CN112188970A - 控制离合器的接合速率 - Google Patents

Abstract

本文描述了传动系中的离合器的接合速率的控制。使用传动系的至少一个参数来确定离合器接合速率。本文描述了说明性示例，其中参数包括离合器的打滑水平和离合器的输出处的旋转速度。

Description

控制离合器的接合速率

技术领域

本公开总体上涉及离合器。更具体地，本公开涉及对存在于车辆传动系中的离合器的接合速率的控制。

背景技术

在使用车辆传动系中的离合器的许多常规应用中，离合器的接合和分离由以通常恒定速率接合离合器的控制器自动控制。通常，使用液压或气动装置来在离合器中产生压力，从而使可动盘以固定速率朝向固定盘移动。

在某些传动系中，可以在组装传动系时在控制器中调节离合器接合速率，而且此后保持固定值。

附图说明

在附图中：

图1是包括变速器和离合器的传动系的框图；

图2是示出离合器接合速率相对于离合器输出处的旋转速度的曲线图；

图3A是示出离合器接合速率相对于离合器的打滑百分比的曲线图；以及

图3B是图3A的一部分的放大图。

具体实施方式

通常的目的是控制设置在传动系中的离合器的接合速率。

根据说明性实施例，提供了一种用于车辆的传动系，该传动系包括：原动机，其包括输出；变速器，其具有连接到所述原动机的输出的输入和输出；离合器，其具有连接到所述变速器的输出的输入和可连接到负载的输出；主控制器；以及离合器控制器，其与所述主控制器相关联以从之接收允许通过的扭矩值和离合器接合速率；所述离合器控制器与离合器连接，从而以所述离合器接合速率控制离合器达到允许通过的扭矩值。当在权利要求书和/或说明书中与词语“包括”结合使用时，词语“一”或“一个”的使用可能表示“一个”，但其也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或一个以上”的含义一致。类似地，词语“另一个”可以表示至少第二个或更多个。

如本说明书和权利要求书中所用，词语“包括”及其变体、“具有”及其变体或“包含”及其变体是包容性的或开放式的，并且不排除其他未引用的要素或过程步骤。

表述“连接”应在本文及所附权利要求书中广义地解释，以便包括机械零件或部件之间的任何协作或被动关联。例如，可以通过直接连接将这些零件组装在一起，或者使用位于其间的其他零件进行间接连接。该连接也可以是远程的，例如使用磁场等。

应当注意的是，表述“原动机”在本文及所附权利要求书中将被解释为内燃机(ICE)、涡轮发动机或者任何其他机械动力产生元件或组件。

还要注意的是，当在离合器技术的情况下在本文及所附权利要求书中使用表述“固定盘”时，可以将其视为构成离合器驱动构件的任何元件或元件组。类似地，当在离合器技术的情况下在本文及所附权利要求书中使用表述“可动盘”时，可以将其视为构成离合器从动构件的任何元件或元件组。

要注意的是，表述“非公路车辆”在本文及所附权利要求书中应被理解为专门设计成用于越野的任何类型的车辆，尤其包括工程车辆和农用车辆。

在阅读以下仅作为示例参照附图给出的示例性实施例的非限制性描述后，传动系中设置的离合器的接合速率的控制的其他目的、优点和特征将变得更加明显。

在描述根据示例性实施例的传动系中设置的离合器的接合速率的控制的特征之前，将简要描述包括变速器和打滑装置的传动系。

更具体地，附图中的图1示出了传动系10，其包括ICE12形式的原动机、变速器14和离合器16。离合器16的输出连接到负载18。

第一轴20将ICE12的输出与变速器14的输入互连。第二轴24将变速器14的输出与离合器16的输入互连；第二轴24的速度通过第一速度传感器26测量。第三轴28将离合器16的输出与负载18(例如车辆的车轮(未示出))互连；第三轴28的速度通过第二速度传感器30测量。

当然，本领域技术人员将理解，在离合器16的输出与负载18之间可以存在其他机械元件(未示出)。在这种情况下，第二速度传感器30仍测量离合器16的输出处的速度。

传动系10包括速度传感器30连接到的主控制器34。

离合器控制器36连接到主控制器34和离合器16，该离合器控制器36配置成从主控制器34接收可用的扭矩值，并控制离合器16，以便当试图通过离合器16的扭矩大于此可用扭矩时打滑。因此，可用扭矩值可被视为允许通过离合器的扭矩。换句话说，控制器调节离合器中的压力，使得当离合器16的输入和输出之间的扭矩大于可用扭矩时，离合器16打滑。

本领域技术人员将毫无疑问地构造适于在离合器16中使用的技术的离合器控制器36。

作为说明性示例，离合器16的固定盘和可动盘之间的压力以及因此允许在其间传递的扭矩由液压控制，并且离合器控制器36包括可以由主控制器34控制的比例减压/溢流阀(未示出)。

来自第一和第二速度传感器26、30的速度数据被提供给打滑量化器38，其通过实时比较来自第一和第二速度传感器26、30的数据来确定离合器16的打滑水平，并将该打滑水平数据提供给主控制器34。

