專利名稱：使用離心離合器的傳動系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)申請本申請是2000年12月13日提交的臨時申請60/255358的部分繼續(xù)申請。
本申請涉及名稱為“用于使用離心離合器的傳動系統(tǒng)的控制器”的美國申請No.09/(00-rTRN-348)和名稱為“離心離合器”的美國申請No.09/(00-rTRN-403)，二者都轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，且提交日與本申請相同。
更特別地，本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例涉及一種車輛自動機械傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用僅由發(fā)動機速度控制的離心主摩擦式離合器和一個控制器，該控制器用于在閉環(huán)基礎(chǔ)上在車輛發(fā)動條件下(即從停止起動)控制發(fā)動機供油，從而提供目標(biāo)發(fā)動機速度和/或發(fā)動機扭矩。
離心操作的摩擦式離合器在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，一般包括一個由原動機(通常是電動機或內(nèi)燃機)驅(qū)動的驅(qū)動輸入部件，及可與驅(qū)動部件一起旋轉(zhuǎn)的重量，在驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)后，該重量將在離心力的作用下徑向向外移動，使驅(qū)動輸入部件與一個從動輸出部件摩擦嚙合。離心操作離合器的例子可參看美國專利3,580,372，3,696,901，5,437,356，3,810,533，4,819,779，5,441,137，5,730,269和4,610,343，其公開的內(nèi)容在這里作為參考引入。
這樣的全部或部分自動機械傳動系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中也是公知的，它能在確定了需要從當(dāng)前嚙合速比換檔到空檔然后換檔到一個目標(biāo)速比時，在保持車輛主摩擦離合器嚙合的同時將起動自動燃油控制，從而減小要脫離嚙合的爪形離合器上的扭矩，這可以參看美國專利4,850,236，5,820,104，5,582,558，5,735,771，5,775,639，6,015,366和6,126,570。這些系統(tǒng)包括向發(fā)動機供油以實現(xiàn)和保持零傳動系扭矩的系統(tǒng)，以及向發(fā)動機供油而迫使一個或多個扭矩反向的系統(tǒng)，見美國專利4,850,236。在感應(yīng)了空檔位置之后，這些系統(tǒng)將在保持主離合器嚙合的情況下使發(fā)動機以一個被確定為產(chǎn)生用于嚙合目標(biāo)傳動比的同步條件的速度旋轉(zhuǎn)。
使用離心離合器的車輛傳動系系統(tǒng)，特別是重載車輛的傳動系系統(tǒng)一直不能令人滿意，因為發(fā)動機一般由節(jié)氣門裝置位置控制，而不是在目標(biāo)發(fā)動機速度和/或發(fā)動機扭矩基礎(chǔ)上以閉環(huán)為基礎(chǔ)，因而不能提供對于車輛發(fā)動和低速運行的可接受的控制。使用離心主離合器的現(xiàn)有技術(shù)車輛傳動系系統(tǒng)沒有設(shè)置具有損壞和/或過熱保護的離合器，和/或沒有構(gòu)造成在選擇以允許在主離合器嚙合狀態(tài)下實現(xiàn)動態(tài)換檔的發(fā)動機速度下鎖定或釋放。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一個離心主摩擦式離合器和一個使用該離合器的車輛自動傳動系統(tǒng)而減少現(xiàn)有技術(shù)中的不足或者使之最小，該離合器利用閉環(huán)控制來提供對于重載車輛發(fā)動和低速運行的可接受的性能，并構(gòu)造成允許在主離合器嚙合狀態(tài)下實現(xiàn)動態(tài)換檔。優(yōu)選地，閉環(huán)控制將提供損壞和/或過熱保護。
所述是通過提供一種離心離合器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，該離心離合器結(jié)構(gòu)將在初始時鎖定在一個低于換高檔所需的速度，并且在完成換高檔后，在發(fā)動機速度高于(I)換低檔所需的最高速度和(ii)最低允許的期望發(fā)動機速度時，通過控制發(fā)動機供油不釋放鎖定狀態(tài)，以使發(fā)動機速度和/或扭矩等于或不超過一個目標(biāo)值，該目標(biāo)值是根據(jù)表示節(jié)氣門裝置位置，發(fā)動機速度、發(fā)動機扭矩、傳動系統(tǒng)輸入軸速度、傳動系統(tǒng)輸出軸速度、傳輸嚙合齒輪傳動比和離合器打滑中的兩個或更多的感應(yīng)輸入信號值確定的。
