用于確定填充量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定離合器裝置(10)的致動系統(tǒng)中的填充量的方法，其中，所述離合器裝置具有用于驅動目的而用于輸入軸(16)與輸出軸(18)的相應連接的正車離合器(12)和倒車離合器(14)。可控制的第一致動單元(20)被提供以用于致動正車離合器(12)，并且可控制的第二致動單元(22)被提供以用于致動倒車離合器(14)。
【專利說明】用于確定填充量的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定離合器裝置的致動系統(tǒng)中的填充量的方法，該離合器裝置具有出于驅動目的的、用于將輸入軸與輸出軸的相應連接的正車離合器(forwardclutch)和倒車離合器(reverse clutch),其中第一可控致動單元被提供以用于致動正車離合器，而第二可控致動單元被提供以用于致動倒車離合器。

【背景技術】
[0002]在約翰迪爾(John Deere)牌的拖拉機中，使用變速箱,該變速箱的轉向單元的正車離合器和倒車離合器在彼此的操作過程中被釋放，從而與離合器相關的致動單元不僅在無壓力的情況下被切換，而且位于該致動單元中的液壓油被至少部分地排空。在此情況下，空氣位于致動單元中，使得在通過使用致動單元中再次切換相應的離合器之前，所述空氣必須被移除，從而可以在致動單元中建立液壓。這意味著在拖拉機的操作過程中，隨著驅動方向的每次變化，一個離合器的致動單元被部分地排空，并且相應地另一離合器的致動單元被填充。用于另一驅動方向的一個離合器的實際釋放和另一離合器的切換是隨著操作員致動離合器踏板而完成的，從而離合器踏板的釋放控制了待切換的離合器的致動單元的通風和填充。為使得操作者能夠體會到舒適的操作，決定性的一方面在于，要在盡可能短的、精確確定的時間間隔內(nèi)使該致動單元被通風，從而從完成通風的時刻開始并且在通過利用低離合器壓力進行向前調(diào)節(jié)之后，操作者可以借助于離合器踏板實現(xiàn)離合器壓力的預定的并且定量的調(diào)節(jié)。然而致動單元被首次完全通風的時間間隔過長，其將給操作者帶來換擋遲鈍的感覺。對于操作舒適性的決定性的另一方面在于，在待切換的離合器的致動單元的通風完成之后，立即用最佳的可能的踏板位置為操作者設定離合器壓力。過高的離合器壓力因此對操作舒適性尤為不利，因為，對于操作者而言，過高的離合器壓力表現(xiàn)為在驅動方向的變化過程中離合器裝置的不受控制的激烈咬合。致動單元通風后立即出現(xiàn)的過低的離合器壓力可能會給操作者帶來類似的換擋遲鈍的感覺。為盡可能地達到滿意的操作舒適性，確定通風的時間間隔，以及在通風之后緊接著設定離合器壓力以及將這兩者的彼此匹配是很重要的事情。
[0003]為了避免對于操作舒適性而言的這些不可接受的影響，并考慮到各個變速箱或各個離合器裝置即使在高質(zhì)量的生產(chǎn)中都會受公差影響的事實，在啟動拖拉機之前，各個變速箱都必須完成校準過程，在該校準過程中，確定用于使致動單元完全通風所需的精確的液壓油量，以及通風之后為避免離合器的激烈咬合而需施加的精確的離合器壓力?，F(xiàn)今的校準過程需要在離合器裝置的輸出軸上加載負載。對于安裝在離合器裝置后面的某些特定變速箱而言，這意味著功率流被切換為從從離合器裝置的輸出軸經(jīng)由變速箱和差速器轉向驅動輪。不利的并且無論在何種情形下都應當避免的是，該功率流可能導致在校準過程中出現(xiàn)的車輛的明顯的移動(clear movement),這可能在拖拉機的陽近造成相應的傷害。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在此基礎上，本發(fā)明的目的是提供一種校準方法，可以利用離合器裝置的自由旋轉的輸出軸來執(zhí)行該校準方法。
