CN103270331B - 用于驱控操作机构的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱控气动式操作机构（1）的方法，该操作机构（1）用于操作被气动式地操作的设备，其中，操作机构（1）具有活塞（3）和气动缸（4），其中，活塞（3）在气动缸（4）中可轴向移动地布置，其中，活塞（3）依赖于在气动缸（4）的压力室（7）中的压力被移位，并且其中，压力室（7）中的压力通过控制装置来调整，该控制装置驱控至少一个阀门（12）和/或压力调节机构（11）和/或压力产生装置，并且其中，用于驱控的先导控制分量依赖于气动式操作机构（1）的至少一个滑动摩擦力（22）和/或至少一个静摩擦力（24）来确定。

Description

用于驱控操作机构的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于驱控气动式操作机构的方法。
背景技术
由EP2016302B1公知了一种用于驱控气动式操作机构的方法，该操作机构用于操作被气动式地操作的设备，例如机动车的气动式地操作的起动离合器。根据该现有技术气动式操作机构包括活塞，其在气动缸中可轴向移动地布置，其中，活塞依赖于在气动缸的压力室中的气动压力被移位。在气动缸的压力室中的压力可通过切换阀来调整，该切换阀由控制装置驱控。为了增加压力室中的压力切换阀占据第一位置，其中，在该第一位置中可以将压缩空气通过切换阀输送到压力室中，以便提高气缸的压力室中的压力。反之，在切换阀的第二位置中为了降低压力室中的压力，可以将压缩空气从压力室朝向压力介质槽的方向导出。
根据EP2016302B1以如下方式来驱控气动式操作机构，即，与活塞预期的运动方向相反设置的运动方向先于该预期的运动方向。由此，作用到操作机构上的外力变大，因此可以克服可能的粘滑效应（Stick-Slip-Effekte）。
在应用气动式操作机构以驱控起动离合器或驱控自动化换档变速器的制动器或离合器时，对动态性能以及调节准确度提出很高的要求。
至今存在的困难是，无约束地满足这种对气动式操作机构的动态性能和调节准确度的高要求。具体而言，气动式操作机构的动态性能至今受死机时间约束。
因此存在对用于驱控气动式操作机构的可以缩短死机时间的方法的需求。
发明内容
由此出发，本发明的任务是，提供一种用于驱控操作机构的方法，利用该方法可以减少死机时间。
该任务通过根据权利要求1的方法来解决。根据本发明，用于驱控的先导控制分量依赖于气动式操作机构的至少一个滑动摩擦力和/或至少一个静摩擦力。
本发明提出，依赖于至少一个滑动摩擦力和/或至少一个静摩擦力来确定用于驱控气动式操作机构的先导控制分量。在使操作机构的活塞移位时，要克服的摩擦力根据本发明相应地通过先导控制分量被考虑到，由此可以缩短或者甚至完全消除死机时间。由此，可以提高用于操作被气动式地操作的设备的气动式操作机构的动态性能。
此外，通过该先导控制分量可以提高调节准确度。
根据本发明有利的改进方案，当操作机构的活塞要在保持其之前的运动方向下离开静止状态沿限定的运动方向开始运动时，如下这样来选择先导控制分量，即，使该先导控制分量适合于刚好或仅或正好克服在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距或差，或者相应于该差距或差。
根据本发明另一有利的改进方案，当操作机构的活塞要在与其之前相反的运动方向上离开静止状态沿限定的运动方向开始运动时，如下这样来选择先导控制分量，即，使该先导控制分量适合于刚好或仅或正好克服在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距或差，以及在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定运动方向的相反方向上起作用的滑动摩擦力之间的差距或差，或者相应于该差距或差。
根据本发明另一有利的改进方案，当活塞处于静止状态并且不知道该活塞紧接着的运动方向时，如下这样来选择用于驱控的先导控制分量，即，使该先导控制分量相应于在沿相反设置的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距的一半或差的一半。
优选的是，活塞在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力和静摩擦力，以及活塞在相反设置的运动方向上起作用的滑动摩擦力和静摩擦力分别依赖于该活塞的位置。
附图说明
本发明优选的改进方案由从属权利要求以及下述的说明得出。对本发明的实施例，不局限于此地，借助附图进行详细说明。其中：
图1示出气动式操作机构的示意图；并且
图2示出用于说明根据本发明的方法的曲线图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于驱控气动式操作机构的方法，该气动式操作机构用于操作被气动式地操作的设备，例如自动化换档变速器的换档元件或者机动车的起动离合器。
图1示出气动式操作机构1的示例性的实施例，该操作机构1根据图1构造为活塞气缸装置。操作机构1由压力调节设备2来驱控。
操作机构1包括可轴向移动地布置在气动缸4中的活塞3，其中，活塞杆5与活塞3联接。密封介质6可以定位在活塞3与气动缸4之间。如果操作机构1被操作，那么在图1的实施例中，外力F作用到活塞杆5上。
如已经实施的那样，气动式操作机构1由压力调节设备2来驱控，其中，通过压力调节设备2可以调整在操作机构1的压力室7中的压力。如果在图1中活塞3应该向右运动，那么在压力室7中的压力必须增加。反之，如果在图1中活塞3应该向左运动，那么在压力室7中的压力必须减小。活塞3的运动可以例如通过行程测量系统8来记录，例如通过布置在操作机构1内部或外部的行程传感器来记录。
