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油液位测量系统和方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于确定变速器中的流体液位是否令人满意的方法。该变速器包括一个控制器并且被联接到一个动力车辆上。该方法包括用一个倾角计测量该车辆所在的表面的坡度并且用一个流体传感器测量该变速器中的流体液位。该方法还包括将所测量的坡度和流体液位发送给该控制器并且基于所测量的坡度来确定一个流体液位阈值。将所测量的流体液位与流体液位阈值进行比较，并且基于该比较来确定所测量的流体液位是否是令人满意的。
【专利说明】油液位测量系统和方法
相关申请
[0001]本申请要求于2011年7月29提交的美国临时专利申请序列号61/512，951的优先权，该申请以其全部内容通过引用结合在此。
进旦
[0001]本发明涉及一种用于测量油液位的系统和方法，并且具体涉及用于测量动力车辆的变速器的油液位同时对车辆所在的坡度进行补偿的系统和方法。
[0002]车辆中的常规油液位测量系统包括:一个管，该管被置于发动机或变速器中；以及具有指示油液位的多个测量标记的一个量油尺。因为量油尺被置于该管内，所以可以通过检查该量油尺上存在流体的位置来确定发动机或变速器内存在的油的液位。
[0003]在动力车辆中，希望的是检查发动机和变速器的油液位以确保其中存在足够的油。油量低可能由于例如过热而对发动机或变速器造成损害。常规的油液位传感器能够检测存在的油液位并且向车辆操作者提供一个读数。如果油液位太低，则操作者可以添加油，直到油液位令人满意。不幸的是，这些常规系统仅能在车辆位于水平表面上时提供准确的结果。因此，在可以测量准确的油液位之前，必须将车辆移到水平表面上。取决于周围的地形，这可能难以实现。进一步，如果油液位低，轻微的地不平状态就可能隐藏真实的油液位，从而造成在忽视这种油液位的情况下驾驶车辆。
[0004]因此，需要提供一种不管车辆所在的坡度如何都可以准确测量油液位的油液位测量系统。
附图的简要i兑明
[0005]通过参考以下对本发明的实施例的说明并结合附图，本发明的上述这些方面及其获得方式将变得更加清楚并且本发明本身将得到更好的理解，在附图中:
[0006]图1为通过一个线束连接到一个控制器上的一个变速器的一个实施例的透视图；
[0007]图2是一个变速器和控制组件的仰视图；
[0008]图3是用于确定变速器油液位的一个实施例的流程图；
[0009]图4是图3的用于确定变速器油液位的实施例的第二流程图；并且
[0010]图5是一个示例性控制器的简图。
[0011]在这几个视图中使用对应的参考号指代对应的部分。
详细说明
[0012]以下说明的本发明的实施例不旨在是排他性的或将本发明限制为以下详细说明中所披露的精确形式。而是，这些实施例被选择和描述成使得本领域技术人员可以了解和明白本发明的原理和实践。
[0013]本发明涉及发动机或变速器中的油液位测量系统。然而，该油液位测量系统可以应用于盛装有流体的任何设备或壳体。该流体可以是油、汽油、水等等。
[0014]参照图1，提供了变速器机构的一个示例性实施例。图1中示出了一个变速器102，该变速器带有一个控制器104，即变速器控制模块(“TCM”)。软件被下载至TCM104并且一个线束106将TCM104连接至变速器102上。常规线束106包括包围多根电线的一个外部塑料本体，这些电线从在线束106的一个末端处的TCM连接器110延伸到安置在线束106的相反末端处的变速器连接器108。
[0015]该线束106还可以包括其他连接器，例如速度传感器连接器。例如在图1中，一个发动机或输入速度传感器连接器112连接至变速器102的一个发动机或输入速度传感器126上。同样，在存在变矩器的实施例中，一个涡轮转速传感器连接器114将线束106连接至变速器102的一个涡轮转速传感器128上。而且，线束106的一个输出速度传感器连接器116连接至变速器102的一个输出速度传感器130上。线束106的其他可能的连接器包括一个数据总线连接器120、一个节气门位置传感器(TPS)124、一个车辆连接器118 (例如，车辆接口模块(“VIM”)连接器)、以及替代的变速器线束匹配连接器122。在其他实施例中可以存在额外的连接器和/或线束。
[0016]如所提到的，变速器102可以包括发动机或输入速度传感器126、涡轮速度传感器128、以及输出速度传感器130。在这个实施例中，变速器102是通过将变速器102的一个转换器壳体134连接至一台发动机(未示出)的飞轮壳体(未示出)上来安装到该发动机(未示出)上的。变速器102的一个转矩传递机构132，例如一个变矩器或流体耦合器，可以包括通过挠性板螺栓(未示出)而连接至一个挠性板(未示出)上的多个支耳140。对于这个实施例的目的，这种转矩传递机构132将被称为变矩器。在一些实施例中，可以不存在变矩器。在这些实施例中，变速器102的输入轴是通过例如离合器来连接至发动机的。