[0005]這是通過根據(jù)本發(fā)明、使用權利要求1所述的用于確定離合器裝置的致動系統(tǒng)中的填充量的方法而實現(xiàn)的，該離合器裝置具有用于驅動目的而用于輸入軸與輸出軸的相應相連的正車離合器和倒車離合器，其中，可控制的第一致動單元被提供以用于致動正車離合器，可控制的第二致動單元被提供以用于致動倒車離合器。
[0006]通過這種方法，能夠以有利的方式省去了離合器裝置的輸出軸與安裝該離合器裝置的農(nóng)用多功能運載車的驅動輪之間的切換的功率流。本發(fā)明的思想基于通過所述離合器之一在規(guī)定的時間間隔內(nèi)將輸出軸以驅動接合的方式與由農(nóng)用多功能運載車的發(fā)動機驅動的離合器裝置的輸入軸連接，并且基于允許輸出軸此后自由地旋轉并且只受由寄生負載施加的制動，以便在此情況下經(jīng)由另一離合器再次將輸出軸連接到輸入軸。因此，一方面會出現(xiàn)如下的情況:在與接合軸聯(lián)接之后，輸出軸的速度不會發(fā)生變化，由此可以得出如下結論，即，相應的致動單元尚未被通風并且仍然沒有建立起離合器壓力。另一方面，可能會出現(xiàn)如下的情況:與輸入軸聯(lián)接后，輸出軸的速度會出現(xiàn)明顯的或突然的改變，由此可以得出如下結論，即，該致動單元被通風，而且已經(jīng)建立起了不再低的離合器壓力，該不再低的離合器壓力在正常操作中將導致不期望的激烈咬合。
[0007]優(yōu)選地提供了一個方法步驟，其中，在時間間隔h內(nèi)，至少部分地排空第一或第二致動單元中的第二個。因此確保了填充量待確定和/或待校準的致動單元在方法開始時被清空。
[0008]優(yōu)選地，時間間隔h取決于所述輸入軸的轉速nE而在5至10秒之間。這意味著，在輸入軸的速度較低的情況下，時間間隔h可以被選擇的較長，反之亦然。因此在各種情況下都可以保證致動單元的期望的充分的排空。
[0009]優(yōu)選地，當通過所述輸入軸的轉速nE和輸出軸轉速nA之間的比較探測出由所述第一或第二致動單元的第一個所控制的所述正車離合器或所述倒車離合器的至少大致無滑動狀態(tài)時，所述時間間隔h結束。無滑動狀態(tài)意味著輸入速度與輸出速度之間的比精確地對應于兩個軸之間的傳動比。例如，如果行星輪齒輪在這兩個軸之間切換，則傳動比不同于
1
[0010]優(yōu)選地，使用因數(shù)X = 0.75和因數(shù)Y = 2。例如，如果輸出軸的起始速度是2000N/分鐘，那么因數(shù)X = 0.75是有利的。在該方法的實際執(zhí)行中，這能夠意味著在速度下降到1500N/分鐘之前，經(jīng)過了大約500毫秒的典型的時間跨度。因數(shù)Y = 2是有利的，因為這意味著輸出軸的轉速突然降低一半，從而這暗示著幾乎肯定會出現(xiàn)突然的制動。
[0011]用于填充和排空的致動單元優(yōu)選地每一個都包括電控閥，用于填充所述第一或第二致動單元的至少被部分地排空的第二個的所述閥在時間間隔t3期間被至少大致完全打開。通過閥的最大通流因此得以保證，從而為填充所述致動單元而使閥門打開的時間間隔能夠被保持得短。
[0012]離合器裝置優(yōu)選地包括用于所述輸入軸到所述輸出軸的反向驅動連接的變速級，所述變速級可通過倒車離合器而相對于離合器裝置的外殼鎖定。特別建議將變速級設計成一個行星齒輪傳動裝置。
[0013]優(yōu)選地，本方法還包括以下步驟:在時間間隔t4內(nèi)將液壓力P2施加到所述第一或第二致動單元的第一個，在時間間隔t5內(nèi)升高所述致動單元中的所述液壓力P2，并在以上時間間隔t5的過程內(nèi)測量所述液壓力P2,當液壓P2的振動超過振幅水平時，存儲平均液壓力P2 ，mittel

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]以下將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的方法進行說明。在這些附圖中:
