CN104204590A - 用于确定填充量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定离合器装置(10)的致动***中的填充量的方法，其中，所述离合器装置具有用于驱动目的而用于输入轴(16)与输出轴(18)的相应连接的正车离合器(12)和倒车离合器(14)。可控制的第一致动单元(20)被提供以用于致动正车离合器(12)，并且可控制的第二致动单元(22)被提供以用于致动倒车离合器(14)。

Description

用于确定填充量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定离合器装置的致动***中的填充量的方法，该离合器装置具有出于驱动目的的、用于将输入轴与输出轴的相应连接的正车离合器(forward clutch)和倒车离合器(reverse clutch)，其中第一可控致动单元被提供以用于致动正车离合器，而第二可控致动单元被提供以用于致动倒车离合器。

背景技术

在约翰迪尔(John Deere)牌的拖拉机中，使用变速箱，该变速箱的转向单元的正车离合器和倒车离合器在彼此的操作过程中被释放，从而与离合器相关的致动单元不仅在无压力的情况下被切换，而且位于该致动单元中的液压油被至少部分地排空。在此情况下，空气位于致动单元中，使得在通过使用致动单元中再次切换相应的离合器之前，所述空气必须被移除，从而可以在致动单元中建立液压。这意味着在拖拉机的操作过程中，随着驱动方向的每次变化，一个离合器的致动单元被部分地排空，并且相应地另一离合器的致动单元被填充。用于另一驱动方向的一个离合器的实际释放和另一离合器的切换是随着操作员致动离合器踏板而完成的，从而离合器踏板的释放控制了待切换的离合器的致动单元的通风和填充。为使得操作者能够体会到舒适的操作，决定性的一方面在于，要在尽可能短的、精确确定的时间间隔内使该致动单元被通风，从而从完成通风的时刻开始并且在通过利用低离合器压力进行向前调节之后，操作者可以借助于离合器踏板实现离合器压力的预定的并且定量的调节。然而致动单元被首次完全通风的时间间隔过长，其将给操作者带来换挡迟钝的感觉。对于操作舒适性的决定性的另一方面在于，在待切换的离合器的致动单元的通风完成之后，立即用最佳的可能的踏板位置为操作者设定离合器压力。过高的离合器压力因此对操作舒适性尤为不利，因为，对于操作者而言，过高的离合器压力表现为在驱动方向的变化过程中离合器装置的不受控制的激烈咬合。致动单元通风后立即出现的过低的离合器压力可能会给操作者带来类似的换挡迟钝的感觉。为尽可能地达到满意的操作舒适性，确定通风的时间间隔，以及在通风之后紧接着设定离合器压力以及将这两者的彼此匹配是很重要的事情。

为了避免对于操作舒适性而言的这些不可接受的影响，并考虑到各个变速箱或各个离合器装置即使在高质量的生产中都会受公差影响的事实，在启动拖拉机之前，各个变速箱都必须完成校准过程，在该校准过程中，确定用于使致动单元完全通风所需的精确的液压油量，以及通风之后为避免离合器的激烈咬合而需施加的精确的离合器压力。现今的校准过程需要在离合器装置的输出轴上加载负载。对于安装在离合器装置后面的某些特定变速箱而言，这意味着功率流被切换为从从离合器装置的输出轴经由变速箱和差速器转向驱动轮。不利的并且无论在何种情形下都应当避免的是，该功率流可能导致在校准过程中出现的车辆的明显的移动(clear movement)，这可能在拖拉机的阳近造成相应的伤害。

发明内容

在此基础上，本发明的目的是提供一种校准方法，可以利用离合器装置的自由旋转的输出轴来执行该校准方法。

这是通过根据本发明、使用权利要求1所述的用于确定离合器装置的致动***中的填充量的方法而实现的，该离合器装置具有用于驱动目的而用于输入轴与输出轴的相应相连的正车离合器和倒车离合器，其中，可控制的第一致动单元被提供以用于致动正车离合器，可控制的第二致动单元被提供以用于致动倒车离合器。

