CN101248285B - 用于操纵车辆的膜片弹簧离合器的设备 - Google Patents

用于操纵车辆的膜片弹簧离合器的设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于借助气动的、液压的或电力的伺服驱动装置(24)操纵车辆的膜片弹簧离合器(20)的设备，包括一在伺服驱动装置(24)前面连接的调节器，该调节器的输出控制量对伺服驱动装置(24)进行控制。为了补偿对于膜片弹簧典型的脱开力关于分离行程的强的非线性，使用这样的调节器，该调节器的特性曲线变化设计为，通过伺服驱动装置(24)的相应调准的控制而至少近似补偿脱开力的该非线性变化，使其在分离行程上保持基本不变。

Description

用于操纵车辆的膜片弹簧离合器的设备
技术领域
本发明涉及一种用于操纵车辆的膜片弹簧离合器的设备。
背景技术
膜片弹簧离合器常常作为起动离合器与自动化的变速器相结合用于汽车中。其中，膜片弹簧用以提供这样的压紧力，借助该压紧力，使压板和设有摩擦衬片的离合器盘相互摩擦接合。为了脱开离合器，必须从相应的离合器盘松开压板，因此必须使给压板加载的膜片弹簧克服由其施加的压紧力移动。实践中，由伺服驱动装置推动的离合器脱开元件经由一适当的杠杆臂作用于膜片弹簧上，使得由脱开元件施加的脱开力无论如何要小于由膜片弹簧施加的压紧力。
伺服驱动装置由一在前面连接的调节器进行控制，该调节器提供用于伺服驱动的控制量。至于单盘干式离合器和多盘干式离合器以及拉力式和压力式离合器的区别，在这里不作讨论，因为在全部这些离合器型式中功能原理是相同的，并且同样地存在与其相关的以下要描述的缺点。作为伺服驱动装置，原则上考虑用气动的、液压的或电力的驱动装置，而在汽车技术中主要也是使用气动的或液压的伺服驱动装置。
膜片弹簧结合于车辆离合器的一个基本缺点在于其强烈的非线性的脱开力特性，亦即脱开力关于分离行程的变化曲线。该脱开力特性的特点是，非常陡的变化曲线(其中脱开力在一预定的分离行程中很强地变化)与平缓的变化曲线相交替(其中在一大的分离行程上基本不发生力变化)。
按照这种脱开力特性，脱开力与分离行程非线性相关。该非线性的脱开力导致：系统增益依据分离行程或脱开元件和伺服驱动装置的脱开位置而改变。所说术语“系统增益
Figure GSB00000657149000011
表示了调节系统对伺服驱动装置的一个预定调节量的反应。调节系统包括例如膜片弹簧、离合器轴承、离合器拨叉和促动器。据此，调节系统对一个预定调节量的该反应是随位置变化的。
如果不考虑这样的事实(例如在调节器设计时)，则其在具有小的系统增益的区域内导致非常迟缓的调节性能(为达到规定位置的时间变得很长)，或者，调节器在具有大的系统增益的位置倾向于波动。
发明内容
针对该技术背景，本发明的目的在于，提供一种用于操纵车辆的膜片弹簧离合器的设备，其中，系统增益在整个的分离行程上至少是近似相同的并且具有这样一个数值，在此数值的情况下调节性能既不过于迟缓(迟钝)又不易于波动。
为此，本发明提供一种用于借助气动的、液压的或电力的伺服驱动装置操纵车辆的膜片弹簧离合器的设备，包括一在伺服驱动装置前面连接的调节器，该调节器的输出控制量对伺服驱动装置进行控制，其特征在于，使用这样的调节器，该调节器的特性曲线变化，亦即输出控制量关于输入额定值的变化，设计为，借助膜片弹簧的脱开力特性与调节器的特性曲线的叠加，通过伺服驱动装置的相应调准的控制而至少近似补偿膜片弹簧固有的脱开力的非线性变化，亦即脱开力关于分离行程的变化；所述伺服驱动装置为一气动的或液压的伺服驱动装置，该伺服驱动装置通过受控的进口和出口阀装置进行控制，其中，调节器设计为：使其总是根据离合器的脱开位置向伺服驱动装置的阀装置发送一符合于预定的特性曲线的控制量；其中各阀装置分别具有两个或多个并联设置的可分别控制的阀，其中，在一个阀装置的各个阀接通和断开时，各起作用的阀被这样控制，即，使得由此产生的系统增益在转换点中不变化。
本发明基于这样的认识：系统增益，亦即调节系统对调节量的反应，虽然一方面取决于在分离行程的某一确定点处的相应的脱开力，但另一方面也取决于伺服驱动装置在该点作用的调节量，因此必定有可能：为达到如上所述之目的，通过对调节力的相应修正来影响或针对性地选择系统增益。
据此，本发明是从这样一种设备出发，其用于借助气动的、液压的或电力的伺服驱动装置来操纵车辆的膜片弹簧离合器，包括一在伺服驱动装置前面连接的调节器，该调节器的输出控制量对伺服驱动装置进行控制。
为了实现上述目的，在此规定：所使用的调节器的特性曲线变化(输出控制量关于输入额定值)设计为，这样地补偿膜片弹簧固有的脱开力的非线性变化(脱开力关于分离行程)，即，使系统增益至少近似保持不变并且调节性能既不过于迟缓，又不易于波动。
由于在技术上有可能将调节器设计为，使其具有一种符合要求的特性曲线变化，故而按这种方式存在下述可能性，即，通过膜片弹簧的脱开力特性与调节器的适当的特性曲线的叠加，来补偿脱开力特性的非线性变化，并赋予系统增益以符合要求的特性。
如还在前面已提到的那样，用于操纵膜片弹簧离合器的设备通常构成有气动的或液压的伺服驱动装置，该伺服驱动装置通过受控的进口和出口阀装置进行控制。在这样的设备中，按照本发明的一种优选的实施形式规定：调节器设计为，使其总是根据离合器的脱开位置向伺服驱动装置的阀装置发送一符合于预定的特性曲线的控制量。
调节器的控制量以及由其控制的伺服驱动装置的调节量因此在脱开位置的每一点这样实现，即，由此产生的系统增益在整个分离行程上至少近似保持不变并且具有符合要求的大小。