[0015]圖1是離合器裝置的縱向剖面圖；
[0016]圖2a示出了致動正車離合器的致動單元的閥的電流的路徑；
[0017]圖2b示出了在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法過程中致動單元的電流的路徑和輸出軸的速度；以及
[0018]圖3示出了當確定吻合(kiss-up)壓力時，離合器的離合器壓力的路徑。

【具體實施方式】
[0019]圖1示出了農(nóng)用多功能運載車的離合器裝置10，其被設計成換向單元28并被布置在外殼26中。輸入軸16和輸出軸18兩者都被設計成中空軸。未進一步詳細說明的軸30在輸入軸16和輸出軸18的內(nèi)部運轉以例如用于驅動多用途運載車的動力輸出軸(powertake-off shaft)。
[0020]輸入軸16可通過正車離合器12與輸出軸18以驅動接合的方式連接，從而使得兩個軸16，18具有相同的旋轉方向。正車離合器12在這里被設計作為多片式離合器。外板支撐件32被連接到變速級(transmiss1n stage) 24的行星輪支撐件34,所述變速級24被設計成雙行星輪齒輪傳動裝置。雙行星輪齒輪傳動裝置的中空輪36能夠通過倒車離合器14(也稱為反向制動器)相對于外殼26鎖定。倒車離合器同樣被設計成多片式離合器。安裝在行星輪支撐件34上的行星輪38在太陽輪40的內(nèi)部徑向地驅動太陽輪40，所述太陽輪以適當?shù)姆绞脚c正車離合器12的內(nèi)板支撐件33以及輸出軸18 二者形成驅動連接。輸入軸16可通過倒車離合器14和變速級24與輸出軸18以反向驅動接合的方式連接，從而使得兩個軸16，18有相反的旋轉方向。正車離合器12和倒車離合器14中的每一個都可由致動單元20，22控制。致動單元20，22中的每一個都包括電磁控制閥42，44，經(jīng)由液壓泵45而被設定成經(jīng)受壓力的液壓油可通過電磁控制閥42，44而被提供給致動單元20，22的相應的壓力腔46，48。每個致動單元20，22作用在離合器12，14的相應壓力板50，52上。離合器12，14上的摩擦片板通過壓力板50，52而朝向彼此偏置。圖1中沒有示出壓縮彈簧，因為它們相對剖面被偏移，其中所述壓縮彈簧被圓周地布置并且當致動單元20，22不存在液壓時使壓力板50，52遠離摩擦片板。
[0021]在農(nóng)用多功能運載車的操作期間，離合器12，14(其僅無需被連接以用于移動車輛移動)的致動單元20，22被排空至少一部分液壓油，以確保相應的離合器12，14的完全釋放。這意味著，在相應的致動單元20，22的壓力腔46，48中被至少部分地填充了空氣。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方法用于精確地確定油量，其中該油量并不是針對一種類型的齒輪而統(tǒng)一確定的油量，而是作為考慮制造公差的結果而針對每個齒輪分別確定的油量。通過使用根據(jù)本發(fā)明方法，可以提供進一步的方法步驟，該方法步驟精確地確定在給受控的致動單元20，22的通氣之后必須立即設定的離合器壓力，從而沒有換擋遲鈍的感覺。當離合器壓力與壓縮彈簧的復位力平衡時，該離合器壓力可隨后被正確地設定。圖2a示意性地并通過舉例的方式示出了用于正車離合器12電流Ifto的路徑，該電流在一定時間段內(nèi)被施加到閥42。但是應當指出的是，在規(guī)定的時間間隔(也可以被稱為喚醒(wake-up)脈沖寬度)內(nèi)，電流I.最初上升到較高的水平。在此期間，閥42被完全打開，并且致動單元20被通氣。在這個時間間隔之后，電流I.被降低到一定水平，在該水平下正車離合器12已經(jīng)建立了力最小的連接。在此情況下存在的離合器壓力也可被稱為吻合壓力，并包含可以從圖3中看出的油壓的特征和可測量的振動。
[0023]以下將參照圖2b來說明根據(jù)本發(fā)明的方法。對于包括正車離合器12和倒車離合器14的離合器裝置10而言，本方法必須通過每個離合器12，14單獨地運行，其中下面僅描述利用正向離合器12執(zhí)行的方法。