如上所述，离合器控制器36包括比例减压/溢流阀，其被数字地控制以打开和关闭。在本文所述的非限制性说明性传动系中，连接至离合器控制器36的离合器16可允许扭矩在从零到约1500Nm(牛顿米)的范围内从中通过。

因此，离合器控制器36配置成使得允许通过离合器16的扭矩可以具有从零到最大值1500Nm的任何值。离合器控制器36还配置成从控制器34接收允许通过离合器的扭矩从允许通过的当前扭矩值到允许通过的新扭矩值的变化率。该变化率的单位是Nm/秒。

主控制器34从打滑量化器38接收关于离合器的打滑水平的数据，并且经由速度传感器30接收离合器16的输出处的旋转速度。

在某些应用中，包括非公路车辆，可能有必要动态地改变离合器的接合速率，即可动盘向离合器的固定盘移动的速率，以Nm/秒为单位，这取决于传动系的至少一个参数。作为非限制性示例，参数可以是离合器的打滑水平和/或离合器的输出处的旋转速度。

关于相对于离合器16的输出处的速度的离合器的接合速率，当车辆以相对较高的速度行驶时，有意义的是具有慢的离合器接合速率，因为车辆已经在行驶并且没有动力对传动系元件施加潜在冲击。

相反，当车辆以低速行驶时，有意义的是具有快的离合器接合，因为对离合器接合的需求通常意味着操作者希望增加车辆行驶速度。在其他情况下，例如当车辆在加载时在上坡处缓慢行驶时，可能有意义的是及时接合离合器以防止意外的方向反转和/或离合器打滑的时间延长。

作为非限制性示例，可以使用以下方程来计算相对于离合器的输出处的速度的离合器接合速率。

Rate_V＝G₁*(V_ref/V)^e1 (方程1)

其中：

Rate_V：相对于离合器的输出速度的离合器接合速率(以Nm/秒为单位)；

V_ref：离合器的输出处的参考旋转速度值(例如1500RPM)；

V：离合器的瞬时输出速度的绝对值；

e1：指数因子(例如1)；以及

G₁：增益因子(例如500)

附图的图2示出了Rate_V相对于离合器的输出速度的曲线图(参见曲线100)。

已经发现有意义的是将离合器接合速率的最大值限制在约1800Nm/秒。因此，图2的曲线102示出了基于离合器的输出处的速度的离合器接合速率的最大限制的结果。

尽管不适用于本文所述的说明性示例，但利用指数和增益因子的说明性值，发现将离合器接合速率的最小值限制在约200Nm/秒是有意义的。

关于离合器相对于离合器的打滑水平的接合速率，如果打滑水平小，则具有慢的离合器接合速率是有意义的，因为这通常意味着车辆沿操作者期望的方向行驶，并且我们正在改变档位以增加或降低车辆的速度，并且防止不希望的冲击，冲击通常对传动系的机械部件不利并且可能会对驾驶感觉产生负面影响，因此离合器接合速率应为慢。

相反，当打滑水平高(例如100％)时，有意义的是具有快的离合器接合速率以产生响应性变速器。

并且，当打滑水平极高(例如200％)时，意味着离合器的驱动盘和从动盘的旋转方向相反但具有约相同的速度，有意义的是具有快的离合器接合速率，因为这意味着操作者想改变方向且应非常快地进行。

本领域技术人员将容易理解，离合器的打滑水平被计算为离合器的输入处的速度减去离合器的输出处的速度除以离合器的输入处的速度，换句话说即(Vin-Vout)/Vin。

作为非限制性示例，可以使用以下方程来计算相对于离合器的打滑水平的离合器接合速率。

Rate_S＝G₂*S^e2 (方程2)

其中：

Rate_S：相对于离合器的打滑水平的离合器接合速率(以Nm/秒为单位)

G₂：增益因子(例如3000)

S：离合器的打滑水平(％)

e2：指数因子(例如4)

附图中的图3A示出了如使用上文的方程2计算的相对于离合器的打滑水平的离合器接合速率(Rate_S)。

图3B示出了图3A的一部分，其示出了3000Nm/秒以下的离合器接合速率(参见曲线200)。

同样，已经发现将离合器接合速率的最大值限制在约1800Nm/秒是有意义的。此外，已经发现将离合器接合速率的最小值限制为约200Nm/秒是有意义的。因此，图3B的曲线202示出了基于离合器的打滑水平的离合器接合速率的最大和最小限制的结果。

如本领域技术人员将容易理解的，上文的通用方程1和方程2已经根据上述目标凭经验确定，并且这些方程(和/或其增益和指数因子)可以改变，取决于特定的应用和/或所需的传动系行为。

如上所述，已经发现为离合器接合速率提供最小和最大速率是有意义的。实际上，在进行机械损坏或可能产生不希望的冲击之前，压力在离合器中建立的速度存在最大限制。因此，离合器的接合速率有最大限制。

关于最小的离合器接合速率，已经发现有意义的是，提供离合器接合的下限以确保离合器及时地完全接合并且限制离合器的打滑的持续时间。

如本领域技术人员将理解的，在某些情况下，涉及关于速度和打滑水平的离合器接合速率的两个规则不能被满足。因此，已经确定，在任何情况下，在本文所述的非限制性示例中，都使用这两个计算出的离合器接合速率(Rate_V和Rate_S)中的较小者。

