CN109958725B - 用于加热气动的离合器调节机构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加热气动的离合器调节机构的方法，其中，在离合器调节机构(1)的两个彼此间能运动的元件(2、3)之间布置有至少一个密封元件(6、7)，并且离合器调节机构(1)在能预先给定的运行温度范围之内由空气供应系统加载压缩空气，以便操纵布置在驱动机组与变速器之间的换挡和/或起动离合器，在能预先给定的运行温度范围中确保了离合器调节机构(1)的密封性。规定：当离合器调节机构(1)的温度处于至少一个密封元件(6、7)的玻璃转变温度之下时，为了加热离合器调节机构(1)，驱动机组以相对于驱动机组的空转转速增加了的转速运行。

Description

用于加热气动的离合器调节机构的方法
技术领域
本发明涉及一种用于加热变速器的气动的离合器调节机构的方法。本发明还涉及一种用于执行该方法的控制器和相应的计算机程序产品。
背景技术
在实践中公知，自动控制的或自动化的变速器具有气动或液压操纵的自动化的离合器、特别是气动或液压操纵的起动离合器，其中，操纵变速器的离合器用于断开和接合气动或液压的离合器调节机构。这样的离合器调节机构具有与离合器联接的执行缸，其中，给离合器调节机构的执行缸配属有控制阀，控制阀依赖于其切换位置地要么填充执行缸要么清空执行缸。控制器承担对离合器调节机构的控制阀的驱控。
在机动车的传动系中布置在例如构造为内燃机的驱动马达与换挡变速器之间的离合器在牵引运行中用于将扭矩从驱动马达传递到换挡变速器；在推动运行中也可以沿相反的方向传递扭矩。在未操纵状态下，离合器通过压簧的作用完全接合，并通过静摩擦无滑差地传递扭矩。在起动过程、换挡过程和紧急制动期间离合器被断开，并且因此暂时中断或至少减小驱动马达与换挡变速器之间的动力流。
在起动过程的情况下，离合器在挂入起动挡时又持续地接合，由此，驱动马达的扭矩在滑差运行时通过滑动摩擦传递，并且由此实现在快速转动的驱动马达的输出轴以及换挡变速器的首先静止并随后开始缓慢转动的输入轴之间的转速补偿。在挂入的负载挡与将要挂入的目标挡之间的换挡过程的情况下，通过断开离合器能够实现负载挡的无负载的挂出以及随后目标挡的无负载的同步和挂入。在紧急制动的情况下，通过断开离合器将驱动马达的驱动力从驱动轮上撤除。
在DE 10 2009 045 090A1中已知一种用于操纵自动化的离合器的方法。在变速器的运行期间，当出现限定的运行条件时，例如当低于温度极限值时，检查用于操纵离合器的离合器调节机构的密封性。在该检查的基础上，然后可以决定是否以及必要时在什么条件下允许离合器的进一步运行。
在离合器调节机构的用于离合器的气动或液压操纵的密封性方面提出了高的要求。离合器调节机构的密封性对于离合器或离合器调节机构的按照规定的运行是非常重要的。通常，限定运行温度范围，在该运行温度范围内离合器调节机构必须具有特定的密封性，其中，在该限定的运行温度范围之外，离合器调节机构的运行进而离合器的运行是不被允许的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于加热气动的离合器调节机构的新方法，通过该方法可以实现在低温下缩短的加热阶段。此外，还给出构造用于执行该方法的控制器以及用于执行该方法的计算机程序产品。
从方法技术的视角来看，该任务的解决方案由根据本发明的用于加热变速器的气动的离合器调节机构的方法给出。
提出了一种用于加热变速器的气动的离合器调节机构的方法，其中，在离合器调节机构的两个彼此间能运动的元件之间布置有至少一个密封元件。
变速器优选涉及多挡变速器，其中，多个传动比级，即，变速器的两个轴之间的固定传动比优选地可通过切换元件自动切换。这种变速器主要用于机动车，尤其是商用车辆，以便以合适的方式使驱动机组的转速和扭矩输出特性匹配车辆的行驶阻力。
