CN105074288B - 变速器控制回路 - Google Patents

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Abstract

一种用于对作业机械的变速器中的由压力泵提供的系统压力加以控制的变速器控制回路，具有：用于将所提供的系统压力调整为最大系统压力的调压阀；电子控制单元；以及限压阀，限压阀能够通过控制单元得到操控。

Description

变速器控制回路
技术领域
本发明涉及一种变速器控制回路，用于对作业机械的变速器中的由压力泵提供的系统压力加以控制，这种控制回路具有：用于将所提供的系统压力调整到最大系统压力的调压阀、电子控制单元以及限压阀，限压阀能够通过控制单元得到操控。
背景技术
目前的用于控制变速器中的系统压力的变速器控制回路将系统压力调节到预设的恒定的压力水平上。该压力水平足够高地选择：使得在变速器内部被液压操作的离合器和制动器即使在高负载下仍然能够不发生打滑地传递转矩。凭借这种设计方案，一方面在转矩传递能力方面实现了很高的储备，而即使是暂时不需要这种高压力水平来可靠地传递转矩时，仍对压力泵持续提供很高的压力水平的情况加以迁就。基于效率和消耗的观点值得力求的是：当对于可靠传递转矩，降低的系统压力就足够时，有针对性地给压力泵减压。特别是值得力求的是：将降低的系统压力可变地与作业机械瞬时存在的使用条件相适配。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于对变速器中的系统压力进行可变控制的变速器控制回路。
该目的通过一种用于对作业机械的变速器中的由压力泵提供的系统压力加以控制的变速器控制回路来实现，这种变速器控制回路具有：用于将所提供的系统压力调整为最大系统压力p0的调压阀；电子控制单元，借助其能够检测作业机械的负载状态以及运行状态，在电子控制单元中设定出与负载状态相对应的变速器输入极限力矩L1，2，...n和代表至少一个第一运行状态的状态数值以及代表至少一个第二运行状态的状态数值，其中，第一运行状态与最大系统压力p0相关，第二运行状态与相对于最大系统压力p0减小的系统压力p1，2，...n相关；以及限压阀，限压阀能够通过控制单元得到操控，用以在上级控制调压阀，以便可变地调整减小的系统压力p1，2，...n，其中，在同时存在第二运行状态的情况下，对限压阀的操控根据所检测到的负载状态与变速器输入极限力矩L1，2，...n的比较来进行。
按照本发明，在负载状态与运行状态之间做出区分。负载状态指的是如下的状态，其中，借助作业机械的变速器来传递转矩。运行状态指的是如下的连接状态，其中，虽然不一定借助变速器来传递转矩，但是能够借助变速器来传递转矩，并且作业机械或其一部分处在一定的“接通的”状态，例如四轮驱动模式、接通差速锁、空转。按照本发明，还设置为：在第一运行状态与第二运行状态之间的运行状态下做出分辨。在此情况下，在识别出第一运行状态之后，与当前存在的负载状态无关地强制调整出最大的系统压力。相反，当识别出第二运行状态时，则与当前存在的负载状态相关地调整出最大的系统压力或者降低的系统压力。原则上，按照本发明，出发点在于：对限压阀不成功的操控不能实现对调压阀在上级加以控制，从而调整出最大的系统压力。相反，对限压阀的操控则根据系统实现了对调压阀在上级加以控制，从而调整出相对于最大系统压力降低的系统压力。
按照本发明的变速器控制回路的优点在于，降低针对压力泵所需的驱动功率。针对压力泵的驱动功率可以理解为附带的负载。通过能够在上级对调压阀进行操控的方式，可以将系统压力与对一定的负载和运行状态下变速器内部的系统压力的当前存在的要求相匹配。对系统压力的要求能够表现为动力换档离合器的转矩传递能力。在这时关注的是整个变速器，于是获得了一定数目的负载线路，其中，每条负载线路可以经由多个动力换档离合器延伸。由此，每条负载线路的转矩传递能力由转矩传递能力最小的离合器来决定。基于具备其相应转矩传递能力的负载线路获得如下的变速器输入极限转矩，能够将变速器输入极限转矩在其这方面又与具体的系统压力相对应，其中，按照本发明，出发点在于，给具有最高的所需转矩传递能力(也就是最高的变速器输入极限转矩)的负载线路配设有通过调压阀调整出的最大的系统压力。
按照本发明，通过借助限压阀对调压阀按比例在上级进行控制，能够可变地调整出处于最大系统压力之下的任意数目的不同的系统压力。优选的是，在这里提供处在最大系统压力之下的四个压力水平上的系统压力。
