)完全嚙合時(shí)，即使所述滑動(dòng)離合器繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，該傳感器也測量零速度；從車輛數(shù)據(jù)鏈路中提供所述車輛的速度；并且利用所述速度傳感器的速度和所述車輛的速度來確定離合器嚙合的狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法，其特征在于，所述第一組齒在斜齒圓柱齒輪上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法，其特征在于，當(dāng)所述離合器機(jī)構(gòu)分離時(shí)，所述速度傳感器位于所述第二組齒的上方。
4.一種橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法，該方法包括為車輛提供橋間差速器的離合器鎖定機(jī)構(gòu)，所述離合器鎖定機(jī)構(gòu)具有帶有設(shè)在固定位置的一組齒的斜齒圓柱齒輪和設(shè)有一組齒的滑動(dòng)離合器；設(shè)置速度傳感器，使得當(dāng)所述離合器機(jī)構(gòu)分離時(shí)，該傳感器測量所述滑動(dòng)離合器的速度，而當(dāng)所述離合器機(jī)構(gòu)完全嚙合時(shí)，即使所述滑動(dòng)離合器繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，該傳感器也測量零速度；提供所述車輛的速度；并且采用微型計(jì)算機(jī)測量來自所述速度傳感器的速度和來自車輛數(shù)據(jù)鏈路的所述車輛速度，以確定離合器嚙合的狀況；其中，當(dāng)所述離合器機(jī)構(gòu)分離時(shí)，所述速度傳感器位于所述滑動(dòng)離合器齒的上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于具有雙驅(qū)動(dòng)橋的車輛的自動(dòng)橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法。該橋間差速器鎖作動(dòng)檢測方法包括為車輛提供橋間差速器的離合器鎖定機(jī)構(gòu)，該離合器鎖定機(jī)構(gòu)具有處于固定位置的第一組齒和在滑動(dòng)離合器上的第二組齒；設(shè)置速度傳感器，使得當(dāng)離合器機(jī)構(gòu)分離時(shí)，該傳感器測量滑動(dòng)離合器的速度，而當(dāng)離合器機(jī)構(gòu)完全嚙合時(shí)，即使滑動(dòng)離合器繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，該傳感器也測量零速度；從車輛數(shù)據(jù)鏈路中提供車輛的速度；并且利用速度傳感器的速度和車輛的速度來確定離合器機(jī)構(gòu)嚙合的狀態(tài)。
文檔編號(hào)F16H48/00GK1877166SQ20061010061
公開日2006年12月13日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月8日
發(fā)明者J·A·貝弗利, S·P·克勞森, L·J·溫斯特魯普 申請人:達(dá)納公司