离合器调节机构可以构造为活塞-缸单元，其中，在活塞与缸之间布置有至少一个密封元件。活塞相对于活塞-缸单元的缸轴向能运动地布置。密封元件可以例如构造为矩形密封环或O形环密封件。
变速器的气动的离合器调节机构用于断开和接合布置在驱动机组与变速器之间的换挡和/或起动离合器，并且可以例如构造为中央分离装置。在构造为中央分离装置的情况下，气动的离合器调节机构通常构造为与变速器输入轴同心布置的活塞-缸单元。
离合器调节机构在可预先给定的运行温度范围之内由空气供给系统加载压缩空气，以便操纵换挡和/或起动离合器，在可预先给定的运行温度范围中确保了离合器调节机构的密封性。空气供给系统例如可以包括空气压缩机以及压力介质管路和控制或调节阀，控制或调节阀构造为用于操纵离合器调节机构的入口或出口阀。空气压缩机可以是其中安装有变速器的机动车的已经存在的压缩机。
现在，本发明包括如下的技术教导：当离合器调节机构的温度处于至少一个密封元件的玻璃转变温度之下时，为了加热离合器调节机构，驱动机组以相对于驱动机组的空转转速增加了的转速运行。
因此，驱动机组可以在对离合器调节机构的加热过程期间以相对于驱动机组的温度最大允许的转速运行。
在驱动机组的最大允许的转速的情况下，驱动机组的转速可以理解为在超过该转速时驱动机组将被损坏。然而，在驱动机组的最大允许的转速的情况下，驱动机组的转速也应当理解为，该转速比导致驱动机组损坏的转速低了一个能预给定的偏值。
在低于所谓的玻璃转变温度(也称为玻璃点)的情况下，气动的密封元件是非密封的。玻璃转变温度是如下的温度范围，在该温度范围中密封元件经历可变形性的最大变化。玻璃转变温度例如可以在-15℃至-20℃的温度范围内，优选在-18℃的温度的情况下。在低于玻璃转变温度的温度范围中密封元件处于硬弹性的、玻璃状的脆性状态，在该状态中密封元件不再具有密封功能。
离合器调节机构的必要的加热过程在没有额外的措施的情况下花费大量时间，其中，变速器进而车辆不可使用。通过根据本发明的方法可以显著加速气动的密封元件加热到高于玻璃转变温度的温度，这是因为主动地影响了加热过程。
离合器调节机构例如经由分离轴承与换挡和/或起动离合器的压板协作，换挡和/或起动离合器以驱动机组的转速旋转。在驱动机组的较高转速的情况下，实现了与压板接触的分离轴承的较强烈的升温并由此实现了离合器调节机构由于在此释放的损耗热的升温。
于是，当离合器调节机构的温度或布置在离合器调节机构的两个彼此间可运动的元件之间的至少一个密封元件的温度超过玻璃转变温度时，驱动机组的增大了的转速又减小。在达到或超过玻璃转变温度之后获得离合器调节机构的密封性并且因此离合器调节机构准备好运行。因此，可以结束加热过程。
在有利的改进方案中规定，当离合器调节机构的温度处于至少一个密封元件的玻璃转变温度之下时，离合器调节机构就已经加载来自空气供给系统的压缩空气。
换言之，当离合器调节机构的温度或密封元件的温度仍处于所限定的运行温度范围之外并且离合器调节机构由于低的温度还未密封并且因此不能按照规定运行时，离合器调节机构就已经被来自空气供给系统的压缩空气穿流。通过离合器调节机构加载来自空气供给系统的预加温的压缩空气使得离合器调节机构进而离合器调节机构的密封元件被加热。这可以在变速器或机动车的热运转阶段期间完成。
在一个有利的改进方案中规定，输送给离合器调节机构的压缩空气经由布置在空气供给系统中的连续式加热器预加温。由此可以更快地增加输送给离合器调节机构的压缩空气的温度并且相应缩短用于加热离合器调节机构或密封元件的时间。通过连续式加热器可以经由例如驱动机组的冷却水循环或者以电的方式实现输送给离合器调节机构的压缩空气的升温。机动车的驱动机组可以构造为汽油机或内燃机、电动马达或包括内燃机和电动马达的混合动力驱动器。
