CN108474422A - 机动车的电液式变速器离合机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车(1)的电液式变速器离合机构(2)的方法，在离合过程(32)中由控制设备(7)的调节装置(22)根据离合信号(6)来设定液压的压力(P)，通过该压力(P)使变速器离合机构(2)的分离元件(12)完全通过软区(17)经硬点(21)运动到硬区(18)中或反向运动。希望能对软区(17)进行补偿。本发明提出，调节装置(22)根据离合信号(6)产生用于压力(P)的临时的理论值信号(Psoll)，并产生该临时的理论值信号(Psoll)的时间导数(26)作为运动信号(26)，预控制***(23)根据运动信号(26)产生预控制信号(V)，组合临时的理论值信号(Psoll)与预控制信号(V)以产生用于压力(P)的最终的调节值信号(Psoll*)。

Description

机动车的电液式变速器离合机构
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的电液式变速器离合机构的方法，借助于该电液式变速器离合机构为离合器踏板的操纵提供助力。本发明还包括一种用于变速器离合机构的控制设备以及一种具有这种控制设备的机动车。
背景技术
现有的离合器控制***的弱点是在离合器的软区和离合器的硬区中压力建立的差异。这种有缺陷的压力跟随性能在行驶运行中对使用者造成舒适性的限制和/或让使用者烦躁。
首先离合器的液压排量造成所述差异，该液压排量取决于由用于使离合器的分离元件运动的离合器活塞运动所建立的液压量。借助于分离元件使得离合器叠片运动。在离合器接触点直到硬区之间的离合器区域被称为离合器软区。与硬区中相比，在离合器软区中离合器活塞必须更远地运动才能改变在使分离元件运动的液压***中的压力。
根据图1至图4详细描述这种情况。
图1示出机动车1的变速器离合机构2和离合器踏板3。在离合器踏板3运动4时，由传感器5检测到该运动，该传感器根据运动4产生离合器踏板3的离合信号6。控制设备7在调节输出8上产生调节信号9，该调节信号被传输给变速器离合机构2的执行器10。该执行器10例如可以基于电机或可控的阀形成。通过执行器10根据调节信号9设定液压驱动装置11的液压压力P，该液压驱动装置具有用于变速器离合机构2的分离元件12的挺杆11′。执行器10和液压驱动装置11共同形成可控的液压装置。借助于分离元件12以已知的方式使离合器叠片13运动，该离合器叠片在发动机与变速器之间提供真正的力耦合并可以包括例如已知的带有摩擦衬面的离合器压盘。
为了产生调节信号9，通过控制设备7根据离合信号6产生用于压力P的理论值信号Psoll。在连续的运动4期间压力遵循理论值信号Psoll，但是在开始时仅被延迟地遵循。这在图2中示出。图2示出理论值信号Psoll随时间t的变化以及压力P随时间的变化。在图1中示出的变速器离合机构2的示意性结构仅是示例性的。重要的是在图2中示出的理论值信号Psoll与压力P的关系。
由于压力P增大，通过挺杆11′引起分离元件12的运动14，该运动尽可能与离合器踏板2的运动4对应。运动开始于接触点16，从该接触点开始离合器叠片13对分离元件12的运动做出反应。然后得到软区17，在该软区中分离元件12必须比下面的硬区18更多地运动，才能引起离合器叠片13的调节运动19的预定路程。相应地在液压驱动装置11中使大量的液压液运动。因此出现在图2中示出的延迟或在理论值信号Psoll与压力P之间的迟滞误差(Schleppfehler)20。从硬点21起，离合器叠片13的离合器运动19与分离元件12的运动14的比例变大。由此，压力P的压力变化与分离元件12的运动14间的比例也大于在软区17中的比例。从硬点开始，使分离元件12运动的离合器活塞相对小得多地运动。
这便是硬区18的开始，与软区相比在该硬区中使压力增大(相同的量)须运动的液压量较小。在软区17中得到有缺陷的压力跟随性能。所述过程是动态的，就是说特别是仅在离合器踏板3的运动4期间是可被观察到的。因此在此讨论的是运动和变化。
这在图3和图4中说明。图3示出对于离合器踏板3的周期性或正弦运动，当分离元件12的位置位于硬区18中，压力P在硬区18中的随时间的变化和理论值信号Psoll。图4示出在软区17中的压力P的完成的变化和理论值信号Psoll。离合器踏板3的周期性运动的周期或频率在示出的示例4中以赫兹表示。从图3和图4的比较中可以看出，与在硬区18中相比，在软区中的动态过程中压力P以较小的振幅跟随理论值信号Psoll。
这种迟滞误差20或有缺陷的压力跟随性能可以被补偿。