[0024]圖2b首先記錄了在時間軸上的輸出軸18的速度nA。電流Ifto和電流Ikev被進一步記錄在時間軸上。電流I.和電流Ikev是致動單元20，22的閥42，44被分別加載以便打開所述閥42、44的電流。在該過程開始時，輸入軸16以例如2000η/分鐘的速度％被驅動。輸入軸16的恒定速度在圖2b中未標記示出。作為寄生力接合作用的結果，輸出軸18以低速旋轉。輸出軸18的速度在圖2b中由實線表示。正車離合器12的致動單元20在時間間隔h內(nèi)被排空，從而使得空氣位于壓力腔46內(nèi)。
[0025]在下一個時間間隔h期間，電流Ikev被提供至倒車離合器14的致動單元22的閥44，使得閥44被至少接近完全打開，并且倒車離合器14被加載油壓P1。電流Ikev在圖2b中由虛線表示。由于在此情況下，變速器24是換向單元，因此輸出軸18沿與輸入軸16相反的方向旋轉。輸出軸18的速度nA在圖2b中由實線表示。當通過輸入軸16的轉速％與輸出軸18的速度nA的比較檢測出受控的倒車離合器14的至少接近無滑動狀態(tài)時，時間間隔h結束。在時間間隔h結束時，輸出軸18的速度nA被測量并且被存儲為第一參考速度
nA, Eetl °
[0026]類似地，在時間間隔h結束時，倒車離合器14的致動單元22的油壓P1被釋放并且至少部分地被排空，從而在下文中、最廣義而言，輸出軸18自由地旋轉或將不再被驅動并且僅由寄生負載制動。
[0027]輸出軸18的轉速nA在接下來的時間間隔t2中連續(xù)地被測定，其中輸出軸18的速度％由于作用在該輸出軸上的寄生負載的作用而被制動。在到達時間間隔t2的終點時，輸出軸18的速度nA已經(jīng)降到第一參考速度nA,Kefl的75%。與75%不同速度下降極限也能夠是合適的，這取決于本方法的可用的領域。在時間間隔t2結束時，時間間隔t2內(nèi)的輸出軸18的平均加速度Bniittel可以被計算和存儲，其中，從量的方面考慮，這是一個時間延遲。時間間隔t2的長度的經(jīng)驗值可以從大約500毫秒開始考量。
[0028]在隨后的時間間隔t3內(nèi)，正車離合器12的至少被部分排空的致動單元20的閥42被加載電流I.，從而閥42至少接近完全地打開，并且致動單元20被通氣并充滿液壓油。電流I.在圖2b中由點劃線表示。時間間隔t3待校準的喚醒脈沖持續(xù)時間，從而根據(jù)本發(fā)明，時間間隔t3的長度對于離合器裝置10的滿意操作而言是至關重要的，重要的是該時間間隔t3將被測量的既不太長也不太短。時間間隔t3是待用根據(jù)本發(fā)明的方法校準或設定的值。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的方法的初始運行期間，時間間隔t3被選擇為非常短，以至于在該時間間隔結束時，致動單元20還沒有被完全地通氣，這意味著仍然有一些空氣存在于其中。在此情況下，不管離合裝置10旋轉與否，在致動單元20中都未建立液壓，并且正車離合器12將不會被進一步激活。在時間間隔t3結束時，輸出軸18的速度nA被測量并被儲存為第二參考速度nA,Kef2。第二參考速度nA,Kef2接著與所述輸出軸18的速度nA,eal。相比較，其中，速度％Ml。是在時間間隔t3結束時通過第一參考速度nA,Krfl和平均加速度amittel計算得出的。在所述第二參考速度nA,Kef2近似等于計算得出的輸出軸18的速度nA,eal。的情況下，剛剛描述的狀態(tài)，即其中致動單元20仍未被完全通氣，將被檢測到。輸出軸18通過正車離合器12產(chǎn)生的附加制動尚未發(fā)生，這是因為作為致動單元20的不完全通氣的結果，它不能主動地產(chǎn)生通向由速度nE進一步驅動的輸入軸16的功率流。50ms可假定為時間間隔t3的經(jīng)驗值，這是該方法首次運行的基礎。
