CN101028818A

CN101028818A - 用于外部激励的离合器制动器的离合器踏板控制系统

Info

Publication number: CN101028818A
Application number: CN200610064119.0A
Authority: CN
Inventors: M·E·库默; K·F·施洛塞尔; D·V·戈切诺尔
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: US20070137964A1; US7832535B2; CN101028818B; US20100062901A1; US7641032B2

Abstract

当离合器踏板(12)踩下时由开关(60)控制的外部激励的离合器制动器(24)被致动。压簧(74、76、80)，扭簧或者液压阀(42、86)可以用来模拟程度离合器制动器的啮合，在这一过程中驾驶者感觉到离合器制动器(24)挤压。离合器踏板(12)具有第一和第二运动阶段，第一阶段中压下离合器踏板(12)所要求的负载小于第二阶段中进一步压下离合器踏板(12)所要求的负载。

Description

用于外部激励的离合器制动器的离合器踏板控制系统

技术领域

本发明涉及一种外部激励的输入轴离合器制动器，其具有模拟具有机械连杆机构的离合器制动器啮合感觉的离合器踏板。

背景技术

用于多级变速器的离合器通常包括分离轴承，分离轴承脱开离合器以允许变速器在不同齿轮之间变档。一些液压离合器释放系统可能通过匹配轴转速的同步系统而被同步。非同步变速器不要求同步装置，但可能依赖于输入轴制动器，尤其是为了一档和倒档的啮合。

非同步变速器可能装备有磨损补偿液压释放体系，从而不能使用现有技术中的经济的离合器方案。气动的、液压的、电动的或内部的变速器制动器-控制系统已经被提出使用外部激励系统，以激励输入轴离合器制动器。

外部激励的离合器制动器(EACB)能通过许多不同的方法被激励。激励EACB的最简单方法是电动开关。其它激励EACB的方法可能包括气动或液压阀等等。智能刹车控制系统可能包括考虑以下因素的输入系统：离合器踏板释放；变速器处于空档；车辆道路速度；发动机转速；变速器输入轴转速；啮合时间；或离合器制动器扭矩。

任何或所有的上述输入可被用于离合器制动器的控制。智能制动器控制系统的优点包括啮合时间长度的控制，仅仅当车辆不运动时啮合，仅仅当变速器处于空档时啮合，仅仅当离合器踏板被压时啮合，或者仅仅当两个或更多的上述情况出现时啮合。现有技术中的离合器制动器啮合时机可能受自调节的离合器机构的影响。

图1图示了用于非同步变速器体系的常规的″牵引式″离合器10。离合器踏板12连同卡车驾驶室地板的一部分14出现在图中，其中离合器踏板12被置于离合器脱开位置。图中示出离合器释放连杆机构18包括多个连杆和机械枢轴。离合器释放连杆机构18将离合器踏板12的运动传递至离合器分离轴承20。离合器分离轴承20布置在用以提供扭矩的发动机22和输入轴离合器制动器24之间。输入轴离合器制动器24接合于变速器28的轴承盖26，从而向输入轴施加制动力。输入轴离合器制动器24适合于阻止变速器28输入轴的转动，尤其是当希望变速器在低档位齿轮之间或者在前进档和倒档之间变档时。

在用于非同步的变速器系统的常规“牵引式”离合器中，离合器制动器24可能被用键固定到在分离轴承20和轴承盖26之间的输入轴上。当离合器10脱开时，分离轴承20脱开从动摩擦片并且将离合器制动器24夹靠向变速器轴承盖26，致使输入轴变缓直到它停止转动，以允许非同步变速器中的齿轮变换，不会导致齿轮撞击/损害并且顺利变档至新的传动范围。