[0017]在一个实施例中，可以通过该变矩器132 (或者对于不带有变矩器的这些实施例而言是输入轴)而将一个内燃发动机(未示出)连接至变速器102上。该内燃发动机可以被配置成用于旋转地驱动发动机的一个连接至变矩器132输入端(未示出)上的一个输出轴(未示出)。该变矩器132可以进一步包括一个涡轮(未示出)，该涡轮通过花键连接至变速器102的一个涡轮轴(未示出)上。该涡轮轴(未示出)又可以连接至变速器102的一个可旋转的输入轴(未示出)上或者与该可旋转的输入轴是一体的。变速器102的一个输出轴(未示出)可以连接至一个传动轴(未示出)上或者与该传动轴是一体的、并且旋转地驱动该传动轴，该传动轴连接至一个常规万向节(未示出)上。该万向节(未示出)可以连接至一个驱动桥(未示出)上并且旋转地驱动该驱动桥，该驱动桥各端具有安装至其上的轮胎或车轮。变速器102的输出轴(未示出)通过该传动轴、万向节和驱动桥以常规方式驱动这些轮胎。
[0018]在运行过程中，当发动机旋转地驱动该变矩器132时，该发动机或输入速度传感器126检测该变矩器132的旋转速度。该变矩器132可以包括从变矩器132表面突出的并且在每转过程中该发动机或输入速度传感器126对其测量的多个肋条或突起(未示出)。
[0019]如图1中所不,变速器102还可以包括一个主外壳或主壳体136,该主外壳或主壳体封闭了一个齿轮箱，即齿轮、牙嵌式离合器、离合器盘以及反作用盘；多个自动可选择的齿轮；多个行星齿轮组；毂形件；活塞；轴；以及其他壳体。变速器102可以进一步包括一个涡轮轴(未示出)，该涡轮轴可以使该变速器中的不同离合器或轴旋转。一个齿轮或转速脉冲轮(未示出)可以连接至该涡轮轴(未示出)上，使得连接至主外壳或主壳体136上的该涡轮速度传感器128得以测量该齿轮或转速脉冲轮(未示出)的转速。其他变速器可以包括技术人员已知的用于测量涡轮速度的替代方式。
[0020]在一个实施例中，变速器102可以包括一个输出轴(未示出)，该输出轴被变速器102的一个后盖138包封。为了测量变速器102的输出速度，该输出速度传感器130可以连接至该后盖138上。一个较小的齿轮或转速脉冲轮(未示出)可以连接至该输出轴(未示出)上而使得该输出轴与齿轮或转速脉冲轮一起旋转。该输出速度传感器130与该齿轮或转速脉冲轮对准并且测量该输出轴的转速。
[0021]变速器换档规律以及其他相关的指令被包括在下载到TCM104中的软件中。该TCM104可以通过将指令电传递至该变速器来使得这些离合器、牙嵌式离合器、活塞等执行某些动作来控制变速器的换档。在一个非限制性实施例中，TCM104是一个变速器控制电路的一部分，该变速器控制电路可以进一步包括一个电子螺线管与阀门组件以用于控制多个离合器组件的接合与脱离接合等等。变速器102内的多种部件可以被电气地、机械地、气动地、自动地、半自动和/或手动地启动。该变速器控制电路能够控制该变速器的操作以实现所需性能。
[0022]基于一个变速器软件程序中的指令，该变速器控制电路(例如，TCM104)可以根据车辆的行驶状态来选择一个换档规律并且通过线束106发送信号来执行该软件中所包含的指令，从而控制变速器102。该TCM104还可以从变速器102接收测量数据，例如从输入速度传感器126接收输入速度、从涡轮速度传感器128接收涡轮速度、以及从输出速度传感器130接收输出速度。在该变速器不包括变矩器132的实施例中，该变速器可以仅具有输入速度传感器126和输出速度传感器130。该TCM104还可以计算出包括变速器传动比或范围在内的不同参数，该传动比或范围典型地为输入速度与输出速度之比。在该变速器102具有变矩器132的实施例中，变速器传动比或范围也可以由涡轮速度与输出速度之比来确定。
[0023]该TCM104还可以从一个节气门输入源接收加速踏板位置(即，节气门百分比)，该节气门输入源可以连接至一个发动机控制模块(ECM)或车辆控制模块(VCM)上以用于通过一个数据总线来传输节气门数据。常规数据总线的实例包括J1587数据总线、J1939数据总线、IESCAN数据总线、GMLAN、Mercedes PT-CAN。此外，可以使用硬件TPS (节气门位置传感器)到TCM或硬件PWM (脉冲宽度调制)到TCM。通过该数据总线通信的信息，例如加速器踏板位置，不局限于具体的发动机/变速器构型。相反，该数据总线可以适应大多数车辆装置。
