CN111183081B - 用于运行辅助动力输出装置的方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行机动车辆的驱动系中的辅助动力输出装置(5)的方法，驱动系带有至少一个驱动设备(1)和接在驱动设备(1)和轴输出(4)之间的变速器(2)，其中为运行辅助动力输出装置(5)在变速器(2)中挂入挡位。在辅助动力输出装置(5)不间断运行时，在限定的时间段到期之后在变速器(2)中自动执行进入超速挡的切换。

Description

用于运行辅助动力输出装置的方法和控制器

技术领域

本发明涉及用于运行机动车辆的驱动系中的辅助动力输出装置的运行方法。本发明此外涉及用于执行所述方法的控制装置以及对应的电脑程序产品。

背景技术

被设计为商用车的机动车辆具有驱动设备、变速器、轴输出和至少一个辅助动力输出装置，其中辅助动力输出装置接在驱动设备和轴输出之间。辅助动力输出装置通常也称为PTO(Power take-off(动力输出装置))。特别是商用车辆的变速器通常具有辅助动力输出装置，通过辅助动力输出装置可以接通相应的商用车的辅助设备并且在相应的变速器的辅助输出端上运行。在此，在辅助设备运行时通过相应的辅助动力输出装置获取对应的驱动力矩。为了可以按需要联接和断开辅助动力输出装置，通常为辅助动力输出装置配属切换元件，其中此类切换元件通常被实施为形状锁合(formschlüssig)的切换元件，例如爪形离合器。

例如，如果这种辅助动力输出装置是安装在变速器的输出部上的用于消防车的消防用水的泵，则辅助动力输出装置的运行时间可能只有几分钟或多个小时。如果辅助动力输出装置在相同的工作点上运行多个小时，则可能缩短辅助动力输出装置的寿命甚至可能导致损坏变速箱，这是因为在功率流中存在的变速器元件(例如齿轮、盘片或轴承)在较长的时间上承受载荷。由于持续的加载，变速器元件相互分类，并且在较长的时间段上，总是变速器元件的相同的机械部位承受载荷。持续的加载也可能导致变速器元件的机械间隙的进流。这可能导致变速器元件更快地磨损或甚至损坏。

DE 10 2005 037 751 A1公开了一种用于农用车辆的驱动器。为了具有足够的功率来同时运行行驶驱动部和辅助动力输出装置，驱动马达被构造为应使其可以以至少两个功率特征运行。其中驱动马达输出更高的功率的第二功率特征是同时运行辅助动力输出装置和行驶驱动部所需的。第一功率特征通常在辅助动力输出装置关闭时使用，以免使行驶驱动部过载。根据DE 10 2005 037 751 A1，如果行驶驱动部实际上将要过载，则不允许驱动马达增加功率。

发明内容

从上述的现有技术出发，本发明的任务是提出一种用于运行机动车辆的驱动系中的辅助动力输出装置的新颖的方法。此外，应该给出被设计为执行所述方法的控制装置和用于执行所述方法的电脑程序产品。

从方法技术方面，此任务通过根据本发明的用于运行机动车辆的驱动系中的辅助动力输出装置的方法来解决。

本发明建议了一种用于运行机动车辆的驱动系中的辅助动力输出装置的方法。驱动系包括至少一个驱动设备和接在驱动设备和轴输出之间的变速器。为了运行辅助动力输出装置在变速器中挂入挡位，并且通过可以被设计为形状锁合或摩擦锁合(reibschlüssig)的切换元件的切换元件将辅助动力输出装置联接到变速器的辅助动力输出装置轴上。

此外，在机动车辆的驱动系中在变速器和轴输出之间可以布置分动器，其中变速器的变速器输出轴与分动器的变速器输入轴连接。分动器具有与轴输出连接的变速器输出轴和与辅助动力输出装置连接的辅助动力输出装置轴。

