專利名稱：用于確定變速器過濾器的剩余使用壽命的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于預(yù)測車輛變速器的流體過濾器的剩余使用 壽命的裝置和方法。
背景技術(shù)：
車輛變速器包括用于防止或減小變速器流體的供應(yīng)中懸浮的顆 粒、碎屑或其它污染物的大小和數(shù)量的流體過濾器，變速器流體最終 與變速器的移動部件接觸，其中這些碎屑可能潛在地影響各種移動 閥、齒輪或其它關(guān)鍵部件的性能和運行。同樣，變速器過濾器可能防 止在變速器外殼自身內(nèi)所產(chǎn)生的顆粒離開變速器外殼。典型顆?；蛩?屑包括由于配合的硬齒面齒輪之間的動態(tài)接觸所產(chǎn)生的金屬碎片、片 段或切屑，由于離合器片在摩擦界面的磨損所產(chǎn)生的細(xì)微摩擦材料殘 渣或者來自組成變速器或傳導(dǎo)變速器流體的各種系統(tǒng)部件的其它的 這樣的-年屑。變速器過濾器通常包括于外部過濾器殼內(nèi)并且必須被清洗、替換 或另外定期適當(dāng)維護(hù)。必需進(jìn)行適當(dāng)過濾器維護(hù)以確保變速器流體通 過變速器內(nèi)的介質(zhì)有效地流動，在過濾器元件內(nèi)不受任何過量積累的 碎屑阻礙，即，流體供應(yīng)流經(jīng)并^C過濾的過濾器的該部分。而且，需 要適當(dāng)過濾器維護(hù)來確保過濾器元件自身不會因為過量碎屑積累所 致的壓差積累或流體背壓而過早破裂。變速器過濾器的周期性維護(hù)通常在規(guī)定維護(hù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行，而且 建議的過濾器替換通常以英里數(shù)為基礎(chǔ)表示，例如每行駛30,000英里或每年。然而，對于某些操作者而言，規(guī)定維護(hù)可能不是最佳的。舉 例說來，規(guī)定維護(hù)可能需要里程計讀數(shù)的人工記錄和跟蹤，這不可能 總是可靠并且一致地執(zhí)行，潛在地導(dǎo)致延遲的或錯過的過濾器替換。 而且，規(guī)定時段的過濾器維護(hù)假設(shè)一般的駕駛條件和習(xí)慣，而實際上 上可變地形、換檔頻率、換檔效率、交通條件和其它環(huán)境和運行因素 結(jié)合使得特定變速器過濾器的實際使用壽命對于車輛和/或操作者而 言是獨特的。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明提供一種車輛，其具有變速器，用于過濾器變速器 流體供應(yīng)的過濾器、用于確定該變速器的運行條件或事件的至少 一個 傳感器，以及控制器。該控制器具有算法以基于所檢測到的該變速器 的運行事件而預(yù)測過濾器的剩余使用壽命。在本發(fā)明的一個方面，運行事件是變速器的完成的換檔事件或零 輸出速度事件。在本發(fā)明的另 一方面，該控制器響應(yīng)于所檢測到的運行事件來更 新該車輛的累積距離和該變速器的累積運行時間。在本發(fā)明的另一方面，換檔傳感器確定對應(yīng)于該完成的位移事件 的換檔信號，并且速度傳感器檢測該變速器的輸出速度。在本發(fā)明的另一方面，該換檔傳感器包括算法，該算法比較所檢事件。'、、、又一 1 、、、又' 、、？在本發(fā)明的另 一方面，該控制器包括描述過濾器的距離限值的第 一查找表和描述過濾器的時間限值的第二查找表，該控制器可操作用 于訪問查找表以預(yù)測該過濾器的剩余使用壽命。在本發(fā)明的另 一方面，當(dāng)所預(yù)測的剩余使用壽命低于閾值時維修 指示器警示車輛操作者。在本發(fā)明的另 一方面，提供一種用于確定車輛中的變速器過濾器的剩余使用壽命的方法。該方法包括檢測預(yù)定變速器運行事件的存 在，使用所檢測到的預(yù)定變速器運行事件來增加累積距離變量和累積 時間變量中 一個的存儲值，以及響應(yīng)于累積時間和累積距離變量來預(yù) 測變速器過濾器的剩余使用壽命。在本發(fā)明的另一方面，預(yù)定變速器運行事件是變速器的完成的換 檔事件或零輸出速度事件。在本發(fā)明的另 一方面，預(yù)測變速器過濾器的剩余使用壽命包括比 較累積距離與距離閾值，并且確定剩余使用時間包括比較累積時間與 時間閾值。