分离轴承20、离合器制动器24和变速器轴承盖26的夹紧作用致使在接近踏板行程底部位置的踩下踏板12所需要的负荷增大。驾驶者感受到这一负荷的增加并且意识到离合器制动器24已经啮合。这种负荷增加现象被称为“离合器制动器挤压(clutch brake squeeze)”。驾驶者熟悉踏板12形成制动器挤压的感觉，并且仅仅在这样的反馈被感受到之后通过变速器变档对离合器制动器挤压做出反应。

常规的拉式离合器主要包括传送踏板动作至离合器分离轴承连杆机构并且依次传送至离合器分离轴承和输入轴制动机构的机械连杆机构。气动的，液压的，电动的或者内部的传动系制动器-控制系统已经发展到可以使用外部激励的系统以激励离合器制动器。外部激励的离合器制动器可以通过独立于离合器分离轴承位置的简单开关致动。该开关可以位于离合器释放杠杆机构或者变速器上的多个位置。这一开关的输出可能结合车辆其它开关的输出，并用于控制输入轴制动器。

存在对外部激励离合器制动器的需求，它用来模拟分离轴承负荷的离合器制动器挤压感觉，并且增大踏板行程底部的脚蹬反力。还存在对一种离合器制动器系统的需求，它可在模拟常规的离合器制动器时，通过可用于控制离合器制动器动作的简单开关或者阀来激励。

申请人下面总结的发明将针对于这些以及其它的问题和需求。

发明内容

根据本发明的一方面，外部激励的离合器制动器配备了离合器踏板控制系统。离合器踏板控制系统包括离合器踏板和当离合器踏板被踩下时用于致动外部激励离合器制动器的开关。激励负载模拟器在踏板移动的第一阶段被释放并且在踏板移动的第二阶段被啮合，当离合器踏板被踩到接近离合器踏板行程末端的预定范围时上述第二阶段开始。激励负载模拟器在运动的第二阶段抵抗离合器踏板的踩下和增加进一步踩下离合器踏板所需要的负载。

根据本发明的另一方面，开关可以被关联到液压控制系统的主工作缸，该液压控制系统用于啮合和释放外部激励的离合器制动器。换句话说，开关可以被关联到离合器踏板并且通过离合器踏板的运动来致动。该开关可以同时关联到液压控制系统的从动缸，该液压控制系统用于啮合和释放外部激励的离合器制动器。该开关可以同时关联到分离轴承杠杆机构或者分离轴承，该分离轴承用于配合啮合和释放外部激励的离合器制动器。另一方面，该开关可以传感换档装置部分或者换档连杆机构的运动。

激励负载模拟器可以包含机械压簧，当踏板运动通过预定范围时该弹簧张紧。在另一个具体实施例中，弹簧可以是绕离合器踏板支点固定于踏板臂的扭簧，当踏板运动过预定范围时该扭簧被加载。换句话说，激励负载模拟器可以由离合器踏板控制系统的液压流体回路中的液压缸形成，当离合器踏板被最初踩下时该液压流体回路具有第一流速，当踏板运动超过预定范围时该液压流体回路具有第二且更受限的流速。

根据本发明的另一方面，提供控制施加到具有控制连杆和外部激励的离合器制动器的离合器踏板的激励负载的方法。开关致动外部激励的离合器制动器。该方法包括施加第一负载至离合器踏板，在其运动的第一阶段离合器踏板具有第一反作用力。开关在第一阶段的末端被致动，此时更大的第二负载要施加于离合器踏板，在离合器踏板运动的第二阶段具有第二反作用力。第二反作用力大于第一反作用力。

根据本发明的方法的其它方面，外部激励的离合器制动器的控制连接可以是具有多个可移动机械元件的液压回路。机械元件可以包括离合器踏板、主工作缸、从动缸、分离轴承连杆或者分离轴承。控制连接的机械元件之一移动以致动开关。开关可以是电动开关或者气动或者液压阀。