优选的是，控制单元借助所测定的变速器输入力矩Mtrans检测负载状态，从而根据所测定的变速器输入力矩Mtrans与变速器输入极限力矩L1，2，...n之间的比例关系来实现对限压阀的电子操控。在此，有利的是，变速器输入力矩能够以简单的方式被直接感测到或者间接地基于其他所提供的数值来测定。
优选的是，当所测定的变速器输入力矩Mtrans处于变速器输入极限力矩L1，2，...n之下时，对限压阀进行电子操控，用以调整出降低的系统压力p1，2，...n。由此，给出了针对降低的系统压力的调整的控制规则。
优选的是，当所测得的变速器输入力矩Mtrans处于变速器输入极限力矩L1，2，...n之上时，对限压阀进行电子操控，用以将降低的系统压力p1，2，...n提高。由此，同样给出了针对降低的系统压力的调整的简单的控制规则。
优选的是，在存在相应的控制规则的情况下，马上毫无时间延迟地执行对降低的系统压力p1，2，...n的提高，相反地，在存在相应的用于调整出降低的系统压力p1，2，...n的控制标准时，将相应的变速器输入极限力矩与磁滞系数hX＜1相乘。附加地，可以设置为：至少针对限定的时间段t产生(unterlaufen)相乘后的变速器输入极限力矩。这种操控方案的优点在于避免发生压力波动。
优选的是，变速器输入力矩Mtrans基于作业机械的驱动总成的驱动力矩Meng得到测定。在此，有利的是，驱动总成的驱动力矩Meng已经是指对于控制单元已知的特征值。
优选的是，为了测定变速器输入力矩Mtrans，将由驱动力矩Meng附带的负载加入考量。这实现了对变速器输入力矩Mtrans的尽可能精确的测定。
在一种具体的构造方案中，限压阀对降低的系统压力加以调整，方式为：限压阀对调压阀的弹簧活塞单元的弹簧力加以调节(manipulieren)。在此，有利的是，调压阀一方面可以包括在其基本构造中，另一方面负责调整出最大系统压力以及降低的系统压力。
在另一种具体的构造方案中，通过对调压阀的弹簧活塞单元的弹簧力的调节，能够调整冷却环路中所提供的系统压力的减压点。在此，有利的是，液压设备的现有的配置方式在此处不必改变，这是因为调压阀的现在的减压点仅通过在上级对限压阀的控制已可调整地实现。
优选的是，第一运行状态的特征表现在：处于接通状态下的差速锁或者变速器内部打滑程度提高的状态。通过这种分组，控制单元能够决定：是需要最大的系统压力还是降低的系统压力就足够了。
优选的是，第二运行状态的特征表现在：作业机械的无负载的空转状态或者是处于摘开或者说关断或者说断开状态的差速锁或动力输出轴。通过这种分组，控制单元能够决定：是需要最大的系统压力还是降低的系统压力就足够了。
优选的是，在变速器的换档过程期间，由控制单元对限压阀的现有操控方案保持不变。换档过程在这里意指：从一个档位切换至另一档位。在这里，能够以有利的方式避免在换档或接合过程期间对调制产生不希望的影响。
优选的是，当同时存在通过控制单元针对限压阀产生的操控信号的情况下，优先的是对应更高系统压力的信号。
所述目的还通过一种用于对根据权利要求1至12之一所述的变速器控制回路加以控制的方法来实现。
附图说明
下面，借助如下附图来介绍按照本发明的变速器控制回路。其中：
图1示出具有按照本发明的变速器控制回路的农用作业机械的示意图；
图2示出按照本发明的变速器控制回路的流程图表；
图3示出处于最大系统压力以下的降低的系统压力水平的图示；以及
图4示出用于测定变速器输入力矩的流程图。
具体实施方式
图1以示意图示出具有按照本发明的用于变速器32的变速器控制回路10的、被设计为拖拉机的农用作业机械30。变速器32可以是指动力换档变速器或者功率分流变速器。变速器32包括：针对能够根据需要接通的前轮驱动装置的输出装置36和多个动力换档离合器34(在这些动力换档离合器中，示范性示出其中一个)，以便挂入或摘出换档变速器的不同速比。另外，变速器32包括：用于驱动动力输出轴40的动力输出轴离合器38以及具有差速锁的差动传动装置42。针对拖拉机30，将内燃机设置为驱动总成44。可选地，可以设置未示出的前动力输出轴。内燃机44产生驱动力矩Meng。借助该驱动力矩来驱动辅助总成(诸如至少一个冷却介质风机46)。在这里，冷却介质风机示范性地代表其他在本发明的说明书的范畴中表示附带负载的辅助总成。驱动力矩Meng在减去用于辅助总成的驱动装置的附带负载之后，作为变速器输入力矩Mtrans到达变速器32的输入端上。
为了操作动力换档离合器34，设置有多个基本上相同的阀单元，这些阀单元同样并未示出。阀单元为了操作动力换档离合器34而被借助图1和图2中以A标示的液压回路来供给系统压力。按照本发明的变速器控制回路10用于针对液压回路A来调整系统压力。
