CN101151478B - 用于控制离合器接合的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制作业机械中的离合器(40，42，44，46，48)的接合的方法，包括确定作业机械的离合器的相对转速和至少部分地基于所述离合器相对转速选择性地调节施加到所述离合器上的致动压力。

Description

用于控制离合器接合的系统和方法

技术领域

本公开内容(本发明)一般涉及用于在作业机械中控制离合器的致动的方法，更具体地涉及用于在作业机械中控制离合器的流体致动的方法。

背景技术

作业机械采用离合器来连接作业机械的动力传动系中的输入和输出机构。简单的离合器具有两块彼此接合和分离以传递扭矩的摩擦盘。一块盘即输入盘旋转并且可选择性地与第二块盘即输出盘接合，以便向连接到第二块盘的传动系部件传递扭矩。两块盘之间的快速接合会导致由通过作业机械的传动系传递的扭矩的突然出现而引起的剧烈“冲击”。这种“冲击”会缩短传动系中部件的寿命。此外，作业机械的操作员可能会觉得这种“冲击”让人不舒服并且难以精确地操作作业机械。

在许多作业机械中，加压流体例如高压的发动机油或变速器油的流动控制离合器的接合。电子控制单元通过调节加压流体向离合器的可动部件的流动来控制由流体致动的离合器的操作。电子控制单元通过电子控制系统连接到一个或多个电磁操纵阀/螺线管操纵阀。该电子控制单元通过选择性地起动所述电磁阀来调节加压流体的流动。采用流体致动使得电子控制单元可在离合器的可动部件上缓慢地升高压力。压力的这种缓慢升高可实现离合器的更平稳的接合。

起初，离合器中的两块盘以不同的转速旋转。例如，在首先起动作业机械后，输入盘能以发动机转速进行旋转，而输出盘可静止不动。通常，控制电磁阀允许输出盘缓慢地与第一离合器接合，从而使所述“冲击”最小化。为此，离合器中的所述盘的接合表面可包括摩擦材料。随着输出盘不断靠近输入盘，在输入盘内将形成越来越高的压力。随着所述盘靠近到一起，所传递的扭矩越来越高，从而导致输出盘的转速升高。最终，足够多的摩擦材料相接触，从而使输出盘以与输入盘相同的转速旋转。这被称作“锁止”摩擦点。本说明书阐述了两块离合器盘之间的摩擦系数与离合器相对转速之间的关系：随着摩擦系数增大，离合器相对转速减小。在“锁止”状态下，摩擦系数达到其最大值。

U.S.专利No.5,737,979公开了一种用于确定在流体致动的离合器中产生压力而使离合器的两块盘相互接合以降低接合的剧烈程度所需的时间量的方法。该时间通常由制造商确定并预先编程设定在作业机械的电子控制单元中。但是这种方法的一个问题是仍然会产生离合器的“冲击”。这是因为“冲击”与施加在离合器上的压力的量有关。施加在“锁止”状态下的离合器上的压力越大，在“锁止”状态下产生的“冲击”就越大。此外，该方案没有考虑由部件持续使用所产生的磨损所导致的定时/计时和性能上的变化。

本公开内容的方法和设备解决了上述一个或多个问题。

发明内容

根据一个例示性实施例，公开了一种用于控制作业机械中的离合器的接合的方法。该方法包括确定作业机械的离合器的相对转速和至少部分地基于所述离合器相对转速选择性地调节施加到离合器上的致动压力。

根据本公开内容的另一个例示性实施例，一种用于控制作业机械中的离合器的接合的方法包括确定作业机械的(变速器)传动比。该方法还包括至少部分地基于变速器相对转速选择性地调节施加到离合器上的致动压力。

根据本公开内容的又一个例示性实施例，一种用于控制作业机械中的离合器的接合的方法包括在大部分的离合器接合过程中向离合器施加第一组致动压力。该方法还包括在所述第一组致动压力之后向离合器施加第二组致动压力，所述第二组离合器致动压力小于所述第一组致动压力中的最大离合器致动压力。

根据本公开内容的再一个例示性实施例，公开了一种用于控制变速器中的至少一个离合器的接合的系统。该系统包括至少一个电子控制单元，该电子控制单元构造成通过确定所述至少一个离合器的相对转速并至少部分地基于所述离合器相对转速选择性地调节施加到所述至少一个离合器上的致动压力来控制所述至少一个离合器的接合。

本发明还涉及一种用于控制变速器中的至少一个离合器的接合的系统，该系统包括：至少一个电子控制单元，该电子控制单元构造成通过以下步骤控制所述至少一个离合器的接合：确定所述变速器的相对转速；以及将离合器致动压力作为所述变速器的相对转速的函数而确定所述离合器致动压力，并基于所确定的离合器致动压力向离合器控制阀选择性地发送信号。

