CN101208535B - 分动箱离合器标定方法 - Google Patents

Abstract

一种改进机动车辆分动箱中的次级驱动线离合器的性能的方法包括的步骤为：检测每个制造的分动箱以确定离合器驱动电流对力矩传递的函数，将如此确定的函数适配到一个小数量的预定的性能曲线之一上并且把所选取的此类预定性能曲线之一的标识结合到该分动箱中。当该分动箱装入一个车辆时，读出该曲线标识并且分动箱控制模块(TCCM)依据该预定曲线调整其离合器驱动信号以用一个给定的离合器驱动信号通过所述离合器达到一种已知的和所希望的力矩传输。

Description

分动箱离合器标定方法

发明背景

本发明总体上涉及一种实现改进的分动箱离合器性能的方法，并且更加具体地涉及一种确定离合器电流对于力矩输出的函数并且利用这种确定实现改进的分动箱离合器性能的方法。

很多四轮驱动车辆额定以两轮驱动行驶并且包含传感器和控制***，它们在检测到典型地于前轮与后轮之间的一种轮速差(Δs)的情况下自动地将一个分动箱离合器转换为四轮驱动。此类自适应四轮驱动***由车辆制造商仔细地调节，典型地是通过大量的道路测试，以达到所希望的性能和优化的安全性和控制。如此确定的主要运行参数是当遇到车轮打滑的一个阈值量时车轮打滑与单位时间上分动箱离合器啮合的速度和程度(dc/dt)之间的关系。在此类车辆中，轮速的传感，确定车轮打滑所进行的计算和车轮打滑时发出的离合器啮合控制信号都是电子信号，并且根据由车辆制造厂家开发或由其采用的分动箱控制器中使用的程序或者软件确定和采取的操作也都如此。

这样的电输出或者对所述分动箱离合器的驱动***采取一种已确立的离合器电流对离合器啮合和力矩变换传输函数的形式。因为该分动箱离合器是一种电机械或者液压机械装置，其运行的准确性的可重复性比起电子离合器控制***要包括更大的容差。

本发明旨在改进机动车辆分动箱控制器与分动箱离合器之间的运行和协作。

发明内容

一种提高机动车辆分动箱的可调制的次级驱动线离合器的性能的方法确定、记录并向该机动车辆的控制器提供离合器的标定数据。该方法包含的步骤有检测每个制造的分动箱以确定离合器驱动电流对于力矩传递的函数，将如此确定的函数与少数预先确立的性能函数或者曲线相适配，并且将在此类预先确立的性能曲线中所选定的一个的标识结合到该分动箱中。当在一个车辆中安装该分动箱时，物理地或电子地读取该曲线标识，并且该分动箱控制模块(TCCM)根据该预先确立的曲线调节其离合器驱动信号以此由一个给定的离合器驱动信号通过该离合器达到已知的并且所希望的力矩变换。还可以向该分动箱控制模件提供基本的离合器力矩转换函数之外的信息，譬如分动箱运行温度和老化或磨损特性，以进一步增强运行。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进分动箱次级驱动线离合器的运行的方法。

因此，本发明的另一个目的是提供一种改进分动箱控制模块和分动箱次级驱动线离合器总体运行的方法。

本发明的另一个目的是提供一种方法，所述方法确定一个单独的分动箱的离合器电流对于离合器啮合的函数，将如此确定的函数适配到少数预先确立的性能函数之一上，并且最终把这样的函数提供到安装了该分动箱的分动箱控制模块中。

本发明的又一个目的是提供一种分动箱，该分动箱向车辆分动箱控制模块提供运行温度数据。

本发明的再一个目的是提供一种分动箱次级驱动线离合器的生产标定，并且利用这样的信息调节一个分动箱控制模块的离合器驱动信号以达到改进的次级离合器、分动箱和车辆的性能。