該離心主離合器不需要外部離合器致動器或傳感器，不需要與機械聯(lián)接件、電源和/或流體動力聯(lián)接。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種新的和改進的離心操作車輛主摩擦式離合器和使用該離合器的自動機械傳動系統(tǒng)。
在閱讀了下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的描述后，本發(fā)明的這個和其它目的和優(yōu)點將變得明顯。
圖5是與圖4中的離心機構(gòu)一起使用的輥、斜面和夾緊力限制彈簧機構(gòu)的局部剖視圖；圖6A和6B是局部剖視圖，表示分別在完全徑向向內(nèi)脫離嚙合位置和完全徑向向外完全嚙合位置的離心配重位置；圖7是本發(fā)明的示意性局部剖視圖；圖8A和8B是本發(fā)明發(fā)動邏輯電路的流程圖。
在系統(tǒng)10中，一個變速齒輪傳動裝置12包括一個主傳動部分14，它與一個分離器型輔助傳動部分16串聯(lián)，通過本發(fā)明的離心主摩擦離合器20驅(qū)動聯(lián)接到一個內(nèi)燃機18(如公知的汽油或柴油發(fā)動機)上。作為例子，傳動裝置12可以是本領(lǐng)域公知的、由本申請的受讓人EATON公司以“Super-10”和“Lightning”為商標(biāo)銷售的類型，并可參照美國專利4,754,665、6,015,366、5,370,013、5,974,906和5,974,354而更詳細(xì)地看到，它們公開的內(nèi)容在這里作為參考引入。
發(fā)動機18包括一個與離心主離合器20的一個驅(qū)動部件60聯(lián)接的曲柄軸22，該曲柄軸22與一個從動部件62摩擦嚙合或脫離嚙合，該從動部件62與傳動裝置的輸入軸28聯(lián)接。一個傳動輸出軸30從輔助傳動部分16伸出，用于通過一個軸31或者傳動箱與車輛驅(qū)動輪驅(qū)動聯(lián)接。
與主摩擦離合器結(jié)合使用的術(shù)語“嚙合”和“脫離嚙合”分別表示離合器能夠或者不能傳送相當(dāng)大量的扭矩。在缺少至少最小夾緊力的情況下，摩擦表面的隨機的接觸不認(rèn)為是嚙合。
如可從

圖1中看到的，離心離合器20不需要外部離合致動器，并根據(jù)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度(ES)而操作。離心離合器20還無需聯(lián)接操作聯(lián)接件、指令信號輸入、動力電子裝置和/或壓縮空氣和/或液壓回路。本發(fā)明最經(jīng)濟的應(yīng)用是干式離合器，但本發(fā)明也可用于濕式離合器技術(shù)。
傳動系統(tǒng)10還包括用于感應(yīng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度(ES)的轉(zhuǎn)速傳感器32，用于感應(yīng)輸入軸旋轉(zhuǎn)速度(IS)的傳感器34，用于感應(yīng)輸出軸旋轉(zhuǎn)速度(OS)的傳感器36，并提供表示速度的信號。傳感器37提供表示節(jié)氣門踏板位置或扭矩需求的信號THL。該信號通常是燃油節(jié)氣門位置的百分比(0％到100％)。發(fā)動機18可以是電控的，包括一個與一電子數(shù)據(jù)鏈路(DL)聯(lián)通的電子控制器38，該電子數(shù)據(jù)鏈路在一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議下工作，如SAEJ-1922、SAE J-1939、ISO11898等。
可設(shè)置一個X-Y換檔致動器，該致動器可以是例如美國專利5,481,170、5,281,902、4,899,609和4,821,590中所示的類型，用于自動或者通過無連桿式換檔轉(zhuǎn)換傳動裝置的主部分和/或輔助部分。也可提供一個上面有換檔把手44的手動操作換檔桿42。換檔把手44可以是所述美國專利5,957,001中描述的類型。眾所周知，換檔桿42以一種公知的換檔方式被手動操縱，用于有選擇地將各種換檔速比嚙合或者脫離嚙合。換檔把手44可包括換檔開關(guān)44A，通過該開關(guān)44A，車輛操作者將請求自動發(fā)動機供油控制，以釋放扭矩鎖定，并可換檔到傳動裝置空檔。換檔選擇器46使車輛駕駛者能夠選擇一種操作模式，并提供一個指示它的信號GRT。
系統(tǒng)10包括一個控制單元50，最好是美國專利4,595,986、4,361,065和5,335,566中所示類型的基于微處理器的控制單元，這些專利的公開內(nèi)容在這里作為參考引入，控制單元50用于接收輸入信號54并根據(jù)預(yù)定的邏輯規(guī)則處理該信號，從而向系統(tǒng)致動器，如發(fā)動機控制器38、換檔致動器40等發(fā)出指令輸出信號56。