根据本发明的方法的其它方面，第二反作用力可以由螺旋弹簧形成，在离合器踏板的第二运动阶段中该螺旋弹簧啮合所述机械元件之一。换句话说，第二反作用力可以由液压回路中的阀形成，该液压回路阀闭合以将反作用力从第一反作用力程度增加至第二反作用力程度。

开关可以与变速器控制部件关联，当变速器在传动齿轮之间变档时变速器控制部件运动。所述开关也可以为从动缸压力输入侧的压力开关，当液压回路中的压力增加同时离合器到达其最大行程状态时开关致动。

开关可以与变速器控制部件关联，当变速器在传动齿轮之间变档时变速器控制部件运动。所述开关也可以为从动缸压力输入侧的压力开关，当液压回路中的压力增加同时离合器到达其最大行程位置时开关被致动。

附图说明

参考附图以及后面关于本发明图示的具体实施例的详细说明，本发明的这些及其他方面将被更好的理解。

图1是根据现有技术制造的拉式离合器释放杠杆机构和离合器制动器的示意图；

图2A是离合器释放杠杆机构的电压换接开关部位的附图；

图2B是变速器和换档装置中的电压换接开关部位的示意图；

图3是采用压簧的离合器踏板激励负载模拟器的示意图；

图4是采用位于离合器踏板枢轴上的扭簧的离合器踏板激励负载模拟系统示意图；

图5是采用具有在踏板行程末端限制输出流的输出流限制装置的主工作缸的离合器踏板制动器激励负载模拟系统的示意图；并且

图6是智能刹车控制系统的流程图。

具体实施方式

参见图2A，离合器释放系统一般用标记30指示。离合器释放系统30包括绕踏板臂枢轴34朝向和远离驾驶室地板36枢转的离合器踏板32。主工作缸38中的工作液体来自于工作液体供给源40。主工作缸38包括活塞42和杆44。离合器踏板32连接到杆44的一端。当离合器踏板32被踩低时，杆44进位并促使活塞42移动。工作液体通过液压管路46传送至从动缸48。从动缸48包括活塞50和杆54。杆54连接可绕释放臂枢轴58枢转的释放臂56。释放臂56啮合到常规的离合器分离轴承20以接合和脱开离合器。

参见图2B，离合器释放系统30被部分地显示，以图示离合器释放系统中与变速器28有关联的部分。通过围绕释放臂枢轴58旋转的释放臂56可以操作输入轴离合器制动器24。从动缸48的杆54按照相反的方式移动，以旋转释放臂56。从动缸48的输入侧68通连液压管路46。常规变速器28可能装备有通过常规连杆机构连接至换档杆64的换档装置凸台66。

热敏开关70被图示为输入轴离合器制动器24的部分。热敏开关70能被安装或包围在输入轴离合器制动器或外部激励离合器制动器以内。热敏开关70能与驱动开关串联，从而当出现过热的温度时将导致磨损和故障，外部激励离合器制动器功能减弱。

图2A和2B中描述出多种不同部位将提供的中心开关。在图2A中第一开关部位用S位置1(S location 1)表示，其中示出了位于主工作缸内部并且通过活塞行程激励的开关的可能位置。当活塞42靠近行程末端并且离合器完全释放时，开关可能致动发送信号至外部激励的离合器制动器24。

图2中开关位置2被表示为S位置2，示出开关安装在主工作缸的外部，并且响应离合器踏板32的踩下和杆44的运动而开启。这个开关可以是与通常被称为离合器踏板踩下开关(clutch pedal depressed switch)相同的开关。用在车辆上的离合器踏板踩下开关作为发动机启动的输入。

开关位置3的图标S位置3代表安装在踏板臂32、地板36或者车辆绝热板上的开关，开关位置3在离合器踏板行程到达末端时致动。位于S位置3的开关也起到离合器踏板踩下或离合器脱离信号的作用，该信号被用于某些车辆上的点火系统。