在图1的示例性的实施例中，压力调节设备2包括压力产生设备9，例如泵，其将气动式操作机构的压缩空气带到所谓的主压力上。该主压力施加在与压力介质存储器10连接的主压力管道15上。在压力介质存储器10中临时存储由压力产生设备9带到主压力上的压缩空气的相对较大的体积，因为压力产生设备9典型地不连续地工作。在主压力管道15处布置有压力调节机构11，例如2/2换向阀或比例阀。通过压力调节机构11根据需要建立起在主压力管道15与控制压力管道16之间的连接，该控制压力管道16在压力调节机构11与切换阀12之间延伸。切换阀12例如可以是3/2换向阀。通过切换阀12调整出或中断在控制压力管道16与压力介质管道17之间的连接，其中，压力介质管道17在切换阀12与气动式操作机构1的压力室7之间延伸。
此外，在切换阀12上连结回流管道18，该回流管道18在切换阀12与压缩空气槽14之间延伸。压缩空气槽14是周围环境。
压力产生设备9、压力调节机构11以及切换阀12都由控制装置13来驱控，其中，它们通过信号线路19、20和21与控制装置联接。控制信号通过控制装置13施加到压力调节设备11、切换阀12和压力产生设备9上，以便调整存在于压力室7中的压力，并且使气动式操作机构1的活塞3移位以操作被气动式地操作的设备。
在本发明中，为了减小或完全消除在驱控气动式操作机构1时的死机时间，由控制装置13来确定依赖于气动式操作机构1的，亦即在所示实施例中气动式操作机构1的活塞3的至少一个滑动摩擦力和/或至少一个静摩擦力的先导控制分量。
本发明基于如下认识，即，在驱控操作机构1，尤其是使活塞3移位时，在活塞3实际开始运动前，必须克服摩擦力。根据本发明依赖于气动式操作机构1的至少一个滑动摩擦力和/或至少一个静摩擦力地由控制装置13产生的先导控制分量考虑到了要克服的摩擦力，并且相应地减小了在驱控气动式操作机构1或操作通过气动式操作机构气动式地操作的设备中的死机时间。
在图2中通过操作机构1的位置x、也就是，在图1的实施例中的通过活塞3的位置x来绘制力F的曲线，该力F在操作被气动式地操作的起动离合器时在活塞3上形成，其中，在活塞3的位置x1处，要操作的起动离合器完全闭合，其中，在活塞3的位置x2处，要操作的起动离合器完全打开，并且其中，要操作的起动离合器在活塞3的位置x3处位于所谓的贴靠点，在这个位置离合器刚好不传递力矩，也就是说还是分离的。
在图2中通过操作机构1的位置x，也就是通过活塞3的位置x，针对活塞3的两个运动方向来绘制依赖于位置的滑动摩擦力22、23以及静摩擦力24、25的曲线，其中，滑动摩擦力22和静摩擦力24配属于活塞3的第一运动方向，例如活塞3从左向右的运动方向，并且其中，滑动摩擦23和静摩擦25配属于活塞3的相反设置的第二运动方向，例如活塞3从右到左的运动方向。
如果活塞3处于静止状态并且气动式操作机构1相应地处于静止状态，那么活塞3依赖于之前的运动方向在滑动摩擦力曲线22或23中的一条上达到静止状态。相应地，如果之前的运动方向是活塞从左向右的运动，那么活塞3在滑动摩擦曲线22上到达静止状态；反之，在之前的运动方向是反向的从右向左的运动方向的情况下，活塞3在滑动摩擦曲线23上达到静止状态。
如果当前气动式操作机构1的活塞3要在保持其之前的运动方向下离开静止状态沿之前的限定的运动方向开始运动，那么由控制装置13如下这样来选择先导控制分量，即，该先导控制分量适合于刚好或仅或正好克服在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距。
这在图2中针对在位置x4中处在静止状态中的活塞3示例性地示出，该活塞3之前的运动方向相应于从左向右的运动，也就是说在静止状态中活塞3在滑动摩擦力曲线22上的位置x4中达到静止状态。如果活塞3从位置x4出发要在保持其之前的运动方向下开始运动，那么先导控制分量相应于在位置x4中在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在位置x4中在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距或者差Δ4。
当气动式操作机构1的活塞3要在与之前相反的运动方向上离开静止状态沿限定的运动方向开始运动时，那么由控制装置13如下这样来选择先导控制分量，即，该先导控制分量适合于刚好或仅或正好克服在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距，以及在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定运动方向的相反方向上起作用的滑动摩擦力之间的差距。
这在图2中针对在位置x5中处在静止状态的活塞示例性地示出，该活塞之前的运动方向是从左向右的，也就是说该活塞在滑动摩擦力曲线22上的位置x5中达到静止状态，但是该活塞随后应在与其之前相反的运动方向上离开静止状态从右向左运动。那么在上述情况下，先导控制分量相应于差距或差Δ5a和差距或差Δ5b的和，其中，Δ5a是在位置x5中在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在位置x5中在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距或差，Δ5b是在位置x5中在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在位置x5中在限定运动方向的相反方向上起作用的滑动摩擦力之间的差距或差。