如所知道的那樣，為了使車輛機械傳動裝置，特別是重載車輛中的爪形離合器脫離嚙合，必須釋放嚙合的爪形離合器的扭矩鎖定。如果不希望打開主摩擦式離合器20，則可通過向發(fā)動機供油產(chǎn)生假定的零傳動系扭矩和/或通過強迫扭矩反向而釋放扭矩鎖定，這肯定會導(dǎo)致零傳動系扭矩的交叉。
如參照所述美國專利4,850,236、5,582,558、5,735,771、5,775,639、6,015,366和6,126,570中看到的，在現(xiàn)有技術(shù)中，人們還知道這樣的全部或部分自動化的機械傳動系統(tǒng)，在確定了需要從當(dāng)前嚙合速比換檔到空檔，然后換檔到一個目標(biāo)速比時，該機械傳動系統(tǒng)將在保持車輛主摩擦離合器嚙合的情況下起動自動燃油控制，從而減小要脫離嚙合的爪形離合器上的扭矩。主離合器保持嚙合的換檔在許多情況下是優(yōu)選的，因為這種換檔會具有更高的換檔質(zhì)量和/或?qū)鲃酉迪到y(tǒng)磨損較小。這些系統(tǒng)包括向發(fā)動機供油以實現(xiàn)和保持零傳動系扭矩的系統(tǒng)，見美國專利4,593,580，其公開的內(nèi)容在這里作為參考引入，以及向發(fā)動機供油而迫使一個或多個扭矩反向的系統(tǒng)，見美國專利4,850,236。在感應(yīng)到傳動裝置空檔位置之后，離合器保持嚙合，發(fā)動機速度被控制到一個基本上同步的速度，以嚙合一個目標(biāo)傳動比(ES＝OS×GRT)。
人們已經(jīng)知道控制發(fā)動機扭矩以獲得所需的輸出或飛輪扭矩，這可以參考美國專利5,620,392，其公開的內(nèi)容在這里作為參考引入。這里使用的發(fā)動機扭矩指的是表示發(fā)動機扭矩的一個值，通常是最大發(fā)動機扭矩，從該值可計算或估計飛輪扭矩的輸出。美國專利5,509,867和5,490,063中公開了最大發(fā)動機扭矩與飛輪扭矩之間的關(guān)系，其公開內(nèi)容在這里作為參考引入。
可從工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈路DL，如符合SAE J-1922、SAE J-1939或ISO11898的數(shù)據(jù)鏈路發(fā)出或讀取一個或多個發(fā)動機扭矩或扭矩極限值。
例如，符合SAE J1939或類似協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路允許系統(tǒng)控制器50以幾種方式中的一種在數(shù)據(jù)鏈路上向要供油的發(fā)動機發(fā)出指令，如(I)根據(jù)操作者對節(jié)氣門的設(shè)定，(ii)獲得控制或目標(biāo)發(fā)動機速度(ES＝EST)，(iii)獲得控制或目標(biāo)發(fā)動機扭矩(ET＝ETT)以及(iv)將發(fā)動機速度和發(fā)動機扭矩保持在極限以下(ES＜ESMAX和ET＜ETMAX)。數(shù)據(jù)鏈路還可承載許多輸入/信息信號，如發(fā)動機速度(ES)，發(fā)動機扭矩(ET)等。
下面更詳細(xì)地描述離心離合器20的結(jié)構(gòu)。離合器20包括一個固定而與發(fā)動機曲柄軸22(通常位于發(fā)動機飛輪處)一起旋轉(zhuǎn)的輸入或驅(qū)動部分60，以及固定且在傳動裝置輸入軸28上旋轉(zhuǎn)的輸出或從動部分62。如人們所知道的，輸入部件60的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致離合器20將發(fā)動機輸出端，通常是發(fā)動機飛輪，與傳動裝置輸入軸28嚙合并驅(qū)動聯(lián)接。離合器20的夾緊力及扭矩傳遞能力是發(fā)動機18和離合器輸入部件60的旋轉(zhuǎn)速度(ES)的函數(shù)。離合器20應(yīng)當(dāng)在發(fā)動機速度略大于發(fā)動機怠速時到達(dá)初始嚙合，應(yīng)當(dāng)在發(fā)動機速度低于第一次換高檔時的發(fā)動機速度時完全嚙合。與通常嚙合的普通彈簧施壓主摩擦離合器不同，離合器20在低發(fā)動機速度下脫離嚙合。
為了在主離合器嚙合狀態(tài)下實現(xiàn)正確的車輛發(fā)動和動態(tài)換檔，一旦完全嚙合，離合器20應(yīng)當(dāng)在發(fā)動機速度大于以下速度的情況下保持完全嚙合(I)開始換低檔時的最高期望速度及(ii)在換高檔之后的最小期望發(fā)動機速度。初始嚙合是離合器摩擦表面的初始扭矩傳遞接觸，如從美國專利4,646,891和6,022,295中看到的，該專利的公開內(nèi)容在這里作為參考引入?？煽吹?，僅用于如果換檔完成時的期望發(fā)動機速度超過一個最小參考值而起動單一或越級換高檔的邏輯電路可以參看美國專利6,113,516和6,149,545，該專利公開的內(nèi)容在這里作為參考引入。