在本發(fā)明的另一方面，該方法包括部分地通過將所記錄的累積距 離值除以變速器的輸出速度與車輛的實際速度的比值來計算累積距 離。在本發(fā)明的另 一方面，該方法包括在累積距離和累積時間超過響 應(yīng)閾值時啟動維修指示器。在本發(fā)明的另 一方面，用于確定車輛中的變速器過濾器的剩余使 用壽命的方法包括檢測變速器的完成的換檔事件，響應(yīng)于該完成的換 檔事件來更新累積距離和累積時間的存儲值，以及參考 一對查找表來 基于累積時間和距離的相應(yīng) 一 個來確定變速器過濾器的剩余使用時 間和距離。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過下文執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的詳述，本 發(fā)明的上述特征和優(yōu)點和其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


圖l是車輛的示意圖，其具有變速器過濾器、控制器和用于確定該變速器過濾器的剩余使用壽命的算法；以及 圖2是介紹本發(fā)明的方法或算法的流程圖。
具體實施方式
參看附圖，其中貫穿若干附圖，相同的標(biāo)號對應(yīng)于相同或類似的 部件，并且從圖l開始，車輛IO具有與變速器16處于傳動連接的發(fā)動機(jī)25。該發(fā)動機(jī)25通過自動或手動可換檔的齒輪組14可選擇性地 連接到變速器16,該可換檔齒輪組14適于在變速器16的各種可用的 齒輪設(shè)定之間換檔或選擇。該變速器16包括變速器過濾器17,其適 于過濾變速器流體的供應(yīng)(未示出)。過濾器17可至少部分地由復(fù)合材 料、燒結(jié)金屬和/或塑料、或適于在變速器16的運行溫度范圍內(nèi)有效 地過濾變速器流體的供應(yīng)(未示出)的其它過濾介質(zhì)構(gòu)成。這種過濾介 質(zhì)可能被打褶以進(jìn)一步增加過濾器17內(nèi)的可用表面積的量，因此潛 在地增加過濾器17的使用壽命。變速器16遞送可檢測的變速器輸出速度(N)到可旋轉(zhuǎn)的輸出構(gòu)件 24,諸如傳動軸或變速器輸出軸，其中該變速器輸出速度(N)可由一個 或多個速度傳感器13直接或間接地檢測、測量或另外測定，速度傳 感器13直接附接到輸出構(gòu)件24上或在輸出構(gòu)件24附近。輸出構(gòu)件 24可操作地連接到后差速器31，該后差速器31被構(gòu)造成從輸出構(gòu)件 24到后驅(qū)動軸26分配旋轉(zhuǎn)力或扭矩從而推動或驅(qū)動多個輪28。盡管 在圖1中未示出，車輛10還可以或選擇性地包括基本上類似的前差 動器，其適于分配扭矩到前驅(qū)動軸11以向圖示的多個車輪28提供動 力或驅(qū)動車輪28，諸如，前輪驅(qū)動配置、四輪驅(qū)動配置或全輪驅(qū)動配 置。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解，車輛10具有實際車輛速度(V)，取決 于(例如)特定驅(qū)動軸傳動比和/或車輛10的車輪28中每一個的直徑， 其可不同于變速器輸出速度(N)。車輛10包括整體形成的控制單元或控制器18，其具有足夠量的 可編程存儲器19?？刂破?8被構(gòu)造成或被編程以控制車輛10內(nèi)的各 種電氣和機(jī)電運行，諸如齒輪組14的換檔循環(huán)，并且還包括控制方 法或算法100用于確定或預(yù)測過濾器17的剩余使用壽命，如將在下 文中具體討論的。維修指示器42(在圖1中縮寫為"i")電氣連接到控制 器18并且視覺和/或聽覺顯示或呈現(xiàn)一個或多個維修警告或其它維修信息，如將在下文中介紹的。換檔傳感器41可操作用于檢測對應(yīng)于齒輪組14內(nèi)的完整的齒輪 換檔或換檔事件的換檔信號(用箭頭S表示)?；蛘撸姨貏e當(dāng)變速器 16是自動變速器時，該換檔傳感器41可能采取用于變速器16的控制 算法的形式，即，"虛擬"傳感器，其被編程或存儲于控制器18的存儲 器19中，如上文所討論，并且不體現(xiàn)為實體傳感裝置或機(jī)構(gòu)。這種 類型的換檔傳感器41可(例如)取得變速器16的輸入速度(未示出)與輸件)。