从文献DE 10236540 A1中已知一种方法，该方法根据离合器温度确定接触点16并在控制离合器时被加以考虑。
从文献DE 19652244 B4中已知一种用于确定接触点的方法，为此离合器被施加两个不同的马达力矩并从力矩差中确定接触点16。
从文献EP 1858739 B1中已知，通过将控制单元设置为检测离合器的温度并根据检测到的温度修正离合器设定位置，用于实现精确调控的转矩。
从文献DE 10223465 A1中已知，存储特性曲线以用于操纵离合器，该特性曲线根据由离合器传输的力矩确定离合器的***纵装置调节的设定位置。这要求，要传输的力矩从驾驶员期望或加速踏板的位置和例如由传感器检测的内燃机负载以及可能的另外的运动参数、如动力装置转速中得到。特性曲线例如由于温度变化而短暂地变化，特性曲线例如由于在离合器的使用寿命的进程中的磨损而长期地变化。
发明内容
因此本发明的目的是，对变速器离合机构在软区中的压力跟随性能进行匹配，从而在该软区中得到与在硬区中类似的变速器离合机构性能。
上述目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求的特征、下面的说明和附图得到。
本发明提出一种用于运出机动车的电液式变速器离合机构的方法。该方法在接合和/或分离过程期间执行，在接合和/或分离过程期间例如驾驶员使离合器踏板运动。在下面统一称为离合过程。通过控制设备的调节装置根据离合信号设定液压压力。该离合信号例如可以由传感器根据离合器踏板的踏板位置产生或由自动变速器的变速器控制***产生。通过所述压力以所述方式使变速器离合机构的分离元件穿过软区经硬点运动到硬区中或反向地运动。“反向”表示，从硬区经硬点穿过软区地运动。在此产生所述的问题，即在动态的离合过程期间压力P的压力变化与分离元件的运动间的比例在软区中小于在硬区中。因此，当分离元件位于软区中时为改变压力P必须使更多的液压液运动，才能将压力调节到确定的理论压力值。换言之，压力的压力值以时间常数跟随调节装置的理论值信号。换言之，在压力升高或压力下降时在调节装置的当前理论值信号与实际的压力值之间存在迟滞误差，或在压力的时间变化之间存在迟滞误差。调节装置的理论值信号是调节装置的输出信号，借助于该输出信号可以控制所述液压装置以用于调节压力。例如液压装置为此可以具有可控的阀。
为了补偿软区，即为了使离合信号的时间变化与压力变化的关系在软区中与在硬区中相同，提出，调节装置根据离合信号产生用于压力的临时理论值信号，控制设备产生临时的理论值信号的时间导数。该时间导数用作运动信号。在软区中还根据运动信号通过控制设备的预控制来设定压力。换言之，不仅根据离合信号的当前值(静态参量)调节液压压力，而且对于离合器踏板的时间变化(动态参量)产生预控制信号，该预控制信号根据离合信号的变化来调节压力。为此预控制根据运动信号、就是说所述时间导数产生预控制信号。通过控制设备将临时的理论值信号与预控制信号组合，以形成用于压力的最终的调节值信号。根据本发明，借助于最终的调节值信号、而不是仅借助于临时的理论值信号，来控制液压装置。
通过本发明得到如下优点，即在软区中在无需预控制的情况下更快速且更急剧地或以更大的体积流量使液压液运动。由此变速器离合机构在软区中以较小的反应时间对离合信号做出反应，由此能在无需预控制的情况下更快地使分离元件运动到与离合信号的当前值相应对应的终点位置。
本发明还包括可选的改进方案，通过这些改进方案还得到额外的优点。
一改进方案提出，通过预控制使运动信号(就是说临时的理论值信号的时间导数)以预控制系数被缩放，这个预控制系数根据机动车的至少一个运行参数设定。由此以有利的方式根据机动车的运行参数影响预控制。结合本发明，运行参数是与机动车的当前运行状态相关的参数。
一改进方案提出，所述至少一个运行参数包括至少一个温度。由此预控制是与温度相关的。这有利地补偿了变速器离合机构操控的与温度相关的性能。
一改进方案提出，根据至少一个运行参数借助于映射关系/对应关系、特别是特性曲线或参数化的函数确定预控制系数，该映射关系在机动车运行中与时间常数相关地被适配，压力的时间信号以该时间常数跟随临时理论值信号或最终的调节值信号。换言之，在线测量预控制系数特性曲线。因此在运行时间上在线地学习硬件的性能。因此可以补偿构件差异。例如可以借助于作为调节值信号的阶跃函数(特别是单位阶跃函数)量度时间常数。
一改进方案提出，根据在当前压力与在硬点中得到的压力之间的差来设定预控制系数。由此，在分离元件接近硬点期间，可以以有利的方式渐渐地或逐步地或斜坡式地减小预控制。
特别是就此提出，仅在软区中激活预控制。特别是不在硬区中激活预控制。由此得到如下优点，带离合的变速器在硬区中的有利的性能不受影响。