通过这种方法，能够以有利的方式省去了离合器装置的输出轴与安装该离合器装置的农用多功能运载车的驱动轮之间的切换的功率流。本发明的思想基于通过所述离合器之一在规定的时间间隔内将输出轴以驱动接合的方式与由农用多功能运载车的发动机驱动的离合器装置的输入轴连接，并且基于允许输出轴此后自由地旋转并且只受由寄生负载施加的制动，以便在此情况下经由另一离合器再次将输出轴连接到输入轴。因此，一方面会出现如下的情况：在与接合轴联接之后，输出轴的速度不会发生变化，由此可以得出如下结论，即，相应的致动单元尚未被通风并且仍然没有建立起离合器压力。另一方面，可能会出现如下的情况：与输入轴联接后，输出轴的速度会出现明显的或突然的改变，由此可以得出如下结论，即，该致动单元被通风，而且已经建立起了不再低的离合器压力，该不再低的离合器压力在正常操作中将导致不期望的激烈咬合。

优选地提供了一个方法步骤，其中，在时间间隔t₀内，至少部分地排空第一或第二致动单元中的第二个。因此确保了填充量待确定和/或待校准的致动单元在方法开始时被清空。

优选地，时间间隔t₀取决于所述输入轴的转速n_E而在5至10秒之间。这意味着，在输入轴的速度较低的情况下，时间间隔t₀可以被选择的较长，反之亦然。因此在各种情况下都可以保证致动单元的期望的充分的排空。

优选地，当通过所述输入轴的转速n_E和输出轴转速n_A之间的比较探测出由所述第一或第二致动单元的第一个所控制的所述正车离合器或所述倒车离合器的至少大致无滑动状态时，所述时间间隔t₁结束。无滑动状态意味着输入速度与输出速度之间的比精确地对应于两个轴之间的传动比。例如，如果行星轮齿轮在这两个轴之间切换，则传动比不同于1。

优选地，使用因数X＝0.75和因数Y＝2。例如，如果输出轴的起始速度是2000N/分钟，那么因数X＝0.75是有利的。在该方法的实际执行中，这能够意味着在速度下降到1500N/分钟之前，经过了大约500毫秒的典型的时间跨度。因数Y＝2是有利的，因为这意味着输出轴的转速突然降低一半，从而这暗示着几乎肯定会出现突然的制动。

用于填充和排空的致动单元优选地每一个都包括电控阀，用于填充所述第一或第二致动单元的至少被部分地排空的第二个的所述阀在时间间隔t₃期间被至少大致完全打开。通过阀的最大通流因此得以保证，从而为填充所述致动单元而使阀门打开的时间间隔能够被保持得短。

离合器装置优选地包括用于所述输入轴到所述输出轴的反向驱动连接的变速级，所述变速级可通过倒车离合器而相对于离合器装置的外壳锁定。特别建议将变速级设计成一个行星齿轮传动装置。

优选地，本方法还包括以下步骤：在时间间隔t₄内将液压力p₂施加到所述第一或第二致动单元的第一个，在时间间隔t₅内升高所述致动单元中的所述液压力p₂，并在以上时间间隔t₅的过程内测量所述液压力p₂，当液压p₂的振动超过振幅水平时，存储平均液压力p_2，mittel

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的方法进行说明。在这些附图中：

图1是离合器装置的纵向剖面图；

图2a示出了致动正车离合器的致动单元的阀的电流的路径；

图2b示出了在执行根据本发明的方法过程中致动单元的电流的路径和输出轴的速度；以及

图3示出了当确定吻合(kiss-up)压力时，离合器的离合器压力的路径。

具体实施方式

图1示出了农用多功能运载车的离合器装置10，其被设计成换向单元28并被布置在外壳26中。输入轴16和输出轴18两者都被设计成中空轴。未进一步详细说明的轴30在输入轴16和输出轴18的内部运转以例如用于驱动多用途运载车的动力输出轴(power take-off shaft)。

输入轴16可通过正车离合器12与输出轴18以驱动接合的方式连接，从而使得两个轴16，18具有相同的旋转方向。正车离合器12在这里被设计作为多片式离合器。外板支撑件32被连接到变速级(transmission stage)24的行星轮支撑件34，所述变速级24被设计成双行星轮齿轮传动装置。双行星轮齿轮传动装置的中空轮36能够通过倒车离合器14(也称为反向制动器)相对于外壳26锁定。倒车离合器同样被设计成多片式离合器。安装在行星轮支撑件34上的行星轮38在太阳轮40的内部径向地驱动太阳轮40，所述太阳轮以适当的方式与正车离合器12的内板支撑件33以及输出轴18二者形成驱动连接。输入轴16可通过倒车离合器14和变速级24与输出轴18以反向驱动接合的方式连接，从而使得两个轴16，18有相反的旋转方向。正车离合器12和倒车离合器14中的每一个都可由致动单元20，22控制。致动单元20，22中的每一个都包括电磁控制阀42，44，经由液压泵45而被设定成经受压力的液压油可通过电磁控制阀42，44而被提供给致动单元20，22的相应的压力腔46，48。每个致动单元20，22作用在离合器12，14的相应压力板50，52上。离合器12，14上的摩擦片板通过压力板50，52而朝向彼此偏置。图1中没有示出压缩弹簧，因为它们相对剖面被偏移，其中所述压缩弹簧被圆周地布置并且当致动单元20，22不存在液压时使压力板50，52远离摩擦片板。