換檔傳感器41(不管形式如何)和該或該等速度傳感器13的輸出 優(yōu)選地經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路(諸如汽車工程師學(xué)會(SAE)標(biāo)準(zhǔn)J1850和/或 Jl939)和/或經(jīng)由直接/硬的線路或其它適當(dāng)通信鏈路或連接而與控制 器18通信?，F(xiàn)將參看圖2在下文中討論本發(fā)明的方法或算法100，其確定或 預(yù)測過濾器17的剩余使用壽命，該算法100使用換檔信號(箭頭S)(由 換檔傳感器41或由控制器18測量、計算或檢測，如上文所介紹)和變 速器輸出速度(N)(由速度變速器13測量或檢測)作為輸入到一系列計 算的一對輸入值來確定過濾器17的剩余使用壽命。參看圖2，算法100始于步驟102,其中控制器18確定變速器運 行事件(縮寫"事件X")是否已新近完成。事件X是任何適當(dāng)?shù)碾x散的 可才全測的且預(yù)定的變速器運行事件，其標(biāo)記車輛IO的運行時間通道。 在一個實施例中，事件X可以是齒輪組14(參看圖l)的完成的換檔事 件，由換檔傳感器41檢測或測量?；蛘?，事件X可能是零變速器輸 出速度事件，即，變速器輸出速度(N)(參看圖l)約等于零，如速度傳 感器13(參看圖l)所測量。在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可使用其它離散事件， 只要選定事件足以標(biāo)記車輛10的運行時間通道。如果算法100檢測 完成的事件X,它前進(jìn)到步驟104。否則，算法100直接前進(jìn)到步驟 106。在步驟104,算法100增加變量"X—Count",其可能體現(xiàn)為在控制器18(參看圖l)的存儲器19中存儲或編程的整數(shù)計數(shù)器，或者另一適當(dāng)計數(shù)器。 一旦變量"X一Count，，已經(jīng)適當(dāng)?shù)卦黾?，算?00前進(jìn)到步 驟106。在步驟106，算法100執(zhí)行計算，其調(diào)整對應(yīng)于車輛IO(參看圖 l)的累積距離和車輛10的累積運行時間的兩個另外的記錄的或存儲 的變量。在圖2中，累積距離縮寫為"dA"或同樣，累積時間縮寫為"U"。 為了調(diào)整變量"cU",算法100執(zhí)行存儲的或編程的方程，其適于增加 存儲于或記錄于存儲器19中的"累積英里，，值。累積距離(cU)可能以英 里編程，例如當(dāng)車輛10要在美國運行時，但也可能根據(jù)需要以公里 或其它適當(dāng)距離單位編程。在一個實施例中，在步驟106才丸行的方程 是^0^ = (^+ [N/3600]*[dt/(N/V)]，其中(dt)等于時間增量，且比值 (N/V)等于以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示的變速器輸出速度(N)與在上文中前面所 介紹的實際車輛速度(V)的比值?？晒烙嫳戎礜/V，或選擇性地，可基于已知驅(qū)動軸傳動比和/或車 輛IO(參看圖IO)的車輪28的直徑來預(yù)定比值N/V，并且比值N/V可 被編程到存儲器19內(nèi)。可選地，控制器18可能被車輛10的操作者 或維護(hù)人員重新編程，例如，以允許使用具有不同于制造商最初規(guī)定 的直徑的售后市場輪胎。同樣，為了調(diào)整累積時間變量(U)，算法IOO 執(zhí)行存儲的或編程的方程，其適于增加存儲器19中(U)值的存儲值。 在一個實施例中，方程以小時為單位計算"時間"，且方程是tA-U十 dt/3600。在執(zhí)行前面所介紹的這兩個計算之后，算法100前進(jìn)到步驟 108。在步驟108，算法00訪問一對查找表，其^皮存儲于或編程于控 制器18的存儲器19中并且檢索在表中的每一個中的相應(yīng)位置的數(shù) 據(jù)。第一查找表描述了過濾器17(參看圖l)的過濾器壽命距離限值， 其以英里或公里表示并且在圖2中被縮寫為"FLd"。第二查找表描述了 過濾器17(參看圖l)的過濾器壽命的時間限值，其優(yōu)選的以小時表示 并且在圖2中被縮寫為"FLt"。