S位置4是指设置在离合器从动缸48外部的开关，S位置4通过从动缸48的杆54的相对运动来激活。当活塞50被液压管路46中的工作液体移动时，杆54运动。当杆54推动释放臂56以绕释放臂枢轴58旋转时，S位置4处的传感器感应到杆54的运动。释放臂56推动离合器分离轴承20朝向和远离输入轴离合器制动器24。

开关位置5被标识为S位置5，它代表从动缸48中的内部开关，该开关通过活塞50在从动缸48内的运动而致动。旋转开关可以安装在位于释放臂枢轴58上的S位置6，该开关通过横轴释放臂的转动行程致动。开关位置S位置7和S位置8可以为机械极限开关，这些开关安装在离合器制动器24内部或附近，这些开关在分离轴承运动并且接触到机械极限开关转臂时被致动。换句话说，接触或非接触型的位移传感器可以被当作通过分离轴承运动或位于其它的开关位置来致动的开关来使用。

开关位置9标识为S位置9，代表布置在换档杆、换档臂、方向盘或仪表板位置的开关，这类开关可以在当驾驶者判定需要啮合输入轴离合器制动器24时由驾驶者人工激活。开关位置10被标识为S位置10，指可以安装在离合器踏板枢轴34上的旋转式开关，该开关通过离合器踏板32的枢转来激活。

参见图2B，图中示出了辅助开关位置，其中位置标识S位置11代表安装在变速器换档装置凸台66上的开关，在选择起动档或倒档时该开关被激活。这个开关能被配合到其它传动装置，其功能如同电脑控制的变速器换档装置或空档开始开关。这个开关的功能可能达到作为起动档和/或倒档检测传感器的扩展功能。

开关位置12和13被分别标识为S位置12和S位置13。位置12和13的开关可以相当于变速器中的向前-空档-倒档检测开关。这些开关还可以具有的附加功能包括作为车辆起动电路和倒档支持或警报驱动电路。

开关位置14和15被分别标识为S位置14和S位置15。这些位置的开关可以是位于从动缸24输入侧的压力开关，这些开关通过当离合器踏板到达其最高位置和最低端位置时压力的增大来致动。

任何的上述开关都能串联或并联以来确保或阻止激励外部激励的离合器制动器。例如，开关位置3能连接开关位置11以确保离合器踏板32被完全地踩下(离合器释放)并且在外部激励的离合器制动器24啮合和变速器输入轴停止转动之前变速器28处于空档。通过利用两个开关串联可以起故障保险电路的作用，这将阻止在变速器28或离合器未被释放时外部激励离合器制动器被致动。串联的组合开关的另一个例子将包括例如开关位置9和11，如果这两个开关串联，当变速器处于空档位置时将仅仅允许驾驶者激励外部激励离合器制动器。

开关位置2和3的开关可以被并联，以便其中一个位置开关致动就能被用于致动外部激励离合器制动器。

热敏切断开关70能安装或围住外部激励的离合器制动器24并且能与一个或多个激励开关串联。倘若如此，由于磨损或故障导致的外部激励离合器制动器中的过热的温度可能致使外部激励的离合器制动器的功能减弱。

智能制动控制系统在上述任何位置都具有开关，一般缺乏提供反馈至驾驶者以在不磨损齿轮的情况下啮合新齿轮组的机构。智能制动器控制系统不形成系统中固有的离合器制动器挤压反馈，如同在本申请图1中示出并且在背景技术部分中描述的一样。

参见图3至图5，为模拟离合器制动器挤压，体系的三个不同的具体实施例被图示出来。由于离合器制动器挤压模拟，当如同图1中所示的现有技术系统中的外部致动离合器制动器被激励时，驾驶者能获得同样的感觉。