在农用多功能运载车的操作期间，离合器12，14(其仅无需被连接以用于移动车辆移动)的致动单元20，22被排空至少一部分液压油，以确保相应的离合器12，14的完全释放。这意味着，在相应的致动单元20，22的压力腔46，48中被至少部分地填充了空气。

根据本发明的方法用于精确地确定油量，其中该油量并不是针对一种类型的齿轮而统一确定的油量，而是作为考虑制造公差的结果而针对每个齿轮分别确定的油量。通过使用根据本发明方法，可以提供进一步的方法步骤，该方法步骤精确地确定在给受控的致动单元20，22的通气之后必须立即设定的离合器压力，从而没有换挡迟钝的感觉。当离合器压力与压缩弹簧的复位力平衡时，该离合器压力可随后被正确地设定。图2a示意性地并通过举例的方式示出了用于正车离合器12电流I_FWD的路径，该电流在一定时间段内被施加到阀42。但是应当指出的是，在规定的时间间隔(也可以被称为唤醒(wake-up)脉冲宽度)内，电流I_FWD最初上升到较高的水平。在此期间，阀42被完全打开，并且致动单元20被通气。在这个时间间隔之后，电流I_FWD被降低到一定水平，在该水平下正车离合器12已经建立了力最小的连接。在此情况下存在的离合器压力也可被称为吻合压力，并包含可以从图3中看出的油压的特征和可测量的振动。

以下将参照图2b来说明根据本发明的方法。对于包括正车离合器12和倒车离合器14的离合器装置10而言，本方法必须通过每个离合器12，14单独地运行，其中下面仅描述利用正向离合器12执行的方法。

图2b首先记录了在时间轴上的输出轴18的速度n_A。电流I_FWD和电流I_REV被进一步记录在时间轴上。电流I_FWD和电流I_REV是致动单元20，22的阀42，44被分别加载以便打开所述阀42、44的电流。在该过程开始时，输入轴16以例如2000n/分钟的速度n_E被驱动。输入轴16的恒定速度在图2b中未标记示出。作为寄生力接合作用的结果，输出轴18以低速旋转。输出轴18的速度在图2b中由实线表示。正车离合器12的致动单元20在时间间隔t₀内被排空，从而使得空气位于压力腔46内。

在下一个时间间隔t₁期间，电流I_REV被提供至倒车离合器14的致动单元22的阀44，使得阀44被至少接近完全打开，并且倒车离合器14被加载油压p₁。电流I_REV在图2b中由虚线表示。由于在此情况下，变速器24是换向单元，因此输出轴18沿与输入轴16相反的方向旋转。输出轴18的速度n_A在图2b中由实线表示。当通过输入轴16的转速n_E与输出轴18的速度n_A的比较检测出受控的倒车离合器14的至少接近无滑动状态时，时间间隔t₁结束。在时间间隔t₁结束时，输出轴18的速度n_A被测量并且被存储为第一参考速度n_A，Ret1。

类似地，在时间间隔t₁结束时，倒车离合器14的致动单元22的油压p₁被释放并且至少部分地被排空，从而在下文中、最广义而言，输出轴18自由地旋转或将不再被驱动并且仅由寄生负载制动。

输出轴18的转速n_A在接下来的时间间隔t₂中连续地被测定，其中输出轴18的速度n_A由于作用在该输出轴上的寄生负载的作用而被制动。在到达时间间隔t₂的终点时，输出轴18的速度n_A已经降到第一参考速度n_A，Ref1的75％。与75％不同速度下降极限也能够是合适的，这取决于本方法的可用的领域。在时间间隔t₂结束时，时间间隔t₂内的输出轴18的平均加速度a_mittel可以被计算和存储，其中，从量的方面考虑，这是一个时间延迟。时间间隔t₂的长度的经验值可以从大约500毫秒开始考量。

