專利名稱：離合器活塞位置的實時估計的制作方法
技術領域：
本公開涉及離合器部件的位置的實時估計，且更具體地涉及液壓操作的離合器的活塞的位置的實時估計。
背景技術：
這部分的陳述僅提供了涉及本公開的背景信息，且可能或可能不構成現有技術。存在多種對機動車輛的自動變速器進行分類或歸類的方法。可能最流行且實際的方式涉及總體速比改變結構。鑒于此標準，三種目前最流行類型的變速器是行星齒輪變速器、連續可變變速器和雙離合器變速器。將自動變速器進行分類的另一個方式涉及其速比換檔構造。某些變速器分類為離合器一離合器變速器，這意味著每個換檔均是通過釋放或分離至少一個離合器且激活或接合至少另一個離合器來完成的。此類型的自動變速器包括大部分多行星齒輪變速器和所有雙離合器變速器。在離合器一離合器變速器中，離合器接合和分離的方式，即例如在指令之后多快開始接合(或分離)、接合速度dE/dt (或分離速度dD/dt)和完全接合(或分離)的時間，對于要求連續和平滑的換檔的總體滿意的變速器運行和性能來說是關鍵的。在離合器一離合器變速器中，為可控地接合離合器，致動離合器的活塞被移動到完成離合器的完全行程的點處。因此，離合器體積完全被變速器流體或液壓流體填充。在此“填充階段”之后，再通過控制離合器流體壓力來控制由離合器傳遞的轉矩。現有技術的離合器控制系統依賴于收集間接信息且在換檔完成后利用此信息以確定所需的填充時間和離合器完全接合的開始時間。此方法受到多種標定的限制，必須利用所述標定以將可利用的數據與填充體積和此有限數據的緩慢的收斂速度相關聯，所述緩慢的收斂速度延遲了離合器填充時間的計算且為此計算添加了不確定性。因為離合器一離合器變速器和其他變速器的復雜性增加且它們的性能和燃料效率目標變得要求越來越高，所以在離合器一離合器變速器和其他變速器中，離合器的受控的(即正確的和希望的)接合和分離的重要性不斷增加。本發明針對此目標。
發明內容
本發明提供了用于在填充循環期間使用噪聲壓力測量值來估計離合器的實時位置的設備和方法，以保證正確和希望的離合器操作。測量流動控制孔的兩側上的、在流體控制致動器處和在離合器缸處的壓力，并利用這些測量值以及結合例如孔尺寸、離合器體積和返回彈簧特征的其他系統參數來求解駐留于微處理器內的非線性動力學方程式(算法)。 微處理器提供輸出，所述輸出對應于離合器活塞的當前位置的估計、活塞當前速度的估計和當前液壓力的估計。該方法也可以用于檢測離合器磨損。因此，本發明的一方面是提供用于在離合器活塞的填充循環期間估計離合器活塞的實時位置的設備。
本發明的另一個方面是提供用于在離合器活塞的填充循環期間估計離合器活塞的實時位置的方法。本發明的又一個方面是提供用于在填充循環期間使用噪聲壓力測量值來估計離合器的實時位置的設備。本發明的又一個方面是提供用于在填充循環期間使用噪聲壓力測量值來估計離合器的實時位置的方法。本發明的又一個方面是提供用于提供離合器活塞的當前位置、活塞的當前速度和當前液壓的實時估計的設備。本發明的又一個方面是提供用于提供離合器活塞的當前位置、活塞的當前速度和當前液壓的實時估計的方法。本發明提供以下技術方案
方案1. 一種用于估計離合器活塞的目前位置的設備，其組合地包括 加壓液壓流體源，
比例控制閥，所述比例控制閥具有與所述液壓流體源連通的入口以及出口， 布置成感測靠近所述出口的液壓流體壓力的第一壓力傳感器， 與所述出口流體連通的節流孔， 與所述孔流體連通的離合器缸，
布置成感測靠近所述離合器缸的液壓流體壓力的第二壓力傳感器，和用于確定所述離合器活塞的加速度、所述離合器活塞處的壓力改變和這種離合器活塞的位置的微處理器裝置。方案2.根據方案1所述的設備，其中所述加壓液壓流體源包括泵。方案3.根據方案1所述的設備，其中所述加壓液壓流體源包括電動泵和蓄積器。方案4.根據方案1所述的設備，其中所述控制閥是可變排放電磁閥(VBS)和壓力調節器閥。方案5.根據方案1所述的設備，其中所述控制閥是可變力電磁閥(VFS)。方案6.根據方案1所述的設備，進一步包括由所述活塞對其作用的摩擦離合器包，且所述摩擦離合器包具有輸入構件和輸出構件。方案7.根據方案1所述的設備，進一步包括由所述活塞對其作用的摩擦離合器包，鄰近所述摩擦離合器包的波片和作用在所述活塞上的返回彈簧。方案8.根據方案1所述的設備，其中所述微處理器裝置是變速器控制模塊的部件。方案9. 一種用于確定離合器組件內液壓活塞的位置的設備，其組合地包括 加壓液壓流體源，