因此，控制器34以预定频率计算Rate_V和Rate_S，并将较小的接合速率提供给离合器控制器36。

本领域技术人员将理解，尽管在图1中将主控制器34、离合器控制器36和打滑量化器38示为分离的元件，但这些元件可以是一体的。

应当理解，离合器的接合速率的控制在其应用中不限于附图中所示和上文所述的结构和零件的细节。离合器的接合速率的控制能够是其他实施例并且以各种方式来实践。还应理解，本文使用的措词或术语是出于描述的目的而非限制。因此，尽管上文已经通过其示例性实施例描述了离合器的接合速率的控制，但在不脱离其精神、范围和性质的情况下，可以对其进行修改。

Claims (16)

1.一种用于车辆的传动系，该传动系包括：

原动机，其包括输出；

变速器，其具有连接到所述原动机的输出的输入和输出；

离合器，其具有连接到所述变速器的输出的输入和可连接到负载的输出；

主控制器；

离合器控制器，其与所述主控制器相关联以从之接收允许通过的扭矩值和离合器接合速率；所述离合器控制器与离合器连接，从而以所述离合器接合速率控制离合器达到允许通过的扭矩值。

2.如权利要求1所述的传动系，其中，所述离合器控制器和所述主控制器是一体的。

3.如前述权利要求中任一项所述的传动系，还包括用于量化所述离合器的输入和输出之间的打滑水平的装置，其中，所述主控制器从打滑水平量化装置接收打滑水平数据，并且根据所述离合器的打滑水平计算离合器接合速率。

4.如权利要求3所述的传动系，其中，所述打滑量化装置包括分别测量所述离合器的输入和输出的旋转速度的第一和第二速度传感器；所述第一和第二速度传感器将速度数据提供给打滑量化器，该打滑量化器配置为量化所述打滑水平并将打滑水平数据提供给所述主控制器。

5.如权利要求4所述的传动系，其中，所述打滑量化器、所述主控制器和所述离合器控制器是一体的。

6.如权利要求3所述的传动系，其中，所述主控制器使用以下函数来计算所述离合器接合速率：

Rate_S＝G₂*S^e2

其中，Rate_S是相对于所述离合器的打滑水平的所述离合器接合速率(单位为Nm/秒)；G₂是增益因子；S是所述离合器的打滑水平(以％为单位)；e2是指数因子。

7.如权利要求1所述的传动系，还包括用于量化所述离合器的输出处的旋转速度的装置，其中，所述主控制器根据所述离合器的输出处的旋转速度来计算离合器接合速率。

8.如权利要求7所述的传动系，其中，所述主控制器使用以下函数来计算所述离合器接合速率：

Rate_V＝G₁*(V_ref/V)^e1

其中：Rate_V是相对于所述离合器的输出速度的所述离合器接合速率；V_ref是所述离合器的输出处的参考旋转速度值；V是所述离合器的输出处的旋转速度的绝对值；e1是指数因子；G₁是增益因子。

9.如权利要求7所述的传动系，其中，所述旋转速度量化装置包括速度传感器。

10.如权利要求1所述的传动系，还包括用于量化所述离合器的输入和输出之间的打滑水平的装置以及用于量化所述离合器的输出处的旋转速度的装置；其中，所述主控制器根据所述离合器的打滑水平计算第一离合器接合速率，并且根据所述离合器的输出处的旋转速度计算第二离合器接合速率；所述主控制器将最低离合器接合速率提供给所述离合器控制器。

11.如权利要求10所述的传动系，其中，所述离合器控制器和所述主控制器是一体的。

12.如权利要求10所述的传动系，其中，所述打滑水平量化装置包括分别测量所述离合器的输入和输出的旋转速度的第一和第二速度传感器；所述第一和第二速度传感器将速度数据提供给打滑量化器，该打滑量化器配置为量化所述打滑水平并将所述打滑水平数据提供给所述主控制器。

13.如权利要求12所述的传动系，其中，所述打滑量化器、所述主控制器和所述离合器控制器是一体的。

14.如权利要求10所述的传动系，其中，所述旋转速度量化装置包括速度传感器。

15.如权利要求10所述的传动系，其中，所述主控制器使用以下函数来计算相对于所述离合器的输出速度的所述离合器接合速率：

Rate_V＝G₁*(V_ref/V)^e1

其中：Rate_V是相对于所述离合器的输出速度的所述离合器接合速率；V_ref是所述离合器的输出处的参考旋转速度值；V是所述离合器的输出处的旋转速度的绝对值；e1是指数因子；G₁是增益因子。

16.如权利要求10所述的传动系，其中，所述主控制器使用以下函数来计算相对于所述离合器的打滑水平的所述离合器接合速率：

Rate_S＝G₂*S^e2

其中，Rate_S是相对于所述离合器的打滑水平的所述离合器接合速率(单位为Nm/秒)；G₂是增益因子；S是所述离合器的打滑水平(以％为单位)；e2是指数因子。

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