为了在具有气动的或液压的伺服驱动装置(该伺服驱动装置经由受控的进口和出口阀装置控制)的设备中建立一种尽可能大的用于流体通流量的区域，已知的是，使用具有两个或更多个并联设置的、可分别控制的阀的阀装置，这些阀为了提高流体通流量而逐级地接通。为了避免流体通流量以及调节装置的调节量在转换点(切换点)处的突变，按照本发明的另一实施形式规定：在一个阀装置的各个阀接通和断开时，各起作用的阀即其通流量借助于调节器的相应设计的特性曲线被控制为，使得由此产生的系统增益在转换点不变化。
按照本发明的一种优选的结构设计规定：每一阀装置包括一个具有较大节流直径的第一阀和一个具有较小节流直径的第二阀，其中，在调节器的预定的控制量以上，两个阀都是起作用的，而在该控制量以下，只有第二阀是起作用的。阀控制在转换(切换)时必须改变的的数值大小可以由阀的物理参数(节流直径等)算出。由于在小的控制量时(在调节器的预定的控制量以下)只控制具有较小节流直径的阀，因此能够实现精确得多的定位，而不会对调节器调准产生负面影响。
按照本发明的一种优选的结构设计进一步规定：阀装置的各阀分别是具有可控的脉冲频率的两位阀。据此，阀的通流量不是通过阀导通横截面的改变而是通过单位时间内的打开/关闭循环的数目来进行控制。在结构上构造简单和在控制技术上操作简单的同时，这种阀具有高的功能可靠性和功能精确度。
还可以通过进口阀装置的变化的供给压力来影响所产生的总体系统增益。在这种情况下，按照本发明的另一实施形式规定：将调节器的特性曲线变化设计为，同样为使系统增益保持不变而补偿进口阀装置的在离合器分离行程上变化的供给压力，因此调节器的控制量也依据供给压力得以修正。
按照本发明的另一实施形式，用于补偿膜片弹簧非线性的特性曲线也可以直接对调节参数产生影响，并且为使在离合器的分离行程上的系统增益保持不变而改变该参数。
附图说明
借助一个实施例可以进一步阐明本发明。为此描述附有附图。其中：
图1传统的用于车辆的膜片弹簧离合器，在接合的状态；
图2图1的膜片弹簧离合器在脱开的状态；
图3按图1和2的膜片弹簧离合器的脱开力特性曲线的图线；以及
图4用于借助气动的伺服驱动装置操纵膜片弹簧离合器的设备的示意性线路连接图。
具体实施方式
图1以纵剖面图示出具有传统构造的膜片弹簧离合器2。该膜片弹簧离合器包括与曲轴3连接的飞轮4，飞轮经由一笼状的连接构件6支承着膜片弹簧8。膜片弹簧8大致成圆环形构成。它在其外圆周连接于连接构件6。从外圆周径向向内，在膜片弹簧8上固定有一压环10，它在图1中所示的离合器的接合位置贴紧到离合器盘12上，该盘紧压飞轮4而且在与飞轮4连接的压环10与离合器盘12之间建立一种摩擦接合。离合器盘12固定连接于变速器输入轴14，从而在图1中所示的离合器2接合位置时变速器输入轴14旋转连接于曲轴3。
膜片弹簧8具有一中心孔16，穿过该孔的是一个连接于未示出的伺服驱动装置的脱开元件18，其用于使离合器脱开，如借助图2示出的那样。
图2示出了膜片弹簧离合器2的脱开的状态。将脱开元件18向右移动分离行程a并同时将膜片弹簧8及与其连接的压环10带动到这样的程度，使得在压环10与离合器盘12之间不再存在摩擦接合，亦即离合器2脱开。
为了将脱开元件18从图1中所示位置移到图2中所示位置，由未示出的伺服驱动装置施加一脱开力F。
图3示出了脱开力F关于分离行程a的变化曲线，并且其相当于-从左向右-在离合器2接合时脱开元件18的运动。据此，点P1相当于图1中所示的状态，亦即接合的状态，此时脱开元件18没有力传到膜片弹簧8上，而变化曲线k的点P2相应于图2的状态，此时脱开元件18施加了一个大的脱开力。
变化曲线k明显是强的非线性的，这对于膜片弹簧而言是很典型的情况。没有适当的补偿，则这样的变化曲线产生的结果是：系统增益，亦即调节系统对伺服驱动装置的保持不变的调节量的反应，在分离行程上是变化的，如还在前面已详细说明的那样。
通过在伺服驱动装置前面连接的调节器，来实现为使系统增益在分离行程上保持不变的补偿。
图4示意性示出了具有膜片弹簧22的膜片弹簧离合器20，其可经由气动的伺服驱动装置24进行操纵，如借助图1和2已说明的那样。气动的伺服驱动装置24经由可控的进口阀装置26和可控的出口阀装置28来控制。
进口阀装置26包括两个两位阀30和32，其打开/关闭频率是可控的。阀30具有较小的节流横截面，而阀32具有较大的节流横截面。
按类似的方式，阀装置28包括两个两位阀34和36，其中，阀34具有较小的节流横截面，阀36具有较大的节流横截面。
进口阀装置26与压缩空气源38连接，该压缩空气源以一定的供给压力提供为移动气动伺服驱动装置24所需要的供气。
如还在前面已说明的那样，为了脱开膜片弹簧离合器20，要使伺服驱动装置24克服膜片弹簧22的力移动，亦即经由进口阀装置26给伺服驱动装置24的气缸供应压缩空气。如果调节器的控制量在一预定的极限以上，则控制两个阀30、32。如果控制量在该极限以下，则只控制具有较小节流横截面的阀30。
为了在该阶段不使系统增益突变，阀控制量，即在当前情况下阀30的阀频率，依据断开的阀32的通流量进行修正，使得通流量连续性地接着先前利用两阀所达到的通流量。阀控制在转换时必须改变的数值大小可以由阀的物理参数(节流直径等)算出。
由于在控制量很小时(控制量在预定的极限以下)只控制具有小的节流直径的阀，因此能够实现精确得多的定位，而不会对调节器调准产生负面影响。
为使膜片弹簧离合器20接合，则将处于气动伺服驱动装置24气缸中的压缩空气经由出口阀装置28以类似方式控制地排出。
附图标记清单
2  膜片弹簧离合器，离合器
3  曲轴
4  飞轮
6  连接构件
9  膜片弹簧
10 压环
12 离合器盘
14 变速器输入轴
16 中心孔乙
18 脱开元件
20 膜片弹簧离合器
22 膜片弹簧
24 气动的伺服驱动装置
26 进口阀装置
28 出口阀装置
30 两位阀
32 两位阀
34 两位阀
36 两位阀
38 压缩空气源
a  分离行程
F  脱开力
k  变化曲线
P1 k上的点
P2 k上的点