如果离合器调节机构的温度或密封元件的温度超过密封元件的玻璃转变温度，那么可以又中断来自空气供给系统的压缩空气的输送，这是因为又获得离合器调节机构的密封性并且离合器调节机构因此又准备好运行。
优选地，当达到空气供应系统的电气动的切换阀的最大允许的接通时长时，那么也中断在加热过程中来自空气供应系统的压缩空气的输送。由此，切换阀得到保护免受阀线圈的不允许的加温。
在一个有利的改进方案中规定，在电气动的切换阀的驱控过程中产生具有可预先给定的恒定或可变的脉冲频率的单个脉冲。在压力加载期间借助脉冲频率(以该脉冲频率驱控空气供给系统的至少一个入口阀以便操纵离合器调节机构)和离合器调节机构的定位检测可以推断出离合器调节机构或密封元件的密封程度。该信息可以附加地用于确定中断加热过程的时间点。
本发明还涉及一种控制器，其构造用于执行根据本发明的方法。控制器包括用于执行根据本发明的方法的装置。这些装置涉及硬件侧装置和软件侧装置。控制器的硬件侧装置涉及数据接口，以便与传动系的参与执行根据本发明的方法的结构组件进行数据交换。为此，控制器也与必要的传感器连接以及就此而言必要时也与另外的控制器(例如马达控制器)连接，以便接收与决策相关的数据或发送控制命令。因此，控制器例如可以经由CAN总线与马达控制器通信，并且可以在离合器调节机构的加热期间由其要求驱动机组以增加了的转速运行。控制器例如可以构造为变速器控制器。此外，控制器的硬件侧装置涉及用于数据处理的处理器并且必要时涉及用于数据存储的存储器。软件侧装置涉及用于执行根据本发明的方法的程序模块。
根据本发明的解决方案还可以体现为计算机程序产品，当该计算机程序产品在控制器的处理器上运行时，该计算机程序产品通过软件指示处理器执行根据本发明的相关的方法步骤。结合上下文，可计算机读取的介质也是本发明的主题，上述计算机程序产品以可调用的方式存储在该介质上。
本发明不限于独立权利要求或从属权利要求的特征的特定组合。还可以实现各个从实施例的以下描述或直接从附图中得出的特征的组合。
附图说明
优选的改进方案由以下描述中得出。参考附图详细阐述本发明的实施例，但本发明不局限于此。其中：
图1示出变速器的气动的离合器调节机构；并且
图2示出了离合器调节机构关于时间的温度走向。
具体实施方式
图1示出了气动的离合器调节机构1，其构造用于断开和接合形式为中央分离装置的、布置在驱动机组与和变速器之间的换挡和/或起动离合器。离合器调节机构1在此具有带有环形的缸头的缸3。在缸3中，沿着换挡和/或起动离合器的旋转轴线9可轴向移动的活塞2布置在引导管12上。活塞2构造成环形活塞的形式并且承载分离轴承8，该分离轴承8与换挡和/或起动离合器的压板11协作。压板11可以例如构造为膜片弹簧。
在活塞2与缸3之间布置有靠外的密封元件6并且在活塞2与引导管12之间布置有靠内的密封元件7。密封元件6、7在当前情况下构造为弹性体槽环。
此外，在活塞2与缸3之间布置有弹簧5，弹簧5将活塞2从缸3压开，并且因此将限定的负载施加到活塞2和分离轴承8上，而并不给离合器调节机构1加载以压缩空气。因此，弹簧5也称为预加载弹簧。
可以通过位移传感器10检测活塞2的定位。为了检测离合器调节机构1的温度可以使用在此未示出的温度传感器。
离合器调节机构1被操纵并且在所示的图示平面中向左运动，为此，经由机动车的在此未示出的空气供应系统将压缩空气输送到活塞2与缸3之间的压力室4中。
当离合器调节机构1未被操纵时，布置在驱动机组与变速器之间的换挡和/或起动离合器闭合。当低于密封元件6、7的玻璃转变温度时，密封元件进而离合器调节机构1未密封，并且起动和/或换挡离合器不能经由离合器调节机构1断开或仅非完全地断开。于是为了加热离合器调节机构1，机动车的驱动机组必须在空转转速的情况下较长时间地运行。在此，经由弹簧5轻微预紧的分离轴承8由于释放的损耗热而升温。由此间接地，活塞2和密封元件6、7被加热。一旦密封元件6、7具有的温度高于密封元件6、7的玻璃转变温度，那么密封元件就实现其密封功能并且离合器调节机构1准备运行。因为密封元件6、7的温度增加的梯度非常低，所以在低温下的加热过程会相应长时间地持续。这导致驾驶员不可接受的长时间的等待。
