CN113357288A - 一种液压离合器控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压离合器控制装置，至少包括控制单元和离合器组件，还包括磨损监测模块，所述磨损监测模块基于由若干传感器监测的与离合器相关的磨损参数来监测离合器的磨损情况，响应于所述磨损监测模块发送的磨损情况信息，所述控制单元通过调节离合器组件中的零件位置来校正离合器组件中的偏移量。本发明通过校正离合器组件中由于磨损导致的偏移来维持离合器组件的有效功能。当离合器组件的控制阀故障或者控制延迟时，控制单元能够通过状态开关来及时中断离合器组件的液压流体管路，保证离合器组件对动力扭矩输送的有效停止。

Description

一种液压离合器控制装置及方法

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种液压离合器控制装置及方法。

背景技术

液压离合器依靠行程能自动补偿摩擦元件的磨损，易实现系列化、标准化，故广泛用于要求结构紧凑，接合频繁，高速和远距离操纵的机床、工程机械和船舶上。

液压离合器设置在发动机与冲击器或粉碎机之间，用来控制破碎机与发动机之间的动力通断。液压离合器类似于开关，起到接合或断开动力传递的作用，使用液压油使摩擦盘接合、断开。液压离合器需要使用液压阀来控制离合器内部油压，油压上升则液压油推动离合器内部油缸(离合器内部液压油封闭腔可近似认为是一个带复位弹簧的液压油缸)克服离合器内部复位弹簧，带动离合器摩擦片动作，离合器接合，这时就有动力输出。油压下降则复位弹簧推动液压油缸使摩擦片分离，这时没有动力输出。

例如，中国专利CN103821842B公开了一种液压离合器的控制装置及破碎机，包括：单向节流阀、第一换向电磁阀和溢流减压阀；在第一换向电磁阀得电的状态下，压力油经溢流减压阀进入第一换向电磁阀，并经由单向节流阀进入液压离合器；在第一换向电磁阀失电的状态下，液压离合器中的压力油经单向节流阀进入第一换向电磁阀，并经由第一换向电磁阀的出油口进入油箱。该发明的控制装置及破碎机，能够减小补油频率、降低多路阀动作次数、减少液压油对离合器动作冲击，使液压离合器动作平稳，并且能够防止液压离合器突然启动造成发动机过载、换向电磁阀卡死造成液压离合器无法断开等故障。

例如，中国专利CN109812513A公开了一种液压离合器的液压控制***，属于控制技术***。在离合器油缸需要工作时，二位二通换向阀的右端得电，液压油自油箱依次经过第一液压泵、二位二通换向阀的PA油路进入离合器油缸的无杆腔，离合器油缸活塞杆伸出使得离合器闭合，二位二通换向阀的右端失电时离合器油缸的无杆腔中的液压油经过二位二通换向阀的AP油路回到油箱。而液压离合器的待润滑部分则通过由第二液压泵抽取的液压油经过双联过滤器之后进行润滑。液压离合器的待润滑部分中的液压油与离合器油缸中的液压油不存在相互干扰的情况，离合器油缸可稳定工作，第一过滤器与第二过滤器也可避免杂质进入离合器油缸或者液压离合器的待润滑部分，保证液压离合器的正常工作。

但是，上述现有技术中，离合器中的组件在使用过程中存在较大的磨损。这种磨损会对离合器的换挡质量产生不利影响，甚至降低离合器的使用寿命。现有技术普遍是对离合器的磨损情况进行估计，然后进行更换。对于已经过度磨损的离合器，控制***无法检测到其具体的磨损情况，从而导致了离合器更换的延迟，对于使用离合器的设备带来安全隐患。在离合器过度磨损的情况下，控制***无法快速地停止设置运行。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术的不足，例如CN103821843B公开的一种液压离合器控制装置包括离合器踏板、主缸、储液罐、单向储压罐以及工作缸。离合器踏板与主缸连接，主缸分别与储液罐和工作缸连接，单向储压罐连接在主缸与储液罐之间。工作缸与储液罐连接，并设有控制工作缸与储液罐之间连通或闭合的回油控制装置。该发明中，离合器中的组件在使用过程中存在较大的磨损。这种磨损会对离合器的换挡质量产生不利影响，甚至降低离合器的使用寿命。现有技术普遍是对离合器的磨损情况进行估计，然后进行更换。对于已经过度磨损的离合器，控制***无法检测到其具体的磨损情况，从而导致了离合器更换的延迟，对于使用离合器的设备带来安全隐患。在离合器过度磨损的情况下，控制***无法快速地停止设置运行。