在随后的时间间隔t₃内，正车离合器12的至少被部分排空的致动单元20的阀42被加载电流I_FWD，从而阀42至少接近完全地打开，并且致动单元20被通气并充满液压油。电流I_FWD在图2b中由点划线表示。时间间隔t₃待校准的唤醒脉冲持续时间，从而根据本发明，时间间隔t₃的长度对于离合器装置10的满意操作而言是至关重要的，重要的是该时间间隔t₃将被测量的既不太长也不太短。时间间隔t₃是待用根据本发明的方法校准或设定的值。

根据本发明的方法的初始运行期间，时间间隔t₃被选择为非常短，以至于在该时间间隔结束时，致动单元20还没有被完全地通气，这意味着仍然有一些空气存在于其中。在此情况下，不管离合装置10旋转与否，在致动单元20中都未建立液压，并且正车离合器12将不会被进一步激活。在时间间隔t₃结束时，输出轴18的速度n_A被测量并被储存为第二参考速度n_A，Ref2。第二参考速度n_A，Ref2接着与所述输出轴18的速度n_A，calc相比较，其中，速度n_A，calc是在时间间隔t₃结束时通过第一参考速度n_A，Ref1和平均加速度a_mittel计算得出的。在所述第二参考速度n_A，Ref2近似等于计算得出的输出轴18的速度n_A，calc的情况下，刚刚描述的状态，即其中致动单元20仍未被完全通气，将被检测到。输出轴18通过正车离合器12产生的附加制动尚未发生，这是因为作为致动单元20的不完全通气的结果，它不能主动地产生通向由速度n_E进一步驱动的输入轴16的功率流。50ms可假定为时间间隔t₃的经验值，这是该方法首次运行的基础。

前述的方法步骤然后被再次执行，其中，现在，致动单元20在一段较长的时间间隔t_3，verl内被填充。时间间隔t₃与时间间隔t_3，verl之间的时间差例如可达到5毫秒或10毫秒。

如果时间间隔t_3，verl的长度刚好足以使致动单元20被完全地通风，那么由于离合器装置10的旋转而产生的离心力的作用，较低的油压被设定在致动单元20中，从而正车离合器12在输入轴16和输出轴18之间产生力最小的连接(minimal force connection)，这将导致产生比寄生负载更强的输出轴18的制动。当通过所述第二参考速度n_A，ref2和所计算出的输出轴18的速度n_A，calc的比较确定第二参考速度n_A，Ref2确实比计算出的速度n_A，calc低(然而，并不是明显地低，而是稍低)时，可以检测到该状态。

然而，如果时间间隔t_3，ver1的长度太长以至于致动单元20被完全通风且通过液压油的流入已经在致动单元20中额外地建立了低油压，那么将在正车离合器12中将产生较强的功率流，这将产生输出轴18的显著的制动。当通过第二参考速度n_A，Ref2与输出轴18所计算出的速度n_A，calc的比较确定所述第二参考速度的n_A，ref2明显地低于计算出的速度n_A，calc时，可以检测到该状态。在这种情况下，时间间隔t_4，verl的长度将被缩短。

作为最后的方法步骤，在第二参考速度n_A，Ref2比计算得出的速度n_A，calc略低的情况下的时间间隔t₃或t_3，verl的长度被储存。时间间隔t₃的这个值是根据本发明确定的唤醒脉冲持续时间。

为了确定所需的离合器压力和/或相应的电流I_FWD(其中，阀42在致动单元20通风后被加载该电流I_FWD)，如图3所示，液压P₂在时间间隔t₄中被施加到正车离合器12的致动单元20。压力P₂是一个低压力，从而正车离合器12仍然没有传送任何功率流。时间间隔t4优选地长达几秒。

在随后的时间间隔t₅中，通过增加电流I_FWD而升高致动单元20的液压P₂，并且在时间间隔t₅的路径上测量液压p₂。如果液压P₂的振动超过振幅高度，这意味着液压P_2，mittel被存储。这意味着液压P_2，mittel是吻合压力。用于此的相对应的电流I_FWD可以同样被存储。该操作状态可以分别通过电流或平均液压力或压力命令而被特有地检测到并且被储存为根据本发明的校准值。

附图标记列表

10 离合器装置

12 正车离合器

14 倒车离合器

16 输入轴

18 输出轴

20 致动单元

22 致动单元

24 变速级

26 外壳

28 换向装置

30 轴

32 外板支撑件

33 内板支撑件

34 行星轮支撑件

36 中空轮

38 行星轮

40 太阳轮

42 阀

44 阀

45 液压泵

46 压力腔

48 压力腔

50 压力板

52 压力板

Claims (8)