因此根据本发明规定，当离合器调节机构1的温度处于至少一个密封元件6、7的玻璃转变温度之下时，驱动机组以相对于驱动机组的空转转速增大了的转速运行。因此，主动地影响加热过程，并且可以显著加速气动的密封元件6、7加热到高于其玻璃转变温度的温度。
转速(驱动机组以该转速运行并且换挡和/或起动离合器的与分离轴承8接触的压板11因此也以该转速运行)越高，经由弹簧5预紧的分离轴承8由于在此释放的损耗热就越强烈地升温。因此，在较早的时间点就实现了离合器调节机构1操作准备就绪进而变速器和机动车的操作准备就绪。
如果当离合器调节机构1的温度处于至少一个密封元件6、7的玻璃转变温度之下时离合器调节机构1就已经加载来自空气供给系统的压缩空气，那么离合器调节机构的加热过程可以进一步加速。
通过对压力室4的压力加载，离合器调节机构1的活塞2虽然缺乏密封性，但却在换挡和/或起动离合器的压板11的方向上经历轴向运动。因此，作用到分离轴承8上的负载增加。由于驱动机组已经以增加了的转速运行，因此换挡和/或起动离合器的压板11也以驱动机组的增加了的转速旋转。由于分离轴承8的增加的负载和驱动机组的增加的转速，分离轴承8因此更快地升温，并且利用分离轴承8也使得活塞2和布置在活塞2与缸3或引导管12之间的密封元件6、7更快地升温。
替选或附加于经由温度传感器检测离合器调节机构1的温度，也可以获知离合器调节机构1的温度或离合器调节机构1的活塞2的温度。因为作用到分离轴承8上的负载与分离位移(活塞2由于压力加载而行进该分离位移)成比例，因此可以通过由位移传感器10检测到的位移信号来推断出在分离轴承8上起作用的负载。然后，经由在分离轴承8上的已知的负载可以获知温度梯度，离合器调节机构1的活塞2以该温度梯度加热。通过分别随时间调节的温度梯度可以最终推断出离合器调节机构1的活塞2关于时间的加热特性并且进而推断出活塞2的温度和密封元件6、7的温度。
图2示出了示意图，其中示出了离合器调节机构1关于时间的温度走向。在纵坐标轴上温度以℃表示，在横坐标轴上绘出时间t。在此示例性地示出温度走向，其在变速器或者机动车的热运转阶段期间在离合器调节机构1的活塞2上出现。在低于密封元件6、7的玻璃转变温度(其在此约为-18℃)的情况下，密封元件进而离合器调节机构1不密封，并且起动和/或换挡离合器不能经由离合器调节机构1断开或仅能非完全地断开。只有当达到或超过玻璃转变温度时，密封元件6、7进而离合器调节机构1才能再次运行。热运转阶段在时间点t1在示例性示出的-30℃的温度的情况下开始。
实线T_n1示出了在热运转阶段期间离合器调节机构1的活塞2的温度关于时间的走向，其中，驱动机组以例如600U/min的空转转速运行并且离合器调节机构1未加载压缩空气。梯度(活塞2的温度以该梯度增加)非常小，由此在时间点t4才达到玻璃转变温度并且加热过程相应长时间地持续。
虚线示出的线T_n2表示在热运转阶段期间离合器调节机构1的活塞2的温度关于时间的走向，其中，驱动机组以相对于驱动机组的空转转速增加了的转速运行并且离合器调节机构1未加载压缩空气。在此，驱动机组可以例如以850U/min的转速运行。由于加热过程通过驱动机组的转速的增加被主动地影响，因此显著加速了离合器调节机构1的活塞2加热到高于玻璃转变温度的温度。在此，在时间点t3已经达到玻璃转变温度。