[0030]前述的方法步驟然后被再次執(zhí)行，其中，現(xiàn)在，致動單元20在一段較長的時間間隔t3, verl內(nèi)被填充。時間間隔t3與時間間隔t3, verl之間的時間差例如可達到5毫秒或10毫秒。
[0031]如果時間間隔t3,vert的長度剛好足以使致動單元20被完全地通風，那么由于離合器裝置10的旋轉而產(chǎn)生的離心力的作用，較低的油壓被設定在致動單元20中，從而正車離合器12在輸入軸16和輸出軸18之間產(chǎn)生力最小的連接(minimal force connect1n),這將導致產(chǎn)生比寄生負載更強的輸出軸18的制動。當通過所述第二參考速度nA, Mf2和所計算出的輸出軸18的速度ηΑ,Μ?。的比較確定第二參考速度nA,Kef2確實比計算出的速度nA,Ml。低(然而，并不是明顯地低，而是稍低)時，可以檢測到該狀態(tài)。
[0032]然而，如果時間間隔t3,VOTl的長度太長以至于致動單元20被完全通風且通過液壓油的流入已經(jīng)在致動單元20中額外地建立了低油壓，那么將在正車離合器12中將產(chǎn)生較強的功率流，這將產(chǎn)生輸出軸18的顯著的制動。當通過第二參考速度nA,Kef2與輸出軸18所計算出的速度πα,μ1。的比較確定所述第二參考速度的明顯地低于計算出的速度I^alc時，可以檢測到該狀態(tài)。在這種情況下，時間間隔t4,VOTl的長度將被縮短。
[0033]作為最后的方法步驟，在第二參考速度nA,Kef2比計算得出的速度nA,eal。略低的情況下的時間間隔t3或t3, verl的長度被儲存。時間間隔t3的這個值是根據(jù)本發(fā)明確定的喚醒脈沖持續(xù)時間。
[0034]為了確定所需的離合器壓力和/或相應的電流Ifto (其中，閥42在致動單元20通風后被加載該電流Ifto)，如圖3所示，液壓P2在時間間隔t4中被施加到正車離合器12的致動單元20。壓力P2是一個低壓力，從而正車離合器12仍然沒有傳送任何功率流。時間間隔t4優(yōu)選地長達幾秒。
[0035]在隨后的時間間隔t5中，通過增加電流Ifto而升高致動單元20的液壓P2,并且在時間間隔t5的路徑上測量液壓p2。如果液壓P2的振動超過振幅高度，這意味著液壓P2,mittel被存儲。這意味著液壓P2,mittel是吻合壓力。用于此的相對應的電流I.可以同樣被存儲。該操作狀態(tài)可以分別通過電流或平均液壓力或壓力命令而被特有地檢測到并且被儲存為根據(jù)本發(fā)明的校準值。
[0036]附圖標記列表
[0037]10離合器裝置
[0038]12正車離合器
[0039]14倒車離合器
[0040]16輸入軸
[0041]18輸出軸
[0042]20致動單元
[0043]22致動單元
[0044]24變速級
[0045]26 外殼
[0046]28換向裝置
[0047]30 軸
[0048]32外板支撐件
[0049]33內(nèi)板支撐件
[0050]34行星輪支撐件
[0051]36中空輪
[0052]38行星輪
[0053]40太陽輪
[0054]42 閥
[0055]44 閥
[0056]45液壓泵
[0057]46壓力腔
[0058]48壓力腔
[0059]50壓力板
[0060]52壓力板
【權利要求】
1.一種用于確定離合器裝置(10)的致動系統(tǒng)中的填充量的方法，其中，所述離合器裝置(10)具有用于驅動目的而用于輸入軸(16)與輸出軸(18)的相應連接的正車離合器(12)和倒車離合器(14)，其中，可控制的第一致動單元(20)用于致動正車離合器(12)，可控制的第二致動單元(22)用于致動倒車離合器(14)，其特征在于如下的方法步驟: 以一定速度(nE)連續(xù)地驅動輸入軸(16)， 在時間間隔U1)內(nèi)將液壓力(P1)施加到所述第一致動單元或第二致動單元(20，22)中的第一個致動單元， 