圖2是表示離合器20的一個優(yōu)選實施例中在不同的發(fā)動機速度下的夾緊力以及扭矩傳遞能力的圖表。
在所示例子中，系統(tǒng)10是一個重載卡車的傳動系，發(fā)動機18是一個電控柴油發(fā)動機，其怠速約為600RPM至700RPM(點64)，其可控最高速度約為1800RPM到2000RPM。在優(yōu)選實施例中，離合器20將在略大于發(fā)動機怠速的約800RPM(點66(ESIE))移動到初始嚙合，并在發(fā)動機速度提高時具有提高的夾緊載荷(線70)。離合器將在約1400RPM(點72)，在最大夾緊力4000磅或低于最大夾緊力4000磅的情況下最完全嚙合。一旦處于最大夾緊載荷，離合器20將如直線74和76表示的保持鎖定，直到發(fā)動機速度小于約850RPM(點78)，該最大夾緊載荷被選擇來在極端條件下(即在顯著大于期望扭矩載荷時基本上零空轉(zhuǎn))鎖定離合器。在釋放點，離合器20隨發(fā)動機速度減小將非?？斓孛撾x嚙合(點80)，以防止發(fā)動機失速。
850RPM低于(I)發(fā)出換低檔命令時的最小發(fā)動機速度，及(ii)起動單一或越級換高檔時換高速檔完成時的最小期望發(fā)動機速度，見美國專利6,149,545，其公開內(nèi)容在這里作為參考引入。因此，具有圖2中所示性能特征的離心離合器20將使已調(diào)整車輛平穩(wěn)發(fā)動，并將確保離合器保持嚙合用于動態(tài)換高檔和換低檔。
參照圖5、6A、6B和7可以看到離心離合器20一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)。離合器20包括一個離合器外殼組件100，摩擦盤組件102，中間壓力板104和摩擦盤組件106。如從常規(guī)離合器中所公知的那樣，外殼組件100和中間壓力板104安裝在發(fā)動機飛輪上用于與之一起旋轉(zhuǎn)，并且包括離合器的驅(qū)動部分60，摩擦盤組件102和106一般花鍵聯(lián)接到傳動裝置輸入軸28上，并包括離合器的從動部分62。
離合器20的部分20A可以在結(jié)構(gòu)上和功能上與現(xiàn)有的雙板離合器基本上相同。外殼組件包括四個在樞軸銷112處樞軸連接到外殼組件的離心配重110。復(fù)位彈簧114徑向向內(nèi)偏壓離心配重110而置于止動件116上(見圖6A)。止動件118限定離心配重的徑向向外運動(見圖6B)。當(dāng)發(fā)動機和外殼100旋轉(zhuǎn)時，離心力的作用使離心配重110克服彈簧114的偏壓從圖6A中的位置向圖6B中的位置移動。離心配重110分別承載一個或多個輥120或者功能相似的楔形部件，它將作用于一個反應(yīng)表面與一個斜面之間，以提供與主摩擦離合器20嚙合的軸向夾緊力。圖7是受輥120作用的操作部件的示意圖。離合器20的部件以斷面示出，環(huán)繞輸入軸28的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
輥120被接收在一個固定反應(yīng)板125的基本上平的表面124與一個可軸向移動的斜板128的斜面126之間。表面124也可傾斜和/或楔形部件可具有一個楔形構(gòu)造。也可以使用其它楔形構(gòu)造。反應(yīng)板125可手動和/或用調(diào)節(jié)機構(gòu)125A自動調(diào)節(jié)，以接納磨損等。斜板通過一個預(yù)加載的彈簧部件132作用于一個可軸向移動的主壓力板130，該彈簧部件132將限制由斜板向主壓力板130施加的軸向力。主壓力板130將在摩擦板的摩擦墊134上施加一個夾緊力CF，摩擦墊134夾在主壓力板130的表面130A與中間壓力板104以及中間壓力板104與發(fā)動機飛輪136的表面136A之間。
摩擦板102和106的輪轂部分140和142分別花鍵聯(lián)接到輸入軸28上用于與之一起旋轉(zhuǎn)，而板125、128、130和140與發(fā)動機飛輪136一起旋轉(zhuǎn)。
靜止時，其中一個輥120將與表面126的凹陷部分146嚙合，且不向摩擦墊施加向左的軸向夾緊力。隨著輥充分徑向向外運行到斜面126的傾斜部分148上時，施加一個增加的軸向夾緊力(見圖2中的線70)。當(dāng)輥進一步徑向向外運行到表面126的平面伸展部分150上時，夾緊力將保持在由預(yù)加載彈簧132限定的上限值(capped value)(見圖2中的線74和76)。在完全壓縮彈簧132之前，離心配重110將撞擊止動件118。通過彈簧施加力來限制所施加的最大力在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，如參考美國專利5,901,823所看到的。