辅助动力输出装置优选地被设计为静态辅助动力输出装置，即，通过辅助动力输出装置可以在机动车辆的车辆停车期间运行辅助设备。变速器或分动器的通向轴输出的变速器输出轴因此在辅助动力输出装置运行期间从轴输出脱开，其中通过辅助动力输出装置轴可以获取用于驱动辅助动力输出装置的转矩。

机动车辆的驱动设备可以被设计为燃气机或内燃机、电动马达或包括内燃机和电动马达的液压驱动器。

变速器优选地是自动变速器或自动化的变速器，其例如可以被设计为自动变速器、自动化的分级换挡变速器、双离合器变速器、功率分流式无极变速器等。在此，机动车辆变速器也可以由多个变速器组来组成。

机动车辆优选地是商用车，如卡车，或是农用车或公用用途的商用车，例如消防车。

本发明现在包括如下的技术观点，即在辅助动力输出装置不间断运行中，在限定的时间段到期之后在变速器中自动执行进入超速挡的切换。

换言之，在限定的第一时间段到期后，在变速箱中执行进入超速挡的强制切换。在此，超速挡应理解为与在辅助动力输出装置的不间断运行期间挂入变速器中的变速器挡位不同的变速器挡位。依赖于被驱动的辅助设备并且依赖于可从驱动设备获得的功率地，在根据本发明的方法的框架中，待实施的自动切换可以作为降挡或升挡来执行。因此，例如如果对于辅助动力输出装置的不间断的运行在变速器中挂入第六挡，则切换到第五挡或第七挡或切换到第四挡或第八挡作为超速挡。优选地，切换到与当前挂入的挡位相邻的变速器挡位。为了运行辅助动力输出装置在变速器中待挂入的变速器挡位优选被存储在变速器控制器中。例如，用于运行辅助动力输出装置的最大允许的变速器挡位可以被存储在变速器控制器中。如果在运行辅助动力输出装置的过程中已存在用于辅助动力输出装置的最大允许的变速器挡位，则在限定的时间段到期之后，仅允许作为降挡的进入超速挡的强制切换。

通过在限定的第一时间段到期后在变速箱中进行进入超速挡的强制切换，可以将处在功率流中的变速器元件(如齿轮、盘片或轴承)去负荷。以此制约了变速器的寿命缩短或损坏。

限定的第一时间段(在该第一时间段后应进行进入超速挡的自动切换)可自由适用。该时间段例如可以依赖于在变速器输出上运行哪种类型的辅助动力输出装置。因此，例如当通过辅助动力输出装置运行作为辅助设备的消防车的灭火泵时，可以在四个小时的时间段后进行进入超速挡的自动切换。

应进行进入超速挡的自动切换的时间点可以通过计时器确定。计时器可以例如在辅助动力输出装置的运行点处在为其所预设的转矩等级中时被启动。在限定的时间段到期之后或在达到针对计时器可预定的阈值之后或超过针对计时器可预定的阈值上限之后或低于针对计时器可预定的阈值下限之后，实施进入超速挡的自动切换。

以本发明可延长变速器的寿命。

根据有利的改进方案，变速器仅针对可预定的第二时间段切换进入超速挡。可规定的第二时间段(在该第二时间段期间将超速挡挂入变速器)可自由适用，并且例如可以为直至十分钟，优选地直至两分钟。在变速器中挂入超速挡之后，可以启动第二计时器，利用第二计时器确定将超速挡挂入变速器的时间。在可预定的第二时间段到期之后或在达到可预定的阈值之后或超过可预定的阈值上限之后或低于可预定的阈值下限之后，自动改变到先前挂入的变速器挡位，并且又以先前挂入的变速器挡位来运行辅助动力输出装置。预设将计时器复位。

本发明的该改进方案的优点在于，仅在针对处于功率流中的变速器元件去负荷所需时才以挂入变速器的超速挡运行辅助动力输出装置。然后又可以利用为辅助动力输出装置的实际运行所设的变速器挡位来再次运行辅助动力输出装置。