针对上述不足，本发明通过对离合器组件的各个零部件的位置的偏移量进行监测，从而调整零部件的位置至应当到达的位置，降低离合器组件由于磨损产生的误差，使得离合器组件的功能能够正常实现，延长离合器组件的使用寿命。不仅如此，在离合器组件需要紧急停止时，通过在控制阀与离合器组件之间的液压流体管路上设置有状态开关，状态开关基于控制单元的控制指令能够即时关闭或开启液压流体管路，使得离合器组件能够紧急停止工作，减少离合器组件的停止的延迟，提高车辆的安全控制能力。

本发明的液压离合器控制装置，至少包括控制单元和离合器组件，还包括磨损监测模块，所述磨损监测模块基于由若干传感器监测的与离合器相关的磨损参数来监测离合器的磨损情况，响应于所述磨损监测模块发送的磨损情况信息，所述控制单元通过调节离合器组件中的零件位置来校正离合器组件中的偏移量。

零件位置是指离合器组件中的部件的位置。每一个部件也可以称为零件或者零部件。零件至少包括活塞、弹簧压缩到达位置、压板等位置。

优选地，所述控制单元基于与离合器相关的磨损参数预测离合器组件的安全阈值。

优选地，在所述离合器组件的偏移量无法校正的情况下，所述控制单元向至少一个终端发送安全预警信息。

优选地，在所述离合器组件的偏移量无法校正的情况下，所述控制单元向离合器组件的控制阀发送控制指令使得控制阀以终端液压流体输送的方式停止离合器组件的动力扭矩传递。

优选地，在所述控制阀与所述离合器组件之间的液压流体管路上设置有状态开关，所述状态开关基于控制单元的控制指令关闭或开启液压流体管路。

优选地，在离合器组件的控制阀故障的情况下，所述状态开关基于控制单元的控制指令关闭或开启液压流体管路。

优选地，所述状态开关以关闭液压流体管路的方式中断向离合器组件输送的液压流体，以停止离合器组件的动力扭矩传递。

优选地，所述状态开关以改变液压流体流向的方式将液压流体引导至液槽从而中断向离合器组件输送的液压流体，停止离合器组件的动力扭矩传递。

本发明还提供一种液压离合器控制方法，所述方法至少包括：磨损监测模块基于由若干传感器监测的与离合器相关的磨损参数来监测离合器的磨损情况，响应于所述磨损监测模块发送的磨损情况信息，控制单元通过调节离合器组件中的零件位置来校正离合器组件中的偏移量。

优选地，在所述离合器组件的偏移量无法校正的情况下，所述控制单元向至少一个终端发送安全预警信息。

附图说明

图1是本发明的状态开关在第一运行状态的逻辑模块示意图；

图2是本发明的状态开关在第二运行状态的逻辑模块示意图；

图3是本发明的状态开关在第三运行状态的逻辑模块示意图；

图4是本发明的液压离合器控制装置的其中优先实施方式的逻辑模块示意图。

附图标记列表

10：传感器；20：控制单元；30：阻断单元；31：打开状态；32：关闭状态；33：第一状态；34：第二状态；40：油箱；50：离合器组件；60：驱动机构；70：液槽；80：压力传感器；。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

针对现有技术中无法对离合器中的磨损及时预测的情况，本发明希望提供一种能够及时检测离合器的磨损状态并能够预测离合器的使用寿命的液压离合器控制装置及***。

如图1至图4所示，本发明的控制单元20与若干传感器10连接，用于获取若干种与离合器相关的磨损参数。控制单元20能够进行数据处理以及发送指令。

与离合器相关的磨损参数至少包括离合器的致动量、致动持续时间、输入能量等磨损参数或者与其相关的磨损参数。

与离合器相关的磨损参数还可以包括离合器温度、离合器滑移速度，离合器摩擦材料的摩擦损失程度，离合器施加压力，离合器扭矩传递等磨损参数。

控制单元20还与阻断单元30连接。阻断单元30用于在控制单元检测离合器出现故障或者离合器的致动阀出现故障时能够及时进行阻止变速器的扭矩路径的传递。相对于现有技术中在检测速度或者扭矩传感器的异常来停止变速器的扭矩路径的传递，本发明的阻断单元30能够阻止动力传递的时间更短。