附图说明

图1是用于本公开内容的作业机械的动力传动系部分的示意图；

图2是图1的作业机械的变速器的示意图；

图3A是示出根据本公开内容的离合器相对转速和时间之间的关系的图示；

图3B是示出根据本公开内容的传动比和时间之间的关系的图示；

图3C是示出根据本公开内容的压力和时间之间的关系的图示；以及

图4是示出根据本公开内容的用于控制作业机械中的离合器的致动的例示性方法的流程图。

具体实施方式

现在详细参照在附图中所示的本公开内容的例示性实施例。只要可能，在附图中相同的附图标记用于表示相同或类似的部件。

在图1中示意性地示出采用自动变速器的作业机械的动力传动系部分10。动力传动系部分10可包括发动机12、液力变矩器14、变速器16、电子控制单元18和传动系20。驱动轴22可将发动机12连接到液力变矩器14。输入轴24可将液力变矩器14连接到变速器16。输出轴26可将变速器16连接到传动系20。动力传动系部分10还可包括用于向作业机械中的部件供应高压流体的泵28。泵28从容器30接收流体。动力传动系部分10还可包括位于泵28下游的用于控制泵28的输出压力的减压阀29。但是应当理解，此处公开的方法可用于许多不同类型的作业机械。例如，此处公开的方法可用于重型卡车、自动平路机和斗式装载机。

电子控制单元18可接收来自操作员选择器的传感器系统32的输入，该输入至少表示作业机械10的操作员所期望的行驶方向和/或传动比。操作员选择器的传感器系统32可包括但不限于变速器档位传感器和加速器位置传感器(未示出)。电子控制单元18还可接收来自各种其它传感器的表示作业机械10的所期望的或实际的工作参数的输入，所述工作参数可包括发动机转速传感器34、第一转速传感器36、第二转速传感器38、流体容器温度传感器35、设置在转速离合器44与转速离合器46之间的第一中间转速传感器60(图2)和设置在转速离合器46与转速离合器48之间的第二中间转速传感器62(图2)。这些传感器可以是本领域内已知的常用电气类型的。应当理解，也可使用可替换类型的传感器并且所述传感器的可替换布置也是可行的。

在图2中示出变速器16的一个可能的示例。应当理解，其它自动变速器结构也可用于本公开内容。变速器16可包括五个流体致动的离合器40、42、44、46和48。离合器40是正向离合器，离合器42是反向离合器。如上所述，离合器44、46和48是不同的转速离合器。为了使采用这种结构的变速器16工作，需要使正向离合器40或反向离合器42接合。离合器40、42、44、46和48可以是作业机械中常见的类型并且可包括一块输入盘和一块输出盘或本领域公知的其它构型。

如在下文中将更详细地说明，转速离合器44、46或48可选择性地接合和分离以产生不同的传动比。

为了选择性地接合和分离相应的离合器40、42、44、46和48可设置五个电磁操纵的离合器控制阀(下文中称作“电磁控制阀”)50、52、54、56和58。各个电磁控制阀50、52、54、56和58可流体连接以接收来自泵28的高压流体。电磁控制阀50、52、54、56和58可连接到电子控制单元18。该电子控制单元控制电磁控制阀50、52、54、56和58的致动。应当理解，可替换的流体构型也可用于本公开内容。还应当理解，其它类型的离合器控制阀例如压电驱动控制阀也可用于本公开内容。

电子控制单元18可包括微处理器(未示出)，以执行任意所需的计算，接收来自各种传感器的输入，并控制电磁控制阀50、52、54、56和58的操作。或者，可使用一个以上的微处理器。应当理解，可设想使用可替换类型的传感器，也可设想出所述传感器的可替换布置。所述微处理器基于上述各种输入控制和选择不同的传动比。下面将结合图3-5更详细地讨论作为本发明主题的方法。

工业实用性

电子控制单元18通过控制变速器16中一个或多个齿轮的接合来控制变速器16的操作。为了使特定的齿轮接合，电子控制单元18选择性地接合和分离离合器40、42、44、46和48。为了选择反向档位，例如，电子控制单元18可选择性地接合反向离合器42和转速离合器44并选择性地分离正向离合器40和转速离合器46、48。电子控制单元18可根据需要选择性地并同时地接合和分离离合器40、42、44、46和48，以实现与期望的变速器输出相对应的特定的齿轮组合。应当理解，用于选择适当齿轮的其它可行的方法也可用于变速器16。