將輥120從斜面部分148向上移動到平部分150比克服復(fù)位彈簧114的彈簧力154的作用將輥保持在平部分上需要更大的離心力152。這說明了圖2中點72表示的最大夾緊力發(fā)動機RPM值與圖2中點78表示的釋放發(fā)動機RPM值之間的差?？梢韵虮砻?50和/或斜面148的傾斜部分和/或平部分150增加后部錐形和/或凹陷，可以修改相對質(zhì)量和/或彈簧114的彈簧比，以改變圖2中點78表示的發(fā)動機脫離嚙合速度。
眾所周知，為了以起動比(即以輸入軸速度與輸出軸速度的相對較高的比)發(fā)動重載車輛，在輸入軸需要的扭矩(根據(jù)坡度，例如600到900磅英尺)小于以高速移動車輛所需的扭矩。一般的重載車輛柴油發(fā)動機在最大扭矩RPM時具有約1400到2200磅英尺的最大扭矩輸出。
對于主摩擦離合器20的一個實施例，1000磅的夾緊力將提供約600到700磅英尺的扭矩能力，而4000磅英尺的夾緊力將提供約3000磅英尺的扭矩能力，遠(yuǎn)超過發(fā)動機扭矩能力和傳動系能力，并且當(dāng)離合器處于圖2中線74和76所示的上限夾持載荷條件下時，提供了較大的安全余量。
當(dāng)車輛發(fā)動時，即當(dāng)從停止?fàn)顟B(tài)起動車輛時，根據(jù)是否在陡坡起動或者是否在其它高阻力條件下起動，離合器20應(yīng)當(dāng)鎖定在750RPM至950RPM之間。在車輛發(fā)動模式下，即當(dāng)車輛停止或者處于非常低的車速時，離合器不完全嚙合而起動速比嚙合時(倒，10個向前速度傳動中的第一、第二、第三和第四檔)，本發(fā)明的控制邏輯電路將在發(fā)動模式下工作。
在發(fā)動模式下，離心主離合器從脫離嚙合到嚙合的傳動取決于發(fā)動機速度的提高。在沒有發(fā)動機速度控制算法的情況下，系統(tǒng)會被粗心的駕駛員誤用和急劇嚙合，因為發(fā)動機速度的快速提高等同于“扔棄”或“爆裂”常規(guī)手動離合裝置中的離合器。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通過使用SAEJ1939通信鏈路，控制算法使用“速度和扭矩限制”模式在嚙合過程中控制發(fā)動機速度和發(fā)動機速度的變化率。一旦傳感到嚙合(通過監(jiān)測發(fā)動機速度與輸入軸速度之間的下降差)，則在完全嚙合點，算法從現(xiàn)有發(fā)動機扭矩極限開始切換到高于所要求發(fā)動機扭矩的受控的持續(xù)增高。一旦扭矩超過駕駛員要求，則將完全節(jié)氣門控制返回駕駛員。圖8A和8B是本發(fā)明發(fā)動控制的一個優(yōu)選實施例的流程圖。
離心離合器20被設(shè)計成在一個適當(dāng)?shù)陌l(fā)動機RPM(如900RPM)下完全嚙合。算法使用一個節(jié)氣門位置調(diào)整的發(fā)動機速度極限(如750RPM至950RPM)在嚙合過程中控制發(fā)動機速度。例如，見圖3，在50％節(jié)氣門位置，發(fā)動機速度將被限制在850RPM，直到傳感到嚙合。在嚙合點，實際的發(fā)動機扭矩值被捕捉到并被用作節(jié)氣門“復(fù)原相位”的開始點。利用J1939“速度和扭矩限制”模式將扭矩極限從開始扭矩點向上增加到一個最終值。扭矩將以一個速率向上增加，該速率可隨節(jié)氣門位置和/或嚙合齒輪傳動比而變化。最好將向上增加速率選擇成使傳動系統(tǒng)振動最小，并避免傳動系統(tǒng)的自然頻率。
由于離心離合器隨離合器旋轉(zhuǎn)速度的增加提供增加的離合力，算法利用節(jié)氣門踏板設(shè)定來保持所期望的發(fā)動機速度極限，該速度極限在傳動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化成所需扭矩。圖3中示出對于節(jié)氣門踏板位置的目標(biāo)發(fā)動機速度的圖表。例如，如果節(jié)氣門從0％位移移動到50％位移，則發(fā)動機將被指令從怠速(約600-650RPM)快速增加到750RPM，這是離合器初始嚙合點，然后以較慢的調(diào)整方式提高到850RPM。測試顯示，約500RPM/SEC的快速上升速率以及約200RPM/SEC的調(diào)整上升速率提供了令人滿意的結(jié)果。如果駕駛員實施完全的(100％)節(jié)氣門，則可使用一個增加性能組，如750RPM/SEC至初始嚙合發(fā)動機速度，然后從250RPM/SEC到目標(biāo)速度。
如這里使用的，可通過發(fā)出一個特定發(fā)動機速度指令而直接發(fā)出發(fā)動機速度指令，通過發(fā)出一個發(fā)動機速度極限而間接發(fā)出，或者通過發(fā)出一個相關(guān)參數(shù)，如發(fā)動機扭矩或發(fā)動機扭矩極限而發(fā)出指令。