控制閥，所述控制閥具有與所述液壓流體源連通的入口以及出口， 用于確定所述出口處或所述出口附近的液壓流體壓力的裝置， 與所述出口流體連通的節流孔， 與所述孔流體連通的離合器缸，
用于感測所述離合器缸處或所述離合器缸附近的液壓流體壓力的壓力傳感器，和用于從所述傳感器接收數據且確定所述離合器活塞的加速度、所述離合器活塞處的壓力變化和這種離合器活塞的位置的裝置。方案10.根據方案9所述的設備，其中所述加壓液壓流體源包括泵和蓄積器。方案11.根據方案9所述的設備，其中所述控制閥是可變排放電磁閥(VBS)和壓力調節器閥。方案12.根據方案9所述的設備，其中所述控制閥是可變力電磁閥(VFS)。方案13.根據方案9所述的設備，進一步包括由所述活塞對其作用的摩擦離合器包，且所述摩擦離合器包具有輸入構件和輸出構件。方案14.根據方案9所述的設備，進一步包括由所述活塞對其作用的摩擦離合器包，鄰近所述摩擦離合器包的波片和作用在所述活塞上的返回彈簧。方案15.根據方案9所述的設備，其中用于確定的所述裝置是專用壓力傳感器、另一個系統內的壓力傳感器和預先確定的設計值之一。方案16. —種用于估計離合器組件內液壓活塞的位置的方法，其組合地包括 提供加壓液壓流體源，
控制液壓流體從所述液壓流體源到出口管線內的流動， 確定所述出口管線內的液壓流體壓力， 限制液壓流體在所述出口管線內通過孔的流動， 將所述液壓流體的限制的流動提供到離合器缸， 感測所述離合器缸處的液壓流體壓力，
接收所述液壓流體壓力且確定所述離合器活塞的加速度、所述離合器活塞處的壓力的時間變化率和這種離合器活塞的位置的變化率，和
利用所述加速度和兩個變化率來計算離合器活塞的位置估計、所述活塞的速度和所述缸內的流體壓力。方案17.根據方案16所述的方法，進一步包括如下步驟提供用于接收所述感測的液壓流體壓力且控制液壓流體的所述流動的變速器控制模塊。方案18.根據方案16所述的方法，其中所述壓力確定步驟包括假定運行設計壓力。方案19.根據方案16所述的方法，其中所述壓力確定步驟包括使用傳感器感測所述壓力。將從本文的描述中清楚其它方面、優點和應用領域。應理解的是描述和具體例子僅是說明目的，且不意圖于限制本公開的范圍。
在此描述的附圖僅用于圖示目的，且不意圖于以任何方式限制本公開的范圍。圖1是合并了本發明的機動車輛變速器的一部分的示意圖； 圖2是包含本發明的算法的微處理器的方框圖3是表示測量的和估計的離合器壓力的曲線圖，其中離合器壓力在縱(Y)軸線上，且時間在橫(X)軸線上；和
圖4是表示估計的和真實的離合器位移的曲線圖，其中離合器活塞位移在縱(Y)軸線上，且時間在橫(X)軸線上。
具體實施例方式如下的描述在本質上僅是示例性的，且不意圖于限制本公開、應用或使用。參考圖1，示出了自動變速器(例如雙離合器變速器)的一部分且其總體以附圖標記10表示。變速器10包括殼體12，所述殼體具有接收、定位和支承變速器10的內部部件的多個開口、凸緣和其他特征。在這些部件中包括輸入軸14，所述輸入軸14聯接到且驅動輸入離合器組件16，所述輸入離合器組件16具有摩擦離合器包18或類似的選擇性可接合的轉矩傳遞裝置。驅動軸或輸出構件22將轉矩聯接至變速器10內的其他部件并將轉矩從摩擦離合器包18輸送到變速器10內的其他部件。離合器組件16也包括典型的環形缸M，所述缸M接收軸向可滑動的活塞沈，所述活塞沈接合且壓縮摩擦離合器包18。優選地，為摩擦離合器包18提供可變剛度特性的波片28處于活塞沈和摩擦離合器包18之間。替代地，波片28可鄰近摩擦離合器包的與活塞26相反的面布置。返回彈簧32向活塞沈提供了復位力或返回力，以根據常規的設計實踐在缸M內的液壓降低時將活塞沈從摩擦離合器包18平移開。變速器10也包括液壓流體(變速器油)供給和控制系統40。供給和控制系統40 包括液壓泵42和管線壓力控制系統。液壓泵42可直接由電動馬達驅動或直接或間接地由變速器10的輸入軸14或原動機(未示出)的輸出軸驅動。將液壓泵42的輸出提供到與可選的蓄積器46流體連通的液壓供給管線44。如已熟知，蓄積器46是用于加壓液壓流體的存儲裝置，當由于多種原因使流體消耗超過流體供給時，所述蓄積器46穩定系統壓力和流體輸送。在某些系統中且因為多種原因，蓄積器46可省略而不犧牲或危及正常的系統運行。