为了接合特定的离合器如正向离合器40，电子控制单元18向相应的电磁控制阀——此处为电磁控制阀50——发送信号。基于该信号，电磁控制阀50控制加压流体向离合器40的施加。由电子控制单元18向电磁控制阀50发送的各个不同的信号可指示要施加到离合器40上的不同的流体压力。一旦在离合器40上施加有充足的流体压力，则输入盘和输出盘将“锁止”，并且可从离合器40的输入侧向离合器40的输出侧传递全部的扭矩。此处，“锁止”意味着，考虑到所选定的齿轮传动，离合器输入轴的转速等于离合器输出轴的转速。应当理解，电子控制单元18可选择性地打开和关闭电磁控制阀50、52、54、56和58以便以类似的方式向任意离合器40、42、44、46和48施加压力。

除了控制离合器40、42、44、46和48的接合和分离之外，电子控制单元18还可通过将变速器的输入转速和变速器的输出转速进行比较来持续地计算传动比或变速器减速。例如，电子控制单元18可使用从第一转速传感器36检测到的变速器输入转速和从第二转速传感器38检测到的变速器输出转速来计算传动比。各个可能的齿轮组合具有相应的传动比值。例如，如果反向离合器42和转速离合器44接合，则可由电子控制单元18确定与这些特定离合器的接合相对应的传动比值。为此，电子控制单元18可包括传动比图表，该图表包括对于各个可能的齿轮接合的传动比值。在图3B中绘出了例示性的传动比图线202，其示出传动比与时间的关系。当电子控制单元18打开和关闭电磁控制阀50、52、54、56和58以从一种齿轮组合变为另一种时，传动比将在两个值(205，206)之间过渡。这种过渡被确定为图3B中的218并持续进行直到要接合的离合器被“锁止”。在该点传动比达到与特定的传动比值206相对应的恒定或稳定的状态。

附加地或可替换地，电子控制单元18可通过比较离合器输入转速与离合器输出转速来持续地计算离合器相对转速。此处，离合器相对转速可通过根据要考察的特定离合器将例如来自第一转速传感器36、第一中间转速传感器60或第二中间转速传感器62的离合器输入转速与例如来自第一中间转速传感器60、第二中间转速传感器62或第二转速传感器38的离合器输出转速进行比较来确定。例如，为了确定离合器44的离合器相对转速，第一转速传感器36将检测离合器输入转速而第一中间转速传感器60将检测离合器输出转速。或者，电子控制单元18可采用本领域已知的其它方式计算离合器相对转速。

除图3A-3B之外，电子控制单元18还可包含压力图表204(图3C)，其将在下文中更详细地讨论。压力图表204示出压力与时间的关系。

如上所述，电子控制单元18控制施加到离合器上的流体压力并由此控制离合器的致动特性。在图3A中绘出例示性的离合器相对转速图线200，其示出离合器相对转速与时间的关系。参照离合器40的接合，电子控制单元18使用适当的传感器确定离合器相对转速和/或传动比。在压力施加到离合器40之前，离合器相对转速将远离零，如图3A中的102所示。这意味着输入转速即离合器中第一块盘的转速远高于输出转速即离合器中第二块盘的转速。传动比将是对应于如图3B中的206所示的特定齿数比的恒定值。为了接合离合器40，电子控制单元18向电磁控制阀50发送信号。电磁控制阀50响应于来自电子控制单元18的信号而被致动，以增加流向离合器40的加压流体量。施加到离合器40的逐渐增大的压力如图3C中的208所示。本公开内容也可采用其它的压力图表。例如，压力能以如图3C中的210所示的不同的速率增大。当两块离合器盘相互接合时，随着两盘之间的摩擦增大，离合器的相对转速和传动比进入过渡状态(220，218)。离合器中两盘之间摩擦的增大最终导致如图3A-3C中在104所示的“锁止”，在该点离合器相对转速为零，并且传动比对应于特定齿数比而变得恒定。

根据本公开内容，电子控制单元18可在“锁止”之前在如图3A-3C中的点106所示的预定点处开始减小施加到离合器上的压力的量。对于点106和“锁止”点104之间的每个计算出的离合器相对转速和/或计算出的传动比，电子控制单元18不断减小施加到离合器上的压力的量。预定点106和“锁止”点104之间的区域已知为预定范围108。点106可由制造商通过测试所使用的特定离合器或变速器和摩擦材料来确定。为了确定适当的压力量，电子控制单元18持续地计算离合器相对转速和/或传动比，然后使用存储在电子控制单元18内的图3C中的压力基准图线204来确定期望的离合器压力量。例如，如果电子控制单元18计算出如图3A中的点212所示的离合器相对转速，则电子控制单元可由图3C确定对应的离合器致动压力，在这种情况下，离合器致动压力对应于点214。或者，如果电子控制单元18计算出如图3B中的点216所示的传动比值，则电子控制单元18可找到如图3C中的点214所示的对应的离合器致动压力。

随着离合器相对转速接近零，通过减小施加到离合器上的压力，电子控制单元18可降低在“锁止”状态下产生的“冲击”的量。此外，随着离合器盘上的摩擦材料经过持续使用而磨损，本公开内容将不断减小所述“冲击”，这是因为压力降低量是基于所测量出的会随着摩擦材料的损失而变化的输入和输出转速来确定的。