為降低節(jié)氣門位置，發(fā)出指令使發(fā)動機速度立即等于較低的目標(biāo)值。當(dāng)向發(fā)動機供油至發(fā)動目標(biāo)值(如在50％節(jié)氣門時850RPM)時，發(fā)動機速度被保持在該值，同時將發(fā)動機速度(ES)與傳動裝置輸入軸速度(IS)進行比較，以傳感離合器空轉(zhuǎn)(ES-IS)。當(dāng)傳感到離合器沒有空轉(zhuǎn)地嚙合時(ES-IS＜RPM，REF等于約±50RPM)，將向發(fā)動機發(fā)出指令使扭矩值增加到對應(yīng)于節(jié)氣門踏板位置的扭矩值，然后將供油控制返回到操作者。可根據(jù)所使用的起動速度來修改增加速率，在較高起動速度(第三或第四)時比在較低起動速度(第一或第二)時更快。對于利用其可以將燃油控制返回到操作者的節(jié)氣門復(fù)位邏輯電路，可以參考美國專利4,493,228和4,792,901，這些專利的公開內(nèi)容在這里作為參考引入。
發(fā)動機速度目標(biāo)(EST)不必是節(jié)氣門位置的線性函數(shù)，可隨所傳感的系統(tǒng)參數(shù)，如起動速度而變化，見圖8中的線82。還可以響應(yīng)所感應(yīng)的離合器磨損、性能退化等來改變關(guān)系。
本發(fā)明的發(fā)動機控制還會受制于美國專利5,797,110、6,052,638和6,080,082中看到的發(fā)動機和/或傳動系扭矩的限制，這些專利的公開內(nèi)容在這里作為參考引入。
控制最好包括過熱保護，在扭矩下離合器不斷空轉(zhuǎn)時會發(fā)生這種情況(即駕駛員試圖通過離合器的空轉(zhuǎn)將停止位置保持在一個等級)?？梢杂萌舾煞N方式對此進行傳感，如傳感加速度是否小于一個參考值((dos/dt)＜REF？)，或者由所傳感的車輛運行條件來傳感或估計離合器溫度，見美國專利4,576,263，其公開的內(nèi)容在這里作為參考引入。
在傳感到潛在的離合器過熱問題后，控制邏輯電路可通過提高或降低發(fā)動機RPM來反應(yīng)。如果提高發(fā)動機RPM，則離合器將嚙合，使操作者用一種不同的方法保持車輛位置。如果降低發(fā)動機速度，則駕駛員將提高節(jié)氣門位置，這將導(dǎo)致發(fā)動機速度的提高和離合器鎖定。為降低用空轉(zhuǎn)離合器來將停止位置保持在一個等級上的可能性，系統(tǒng)可裝入一個斜坡保持裝置160。該斜坡保持裝置將由ECU150控制，并在離合器脫離嚙合且所指示的車輛速度為零時施加。當(dāng)施加節(jié)氣門且所產(chǎn)生的扭矩到達(dá)一個預(yù)定水平時將釋放斜坡保持。例如，這種斜坡保持裝置可以是一個單獨的制動或減速裝置，或者使用車輛基礎(chǔ)制動。
在一個替換實施例中，可設(shè)置一個快速釋放機構(gòu)200。在需要在極陡的坡上(大于15％或20％)換高速檔的情況下可能需要該機構(gòu)。在如重載等其它惡劣操作條件下，可能必須使用脫離裝置200?？焖籴尫艡C構(gòu)200由ECU500發(fā)出的指令操作，并可包括一個剛性離合或摩擦離合裝置。
因此，可以看出，提供了一個新的和改進的傳動系統(tǒng)及其使用的離心主摩擦離合器。
盡管已經(jīng)以一定的特殊性描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例的描述僅是作為例子，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可在形式和細(xì)節(jié)上作多種改變。
權(quán)利要求
1.一種車輛自動傳動系統(tǒng)(10)，包括一臺具有發(fā)動機輸出部件(136)的內(nèi)燃機(18)，一個發(fā)動機控制器(38)，具有至少一個操作模式，用于控制發(fā)動機供油以控制發(fā)動機速度(ES)和發(fā)動機扭矩(ET)中的至少一個，一個具有一輸入軸(28)的多速變速齒輪傳動裝置(14)，一個用于將所述發(fā)動機輸出部件驅(qū)動聯(lián)接到所述輸入軸上的主摩擦離合器(20)，一個手動操作的節(jié)氣門(37)，用于手動要求一定的發(fā)動機供油，一個系統(tǒng)控制器(50)，用于接收輸入信號(54)，所述輸入信號包括兩個或多個指示下列各項的信號(i)發(fā)動機速度(ES)，(ii)節(jié)氣門位置(THL)，(iii)嚙合傳動比(GR)，(iv)輸入軸速度(IS)，(v)車輛速度以及(vi)發(fā)動機扭矩(ET)，并根據(jù)邏輯規(guī)則處理所述信號，從而向至少包括所述發(fā)動機控制器的系統(tǒng)致動器發(fā)出指令輸出信號(56)，該系統(tǒng)的特征在于所述主摩擦離合器(20)是一個離心操作離合器，所述系統(tǒng)控制器至少在一個操作模式中向所述發(fā)動機控制器發(fā)出