以点划线示出的线T_1表示在热运转阶段期间离合器调节机构1的活塞2的温度关于时间的走向，其中，附加于驱动机组的转速增加，以来自空气供给系统的压缩空气加载离合器调节机构1。由此，可以进一步加速离合器调节机构1的加热过程，其中，已经在较早的时间点t2达到玻璃转变温度。
附图标记列表
1 离合器调节机构
2 活塞
3 缸
4 压力室
5 预加载弹簧
6 靠外的密封元件
7 靠内的密封元件
8 分离轴承
9 旋转轴线
10 位移传感器
11 压板
12 引导管

Claims (11)

1.一种用于加热变速器的气动的离合器调节机构(1)的方法，其中，在离合器调节机构(1)的两个彼此间能运动的元件(2、3)之间布置有至少一个密封元件(6、7)，并且离合器调节机构(1)在能预先给定的运行温度范围之内由空气供应系统加载压缩空气，以便操纵布置在驱动机组与变速器之间的换挡和/或起动离合器，在所述能预先给定的运行温度范围中确保了离合器调节机构(1)的密封性，其特征在于，当离合器调节机构(1)的温度处于至少一个密封元件(6、7)的玻璃转变温度之下时，驱动机组以相对于驱动机组的空转转速增加了的转速运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动机组以相对于驱动机组的温度最大允许的转速运行。
3.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述离合器调节机构(1)的温度或布置在所述离合器调节机构(1)的两个彼此间能运动的元件(2、3)之间的至少一个密封元件(6、7)的温度超过所述至少一个密封元件的玻璃转变温度时，所述驱动机组的增大了的转速又减小。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，当所述离合器调节机构(1)的温度处于至少一个密封元件(6、7)的玻璃转变温度之下时，所述离合器调节机构(1)就已经以来自空气供给系统的压缩空气加载。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，输送给所述离合器调节机构(1)的压缩空气经由布置在空气供给系统中的连续式加热器预先升温。
6.权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述离合器调节机构(1)的温度或布置在离合器调节机构(1)的两个彼此间能运动的元件(2、3)之间的至少一个密封元件(6、7)的温度超过玻璃转变温度时，中断来自空气供给系统的压缩空气的输送。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当达到空气供应系统的电气动的切换阀的最大允许的接通时长时，中断来自空气供应系统的压缩空气的输送。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在压力加载期间借助脉冲频率和所述离合器调节机构(1)的定位检测推断出所述离合器调节机构(1)的或至少一个密封元件(6、7)的密封程度，其中，通过所述脉冲频率驱控空气供给系统的入口阀用以操纵所述离合器调节机构(1)。
9.一种控制器，其设计用于执行用于加热气动的离合器调节机构(1)的根据权利要求1至8中任一项所述的方法的所有步骤。
10.具有程序代码手段的计算机程序产品，所述程序代码手段存储在能计算机读取的数据载体上，以便当所述计算机程序产品在计算机上或在相应的运算单元上实施时，执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的所有步骤。
11.根据权利要求10所述的计算机程序产品，其特征在于，所述运算单元是根据权利要求9所述的控制器。
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