可以规定，车辆操作者可以中断以挂入变速器的超速挡进行的辅助动力输出装置的运行。在超速挡中，通过辅助动力输出装置驱动的辅助设备不再以额定功率运行。因此，如果进入超速挡的自动切换在辅助设备必须以额定功率运行的时间点被触发，可以由车辆操作者中断该切换。例如，车辆操作者可以通过转矩需求来中断超速挡。转矩需求可以通过强烈操纵行驶踏板来进行。如果在挂入的超速挡期间检测到转矩需求，则离开超速挡并且在变速器中再次挂入先前挂入的为辅助动力输出装置运行所预定的挡位。通过车辆操作者中断以挂入变速器的超速挡进行的运行可以存储在统计存储器中。因此，可以在随后的时间点读取统计存储器和存储在其中的数据，例如在超速挡中的运行被中断的时间点、日期和频繁性。

根据有利的改进方案，如果经由辅助动力输出装置驱动的辅助设备以降低的功率运行，则在限定的第一时间段到期之前就已经执行进入超速挡的自动切换。

如上所阐述，当辅助动力输出装置的运行点处于针对辅助动力输出装置所预定的转矩等级中时启动计时器。根据该改进方案规定，如果计时器尚未达到或超过或低于所规定的时间段或时间阈值，但是辅助动力输出装置以降低的功率运行，则已经可以执行进入超速挡的自动切换。为此，还可以考虑限定的第三时间段，该第三时间段短于限定的第一时间段。因此可以规定，当以降低的功率运行辅助动力输出装置时，仅在限定的第三时间段到期之后但尚在限定的第一时间段到期之前进行进入超速挡的自动切换。

当车辆操作者例如通过***纵的行驶踏板的后移来降低驱动设备的转矩时，以降低的功率来运行辅助动力输出装置。可以借助于设在驱动系中的转矩传感器或借助传感器(经由该传感器来检测驶踏板位置的角度或节气门的气门开放角度)来确定驱动设备的转矩降低。

如果在针对超速挡所预定的第二时间段上以超速挡运行辅助动力输出装置，则在变速器中再次挂入原来的变速器挡位并且将计时器复位。其优点是已经可以相对早地挂入超速挡，也就是说在辅助动力输出装置的如下运行阶段中挂入超速挡，即，在该运行阶段中在超速挡中的运行不引起干扰。

因此例如，如果如前所述经由辅助动力输出装置已经运行消防车的灭火泵，则在灭火泵不间断运行超过两小时并且检测到以降低的功率进行的辅助动力输出装置运行时，变速器可以已经切换到超速挡中。如果不再存在以降低的功率的运行，则仅在辅助动力输出装置的四小时的不间断运行到期之后才在变速器中执行进入超速挡的强制切换。

如果由于以降低的功率的运行使得在变速器中挂入超速挡，则可以规定，当车辆操作者通过操纵行驶踏板来需求驱动设备的更高的转矩时在变速器中内再次挂入原来的挡位。

如果进行进入超速挡的自动切换，则可以规定，相对应地通知车辆操作者。如果由于辅助动力输出装置的持续运行而对变速器进行的保护措施被激活或处于激活，那么可以例如作为在显示器上的提示文字向车辆操作者显示。显示器可以布置在机动车辆的显示台或仪表台中，例如布置在仪表板中。

根据本发明的有利的改进方案规定，当在变速器中挂入超速挡时以如下方式运行驱动设备，即，使得辅助动力输出装置轴的转速相应于辅助动力输出装置轴进行自动切换之前的转速。辅助动力输出装置因此以恒定的转速运行。为此，变速器控制部可以向发动机控制部要求目标转速或目标转矩，并且因此确保辅助动力输出装置轴上的转速即使在超速挡期间也保持恒定。如果实施降挡作为自动切换，则因此可以规定，针对降挡的时间段对应地升高驱动设备的转速。而如果实施升挡作为自动切换，则因此可以规定，针对升挡的时间段降低驱动设备的转速。以此实现，可以根据载荷来存储用于辅助动力输出装置的多个行驶曲线。