图4的流程图示出一种用于控制作业机械中的离合器的致动的例示性方法。首先，电子控制单元18向离合器施加恒定的压力(步骤300)。为此，电子控制单元18向电磁控制阀50、52、54、56和58中的一个或多个发送信号，使得这些电磁控制阀通过控制流向相应离合器的加压流体的量来向离合器40、42、44、46和48中的一个或多个施加压力。接下来，电子控制单元18计算离合器相对转速和/或变速器相对转速。电子控制单元18至少基于离合器相对转速或变速器相对转速通过参考所存储的数据确定是否需要进行变速(步骤302)。如果电子控制单元18确定不应当进行变速，则电子控制单元18返回到步骤300，保持恒定的压力。

如果电子控制单元18确定应当进行变速，则电子控制单元18向一个或多个电磁控制阀50、52、54、56和58发送信号。作为响应，电磁控制阀50、52、54、56和58将增加流向其对应离合器40、42、44、46和48的加压流体的量(步骤304和图3C中的208)。接下来，电子控制单元18确定新的离合器相对转速和/或变速器相对转速(步骤306)。然后电子控制单元确定离合器相对转速和/或传动比的新值是否处于预定范围108内(步骤308)。如果离合器相对转速和/或传动比不在所述预定范围108内，则电子控制单元108返回到步骤302，确定是否应当进行变速。如果离合器相对转速和/或传动比处在预定范围108内，则电子控制单元18接下来使用图3C的压力图线204为该特定的离合器相对转速和/或传动比确定适当的压力(步骤310)。对于每个计算出的离合器相对转速和/或变速器相对转速，电子控制单元18从图3C中的压力图线204找出对应的离合器致动压力。接下来，电子控制单元18调节离合器压力(步骤312)。在该示例中，电子控制单元18可调节一个或多个电磁控制阀50、52、54、56和58以调节施加到相应离合器40、42、44、46和48上的压力。最后，电子控制单元18返回步骤306并确定新的离合器相对转速和/或变速器相对转速。如上所述，电子控制单元18可将此处所公开的方法每次用于一个离合器，或同时用于多个离合器。

通过考虑本说明书和此处所讨论内容的实践，对于本领域的技术人员而言本公开内容的其它实施例也是显而易见的。应当注意，本说明书和示例仅应看作是例示性的，本公开内容的真正范围和精神由所附权利要求及其等价物指定。

Claims (9)

1.一种用于控制作业机械中的离合器(40，42，44，46，48)的接合的方法，包括：

确定所述作业机械的离合器的相对转速；

将离合器致动压力作为所述离合器相对转速的函数而确定所述离合器致动压力，并基于所确定的离合器致动压力向离合器控制阀选择性地发送信号；

在大部分的离合器接合过程中向离合器施加第一组致动压力；

在所述第一组致动压力之后向离合器施加第二组致动压力，所述第二组离合器致动压力小于所述第一组致动压力中的最大离合器致动压力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定离合器相对转速的步骤包括：测量所述离合器(40，42，44，46，48)的输入转速，以及测量所述离合器(40，42，44，46，48)的输出转速，并将所述离合器输出转速与所述离合器输入转速进行比较。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述离合器是流体致动的离合器(40，42，44，46，48)，所述离合器控制阀是电磁致动的控制阀(50，52，54，56，58)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述向离合器控制阀选择性地发送信号的步骤包括：将多个信号选择性地提供给所述电磁致动的控制阀(50，52，54，56，58)以改变离合器致动压力。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述测量离合器输入转速的步骤包括：由控制单元(18)从至少一个与所述作业机械相关的离合器输入转速传感器(36)接收信号。

6.一种用于控制变速器(16)中的至少一个离合器(40，42，44，46，48)的接合的系统，该系统包括：

至少一个电子控制单元(18)，该电子控制单元构造成通过以下步骤控制所述至少一个离合器(40，42，44，46，48)的接合：

确定所述变速器(16)的相对转速；以及

将离合器致动压力作为所述变速器的相对转速的函数而确定所述离合器致动压力，并基于所确定的离合器致动压力向离合器控制阀选择性地发送信号，

在大部分的离合器接合过程中向离合器施加第一组致动压力；

在所述第一组致动压力之后向离合器施加第二组致动压力，所述第二组离合器致动压力小于所述第一组致动压力中的最大离合器致动压力。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述至少一个电子控制单元(18)构造成接收来自至少一个输入转速传感器的信号和来自至少一个输出转速传感器的信号。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括至少一个响应来自所述至少一个电子控制单元(18)的信号的所述离合器控制阀(50，52，54，56，58)。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述至少一个离合器是流体致动的离合器(40，42，44，46，48)。

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