当气动式操作机构1的活塞3处于静止状态，并且不知道该活塞3紧接着的运动方向时，控制装置13如下这样来选择先导控制分量，即，该先导控制分量相应于在相反设置的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距的一半或差的一半。
这在图2中针对活塞3示例性地示出，该活塞3在静止状态中占据位置x6并且其之前的运动方向相应于从右向左的运动方向，因此该活塞3相应地在滑动摩擦力曲线23上达到静止状态。如果在该情况下不知道活塞3紧接着的运动方向，那么在位置x6处先导控制分量相应于在不同的或者相反设置的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差距的一半或者差Δ6的一半。
在测定先导控制分量时，对在不同的运动方向上起作用的、依赖于位置的滑动摩擦力22、23以及静摩擦力24、25的认识是必需的。根据本发明有利的改进方案设置如下，即，在运行中适应性地匹配滑动摩擦力22、23和静摩擦力24、25。根据本发明的另一个有利的改进方案可以设置如下，即，在运行中要么适应性地仅匹配滑动摩擦力22、23要么仅匹配静摩擦力24、25，并且依赖于此、根据滑动摩擦与静摩擦之间限定关系的来确定，也就是计算未适应性匹配的静摩擦力或滑动摩擦力。因此可以设置，在静摩擦与滑动摩擦之间使用关于比例系数的比例关系，以便这样依赖于适应性匹配的滑动摩擦来计算静摩擦，或依赖于适应性匹配的静摩擦来计算滑动摩擦。
图3针对在位置x7中处在静止状态中的活塞3来说明在施加先导控制分量的情况下活塞3的运动，该先导控制分量相应于在位置x7中有效的滑动摩擦与静摩擦之间的差距Δ7。如果该先导控制分量被用于驱控切换阀12并且相应地被用于在压力室7中的压力影响，那么活塞的位置x沿着双曲线式的运动曲线26变化，因此活塞3在图3中的变化方案中相应地在位置x3中达到静止状态。如果针对活塞4从其原始位置x7出发要求比通过先导控制分量Δ7和双曲线式的运动曲线26形成的位置变化更小的位置变化，那么必须以如下方式来驱控切换阀12，即，虽然在压力室7中的压力升高以使活塞3从左向右运动，但仍然将压缩空气从压力室7导向周围环境14，以便确保用于活塞3的较小的位置变化。
附图标记列表
1   操作机构
2   压力调节设备
3   活塞
4   气动缸
5   活塞杆
6   密封介质
7   压力室
8   行程测量系统
9   压力产生设备
10  压缩空气存储器
11  压力调节机构
12  切换阀
13  控制装置
14  压缩空气槽
15  主压力管道
16  控制压力管道
17  压力介质管道
18  回流管道
19  信号线路
20  信号线路
21  信号线路
22  滑动摩擦力曲线
23  滑动摩擦力曲线
24  静摩擦力曲线
25  静摩擦力曲线

Claims (8)

1.一种用于驱控气动式操作机构的方法，该操作机构用于操作被气动式地操作的设备，其中，所述操作机构具有活塞和气动缸，其中，所述活塞在所述气动缸中能轴向移动地布置，其中，所述活塞依赖于在所述气动缸的压力室中的压力被移位，并且其中，所述压力室中的压力通过控制装置来调整，所述控制装置驱控至少一个阀门和/或压力调节机构和/或压力产生装置，其特征在于，用于驱控的先导控制分量依赖于所述气动式操作机构的至少一个滑动摩擦力和/或至少一个静摩擦力来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述活塞要在保持其之前的运动方向下离开静止状态沿限定的运动方向开始运动时，如下这样来选择所述先导控制分量，即，使所述先导控制分量适合于克服在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述活塞要在与其之前相反的运动方向上离开静止状态沿限定的运动方向开始运动时，如下这样来选择所述先导控制分量，即，使所述先导控制分量适合于克服在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差，以及在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力与在限定运动方向的相反方向上起作用的滑动摩擦力之间的差。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述活塞处于静止状态并且不知道所述活塞紧接着的运动方向时，如下这样来选择所述用于驱控的先导控制分量，即，使所述先导控制分量相应于在相反设置的运动方向上起作用的静摩擦力之间的差的一半。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述活塞在限定的运动方向上起作用的滑动摩擦力和静摩擦力，以及所述活塞在相反设置的运动方向上起作用的滑动摩擦力和静摩擦力分别依赖于所述活塞的位置。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述滑动摩擦力和所述静摩擦力适应性地被匹配。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述滑动摩擦力适应性地被匹配，而所述静摩擦力依赖于适应性匹配的滑动摩擦力来确定。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述静摩擦力适应性地被匹配，而所述滑动摩擦力依赖于适应性匹配的静摩擦力来确定。
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