通过参阅以下对优选实施方式的阐述和附图可以清楚本发明的其他目的和优点，在附图中相同的标号指代相同的部件、零件或者特征。

附图说明

图1是根据本发明检测一个单独的分动箱以确定次级驱动线之离合器驱动电流对于力矩传递的函数或者曲线的一个图解；

图2是一个分动箱次级驱动线离合器的典型的性能曲线，示出离合器驱动电流对力矩输出关系；

图3是选出的多个分动箱次级离合器曲线，根据本发明每个分动箱离合器的性能要与它们进行匹配；

图4是一种出错分析图线，示出采用与不采用本发明的方法降低了的分动箱次级离合器驱动信号对力矩传递函数的散布；

图5是一个图表，示出通过使用本发明在单元间和单元内分动箱次级离合器变量的改进；

图6A，6B和6C是一系列曲线图，示出温度对分动箱次级离合器性能的影响；以及

图7是一个分动箱离合器性能的曲线图，示出分动箱次级离合器老化和磨损的影响。

具体实施方式

现在参见图1，图中示出根据本发明的分动箱标定方法的多个部分。一个分动箱组装件10在一个常规的流水线14上并通过其完成制造后被置于一个检测台或***12上。该分动箱组装件10包括一个壳体20，一个输入轴22，该输入轴联接到一个四轮驱动车辆的自动或者手动变速器(图中未示出)的输出并且由之驱动。输入轴22可以直接驱动一个输出轴24，或者这两根轴可以通过一个范围选择装置譬如一个行星齿轮系(未示出)联接，以便既可提供一种直接(高档)输出也提供一种减速(低档)输出。可运行地置于一根初级输出轴24与一根次级输出轴26之间的是一个可调制的次级驱动线离合器组装件28。该可调制的次级驱动线离合器组装件28可以是电的、电机械的、液压的、电液压的、或者任何其他类型的可调制离合器。可调制的离合器组装件28响应于一种可变的电的或者液压的输入提供初级输出轴24与次级输出轴26之间的可调的力矩变换。在此关于可调制的离合器组装件28使用的术语“次级驱动线离合器”和“次级离合器”旨在澄清：1)该离合器不是与用在一个在高速与低速(档)运行范围之间进行选择的分动箱譬如分动箱组装件10中的一种减速齿轮组相关联的离合器，并且2)该离合器与一个四轮驱动车辆中的次级驱动线(典型地是前驱动线)驱动力矩相关联并且向其提供驱动力矩。优选的是，分动箱组装件10也包括一个温度传感器30，该温度传感器没入该离合器和分动箱组装件10内的离合及润滑液中，并且向该分动箱组装件10最终安装于其中的车辆中的分动箱控制模块(TCCM)提供一种指示所述液体温度的信号。

在检测台12上，固定一个优选地是电动的驱动马达32，以该马达的输出连接到输入轴22。该电动马达32经一个电缆34由一个控制器或者微处理器40的输出驱动，所述控制器能够控制和监测电动马达32产生的传递到分动箱10的输入轴22的旋转功率。

该控制器或者微处理器40还用一个线路36直接向可调制的离合器组装件28提供一种控制信号。作为替代方案，如果分动箱组装件10使用一种液压离合器，来自控制器40和线路36的信号被提供给一个适当的比例液压控制阀，譬如一个滑阀或者其他适合的电机械装置。

在分动箱组装件10的次级输出轴26上固定了一个负荷和换能器组装件42，所述负荷和换能器组装件既能够对次级输出轴26加载也能够同时测量由可调制的次级离合器组装件28向次级输出轴26送达的力矩。驱动信号和传感的力矩信号均通过多导体缆线44与所述控制器或者微处理器40进行双向通信。来自诊断性检测的数据可以临时地或者永久地存储在一个易失的或者非易失的存储装置46中，所述存储装置可以包括一台打印机以提供各个单独的分动箱组装件10的性能的一种书面记录。