变速器控制回路10具有呈变速器油泵形式的压力泵12、调压阀14、控制单元16、限压阀18、油冷却器20、储油器22以及滤油器24，正如在图2中可见那样。如对于相关领域的技术人员长期已知那样，设置有其他构件，诸如各种减压阀、旁通阀、节流器和过滤器，这些部件不需要特别介绍。
通过油泵12提供的系统压力首先通过调压阀14被调整到液压回路A中的最大系统压力p0。在这种情况下，实施为磁阀的限压阀18无电流或者不由控制单元16来操控。根据之前已经介绍的、由控制单元16检测的负载和运行状态，在这时可以通过控制单元16来实现对限压阀18的操控，由此，限压阀18在上级控制调压阀14。这种上级控制通过如下方式实现：限压阀18改变对调压阀14的活塞弹簧单元起作用的支撑力。由此，能够调整当前作用于活塞的系统压力与作用于活塞的弹簧力之间的力平衡。力平衡与减压点相对应，冷却环路中的系统压力自减压点起被减压。
在图3中示出系统压力的总计五个具体水平，其中，最高的水平通过最大系统压力p0来形成，而最低的水平通过最低系统压力p4来形成。最大系统压力p0对应的是限压阀18未被操控时的压力，也就是当限压阀未操控调压阀14时的压力。最低的系统压力p4对应的是在调压阀14被最大程度地上级控制时通过限压阀18根据润滑和冷却反作用力来获得的压力。
在图3中在左侧示出针对各较低系统压力朝下指向的箭头，以及在右侧示出针对各较高的系统压力朝上指向的箭头。当控制单元16识别到：自某一当前存在的系统压力p0、p1、p2、p3、p4起，行驶方向切换器转换为“驻车”或“空档”位置时，调整出最低的系统压力p4。当控制单元16识别到：变速器输入力矩Mtrans在限定的时段t内都小于与磁滞系数h1、h2、h3相乘的变速器输入极限力矩L1、L2、L3中的一个时，调整出与相应的变速器输入极限力矩L1、L2、L3对应的降低的系统压力p1、p2、p3。当控制单元16识别到：从最低的系统压力p4出发，行驶方向切换器转换到“前进”或“后退”位置时，调整出下一级别的降低的系统压力p4。当控制单元16识别到：自某一降低的系统压力p1、p2、p3、p4出发，在变速器中连接的动力换档离合器之一中发生打滑，或者差速锁被接通或者说激活时，则调整出最大的系统压力p0。相应地调整出低于最大的系统压力p0的系统压力的过程通过借助控制单元16对限压阀18的相应操控来实现。
原则上，可以设置为：仅当内燃机44的转速传感器感测到高于极限转速的转速(例如每分钟50转)以及当变速器32的温度传感器同时感测到高于极限温度的油温(例如40℃)时，才调整出处于最大的系统压力p0以下的降低的系统压力p1、p2、p3、p4。通过后面的规则确保变速器油被快速加温。
另外，设置有连续的压力监控方案，借助这种压力监控方案将通过控制单元16来操控的系统压力(也就是额定的系统压力)与实际存在的系统压力(也就是实际系统压力)相比较。
在图4中示出用于计算变速器输入力矩Mtrans的过程或流程。变速器输入力矩Mtrans基于作业机械30的驱动总成44的驱动力矩Meng算得。驱动力矩Meng与内燃机的情况下驱动总成的曲轴输出装置上的转矩或电机的情况下转子输出装置上的转矩相对应。可以看到的是：从驱动力矩Meng中减去动力输出轴离合器力矩以及附带的负载，例如针对辅助总成的驱动力矩。原则上，能够以如下方式提高变速器输入力矩Mtrans的计算精度：尽可能精确地测定和计算附带的负载。驱动力矩Meng首先以针对发动机制动力矩的备用系数fEBT得到调节。从中既减去了通过针对动力输出轴转矩的备用系数fPTO分出的动力输出轴离合器力矩，也减去了附带的负载，以便获得变速器输入力矩Mtrans。
附图标记列表
10 变速器控制回路
12 压力泵
14 调压阀
16 控制单元
18 限压阀
20 油冷却器
22 储油器
24 滤油器
30 作业机械
32 变速器
34 动力换档离合器
36 输出装置
38 动力输出轴离合器
40 动力输出轴
42 差动传动装置
44 驱动总成
46 冷却介质风机
A 液压回路

Claims (16)

1.一种变速器控制回路(10)，用于对作业机械的变速器中的由压力泵提供的系统压力加以控制，所述变速器控制回路包括：
用于将所提供的系统压力调整到最大系统压力(p0)的调压阀(14)；