1.一种用于确定离合器装置(10)的致动***中的填充量的方法，其中，所述离合器装置(10)具有用于驱动目的而用于输入轴(16)与输出轴(18)的相应连接的正车离合器(12)和倒车离合器(14)，其中，可控制的第一致动单元(20)用于致动正车离合器(12)，可控制的第二致动单元(22)用于致动倒车离合器(14)，其特征在于如下的方法步骤：

以一定速度(n_E)连续地驱动输入轴(16)，

在时间间隔(t₁)内将液压力(p₁)施加到所述第一致动单元或第二致动单元(20，22)中的第一个致动单元，

测量输出轴(18)的速度(n_A)并将该速度存储为第一参考速度(n_{A， Ref1})，并在所述时间间隔(t₁)结束时释放所述第一致动单元或第二致动单元(20，22)中的所述第一个致动单元中的所述液压力(p₁)，

连续地测量输出轴(18)的所述速度(n_A)并检测一时间间隔(t₂)的长度，其中，在所述时间间隔(t₂)结束时，所述输出轴的速度(n_A)已经被降至第一参考速度(n_A，Ref1)与一因数X的乘积，该因数X＜1，

在时间间隔(t₂)内计算并存储所述输出轴(18)的平均加速度(a_mittel)，

在时间间隔(t₃)内填充所述第一致动单元或第二致动单元(22，20)中的至少被部分地排空的第二个致动单元，

在时间间隔(t3)结束时，测量输出轴(18)的速度(n_A)并将该速度存储为第二参考转速(n_A，Ref2)，

将所述第二参考速度(n_A，Ref2)与在时间间隔(t₃)结束时通过所述第一参考速度(n_A，Ref1)和所述平均加速度(a_mittel)计算得出的输出轴(18)的速度(n_A，Calc)作比较，

当所述第二参考速度(n_A，Ref2)大致等于计算得出的速度(n_A，calc)时使用延长的时间间隔(t_3，verl)，或者当第二参考速度(n_A，Ref2)小于所述计算得出的速度(n_A，calc)并等于所述计算得出的速度(n_A，calc)除于一因数Y得到的商且该因数Y＞1时使用短的时间间隔(t_3，verk)，重新执行前述的方法步骤，

当所述第二参考速度(n_A，Ref2)大致小于所述计算得出的速度(n_A，calc)时，存储时间间隔(t₃，t_3，verl，t_3，verk)的长度。

2.如权利要求1所述的用于确定填充量的方法，其特征在于下述方法步骤：

在时间间隔(t₀)内至少部分地排空所述第一致动单元或第二致动单元中的所述第二个致动单元。

3.如权利要求2所述的用于确定填充量的方法，其特征在于，取决于输入轴(16)的速度(n_E)，所述时间间隔(t₀)在5秒至10秒之间。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用于确定填充量的方法，其特征在于，当通过所述输入轴(16)和输出轴(18)的速度(n_E，n_A)之间的比较探测出由所述第一致动单元或第二致动单元(20，22)中的所述第一个致动单元控制的所述正车离合器(12)或所述倒车离合器(14)的至少接近无滑动状态时，所述时间间隔(t₁)结束。

5.如权利要求1至4中任一项所述的用于确定填充量的方法，其特征在于，因数X＝0.75以及因数Y＝2被应用。

6.如权利要求1至5中任一项所述的用于确定填充量的方法，特征在于进一步的方法步骤：

在时间间隔(t₄)内将液压力(p₂)施加到所述第一致动单元或第二致动单元(20，22)中的所述第一个致动单元，

在时间间隔(t₅)内升高所述致动单元(20，22)中的所述液压力(p₂)，并沿该时间间隔(t₅)的路径测量所述液压力(p₂)，

当液压力(p₂)的振动超过振幅水平时，存储平均液压力(p_2，mittel)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的用于确定填充量的方法，其特征在于，用于填充和排空的所述致动单元(20，22)中的每一个都包括电控阀，其中，用于填充所述第一致动单元或第二致动单元(22，20)中的至少被部分地排空的所述第二个致动单元的电控阀在时间间隔(t₄)期间被至少大致完全打开。

8.如权利要求1至7中任一项所述的用于确定填充量的方法，其特征在于，所述离合器装置(10)包括用于所述输入轴(16)到所述输出轴(18)的反向驱动连接的变速级(24)，所述变速级(24)能够通过倒车离合器(14)而相对于离合器装置(10)的外壳(26)被锁定。