如在下文中充分地说明的那样，在分动箱组装件10已经进行了一种检测诊断以确定所述离合器电流对次级力矩输出函数以后，把一个带有标记，譬如一种条形码或者任何其他的编码或者不编码的数据存储和显示装置，的标签48被固定到分动箱组装件10上。作为替代方案，这种信息可以编制成表以传输到一个非易失的RAM之中。这可以通过现有的ALDL(组装件线路诊断连接)端口在，例如，发动机/机体标定和控制器下载过程中由一种单个的CAN(车辆局域网)消息来完成。该分动箱组装件10然后从检测台12卸下并且提交给一个原始装备机动车辆制造商(OEM)，该制造商把该分动箱组装件安装到一个四轮驱动机动车，譬如一辆SUV，小型载货卡车(pick-up truck)，多功能轿车(cross-over vehicle)或者客车54中。因此，机动车辆54包括分动箱组装件10和一个分动箱控制模块(TCCM)56，所述分动箱模块具有各种相关联的传感器、传感器输入、存储器和驱动该分动箱组装件10中的次级离合器组装件28的输出。

参阅图2，图中示出一个离合器电流对于力矩输出的函数或者曲线。该函数或者曲线是分动箱离合器的典型并且为了阐述的目的，假定这是置于图1中所示的分动箱组装件10内的可调制的次级离合器组装件28的性能曲线。X(水平)间距表示施加到离合器组装件28的电磁线圈的驱动信号或最大功率的0至100％。具体地它可以解释为对离合器线圈的电驱动的一种PWM(脉冲宽度调制)占空比。作为替代方案，它可以代表驱动一个电液压控制器或者控制阀以作动一个液压次级离合器的一个相应信号。Y(竖直)间距表示出现在次级输出轴26上的力矩输出，单位例如是磅英尺(lbs.ft.)、牛顿米(Nm)或者其他的力矩量纲。下方的曲线，即曲线U(上升)代表当施加至所述电磁线圈的电流被增大到在曲线的右端最高的100％占空比时的曲线或函数。曲线D(下降)代表当电流被减小时离合器组装件28的性能。这两个曲线U和D的分离是电磁的或者液压操作装置和摩擦式离合器所典型地遇到的迟滞的结果，熟悉这些装置的人是很容易理解的。还应当理解的是，为了图示和清晰的目的，对该迟滞有些夸张。然后把图像50中示出的曲线临时存储在所述控制器或者说微处理器40中或者传输到存储装置46或者提供给一个打印机以产生一个书面的、有形的记录。不论在哪种情况下，该特定的曲线50都与所检测的特定的分动箱组装件10的系列号或者其他的标识指标相关联。

应当理解，取决于在标定或者诊断规程中使用的仪器的灵敏度以及量化的容差或区别，在该容差或区别之内一个曲线或者函数被认为是相同的而在其外该曲线或者函数则被认为是不同的，这将会产生极其大量的不同曲线或者函数。

现在参见图3，图中示出多个不同却相似的力矩输出对于驱动信号或者占空比的曲线或者函数。为了将所要求的数据以及使用每个单独的和不同的性能曲线来标定离合器和分动箱组装件10最终要使用的一个分动箱控制模块的控制器时所涉及的困难最小化，该标定和操作过程已经通过创建一个相对地小数量的、典型地8、10、12或者更多或更少的代表不同的离合器力矩对驱动信号关系而进行了简化。已经发现这样一个相对小数量的此类曲线能够用于将分动箱之间的变化表征到一个足够高的精确度，这使得存储和利用每一个单独地检测出的曲线或者函数不再合理。在图3中，假定已经预先确立了十个代表性曲线或者说函数A、B、C、D、E、F、G、H、I和J。出于简化和清晰的原因仅示出了曲线A、B、I和J，应当理解其他的六个曲线或者函数将会是相似的。

通过常规的“最适合”软件或者程序来进行8、10或12个曲线或者函数之一的选择。在选择最适于检测台12上确定的分动箱离合器28的性能的曲线之一后，该曲线的标识既可以是物理地也可以是电子地与变速箱10进行关联。例如，在其上可以固定一个标记48，如带有所选取的曲线的代码连同，例如，该分动箱的系列号的一个条形码。作为替代方案，该数据可以存储在分动箱组装件10的一个数据处理特征中以便它被安装在其中的车辆54中的互补设备譬如分动箱模块56或者CAN来读取，如前文所述。