参见图3，四个不同位置的压簧被示出，其中的任何一个可以被用来模拟离合器制动器挤压。这可以被认为是压簧负载模拟的具体实施例，在此用附图标记72标明。虽然这一具体实施例中的压簧被图解为螺旋弹簧，其它类型的弹簧例如贝氏弹簧、板簧、压簧、或波形垫圈(wave washers)也可以用于类似的实施方式中。依据这一具体实施例，压簧74可以布置于驾驶室地板36之上。离合器踏板32在离合器踏板行程的末端压紧压簧74以形成模拟的离合器制动器挤压反馈。反馈机构增大用于移动离合器踏板32的负载。离合器踏板32第一阶段运动，其中仅仅需要移动踏板32的基本水平负载。当踏板接触到弹簧74时，第二阶段开始，更深的踩下离合器踏板32要求增大负载。结合图1，如同上面的描述，常规离合器的离合器制动器挤压被模拟出来。

另一个可替代的具体实施例在图3中示出，其中弹簧76设置在主工作缸38内部。当踏板32驱动杆44促使活塞42移动至与弹簧76接合的状态，弹簧76被活塞42顶住。

图3所示，另一种替代的弹簧78可以设置于主工作缸38的杆44上。踏板32可以被踩下至踏板或与踏板32相对固定的构件压紧弹簧44。

在图3中的又一个可替换的具体实施例中，弹簧80可以被设置于从动缸48中。从动缸48被通过液压管路46传输的工作液体移动，从而推动该从动缸的活塞50。当活塞50被推动，它将先在第一负载下移动，直到它接触弹簧80。活塞50接触弹簧80以后，在运动的第二阶段活塞50的进一步运动需要附加的增长载荷。第二阶段的运动相当于要求啮合输入轴离合器制动器24的运动。仅仅需要设置一个弹簧以获得所述模拟。然而，如果需要，包括多于一个所述弹簧是可能的。

参见图4，另一个可替换的实施例被显示，其中扭簧82被固定至离合器踏板32的踏板臂枢轴34位置。扭簧被固定至踏板，以便在第一阶段运动中踏板32需要第一负载来移动踏板。在踏板32接合扭簧82之后，运动的第二阶段开始了，此时继续移动离合器踏板32需要更大的负载。离合器踏板的运动致使主工作缸38的杆44在主工作缸38内部推动活塞42。液压流体从液压源40通过液压管路46被传送到从动缸48，继而使释放臂56绕释放臂枢轴58旋转。

参见图5，另一个可选择的具体实施例被示出，其中在第一阶段的运动过程中，通过提供同时形成至液压管路46的液压流体的轴向孔口84和径向的孔口86，离合器踏板的第一和第二阶段运动被确立。当离合器踏板32移向驾驶室地板36，运动的第一阶段发生了，此时继续移动离合器踏板32需要第一级的负载。离合器踏板32支承在其枢轴34上并驱动主工作缸38的杆44。杆44驱动主工作缸38的活塞42直到它通过径向孔口86。当径向的孔口86被活塞42覆盖，仅有的液压流体提供至液压管路46设置通过轴向的孔口84。这导致推动踏板32所需要的负载增加，从而模拟拉式离合器释放系统的离合器制动器挤压。液压管路46中的液压流体被传输到从动缸48，又依次使释放臂56绕释放臂枢轴58旋转。

参见图6，示意流程图中显示了智能制动器控制系统。智能制动器控制系统可以接收指示离合器踏板被释放输入信号90，或者接收指示变速器处于空档位置的输入信号92。其它可以用作输入信号的运行参数包括来自车辆道路速度传感器输出信号94，或者发动机转速传感器输出信号96。变速器输入轴每分钟转数信号98，啮合时间信号100或者离合器制动器扭矩信号102可以用作输入信号。这些信号中的一个或多个可以被CPU信号处理机104使用。CPU信号处理机104可以开动阀106，以允许108处供给的气压或水压提供至阀，从而向离合器制动器活塞110施加压力流。传递至离合器制动器活塞110的压力被施加于离合器制动器活塞，从而可以如前所述，用来在变速器的输入轴上施加制动力。