[0024]在一个示例性实施例中，TCM104可以包括电联接在其中的一个倾角计。该倾角计可以自我校准并且因此总是可以获得其相对于重力的取向。这可以使得TCM104能够被安装在不同地方，包括在变速器100内，并且处于不同的角度。因为变速器100可以用不同的安装角度来安装，因此该倾角计对于每次测量获得它本身或将其本身“归零”。在一些情况下，该倾角计可能必须在水平地面上进行第一次校准，但在其他情况下该倾角计的工厂设定可能就足够了。倾角计的一个实例是通过VTI技术制造的SCA3100-D04倾角计。
[0025]参见图5的实施例，TCM104限定了一个控制系统500，该控制系统可以包括一个电气部分、一个机械部分、一个液压部分、和/或一个气动部分。例如，该控制系统500可以液压地控制多个阀以及类似物而电气地控制多个螺线管。如所示的，该控制系统500包括一个输入侧502和一个输出侧504。输入侧502可以包括一个数字接口 506、一个模拟接口508、以及一个速度接口 510。因此，该控制系统500可以接收来自其他电子器件的信号并且也发送电信号。例如在车辆中，一个节气传感器(未示出)可以将节气阀位置发送给控制系统500，而使得在控制系统500的输入侧502收到节气阀位置信号。类似地，该控制系统500可以通过其输出侧504发送信号给另一个控制器(例如,发动机控制器)。[0026]该控制系统500还可以包括一个电源512，该电源可以电联接至一个车辆电源(例如电池或点火器)上。该控制系统500可以进一步包括多个测量装置，例如速度计514、倾角计516、诊断工具518和计数器520。这些装置各自可以测量车辆、发动机、变速器或其他装置的不同特征。可以由该控制系统500来考虑这些测量的特征以执行不同的任务。在一些实施例中倾角计516也可以是加速度计。
[0027]参考图2，展示了变速器102的一个实施例。在这个实施例中，提供了一个阀体或壳体200，并且该阀体或壳体可以包括多个螺线管、阀、开关、传感器和其他可控装置。这些螺线管、阀、开关、传感器等可以控制离合器压力、阀的移动、压力、温度、传感器及类似物。在图2中，壳体200可以包括第一主螺线管202和第二主螺线管204。这些螺线管通过一个线束206联接至一个第一连接器208和一个第二连接器210上。该第一连接器208和第二连接器210可以进一步联接至一个变速器线束106上。在这个实施例中，TCM104可以经由该第一连接器208和第二连接器210将信号发送给图2的阀体200，以用于控制这些螺线管、阀、传感器等。
[0028]该阀体200可以包括多个螺线管，在图2中标识为214、216、218、220、222、224、226、228和236。这些螺线管各自可以控制变速器换档、压力调制、以及不同变速器部件的离合性能。如所示的，线束206可以包括用于与该多个螺线管联接的第一部分230、第二部分232和第三部分234。在其他实施例中，可以存在额外的线束以联接至不同的螺线管、开关、传感器、阀等等。
[0029]图2中还示出了一个油液位传感器212。油传感器的一个实例是由精量电子有限公司(Measurement Specialties, Inc.)制造的AccuStar流体液位传感器。通过将多个紧固件连接至多个螺纹开口 238上可以将一个浅盘(未示出)联接到变速器102上，以基本上包围该阀体200。如所示的，油液位传感器212被定位在该浅盘的中心附近。传感器212可以检测浅盘中流体的量并且将信号发送给TCM104的控制系统500。该信号可以是例如电压，该控制系统500将其计算成尺寸，例如长度、体积等。例如，控制系统500可以经由其输入侧502接收一个信号并且该信号被解释成，变速器中的油液位是令人满意的、太低、或太高。变速器中的油液位可以被传送至一个显示器(未示出)，例如车辆仪表板、档位选择器等等。在一些情况下，该油液位信号可以是来自控制系统500的一个数字或指令。例如，如果油液位低了两夸脱，则控制系统500可以发出一个指令，该指令被显示给车辆操作者以指示:在运行该车辆之前需要将两夸脱的油添加至变速器。替代地，该控制系统500可以传达:油液位为100mm，并且例如说明书中的图表或类似物可以指示这对于运行变速器而言是令人满意的油液位。
[0030]如以上说明的，常规的油液位系统不能在不平的或有坡度的表面上适当地测量出油液位。然而，参见图3，提供了一种无论坡度如何都确定油液位的方法。该方法是针对具有自动变速器的动力车辆定制的，但对于其他应用，例如手动的或自动化手动变速器而言可能是有用的。