现在参见4，图中示出通过分动箱组装件10的单独标定所实现的改进。在该竖直线的左边是散布的数据，表明在一个标定的或者平均的力矩对于驱动信号关系的上方和下方的变化。在该竖直线的右边是从经过标定的分动箱离合器组装件28的性能推出的类似的数据，该组装件向一个车辆控制器提供这种标定数据由此根据车辆制造商的软件改进力矩输出的控制和力矩输出控制的可预测性。

现在参见图5，示出了已经确定为对离合器驱动力矩输出的变化起作用的不同因素。第一部分涉及单元间变化，即在不同的分动箱之间的变化。在图5中所示的数据表明通过使用根据本发明的方法和进行标定的分动箱组装件10可以把操作的、也就是力矩输出的变化从7％降低到1％。类似地由于一个分动箱中的初级或者引导离合器引起的变化可以从10％降低到5％。

在单元内变化方面，也就是说，由于分动箱的运行温度或者其老化而发生在一个特定的分动箱内的变化。还应当理解可以实现性能的改进。这种性能改进在下面参照图6和图7说明。补偿运行温度对离合器性能的影响可以使离合器性能变化从2.8％降低到1％。类似地，分动箱的老化，特别是离合器表面和离合器液体的老化可以影响力矩输出对驱动信号函数中的一个14％的变化。通过监测这些变量，可以把离合器力矩输出变化降低到2％。因此，如图5所示，使用离合器标定、监测运行温度并且考虑到老化和磨损可以把一个分动箱力矩输出对于驱动信号关系的变化从33％降低到9％。

现参见图6A、6B和6C，所示出的图线展示作为时间的函数的离合器(摩擦)温度、离合器液体(油)和断续给电的电磁摩擦块离合器譬如分动箱组装件10中的次级离合器组装件28的电磁线圈的温度。从这些图表可以看出，所述摩擦板的温度、离合器液体温度和电磁线圈的温度都随着分动箱运行显著地上升。总体上说，这样的温度上升以一种已知的和相对可预测的关系降低了给定输入幅度的驱动信号下所述经分动箱10的次级离合器28的摩擦联接和力矩传递。例如，随着所述离合器的电磁线圈的温度上升，其电阻也增加。对于给定的电压和电流，在线圈中耗散的功率并且从而磁力和最终的是所传递的力矩将低于低温下所传递的力矩。然而，除非准确地知道离合器的运行曲线，如同通过本发明的方法，假设一个线性关系会产生误差。如在图1中所示，为分动箱组装件10装备一个温度传感器会提供了可以由车辆分动箱控制模56使用的数据，以此根据实验或者经验发展的关系来提供补偿，从而提高了可调制的次级驱动线离合器组装件28的驱动信号对力矩传递函数的稳定性和可重复性。知道该分动箱组装件10的运行温度允许在一种卡尔曼滤波器的基础上使所述摩擦板力矩的估计值(图6A)接近实际的板力矩。(一个卡尔曼滤波器是一套等式，它提供了建立一个过程的状态的一个有效的途径。)

现在参见图7，图中示出的图表表示离合器的性能作为老化、油和其他保养以及寿命相关的变量的一个函数。在X(水平)轴上是从左至右增加的以摄氏度为单位的分动箱运行温度。在Y(竖直)轴上从下到上增加的离合器力矩输出幅度，而单位是牛顿米。事实上，该图表是三维的在X-Y空间上展示的数据点也与周期数相关。总体上说，周期数越大，Y间距越小并且所述力矩输出越低。已经通过实验发现，老化、油和其他与保养寿命相关的变量在一个离合器的使用寿命期影响2.5％至14％的离合器信号输入对离合器力矩的输出。因此，基于图7的图线的操作编程可以安装在分动箱组装件10安装于其内的车辆54的分动箱控制模块56内以补偿这种磨损和保养相关的变量并进一步改进变速离合器组装件28的力矩传递函数和可重复性。

以上的披露是诸位发明人设计的实践本发明的最佳模式。然而，清楚的是，包含了修改和变例的各种方法对所属领域技术人员来说为实现改进分动箱离合器性能是显而易见的。因为以上的披露是旨在使所属领域技术人员能够实践本发明，它不应被解释为受其限制而是应当被解释为包含上述的明显的变化并且只应当受以下的权利要求的精神和范畴的限制。