本发明此外涉及被设计为用于执行根据本发明的方法的控制装置。控制装置包括用于执行根据本发明的方法的部件。该机构是硬件侧的部件和软件侧的部件。控制装置的硬件侧的部件是数据接口，以便与驱动系的参与执行根据本发明的方法的组件交换数据。硬件侧的部件还包括用于数据存储的存储器和用于数据处理的处理器。软件侧的部件包括用于执行根据本发明的方法的程序模块。

因此，用于执行根据本发明的方法的控制装置包括至少一个接收接口，接收接口被设计为例如接收：显示用于运行辅助动力输出装置的驾驶员侧的需求的操作元件的信号；显示车辆停车的信号；用以推断在变速器中挂入的挡位的位置传感器或距离传感器的信号；以及用以检测行驶踏板的位置或操纵的位置传感器或距离传感器的信号。控制装置此外具有评估单元，以便评估接收到的输入信号或接收到的输入信号的信息。控制装置可以制作且存储关于多个转矩等级的内部统计数据。此外，转矩等级可以依赖于驱动设备的功率和辅助动力输出装置的功率来限定。例如，可以规定三个转矩等级。根据接收到的输入信号或接收到的输入信号的信息，控制装置确定辅助动力输出装置在哪个转矩等级中运行，并且辅助动力输出装置已经不中断地在该转矩等级中运行多久。在辅助动力输出装置不中断运行中在限定的时间段到期之后，控制装置通过发送接口发出对应的控制信号，通过该控制信号在变速器中允许进入超速挡的切换。限定的时间段可以例如依赖于辅助动力输出装置在哪个转矩等级中运行。如果在辅助动力输出装置运行期间在限定的时间段到期之前已经离开转矩等级，则不进行进入超速挡的切换，且将该转矩等级的对应的计时器复位。

前述信号仅是示例性陈述并且不应限制本发明。检测到的输入信号和发出的控制信号可以通过车辆总线(例如通过CAN总线)传输。控制装置可以例如被设计为中央电子控制器或电子变速器控制器。

根据本发明的解决方案也可以表现为电脑程序产品，该电脑程序产品当在控制装置的处理器上运行时根据软件地引入执行配属的根据本发明的方法步骤的处理器。结合上下文，本发明的主题也包括可电脑读取的介质，在该介质上可调取地存储前述电脑程序产品。

附图说明

本发明的优选改进方案由下文的描述中得到。以不受限制的方式根据附图详细解释本发明的实施例。其中：

图1示出被设计为商用车辆的机动车辆的示例性的驱动系简图。

具体实施方式

图1示出了被设计为商用车辆的机动车辆的驱动系简图，驱动系带有被设计为燃气机或内燃机的驱动设备1。

此外，机动车辆包括接在驱动设备1和轴输出4之间的变速器2和分动器3。

变速器2可以例如被设计为自动变速器或自动化的换挡变速器。在将变速器2设计为自动化的换挡变速器时，已知可以在被设计为燃气机的驱动设备1和变速器2之间接有在此未图示的离合器。在离合器打开时将驱动设备1从变速器2脱离，而在离合器闭合时将驱动设备1联接到变速器2上。

驱动设备1作用到变速器2的变速器输入轴6上。轴输出6联接到变速器3的输出轴8上。此外，变速器2的变速器输出部和分动器3的变速器器输入部通过轴7相互联接。分动器3可以因此在变速器2和轴输出4之间安装在万向节线路中。轴输出4可以例如包括后桥差速器。

被设计为商用车的机动车辆此外包括至少一个辅助动力输出装置5。相应的辅助动力输出装置5作用到分动器3的辅助动力输出装置轴9上。可以在辅助动力输出装置轴9上获取用于驱动辅助动力输出装置5的转矩。