指令信號，以根據(jù)下列確定值中的兩個或更多個控制(i)發(fā)動機速度和(ii)發(fā)動機扭矩中的至少一個(i)節(jié)氣門位置、(ii)發(fā)動機速度、(iii)發(fā)動機扭矩、(iv)輸入軸速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的傳動系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機控制器和所述述系統(tǒng)控制器通過一個電子數(shù)據(jù)鏈路(DL)通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的傳動系統(tǒng)，其中所述傳動裝置包括至少兩個有選擇地由剛性離合器嚙合或脫離嚙合的傳動比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動系統(tǒng)，其中所述傳動裝置包括至少兩個有選擇地由強制離合器嚙合或脫離嚙合的傳動比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器包括用于傳感車輛發(fā)動條件的邏輯規(guī)則，所述操作模式是車輛發(fā)動操作模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的傳動系統(tǒng)，其中所述傳動裝置具有一個或多個起動速比，對所述車輛發(fā)動條件進行傳感，確定所述傳動裝置是否以起動速比嚙合，車輛速度是否小于一個參考值(OS＜REF)且所述主摩擦離合器沒有嚙合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器包括用于傳感車輛發(fā)動條件的邏輯規(guī)則，所述操作模式是車輛發(fā)動操作模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的傳動系統(tǒng)，其中所述傳動裝置具有一個或多個起動速比，對所述車輛發(fā)動條件進行傳感，確定所述傳動裝置是否以起動速比嚙合，車輛速度是否小于一個參考值(OS＜REF)且所述主摩擦離合器沒有嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器向一個換檔致動器發(fā)出指令信號以使所述傳動裝置換檔，所述控制器只有在完成換高速檔到一個目標(biāo)速比(ES＝OS*GRT)時估計的發(fā)動機速度超過一個最小參考值時(ES＞EsMIN)才換高速檔，所述離合器具有一個可與所述發(fā)動機輸出部件一起旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件(60)和一個可與所述輸入軸一起旋轉(zhuǎn)的從動部件(62)，所述離合器具有一定的取決于所述驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)速度的嚙合，所述離合器在發(fā)動機怠速下脫離嚙合，所述離合器在大于所述發(fā)動機怠速(ESIE＞ESIDLE)的一個初始嚙合發(fā)動機速度(ESIE)下初始嚙合，所述離合器在至少一個鎖定發(fā)動機速度(ESLOCKUP)下實現(xiàn)最大嚙合(74/76)，所述鎖定發(fā)動機速度大于所述初始嚙合發(fā)動機速度(ESLOCKUP＞ESIS)，所述離合器在小于所述鎖定發(fā)動機速度并小于在換高速檔之后所期望的所述最小期望發(fā)動機速度(ESMIN)(ESLOCKUP＞ESDISENGAGE且ESMIN＞ESDISENGAGE)的一個脫離嚙合發(fā)動機速度(ESDISEHGAGE)下保持在所述最大嚙合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器在不小于一個最小換低速檔值(ESDSMIN)的發(fā)動機速度下發(fā)出換低檔指令，所述鎖定發(fā)動機速度大于所述最小換低檔值(ESMIN＞ESDSMIN)。
11.一種車輛自動傳動系統(tǒng)，包括一臺具有發(fā)動機輸出部件的電控內(nèi)燃機，一個具有至少一個操作模式的發(fā)動機控制器，用于控制發(fā)動機供油以控制發(fā)動機速度和發(fā)動機扭矩中的至少一個，一個具有一輸入軸的多速機械變速齒輪傳動裝置，一個用于將所述發(fā)動機輸出部件驅(qū)動聯(lián)接到所述輸入軸上的主摩擦離合器，一個手動操作的節(jié)氣門，用于手動要求一定的發(fā)動機供油，一個系統(tǒng)控制器，用于接收輸入信號，所述輸入信號包括兩個或多個指示下列各項的信號(i)發(fā)動機速度，(ii)節(jié)氣門位置，(iii)嚙合傳動比，(iv)輸入軸速度，(v)車輛速度以及(vi)發(fā)動機扭矩，并根據(jù)邏輯規(guī)則處理所述信號，從