然后，算法IOO從每個表選擇或檢索先前在步驟104存儲或記錄的預(yù)定事件計數(shù)器變量"X—Count，，的相應(yīng)數(shù) 據(jù)值，和選擇或檢索先前在步驟106存儲或記錄的累積距離(cU)和累 積時間(U)的值。查找表可能由分別對應(yīng)于數(shù)量"X—Count/dA"和 "X_Count/tA"的剩余距離數(shù)據(jù)和剩余時間數(shù)據(jù)構(gòu)成。在分別設(shè)定變量 FLd與FLt的過濾器壽命距離和時間限值之后，算法100前進(jìn)到步驟 110。在步驟110，算法100確定累積距離(dA)或累積時間(tA)(參看步驟106)中的 一個是否超過相應(yīng)的存儲的過濾器壽命距離限值和時間限值 (FLd, FLt)(參看步驟108)。如果存儲的累積值(cU, U)中的一個超過相應(yīng) 的存儲的過濾器壽命距離限值和時間限值(FLd, FLt),該算法100前進(jìn) 到步驟112。否則，算法100返回到步驟102并且重復(fù)該步驟，如在 上文中所介紹。如對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然，以持續(xù)的方式與步驟102 的結(jié)果無關(guān)地執(zhí)行步驟106至110以確保累積距離(cU)和累積時間(U) 值被持續(xù)更新，從而確保了累積距離和時間值cU與u的準(zhǔn)確性。在步驟112，算法100啟動或照亮維修指示器42(參看圖l)以警 示車輛IO(參看圖l)的操作者需要變速器過濾器17(參看圖l)的維修。 維修指示器42可能被體現(xiàn)為指示燈、燈、信息、文本和/或呈現(xiàn)于車 輛IO(參看圖l)內(nèi)的量具或顯示屏(未示出)上的另一視覺顯示，并且可 能結(jié)合聽覺報警。優(yōu)選地，車輛10的操作者和維修人員可能根據(jù)需 要來清除或重設(shè)該維修指示器42，諸如通過使用可訪問的輸入裝置或 "清除/重設(shè)，，按鈕，其位于維修指示器42的附近或者通過使用訪問存 儲器19的維修工具。同樣，由于確定的或預(yù)測的剩余過濾器壽命數(shù) 據(jù)被算法IOO存儲于存儲器19內(nèi)，操作者或維修人員可能容易地監(jiān) 控所存儲的數(shù)據(jù)。舉例說來，操作者可能通過觀察或訪問J1939參數(shù) (在上文中在前面已介紹)和/或通過配置控制器18以在按壓"清除/重 設(shè)"按鈕(未示出)時呈現(xiàn)或顯示所存儲的資料，或者通過使用維修工具 來監(jiān)控該過濾器17的剩余壽命的百分比和/或小時數(shù)。雖然已經(jīng)具體地介紹了用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式，4旦本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員將識別在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)用于實踐本 發(fā)明的各種備選i殳計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種車輛，包括變速器，其具有帶可檢測的輸出速度的輸出構(gòu)件；過濾器，其可操作用于過濾變速器流體的供應(yīng)；至少一個傳感器，其適于確定所述變速器的運行事件；以及控制器，其具有算法用于預(yù)測所述過濾器的剩余使用壽命；其中所述算法響應(yīng)于所述運行事件來預(yù)測所述過濾器的所述剩余使用壽命。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述運行事件選 自所述變速器的完成的換檔事件、所述變速器的零輸出速度事件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其特征在于，所述控制器可操 作用于響應(yīng)于所述運行事件來更新所述車輛的累積距離和所述變速 器的累積運行時間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其特征在于，所述至少一個傳 感器包括換檔傳感器和速度傳感器，所述換檔傳感器被構(gòu)造成用于確 定對應(yīng)于所述完成的換檔事件的換檔信號，并且所述速度傳感器#皮構(gòu) 