[0031]该方法可以包括第一部分300和第二部分400。第一部分300可以被称为一种使能算法(enabling algorithm),以使得只有满足第一部分300中所列出的条件,该方法才能执行第二部分400中的这些步骤。第二部分400可以是一种性能算法。在第一部分300中，进行了多次测量或确定。首先，在框302中，用一个输出速度传感器130测量了变速器输出速度。在框304中，用一个温度计、热电偶、温度传感器等测量了该变速器的油温度。虽然未示出，但该温度传感器是电联接至TCM104上的以用于向其传送油温度。在框306中，用一个输入速度传感器126测量了发动机或输入速度。将变速器输入和输出速度发送给TCM104。
[0032]作为该使能算法的一部分，框308、310和312中列出了多个条件，TCM104测试这些条件以确定是否能使能该油液位感测方法。在框308中，将测量的变速器输出速度与一个第一阈值进行比较，以使得该输出速度不能超过某一 RPM值。例如，该第一阈值可以是50RPM。该第一阈值(被称为输出速度阈值)可以按照希望被设定成使得变速器输出速度在框308中列出的条件被满足之前接近0RPM。
[0033]在框310中，将测量的油温度与一个第二阈值进行比较，该第二阈值被称为油温度阈值。该油温度阈值可以被设定成使得，在框310中列出的条件被满足之前，该变速器油温度是高于、低于、或者高于和低于多个用户定义的温度。作为一个非限制性实例，所测量的油温度可能需要高于30°C -40°C。
[0034]在框312中，将测量的输入速度与一个第三阈值进行比较，该第三阈值被称为输入速度阈值。该输入速度阈值可以被设定为任何输入速度。在一个非限制性实例中，该输入速度阈值可以被设定为1000RPM或更低。在另一个实例中，该输入速度阈值可以被设定为700RPM。不论设定值如何，TCM104都可以确定所测量的输入速度是否满足框312中列出的用于使能该油液位感测方法的条件。
[0035]在可以运行该变速器之前，该第一、第二和第三阈值可以通过软件或校准程序被下载至TCM104中。只要框308、310和312中列出的这些条件被满足，该油液位感测方法的第一部分300就完成了。在这些条件中的一项或多项不被满足的情况下，TCM104可以重复框302、304、306、308、310和312中的每一个，直到这些条件被满足。此外，其他实施例可能需要更少的或额外的条件来使能该油液位感测方法。
[0036]一旦该油液位感测方法的第一部分300中所列出的这些条件被满足，则可以执行该方法的第二部分400。在框402中，被布置在控制器500中的倾角计516可以测量车辆所在处的坡度。在一个实施例中，该倾角计516可以在测量该坡度之前重新校准。一旦测量了坡度，倾角计516就可以发出一个与坡度对应的信号给控制系统500的输入侧502。一旦被接收，TCM104可以请求对变速器油液位进行测量。在框404中，油液位传感器212测量变速器油液位并且发送一个对应于测量油液位的信号给控制系统500。TCM104可以将框406中所测量的油液位信号解释成一个油液位测量值。例如，一个2伏信号可以被解释为100_的油液位。
[0037]在一个示例性实施例中，油液位是从该浅盘的底部起以毫米来解释的。因此，IOOmm的油液位将指示,该浅盘中装有的油体积从该浅盘的底部起为100mm。由于该浅盘的尺寸是已知的，该TCM可以由该油液位测量值来计算变速器中存在多少油(尽管在不同的壳体、离合器或变矩器中可能“捕获” 了未知体积的油)。在其他实施例中，可以从其他基准点(例如,浅盘与壳体之间的介面)起来测量油液位。
[0038]一旦在框404中测量了油液位并且在框406中将其计算成一个尺寸，则TCM104可以针对所测量的坡度确定所希望的油液位阈值或带域。所希望的油液位阈值或带域可以是通过软件或校准程序被下载至该TCM。仅出于展示的目的，在下面的表I中示出了相对于坡度而言的所希望的油液位阈值或带域的一个非限制性实例。
表1:坡度相对于所希望的油液位 _
【权利要求】
1.一种用于确定变速器中的流体液位是否满足流体阈值液位的方法，该变速器包括一个控制器并且被联接到一个动力车辆上，该方法包括: 用一个倾角计测量该车辆被定位于其上的表面的坡度； 用一个流体传感器测量该变速器中的流体液位； 将所测量的坡度和所测量的流体液位发送给该控制器； 基于所测量的坡度来确定一个流体液位阈值； 将所测量的流体液位与该流体液位阈值进行比较；并且 基于该比较来确定所测量的流体液位是否令人满意的。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括接收与所测量的油液位相对应的一个油液位信号。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括将该油液位信号转换成一个油液位尺寸。