驱动系例如可以是消防车的驱动系。因而可以通过一个辅助动力输出装置或多个辅助动力输出装置来运行辅助设备，例如泵、泡沫混合***或水炮或灭火臂。驱动设备1的驱动能量必须最佳地被传递到消防车的灭火技术器件上。

该力传递例如可以通过被设计为所谓的分轴式变速器的分动器3进行。驱动设备1的全部功率可以通过分轴式变速器传递到消防技术的辅助设备上。为此，轴输出4通过分轴式变速器脱开，并且驱动设备1的驱动功率可用于运行至少一个辅助动力输出装置5。因此，消防技术的辅助设备可以以连续使用的方式运行。

为了运行辅助动力输出装置，在变速器2中挂入挡位，并且通过在此未图示的切换元件将辅助动力输出装置5联接到分动器3的辅助动力输出装置轴9上，该切换元件可以被设计为形状锁合或摩擦锁合的切换元件。

现在规定，在辅助动力输出装置不间断运行时，在限定的时间段到期之后，在变速器2中自动执行进入超速挡的强制切换。

由此可以为变速器元件去负荷，并且可以制约变速器的寿命缩短或损坏。

附图标号列表

1       驱动设备

2       变速器

3       分动器

4       轴输出

5       辅助动力输出装置

6       变速器输入轴

7       变速器输出轴

8       分动器的分动器输出轴

9       分动器的辅助动力输出装置轴

Claims (11)

1.一种用于运行机动车辆的驱动系中的辅助动力输出装置(5)的方法，所述驱动系带有至少一个驱动设备(1)和接在所述驱动设备(1)和轴输出(4)之间的变速器(2)，其中为运行所述辅助动力输出装置(5)在变速器(2)中挂入变速器挡位，其特征在于，在所述辅助动力输出装置(5)不间断运行时，在限定的时间段到期之后在变速器(2)中自动执行进入超速挡的切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变速器(2)仅针对能预定的时间段切换到所述超速挡中，并且在所述能预定的时间段到期之后，自动再次挂入先前挂入的变速器挡位。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，车辆操作者能够借助转矩需求来中断辅助动力输出装置(5)以挂入变速器(2)中的超速挡的运行。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，当通过辅助动力输出装置(5)驱动的辅助设备以降低的功率运行时，在限定的时间段到期之前已经自动执行进入超速挡的切换。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当车辆操作者为了运行辅助动力输出装置(5)而需求所述驱动设备(1)的更高的转矩时，在变速器(2)中再次挂入原来的变速器挡位。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，通知车辆操作者进入超速挡的自动切换。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动设备(1)以如下方式运行，即，在变速器(2)中挂入超速挡时辅助动力输出装置轴(9)的转速相应于在切换到所述超速挡之前辅助动力输出装置轴(9)的转速。

8.一种用于运行机动车辆的驱动系中的辅助动力输出装置(5)的控制装置，所述驱动系带有至少一个驱动设备(1)和接在所述驱动设备(1)和轴输出(4)之间的变速器(2)，其中所述控制装置包括：至少一个被设计为从驱动系部件接收信号的接收接口、用于评估接收到的输入信号的评估单元和发送接口，以便将控制信号发出到驱动系部件上，其中所述控制装置控制促动器以用于运行辅助动力输出装置(5)，通过所述促动器在变速器(2)中挂入变速器挡位，其特征在于，在限定的时间段到期之后在所述辅助动力输出装置(5)不间断运行中所述控制装置驱控促动器，通过所述促动器在变速器(2)中挂入超速挡。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置在控制侧实施根据权利要求1至2中任一项所述的方法。

10.一种能电脑读取的数据载体，在所述能电脑读取的数据载体上存储有电脑程序产品的程序代码手段，当所述电脑程序产品在电脑上或在对应的计算单元上实施时，程序代码手段执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的全部步骤。

11.根据权利要求10所述的能电脑读取的数据载体，其特征在于，计算单元是根据权利要求8所述的控制装置。

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