电子控制单元(16)，借助所述电子控制单元能够检测作业机械的负载状态以及运行状态，且在所述电子控制单元中，设定出与负载状态相对应的变速器输入极限力矩(L1，2，...n)和代表至少一个第一运行状态的状态数值以及代表至少一个第二运行状态的状态数值，其中，第一运行状态与最大系统压力(p0)相关，第二运行状态与相对于最大系统压力(p0)减小的系统压力(P1，2，...n)相关；
限压阀(18)，所述限压阀能够通过控制单元(16)得到操控，用以在上级控制调压阀(14)，以便可变地调整减小的系统压力(p1，2，...n)，
其中，在同时存在第二运行状态的情况下，对限压阀(18)的操控根据所检测到的负载状态与变速器输入极限力矩(L1，2，...n)的比较来进行。
2.根据权利要求1所述的变速器控制回路(10)，其中，控制单元(16)借助所测定的变速器输入力矩(Mtrans)检测负载状态，根据所测定的变速器输入力矩(Mtrans)与变速器输入极限力矩(L1，2，...n)之间的比例关系来实现对限压阀(18)的电子操控。
3.根据权利要求2所述的变速器控制回路(10)，其中，当所测定的变速器输入力矩(Mtrans)低于变速器输入极限力矩(L1，2，...n)时，对限压阀(18)进行电子操控，用以调整出降低的系统压力(p1，2，...n)。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，当所测定的变速器输入力矩(Mtrans)高于变速器输入极限力矩(L1，2，...n)时，对限压阀(18)进行电子操控，用以提高降低的系统压力(p1，2，...n)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，变速器输入力矩(Mtrans)基于作业机械的驱动总成的驱动力矩(Meng)得到测定。
6.根据权利要求5所述的变速器控制回路(10)，其中，为了测定变速器输入力矩(Mtrans)，将由驱动力矩(Meng)附带的负载加入考量。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，限压阀(18)以如下方式调整出降低的系统压力：限压阀对调压阀(14)的弹簧活塞单元的弹簧力加以调节。
8.根据权利要求7所述的变速器控制回路(10)，其中，通过对调压阀(14)的弹簧活塞单元的弹簧力的调节，能够对冷却环路中所提供的系统压力的减压点加以调整。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，第一运行状态的特征表现在：作业机械的处于接通状态下的差速锁或者变速器内部打滑程度提高的状态。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，第二运行状态的特征表现在：作业机械的无负载的空转状态或者是处于摘开状态的差速锁或动力输出轴。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，在变速器的换挡过程期间，通过控制单元(16)对限压阀(18)的现有操控方案保持不变。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，当同时存在通过控制单元(16)针对限压阀(18)产生的操控信号的情况下，优先的是对应更高系统压力的信号。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，当在变速器控制回路(10)中通过控制单元(16)识别出差错时，调整出最大的系统压力。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器控制回路(10)，其中，在存在相应的控制规则的情况下，马上毫无时间延迟地执行对降低的系统压力(p1，2，...n)的提高，相反地，在存在相应的用于调整出降低的系统压力(p1，2，...n)的控制标准时，将相应的变速器输入极限力矩(L1，2，...n)与磁滞系数hX＜1相乘。
15.根据权利要求14所述的变速器控制回路(10)，其中，在存在相应的用于调整出降低的系统压力(p1，2，...n)的控制标准时，相应的变速器输入极限力矩(L1，2，...n)附加地以时间延迟量t得到调整。
16.一种作业机械(30)，具有驱动总成(44)和带用于提供系统压力的压力泵(12)的变速器(32)，所述作业机械包括根据权利要求1至15中任一项所述的变速器控制回路(10)。
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