如上所述，本发明还包括一种用于机动车的电液式变速器离合机构的控制设备。该控制设备具有所述的用于调节电执行器的调节输出，该电执行器用于设定液压压力以使变速器离合机构的分离元件运动。控制设备为此设计为执行根据本发明的方法的实施形式。为此控制设备可以例如具有处理器装置。该处理器装置可以例如基于微控制器或微处理器实现。调节装置和预控制***可以设计为处理器装置的程序模块。
最后本发明还包括一种具有电液式变速器离合机构的机动车，提供根据本发明的控制设备的实施形式。变速器离合机构还具有所述的电执行器以用于设定液压压力，借助于该液压压力使变速器离合机构的分离元件运动。
附图说明
下面说明本发明的实施例。在此示出：
图1示出机动车的示意图，在该机动车中提供具有控制设备的电液式变速器离合机构，
图2示出压力信号的时间变化的曲线图，
图3示出在离合器踏板周期性运动时压力信号在硬区中的时间变化的曲线图，
图4示出在离合器信号周期性运动时压力信号在软区中的时间变化的曲线图，
图5示出根据本发明的控制设备的实施形式的示意图，
图6示出图5的控制设备的具体的实现形式，
图7示出压力信号的时间变化的示意图，
图8示出预控制系数的特性曲线的示意图，
图9示出压力信号和预控制信号的时间变化的曲线图，
图10示出在离合器踏板周期性运动时压力信号和预控制信号的时间变化的曲线图。
具体实施方式
下面说明的实施例是本发明的优选的实施形式。在该实施例中，该实施形式的得到描述的各部分是本发明的单个的、可以彼此独立地被考察的特征，这些特征分别彼此独立地改进本发明并因此也可以单独地或以与示出的组合不同的组合被作为本发明的组成部分。所描述的实施形式还可以由本发明的得到描述的其它特征补充。
在附图中功能相同的元件设有相同的附图标记。
以下假设，图1表示根据本发明的机动车1的一个实施形式。因此，为了说明在图1中示出的元件参照说明书的开头部分。与开头的说明部分不同的是，根据本发明的机动车1具有根据本发明的控制设备7的一个实施形式。
此外，图5示出连接在调节线路上的控制设备7，该调节线路包括执行器10和液压驱动装置11。控制设备7可以接收压力P的实际值Pist用于调节。该调节可以以已知的方式通过调节装置22实现。也可以通过调节装置22，简单地缩放离合信号6而进行简单的控制。控制设备7还具有预控制***23。调节装置22的临时的理论值信号Psoll通过加法器24与预控制信号V组合成最终的调节值信号Psoll*。然后将最终的调节值信号Psoll*提供给信号输出8作为调节信号9。在此例如设置阻抗匹配。以所述方式，根据离合信号6产生临时的理论值信号Psoll，该离合信号6连续地描述离合器踏板3在运动4期间的踏板位置。
预控制***23由临时的理论值信号Psoll借助于求导装置25产生导数信号26。因此，当离合器踏板3的位置变化时，该导数信号26总是具有不为0的值。导数信号26通过乘法器27与预控制系数F相乘，其中由此得到的乘积得出预控制信号V。根据机动车1的至少一个运行参数设定预控制系数F。在本示例中运行参数是温度Temp，该温度例如可以在测量输入28处从温度传感器28获取。温度Temp特别是描述液压油的温度。
可以基于特性曲线族29形成预控制系数F，根据温度Temp可以从该特性曲线族中选出一个特性曲线。另外的运行参数可以例如是当前的压力值Pist，该当前的压力值说明当前的压力Pist距离硬点21有多远。为此作为差值可以计算在硬点21与当前的压力值Pist之间的差ΔP。
图6示出，如何能在基于滤波器实现的控制设备7中实现求导装置25，其中适合的时间常数值Tv可以通过简单的试验得出。
图7示出，在关闭预控制***23(示出为V＝0)时当前的压力值Pist在软区17中如何对理论值信号Psoll的阶跃或方波变化作出反应。根据当前的压力Pist的变化可以识别出，部分***对于在软区17中建立压力是重要的。该部分***是具有离合器活塞运动的离合器(PT2元件，时间常数约为2毫秒)、具有用于调节压力的平移运动的阀运动(PT2元件，时间常数约为8毫秒至13毫秒)和具有体积流量-压力-放大的变速器离合机构的压力建立性能(PT1元件，具有在220毫秒至280毫秒范围内的时间常数)。体积流量说明改变压力P所需的液压液的量。
根据不同的部分***的时间常数可以看出，压力建立是相对特别慢的或占支配地位的。对此物理解释是，为在软区17中实现压力增量需要比在硬区18中显著更高的体积流量。在软区17中体积流量-压力-放大比在硬区18中小。因此可以通过对动态性能的平衡来优化压力跟随性能。可以降低压力建立中占优势的动态性能，即具有指数级性能30的PT1元件(一阶的时间元件)，以减小迟滞误差20。根据指数级增长30的时间变化可以确定，PT1性能的T＝280毫秒的时间常数适用于特殊的变速器离合机构2。根据时间常数T可以确定预控制系数F。从而可以通过简单的测量为不同的变速器离合机构分别产生适合的特性曲线族29，以便能补偿对应的迟滞误差20。