測量輸出軸(18)的速度(nA)并將該速度存儲為第一參考速度(nA,Krfl)，并在所述時間間隔U1)結束時釋放所述第一致動單元或第二致動單元(20，22)中的所述第一個致動單元中的所述液壓力(P1), 連續(xù)地測量輸出軸(18)的所述速度(nA)并檢測一時間間隔(t2)的長度，其中，在所述時間間隔(t2)結束時，所述輸出軸的速度(nA)已經(jīng)被降至第一參考速度(num)與一因數(shù)X的乘積，該因數(shù)X < 1， 在時間間隔(t2)內(nèi)計算并存儲所述輸出軸(18)的平均加速度(amittJ， 在時間間隔(t3)內(nèi)填充所述第一致動單元或第二致動單元(22，20)中的至少被部分地排空的第二個致動單元， 在時間間隔(t3)結束時，測量輸出軸(18)的速度(nA)并將該速度存儲為第二參考轉速(nA,Ref2)， 將所述第二參考速度(nA,Krf2)與在時間間隔(t3)結束時通過所述第一參考速度(nA,Eefl)和所述平均加速度(amittJ計算得出的輸出軸(18)的速度(nA,Cal。)作比較， 當所述第二參考速度(nA,Krf2)大致等于計算得出的速度(nA,Ml。)時使用延長的時間間隔(t3,vert)，或者當?shù)诙⒖妓俣?nA,Kef2)小于所述計算得出的速度(nA,eal。)并等于所述計算得出的速度(ηΑ,Μ?。)除于一因數(shù)Y得到的商且該因數(shù)Υ> I時使用短的時間間隔(t3,VOTk)，重新執(zhí)行前述的方法步驟， 當所述第二參考速度(nA,Krf2)大致小于所述計算得出的速度(ηΑ,Μ?。)時，存儲時間間隔
^3, verl ? ^3, verk^
的長度。
2.如權利要求1所述的用于確定填充量的方法，其特征在于下述方法步驟: 在時間間隔Utl)內(nèi)至少部分地排空所述第一致動單元或第二致動單元中的所述第二個致動單元。
3.如權利要求2所述的用于確定填充量的方法，其特征在于，取決于輸入軸(16)的速度(?)，所述時間間隔Utl)在5秒至10秒之間。
4.如權利要求1至3中任一項所述的用于確定填充量的方法，其特征在于，當通過所述輸入軸(16)和輸出軸(18)的速度(nE，nA)之間的比較探測出由所述第一致動單元或第二致動單元(20，22)中的所述第一個致動單元控制的所述正車離合器(12)或所述倒車離合器(14)的至少接近無滑動狀態(tài)時，所述時間間隔U1)結束。
5.如權利要求1至4中任一項所述的用于確定填充量的方法，其特征在于，因數(shù)X=0.75以及因數(shù)Y = 2被應用。
6.如權利要求1至5中任一項所述的用于確定填充量的方法，特征在于進一步的方法步驟: 在時間間隔(t4)內(nèi)將液壓力(P2)施加到所述第一致動單元或第二致動單元(20，22)中的所述第一個致動單元， 在時間間隔(t5)內(nèi)升高所述致動單元(20，22)中的所述液壓力(p2)，并沿該時間間隔(t5)的路徑測量所述液壓力(P2)， 當液壓力(P2)的振動超過振幅水平時，存儲平均液壓力(P2,mittJ。
7.如權利要求1至6中任一項所述的用于確定填充量的方法，其特征在于，用于填充和排空的所述致動單元(20，22)中的每一個都包括電控閥，其中，用于填充所述第一致動單元或第二致動單元(22，20)中的至少被部分地排空的所述第二個致動單元的電控閥在時間間隔(t4)期間被至少大致完全打開。
8.如權利要求1至7中任一項所述的用于確定填充量的方法，其特征在于，所述離合器裝置(10)包括用于所述輸入軸(16)到所述輸出軸(18)的反向驅動連接的變速級(24)，所述變速級(24)能夠通過倒車離合器(14)而相對于離合器裝置(10)的外殼(26)被鎖定。
【文檔編號】F16D48/06GK104204590SQ201380015987
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月21日 優(yōu)先權日:2012年3月23日
【發(fā)明者】芬克·曼紐埃爾 申請人:迪爾公司