Claims (20)

1.一种增强一辆机动车辆中的分动箱性能的方法，包含以下步骤：

提供具有一个输入、一个离合器和次级输出的一个分动箱，

提供用于向所述输入供给力矩的一个马达、用于控制到所述离合器的驱动信号的一个控制器，以及用于传感对所述次级输出传递的力矩的装置，

调制所述驱动信号以将所述分动箱离合器移动经过完整的啮合循环，其中所述啮合循环开始并停止在脱离位置处或者最大啮合位置处，

对所述离合器确定一个驱动信号对于力矩的函数，

把驱动信号对于力矩的函数曲线与所述分动箱相关联，并且

将可机读的格式的相关联曲线与所述分动箱存储在一起。

2.权利要求1所述的增强分动箱性能的方法，其中所述相关联曲线从多个预定函数曲线中选择。

3.权利要求2所述的增强分动箱性能的方法，其中所述多个函数曲线是12个或者以下。

4.权利要求2所述的增强分动箱性能的方法，其中所述相关联曲线进行了条形编码。

5.权利要求1所述的增强分动箱性能的方法，其中所述离合器是一种电磁摩擦离合器。

6.权利要求1所述的增强分动箱性能的方法，进一步包含在所述分动箱中提供一个温度传感器的步骤。

7.权利要求6所述的增强分动箱性能的方法，其中来自所述温度传感器的数据被提供到一辆机动车辆中的一个分动箱控制模块。

8.权利要求1所述的增强分动箱性能的方法，其中所述相关联曲线被提供到一辆机动车辆的一个分动箱控制模块。

9.一种改进分动箱性能的方法，包含以下步骤：

提供一个分动箱，所述分动箱具有一个输入、一个次级输出离合器和一个次级输出，

提供用于向所述输入供给力矩的一个驱动马达、和用于传感传递给所述次级输出的力矩的一个传感器，

将所述次级输出离合器从一个最小的驱动信号循环到一个最大驱动信号再返回到所述最小驱动信号，

对所述次级输出离合器确定一个驱动信号对于力矩的函数，

将所述驱动信号对于力矩的函数匹配到数个预先确定的函数曲线之一，并且

将匹配的曲线与所述分动箱相关联。

10.如权利要求9所述的增强分动箱性能的方法，其中将所述匹配的曲线以一种可机读的格式与所述分动箱存储在一起。

11.如权利要求9所述的增强分动箱性能的方法，其中所述匹配的曲线被提供给一个变速器控制模块。

12.如权利要求9所述的增强分动箱性能的方法，其中所述数个预先确定的函数是12个或者以下。

13.权利要求9所述的增强分动箱性能的方法，其中所述离合器是一种电磁摩擦离合器。

14.如权利要求9所述的增强分动箱性能的方法，进一步包括在所述分动箱中提供一个温度传感器的步骤。

15.如权利要求14所述的增强分动箱性能的方法，进一步包括基于温度调整所述驱动信号对于力矩的函数的步骤。

16.一种在一辆机动车中改进分动箱性能的方法，包含以下步骤：

提供一个分动箱，所述分动箱具有一个输入、一个次级输出离合器、一个控制所述次级输出离合器的啮合的可变啮合信号和一个次级输出，

对所述次级输出离合器确定一个啮合信号对于力矩输出的函数，

将所述啮合信号对力矩输出的函数适配到多个预先确定的函数曲线之一，

将所述曲线存储到所述分动箱，并且

将所述曲线提供给一个分动箱控制模块。

17.如权利要求16的方法，其中所述曲线是用一种可机读的格式存储。

18.如权利要求16的方法，其中所述分动箱控制模块置于一辆机动车辆中。

19.如权利要求16的方法，进一步包括传感所述分动箱中的一种液体的温度并将这种液体温度提供给所述分动箱控制模块的步骤。

20.如权利要求16的方法，进一步包括向一个分动箱提供关于该次级输出离合器的老化和磨损特性的数据的步骤。

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