阻断单元30与离合器组件50连接。离合器组件50包括离合器和活塞。活塞通过液压流体压力来对离合器进行致动使得离合器在结合和分离之间进行转换。

离合器组件50与驱动机构60连接从而将驱动力传递至车轮。驱动机构60包括输入轴、能够实现多个行星齿轮组的驱动扭矩传递机构和输出轴。输出轴与车轮机械连接。

如图1至图4所示，阻断单元30至少包括控制阀31(压力控制阀)和状态开关32。控制阀31(压力控制阀)和状态开关32之间通过管线连通。控制阀31能够作为离合器组件50的致动阀来控制离合器组件的启动。状态开关32用于在离合器故障或者致动阀故障时及时阻断流体。控制阀31(压力控制阀)和状态开关32均能够接受控制单元的指令进行位置的切换。

状态开关32设置在控制阀31与离合器组件50之间，从而能够通过控制液压流体的通断来控制离合器以及驱动机构60的动力传递，或者组织变速器中的无指令的组件运动。状态开关32在第一状态开启，在第二状态关闭或者流向相反。

在控制阀31处于打开状态31A时，控制阀31允许液压流体通过压力管线流到离合器组件内腔体并压缩活塞，使得活塞与离合器结合。在控制阀31处于关闭状态31B时，控制阀31不允许液压流体通过压力管线流到离合器组件内腔体并压缩活塞，从而活塞与离合器分离。优选地，当控制阀31为关闭状态时，控制阀31的流道流向可以控制为与打开状态的流道流向相反。控制阀31的流体流道一端与油箱40通过管线连接。在状态开关32处于第一状态32A时，并且控制阀31处于打开状态31A时，如图1所示，状态开关32开启并允许液压流体通过。此时控制阀31的流体出口与状态开关32的流体入口连通。

在状态开关32处于第一状态32A时，并且控制阀31处于关闭状态31B时，如图2所示，此时控制阀31的流体通道的流向相反的一端与压力管线连通。基于离合器组件中的腔体的压力作用，流体组件中的流体向状态开关32逆流，并且通过控制阀31的流体通道和压力管线排放至油箱40。

优选地，当控制阀31为三通阀的情况下，一个端口与压力管线连接，另一个端口与排放管线连接，第三个端口与状态开关的流体通道连接。那么，在状态开关32处于第一状态32A时，并且控制阀31处于关闭状态31B时，流体组件中的流体向状态开关32逆流，并且通过控制阀31的流体通道和排放管线排放至能够收集流体的油槽70或者其他装置。

本发明中，压力管线是指基于泵的作用，流体从油箱40流动至控制阀31的管线。排放管线是指基于泵的作用，流体从控制阀31逆流至油箱40的管线。压力管线与排放管线可以是一条管线，也可以是分离的两条管线。

在状态开关32处于第二状态32B时，并且控制阀31处于打开状态31A时，如图3所示，状态开关32关断，使得控制阀31与状态开关32之间的管线关断，从而阻断流体流向离合器组件的管线，使得离合器组件由于液压不足而失去了传递驱动力的能力，进而使得驱动机构不能够驱动车轮。

优选地，状态开关32为三通阀，一端与控制阀31连通，一端与离合器组件50连通，第三端与排放管线连通。排放管线的另一端能够与油箱40或液槽70连通。在状态开关32处于第二状态32B时，并且控制阀31处于打开状态31A时，如图3所示，离合器组件的腔体或者管线中的流体逆流至状态开关32的第三端，控制阀31中流出的液压流体也流入状态开关32的第三端。

如此设置，使得控制单元在不需要指示控制阀31关闭或者控制阀31由于故障无法关闭的情况下，控制单元仅需要指示状态开关32进入第二状态就能够直接改变液压流体的流动轨迹，将液压流体通过排放管线排出至液槽或者油箱。

优选地，控制阀31与状态开关32之间的管线通过至少一个压力传感器80与控制单元2连接。当在控制阀31关闭的情况下，压力传感器检测到控制阀31与状态开关32之间存在液压流体的压力，表示控制阀31出现故障无法对液压流体进行阻断。控制单元2向状态开关32发送故障指令使得状态开关32转换为第二状态，及时阻断液压流体的流动。

本发明中还包括磨损监测单元。磨损监测单元内设置有磨损状态模型。磨损监测单元检测离合器组件的磨损状态以及偏移量。控制单元通过调节离合器中的零部件来校正离合器偏移量。

离合器组件中还设置有与控制单元之间能够传输信息的若干传感器，例如监测活塞位置的传感器、压板位置或者角度的传感器、弹簧压缩长度的传感器等等。

磨损监测模块建立磨损状态模型的步骤包括：

S1：基于若干离合器组件的磨损样本建立磨损状态模型。

通过深度学习模型对不同磨损阶段的磨损样本进行学习，从而建立了磨损状态模型。

磨损样本中的磨损参数包括与离合器相关的磨损参数。例如，离合器的致动量、致动持续时间、输入能量、离合器温度、离合器滑移速度，离合器摩擦材料摩擦，离合器施加压力，离合器扭矩传递、结合点等磨损参数。