Claims (5)

1.用于借助气动的、液压的或电力的伺服驱动装置操纵车辆的膜片弹簧离合器(2)的设备，包括一在伺服驱动装置前面连接的调节器，该调节器的输出控制量对伺服驱动装置进行控制，其特征在于，使用这样的调节器，该调节器的特性曲线变化，亦即输出控制量关于输入额定值的变化，设计为，借助膜片弹簧(8)的脱开力特性与调节器的特性曲线的叠加，通过伺服驱动装置的相应调准的控制而至少近似补偿膜片弹簧(8)固有的脱开力(F)的非线性变化(k)，亦即脱开力关于分离行程的变化；所述伺服驱动装置为一气动的或液压的伺服驱动装置，该伺服驱动装置通过受控的进口和出口阀装置进行控制，其中，调节器设计为：使其总是根据离合器(2)的脱开位置向伺服驱动装置(24)的阀装置(26，28)发送一符合于预定的特性曲线的控制量；其中各阀装置分别具有两个或多个并联设置的可分别控制的阀，其中，在一个阀装置(26，28)的各个阀(30、32，34、36)接通和断开时，各起作用的阀被这样控制，即，使得由此产生的系统增益在转换点中不变化。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，每一阀装置(28，30)包括一具有较大的节流横截面的第一阀(32，36)和一具有较小的节流横截面的第二阀(30，34)，其中，在调节器的预定的控制量以上，两个阀(30、32，34、36)都是起作用的，而在该控制量以下，只有第二阀(30，34)是起作用的。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述阀(30、32，34、36)分别是具有可控的打开/关闭频率的两位阀。
4.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述调节器的特性曲线变化设计为，为使系统增益保持不变而补偿进口阀装置(26)的在离合器(20)的分离行程上变化的供给压力。
5.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述调节器的特性曲线直接对调节参数产生影响。
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