虽然已经图解并且描述了本发明的具体实施例，但这些具体实施例并不能图解和描述出本发明的所有形式。更准确地说，说明书中使用的词语仅仅用于描述，而非限制，在本发明思想和范围内对它们的各种变化是显而易见的。

Claims

1用于外部激励的离合器制动器(24)的离合器踏板控制系统(10)，包括：

离合器踏板(12)；

当离合器踏板(12)被踩下时用于致动外部激励的离合器制动器(24)的开关(60)；

激励负载模拟器(72)在踏板运动的第一阶段被释放并且在踏板运动的第二阶段被啮合，当离合器踏板(12)被踩下至预定范围时运动的第二阶段开始，在第二阶段的运动中激励负载模拟器(72)阻挡离合器踏板(12)的踩下并且增加进一步踩下离合器踏板所需要的负载。

2.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中开关(60)关联到用于啮合和释放外部激励的离合器制动器(24)的液压控制系统(30)的主工作缸(38)。

3.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中开关(60)关联到离合器踏板(12)并且通过离合器踏板(12)的运动来致动。

4.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中开关(60)关联到用于啮合和释放外部激励的离合器制动器(24)的液压控制系统(30)的从动缸(48)。

5.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中开关(60)关联到用于啮合和释放外部激励的离合器制动器(24)的分离轴承连杆机构(56)。

6.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中开关(60)传感用于啮合和释放外部激励的离合器制动器(24)的分离轴承(20)的运动。

7.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中开关(60)传感换档装置(64)的一部分的运动，换档装置(64)进一步包括换档装置连杆机构(66)。

8.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中激励负载模拟器(72)进一步包括机械弹簧(74、76、80)，当踏板(12)被移动通过预定范围时机械弹簧张紧。

9.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中激励负载模拟器(72)是绕离合器踏板(12)支点(34)固定至踏板臂的扭簧(82)，当踏板(12)被移动通过预定范围时扭簧被加载。

10.根据权利要求1的离合器踏板控制系统(10)，其中激励负载模拟器(72)由离合器踏板控制系统(10)的液压流体回路(46)中的液压缸(38)形成，当离合器踏板(12)开始踩下时液压流体回路具有第一流速，当踏板(12)被移动通过预定范围时液压流体回路具有第二并且更受限制的流速。

11.控制施加到离合器踏板(12)的激励负载的方法，离合器踏板具有外部激励的离合器制动器(24)的控制连接和致动外部激励的离合器制动器(24)的开关(60)，包括：

施加第一负载至离合器踏板(12)，在其运动的第一阶段离合器踏板(12)具有第一反作用力；

在第一阶段的末端致动开关(60)；并且

施加第二负载至离合器踏板(12)，在离合器踏板运动的第二阶段具有比第一反作用力更大的第二反作用力。

12.根据权利要求11的方法，其中外部激励的离合器制动器的控制连接是液压回路(46)，该液压回路具有多个机械元件，移动包括离合器踏板(12)、主工作缸(38)、从动缸(48)、分离轴承杠杆机构(18)和分离轴承(20)，并且其中控制连接的机械元件之一受到移动以致动开关(60)。

13.根据权利要求12的方法，其中开关(60)是电动开关。

14.根据权利要求12的方法，其中第二反作用力由螺旋弹簧(74、76、80)形成，在离合器踏板运动的第二阶段螺旋弹簧啮合机械元件之一。

15.根据权利要求12的方法，其中第二反作用力由液压回路中的阀(42、86)形成，该阀闭合以将反作用力从第一反作用力水平增加至第二反作用力水平。

16.根据权利要求11的方法，其中开关(60)关联至变速器控制构件(64)，当变速器(28)在传动齿轮之间变档时该变速器控制构件(64)运动。

17.根据权利要求11的方法，其中开关(60)是从动缸(48)压力输入侧的压力开关，当液压回路中的压力增加即离合器到达最大行程时该压力开关被致动。