例如，深度学习算法可以是CNN(ConvolutionalNeural Networks，卷积神经网络)、RNN(RecurrentNeural Networks，循环神经网络)等等。

将大量与离合器相关的、各个零部件的不同磨损程度的磨损参数输入深度学习算法模型进行学习，最终得到了离合器的磨损状态模型。

例如，对离合器进行不同次数的使用磨损，期间实时记录离合器各个组件的与离合器相关的磨损参数，并且检测对应的结合点、液压，使得深度学习模型能够得到至少含有结合点或液压磨损参数的离合器磨损状态模型。

离合器的在磨损状态模型建立后需要根据具体的汽车进行校正。在汽车的使用初期，汽车处于磨合期，磨损变化较大。控制单元需要频繁的采集汽车运行过程中的与离合器相关的磨损参数，确定离合器的磨损程度，从而根据实际的磨损参数来对离合器的磨损状态模型进行校正，使离合器磨损状态模型与汽车进行个性化匹配。例如调节离合器的结合点的偏差值。

S2：磨损监测单元在车辆运行或者非运行状态下获取与离合器相关的磨损参数，并且基于与离合器相关的磨损参数、磨损状态模型来确定对应的预测值。

预测值可以是预测结合点、预测压力等基于磨损状态模型预测的磨损参数。

在汽车的运行时间超过预设的时间阈值后，汽车已经达到了磨合期，离合器磨损的变化较小，控制单元可以连续地获取离合器相关的磨损参数，或者按照限定的速率周期性地获取离合器相关的磨损参数，得到离合器的磨损预测数据。

S3：磨损监测单元检测离合器组件的活塞与离合器的真实值，从而确定真实值与预测值的偏移量。即偏移量是真实值与预测值之间的差值。

例如，离合器组件随着时间的推移磨损，离合器的亲吻点和其他结合点可能改变。随着摩擦材料的磨损，由于减小的摩擦或者膜材料出现损失，离合器中的活塞需要进一步移动以达到结合点。

离合器中的密封件随着时间磨损，影响离合器中空腔的液压流体压力的产生。

例如，离合器中的弹簧会磨损并影响弹簧力，从而影响活塞为了克服离合器所需要的力。控制单元还可以根据活塞的致动次数来计算得到活塞的磨损参数。

离合器磨损状态模型将与离合器相关的磨损参数纳入学习种类，然后监控随时间变化的离合器，得到这些离合器组件的磨损程度，从而确定离合器的偏移量，以对离合器进行适当的调节和控制，并且在离合器无法调整至恰当范围时，通过阻断单元来及时地停止错误的扭转的传递，使得汽车能够即使停止。

优选地，偏移量不限定为示例的结合点的偏移，还可以包括时间的偏移和压力的偏移。

例如，在限定的速度范围内，控制单元基于离合器的偏移量来控制离合器组件中的零部件位置，使得离合器能够维持较好的功能效果。磨损状态模型测试离合器的活塞的结合点。

在检测的活塞的结合点与预测的结合点存在偏移的情况下，控制单元通过增加流体液压来促进活塞到达结合点。

当汽车具有多个离合器时，控制单元能够对每个离合器进行离合器的磨损状态建模，确定每个离合器的离合器偏移，然后基于离合器的偏移来调节离合器。

现有技术中，由于离合器时根据预测使用时间更换的，在离合器磨损严重而未更换时，离合器组件出现失控的概率增高，从而容易导致严重的事故。针对这一缺陷，本发明通过校正离合器组件的偏移量来使得离合器的功能维持最佳工作状态。

优选地，控制单元基于离合器组件的磨损参数和磨损阈值的比较结果向警示单元发送更换提示信息，使得离合器组件及其零部件能够及时更换，避免离合器组件的更换延迟。例如，弹簧的磨损参数超过磨损阈值的情况下，弹簧的弹力较小就会影响离合器组件的压板的位置，并且压板的偏移已经难以调节，则离合器组件就需要及时进行更换。

优选地，在离合器的磨损参数超过磨损阈值后，控制单元以实时检测的方式监测离合器组件的运行状态。例如，在没有发出离合器结合指令的情况下，液压离合器的活塞失控到达结合点，控制单元2能够通过向阻断单元30中的状态开关32发送指令使状态开关改为第二状态，从而阻断离合器的结合。