4.如权利要求1所述的方法， 进一步包括显示与该比较相关的信息。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所显示的信息指示出所测量的流体液位是令人满意的或是不令人满意的。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所显示的信息指示出需要向该变速器添加一定量的流体。
7.一种向被以任何表面坡度定位的动力车辆的变速器提供所希望量的流体的方法，该变速器包括一个控制器、一个输入速度传感器、一个输出速度传感器，该方法包括: 由该控制器执行一组条件试验； 用一个倾角计测量该车辆被定位于其上的该表面坡度； 用一个流体传感器测量该变速器中的流体液位； 将所测量的坡度和所测量的流体液位发送给该控制器； 基于所测量的坡度来确定一个所希望的流体液位； 将所测量的流体液位与这个所希望的流体液位进行比较；并且 基于该比较的结果来将该变速器的流体液位调节至这个所希望的流体液位。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括基于该比较来确定所测量的流体液位是足够的还是不足的。
9.如权利要求7所述的方法，进一步包括: 用该输出速度传感器测量输出速度；并且 将所测量的输出速度与一个输出速度阈值进行比较。
10.如权利要求7所述的方法，进一步包括: 用该输入速度传感器测量输入速度；并且 将所测量的输入速度与一个输入速度阈值进行比较。
11.如权利要求7所述的方法，进一步包括: 用一个温度传感器测量流体温度； 将所测量的流体温度与一个温度阈值进行比较。
12.如权利要求7所述的方法，其中，该执行步骤是在这些测量步骤之前执行的。
13.如权利要求12所述的方法，其中，该执行步骤包括确定变速器输入速度、变速器输出速度、以及变速器流体温度是否满足预先定义的阈值。
14.如权利要求13所述的方法，其中，如果该变速器输入速度、变速器输出速度、以及变速器流体温度满足这些预先定义的阈值，则执行这些测量步骤。
15.如权利要求7所述的方法，进一步包括接收来自该流体传感器的、与所测量的流体液位相对应的一个流体液位信号。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括将该流体液位信号转换成一个以距离单位定义的流体液位。
17.如权利要求7所述的方法，进一步包括显示与该比较相关的信息。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所显示的信息指示出所测量的流体液位是足够的还是不足的。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所显示的信息包括一个调节该流体液位的指令。
20.一种位于动力车辆的变速器中的、用于设定准确的流体液位的流体测量系统，该系统包括: 该变速器的用于容纳一定体积的流体的一个壳体； 一个控制器和一个流体传感器，该控制器被配置成用于控制该变速器并且电联接至该流体传感器上； 该流体传感器被联接至该壳体上，其中该流体传感器被适配成用于检测在该壳体的一部分中的流体液位并且将一个流体液位信号发送给该控制器； 电联接至该控制器上的一个倾角计，该倾角计被适配成用于测量该车辆被定位于其上的一个表面的坡度；以及` 相对于坡度定义的一个所希望的流体液位表格以及储存在该控制器中的一组指令； 其中，该控制器可以用一种第一构型和一种第二构型来操作， 在该第一构型中，该控制器被配置成用于接收一个检测的流体液位和测量的坡度；并且 在该第二构型中，该控制器被配置成基于该检测的流体液位和测量的坡度而输出一个指令。
21.如权利要求20所述的流体测量系统，进一步包括电联接至该控制器上的一个显示器，该显示器被配置成用于显示该指令。
22.如权利要求20所述的流体测量系统，进一步包括电联接至该控制器上的一个速度传感器，该速度传感器被适配成用于测量变速器输入速度或输出速度。
23.如权利要求20所述的流体测量系统，进一步包括电联接至该控制器上的一个温度传感器，该温度传感器被配置成用于测量该壳体中的流体温度。
24.如权利要求20所述的流体测量系统，其中该倾角计被布置在该控制器中。
【文档编号】G01F23/18GK103717945SQ201280036874
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月25日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】艾沃瑞·T·舍茨 申请人:艾里逊变速箱公司