图8示出，以有利的方式不仅能组合PT1性能的非线性特征，还能在靠近硬点时形成补偿的撤销。在压力P增大时，压力差ΔP和预控制系数F逐步减小，直到预控制系数F在阈值S时减小到0。阈值S可以在0bar至0.2bar的范围中。例如值为0.1bar。
图9示出，如何能利用所述配置实现当前压力Pist的时间变化，在软区17和在硬区18中的压力变化是相似的。在此还示出，最终的调节值信号Psoll*的时间变化如何与(临时的)理论值信号Psoll有差别地延伸。如图所示，最终的调节值信号Psoll*在液压驱动装置11中造成液压液的较大的体积流量。当前压力Pist的原始变化31作为另外的参照示出，该原始变化已经结合图2作出说明。
总之对于机动车的使用者，在整个分离过程期间32期间，从联接状态33开始经过接触点16通过整个软区17经由硬点21进入硬区18直到分离状态34，得到变速器离合机构的保持不变的特性。
图10与图4相比再次示出变速器离合机构2在周期性激励的情况下的特性。示出最终的调节值信号Psoll*和作为结果的当前压力信号Pist，在软区17中也由临时的理论值信号Psoll以较小的迟滞误差20实现与在硬区18中类似当前压力信号。通过有针对性地预控制占支配地位的动态性能也实现了，在软区17中保证在显著增高的压力跟随性能，从而对于例如从1赫兹至10赫兹的周期性运动可以实现带宽增大。因此，对于不同的变速器离合机构的差别很大的软区17都能实现换挡质量的鲁棒性的提高。从而避免了在例如爬坡、起动或插队的应用中典型地产生的压力腹35。
示例整体上示出了，如何通过本发明提供经适配的预控制来补偿离合器软区。

Claims (8)

1.一种用于运行机动车(1)的电液式变速器离合机构(2)的方法，在离合过程(32)中由控制设备(7)的调节装置(22)根据离合信号(6)来设定液压的压力(P)，通过该压力(P)使变速器离合机构(2)的分离元件(12)完全通过软区(17)经硬点(21)运动到硬区(18)中或反向运动，
其特征在于，调节装置(22)根据离合信号(6)产生用于压力(P)的临时的理论值信号(Psoll)，并产生该临时的理论值信号(Psoll)的时间导数(26)作为运动信号(26)，预控制***(23)根据运动信号(26)产生预控制信号(V)，组合临时的理论值信号(Psoll)与预控制信号(V)以产生用于压力(P)的最终的调节值信号(Psoll*)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过预控制***(23)以预控制系数(F)缩放运动信号(26)，根据机动车(1)的至少一个运行参数设定预控制系数(F)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，作为所述至少一个运行参数检测至少一个温度(Temp)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个运行参数借助于映射关系、特别是特征曲线族或参数化的函数确定预控制系数，在机动车的运行中根据时间常数对映射关系进行匹配，使压力(P)的时间信号(Pist)以利用该时间常数跟随临时的调节值信号(Psoll)或最终的理论值信号(Psoll*)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据在当前压力(Pist)与在硬点(21)中得到的压力之间的差(ΔP)设定预控制系数(F)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，仅在软区(17)中激活预控制***(23)。
7.一种用于机动车(1)的电液式变速器离合机构(2)的控制设备(7)，该控制设备具有用于调节电执行器(10)的调节输出(8)，该电执行器用于设定使变速器离合机构(12)的分离元件(12)运动的液压压力(P)，控制设备(7)构造为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
8.一种具有电液式变速器离合机构(2)的机动车(1)，其中根据权利要求7所述的控制设备(7)与电执行器(10)耦合，该电执行器用于设定使变速器离合机构(2)的分离元件(12)运动的液压压力(P)。
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