优选地，在离合器组件中的密封圈老化导致腔体压力不足的情况下，活塞不足以推动压力板到达结合点，此时控制单元2能够通过控制压力管线中的泵增加流体液压的方式来补充压力，减少压力板的偏移，保证离合器组件的正常运行。

优选地，当离合器组件中的磨损参数与磨损阈值之差超越预设的安全差值的情况下，离合器组件趋近于失去离合管控作用，存在明显的安全威胁。此时，控制单元指示状态开关处于第二状态，即关闭离合器组件的液压流体通道，使得离合器组件无法运行。控制单元向至少一个用户端发送阻断提醒信息。如此设置，能够减少用户的安全隐患，使得用户必须在更换离合组件之后进行设备的运行。

优选地，在离合器组件中的某个零部件的磨损参数的变化曲线异常的情况下，控制组件控制控制阀31进入关闭状态，并且向至少一个用户端发送异常提醒信息。响应于用户端反馈的修理信息，控制单元在限定的速度对离合器组件的磨损参数进行重新检测。

本发明还提供一种基于液压离合器的扭矩动力传输阻断方法。

现有技术中，在液压的离合器组件被错误的控制情况下，控制单元只能够通过停止发动机来阻断驱动扭矩的传输。在此过程中，离合器组件依然会将接收到的扭矩进行传输。因此，现有技术中停止扭矩动力传输存在延迟。

本发明中，在离合器组件的控制阀被破坏导致无法停止传输扭矩的情况下，控制单元向状态开关32发送关闭指令使得状态开关32进入关闭状态，中断或者引导液压流体进入液槽70，从而中断了液压流体向离合器组件的传输，即中断了离合器组件对扭矩动力的传输。如此设置的优势在于，中断扭矩动力传输的时间延迟小，控制效率高。

例如，当汽车的液压离合组件的控制阀被破坏的情况下，离合器组件会失去阻断扭矩传送的作用。此时，控制单元在发现控制阀故障的情况下，向状态开关32发送关闭指令使得状态开关32进入关闭状态，中断或者引导液压流体进入液槽70，从而中断了液压流体向离合器组件的传输，即中断了离合器组件对扭矩动力的传输，实现了汽车的刹车作用。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

本发明说明书包含多项发明构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种液压离合器控制装置，至少包括控制单元和离合器组件，其特征在于，还包括磨损监测模块，

所述磨损监测模块基于由若干传感器监测的与离合器相关的磨损参数来监测离合器的磨损情况，

响应于所述磨损监测模块发送的磨损情况信息，所述控制单元通过调节离合器组件中的零件位置来校正离合器组件中的偏移量。

2.根据权利要求1所述的液压离合器控制装置，其特征在于，所述控制单元基于与离合器相关的磨损参数预测离合器组件的安全阈值。

3.根据权利要求2所述的液压离合器控制装置，其特征在于，在所述离合器组件的偏移量无法校正的情况下，所述控制单元向至少一个终端发送安全预警信息。

4.根据权利要求2所述的液压离合器控制装置，其特征在于，在所述离合器组件的偏移量无法校正的情况下，所述控制单元向离合器组件的控制阀发送控制指令使得控制阀以终端液压流体输送的方式停止离合器组件的动力扭矩传递。

5.根据权利要求1～4任一项所述的液压离合器控制装置，其特征在于，在所述控制阀与所述离合器组件之间的液压流体管路上设置有状态开关，

所述状态开关基于控制单元的控制指令关闭或开启液压流体管路。

6.根据权利要求1～5任一项所述的液压离合器控制装置，其特征在于，在离合器组件的控制阀故障的情况下，

所述状态开关基于控制单元的控制指令关闭或开启液压流体管路。

7.根据权利要求1～6任一项所述的液压离合器控制装置，其特征在于，所述状态开关以关闭液压流体管路的方式中断向离合器组件输送的液压流体，以停止离合器组件的动力扭矩传递。

8.根据权利要求1～7任一项所述的液压离合器控制装置，其特征在于，所述状态开关以改变液压流体流向的方式将液压流体引导至液槽从而中断向离合器组件输送的液压流体，停止离合器组件的动力扭矩传递。

9.一种液压离合器控制方法，其特征在于，所述方法至少包括：

磨损监测模块基于由若干传感器监测的与离合器相关的磨损参数来监测离合器的磨损情况，

响应于所述磨损监测模块发送的磨损情况信息，控制单元通过调节离合器组件中的零件位置来校正离合器组件中的偏移量。

10.根据权利要求9所述的液压离合器控制方法，其特征在于，在所述离合器组件的偏移量无法校正的情况下，所述控制单元向至少一个终端发送安全预警信息。

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