而向至少包括所述發(fā)動機控制器的系統(tǒng)致動器發(fā)出指令輸出信號，該系統(tǒng)的特征在于所述主摩擦離合器是一個離心操作離合器，所述系統(tǒng)控制器具有至少一個操作模式，其中向所述發(fā)動機控制器發(fā)出指令信號，從而根據(jù)所傳感的發(fā)動機速度控制發(fā)動機速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器包括用于傳感車輛發(fā)動條件的邏輯規(guī)則，所述操作模式是車輛發(fā)動操作模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的傳動系統(tǒng)，其中所述傳動裝置具有一個或多個起動速比，對所述車輛發(fā)動條件進行傳感，確定所述傳動裝置是否以起動速比嚙合，車輛速度是否小于一個參考值且所述主摩擦離合器沒有嚙合。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的傳動系統(tǒng)，其中發(fā)到所述發(fā)動機控制器的所述指令信號是通過一個電子數(shù)據(jù)鏈路發(fā)出的。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳動系統(tǒng)，其中發(fā)到所述發(fā)動機控制器的所述指令信號是通過一個電子數(shù)據(jù)鏈路發(fā)出的。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器向一個換檔致動器發(fā)出指令信號以使所述傳動裝置換檔，所述控制器只有在完成換高速檔到一個目標(biāo)速比(ES＝OS*GRT)時估計的發(fā)動機速度超過一個最小參考值時(ES＞EsMIN)才換高速檔，所述離合器具有一個可與所述發(fā)動機輸出部件一起旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件和一個可與所述輸入軸一起旋轉(zhuǎn)的從動部件，所述離合器具有一定的取決于所述驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)速度的嚙合，所述離合器在發(fā)動機怠速下脫離嚙合，所述離合器在大于所述發(fā)動機怠速的一個初始嚙合發(fā)動機速度(ESIE)下初始嚙合，所述離合器在至少一個鎖定發(fā)動機速度(ESLOCKUP)下實現(xiàn)最大嚙合(74/76)，所述鎖定發(fā)動機速度大于所述初始嚙合發(fā)動機速度(ESLOCKUP＞ESIS)，所述離合器在小于所述鎖定發(fā)動機速度并小于在換高速檔之后所期望的所述最小期望發(fā)動機速度(ESMIN)(ESLOCKUP＞ESDISENGAGE且ESMIN＞ESDISENGAGE)的一個脫離嚙合發(fā)動機速度(ESDISEHGAGE)下保持在所述最大嚙合。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器發(fā)出指令，在不小于一個最小換低速檔值(ESDSMIN)的發(fā)動機速度下?lián)Q低檔，所述鎖定發(fā)動機速度大于所述最小換低檔值(ESMIN＞ESDSMIN)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的傳動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括一個由所述指令信號(56)控制的斷開裝置(200)，用于從所述輸入軸(28)快速驅(qū)動斷開所述發(fā)動機輸出部件(136)，所述控制器包括邏輯規(guī)則，該規(guī)則在感應(yīng)到爬陡坡時需要換高速檔時起作用，使所述斷開裝置將所述發(fā)動機輸出部件從所述輸入軸驅(qū)動斷開，而不考慮發(fā)動機速度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述斷開裝置包括一個剛性離合器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述斷開裝置包括一個摩擦離合器。
全文摘要
一種車輛傳動系統(tǒng)(10)，包括一個離心操作的主摩擦離合器(20)，用于將發(fā)動機(18)驅(qū)動聯(lián)接到一個機械傳動裝置(12)的輸入軸(28)上。用閉環(huán)發(fā)動機速度(ES)控制器來控制在車輛發(fā)動條件下離合器的嚙合。
文檔編號B60W10/02GK1479837SQ01820493
公開日2004年3月3日 申請日期2001年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月13日
發(fā)明者T·A·杰尼斯, T A 杰尼斯 申請人:伊頓公司