造成用于檢測所述變速器的輸出速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛，其特征在于，所述至少一個換 檔傳感器是所述控制器的一部分，其可操作用于比較所述變速器的檢 測到的速度比與存儲的速度比閾值，用于確定所述完成的換檔事件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，所述控制器包括 一對查找表，其包括描述了所述過濾器距離限值的第一查找表和描述 了所述過濾器時間限值的第二查找表，所述控制器可操作用于訪問所 述一對查找表來預(yù)測所述過濾器的所述剩余使用壽命。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，還包括維修指示 器，其被構(gòu)造成用于當(dāng)所述剩余使用壽命降到低于閾值時警示所述車 輛的操作者。
8. —種用于確定車輛中的變速器過濾器的剩余使用壽命的方法，所述方法包括檢測變速器的運行事件的存在；響應(yīng)于檢測到的所述運行事件的存在來增加累積距離變量和累 積時間變量其中一個的存儲值；以及響應(yīng)于所述累積時間變量和所述累積距離變量來預(yù)測所述變速 器過濾器的剩余使用時間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述運行事件選 自所述變速器的完成的換檔事件、所述變速器的零輸出速度事件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述預(yù)測所述變 速器過濾器的剩余使用壽命包括比較所述累積距離變量的值與距離 閾值，而且所述確定剩余使用時間包括比較所述累積時間變量的值與 時間閾值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括部分地通 過將記錄的累積距離值除以所述變速器的輸出速度與實際車輛速度 的比值來計算所述累積距離。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述距離閾值 與所述時間閾值選自 一對查找表。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述累 積距離變量和所述累積時間變量其中 一 個的值超過所述距離閾值與 時間閾值中的相應(yīng) 一 個時啟動維修指示器。
14. 一種用于確定車輛中變速器過濾器的剩余使用壽命的方法， 所述方法包括檢測變速器的運行事件；響應(yīng)于所述運行事件來更新累積距離和累積時間的存儲值；以及 參考一對查找表來基于所述累積時間和所迷累積距離其中相應(yīng) 一個來確定所述變速器過濾器的剩余使用時間和距離。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述運行事件是所述變速器的完成的換檔事件，所述方法還包括比較所述變速器的檢測到的速度比與存儲的速度比閾值，用于所述;^全測所述完成的換檔事件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述 累積時間和所述累積距離其中 一個超過時間閾值和距離閾值中的相 應(yīng)一個時啟動維修指示器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定變速器過濾器的剩余使用壽命的裝置和方法，提供一種車輛，該車輛具有變速器、變速器過濾器和控制器，該控制器具有算法或方法用于預(yù)測該過濾器的剩余使用壽命。該算法或方法使用傳感器來檢測該變速器的運行事件，諸如完成的換檔事件或零變速器輸出速度事件，并且增加累積距離和時間變量的存儲值。換檔傳感器可操作用于比較檢測到的該變速器速度比與存儲的速度比閾值來確定該完成的換檔事件。使用該累積距離和時間變量的值使用一個或多個查找表來預(yù)測該剩余使用過濾器壽命。該累積距離部分地通過使之前記錄的累積距離值除以該變速器的輸出速度比與實際車速的比值來計算。
文檔編號G01M99/00GK101265970SQ20081008119
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者B·R·考德威爾, M·A·賴因斯 申請人:通用汽車公司