通過供給管線44將液壓流體提供到比例電磁致動器或控制閥50，例如可變排放電磁閥 (VBS)，以及壓力調節閥，可變供給電磁閥(VFS)或其他比例閥，所述比例閥由來自變速器控制模塊(TCM)或類似控制器52的可變信號(例如模擬電壓或脈寬調制(PWM)信號)控制。比例致動器或控制閥50提供了供給管線M內液壓流體向第一致動器壓力傳感器 56的受控的流動。第一致動器壓力傳感器56將在導線或電纜58內的連續變化的(即比例或模擬的)電信號或輸出提供給控制器52。供給管線M也與節流孔60連通。取決于瞬時運行條件，孔60限制液壓流體流動且造成了壓力差，如將在下文中更完整地描述。孔60的尺寸取決于許多運行參數，例如液壓泵42和蓄積器46的壓力和流量特征，和離合器組件16 的壓力、流量和力特征，且可實驗地或經驗地確定。應認識到的是供給管線M內孔60前方的液壓流體壓力也可通過另一個或預先存在的傳感器(未示出)讀取，所述傳感器是變速器 10自身的部件或另一個變速器子系統的部件。換言之，第一致動器壓力傳感器56不必是專門用此系統的傳感器，而可以是變速器10的另一個系統或子系統的部件。孔60將液壓流體提供到離合器供給管線62，所述離合器供給管線62與離合器組件16的缸M以及第二離合器壓力傳感器66連通。第二離合器壓力傳感器66優選地與離合器缸M盡可能靠近的定位，以便最精確地感測其內的壓力。第二離合器壓力傳感器66 優選地是與第一壓力傳感器56相同的裝置，且也將在導線或電纜68內的連續變化的電信號或輸出一即比例或模擬的電信號或輸出提供給控制器52。將認識到的是在運行中，變速器控制模塊52接收或生成按比例地打開或關閉致動器或控制閥50的指令。在孔60和第二離合器壓力傳感器66感測孔60后、靠近離合器缸24的液壓之前，第一致動器壓力傳感器56感測致動器或控制閥50的出口附近的液壓。此信息在導線或電纜58和68內提供到變速器控制模塊52，且如下文所述地被用于當液壓活塞26在缸M內平移且向摩擦離合器包18施加力時生成液壓活塞沈的位置的實時估計。現在參考圖2，圖示了總體由附圖標記70表示的基于模型的觀測器的方框圖，該觀測器包括可駐留于變速器控制模塊52或類似裝置內的計算軟件或算法。基于模型的觀測器70接收在導線或電纜58內的來自第一傳感器56的信號或數據以及在導線或電纜68 內的來自第二傳感器66的信號或數據，所述信號或數據被提供到包含將在下文中描述的算法的基于模型的預測處理器72。基于模型的預測處理器72的輸出被提供到測量修正處理器74。測量修正處理器74也包含將在下文中描述的算法，且提供三個數據或信號輸出。 第一輸出76是或代表液壓活塞26的目前位置的估計以及因此摩擦離合器包18的接合程度；第二輸出78是或代表活塞沈的目前軸向速度的估計以及因此例如摩擦離合器包18將多久且多突然地發生接合；且第三輸出82是或代表致動器或控制閥50的輸出處和液壓紅 24的輸入處的目前壓力的估計。返回到基于模型的預測處理器72，所述處理器72包括力一運動(F=Hia)方程式，所述方程式基于幾個系統變量和在缸M處由第二壓力傳感器66感測到的壓力計算出液壓活塞26的加速度
權利要求
1.一種用于估計離合器活塞的目前位置的設備，其組合地包括 加壓液壓流體源，比例控制閥，所述比例控制閥具有與所述液壓流體源連通的入口以及出口， 布置成感測靠近所述出口的液壓流體壓力的第一壓力傳感器， 與所述出口流體連通的節流孔， 與所述孔流體連通的離合器缸，布置成感測靠近所述離合器缸的液壓流體壓力的第二壓力傳感器，和用于確定所述離合器活塞的加速度、所述離合器活塞處的壓力改變和這種離合器活塞的位置的微處理器裝置。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述加壓液壓流體源包括泵。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述加壓液壓流體源包括電動泵和蓄積器。
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制閥是可變排放電磁閥(VBS)和壓力調節器閥。
5.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制閥是可變力電磁閥(VFS)。
6.根據權利要求1所述的設備，進一步包括由所述活塞對其作用的摩擦離合器包，且所述摩擦離合器包具有輸入構件和輸出構件。
7.根據權利要求1所述的設備，進一步包括由所述活塞對其作用的摩擦離合器包，鄰近所述摩擦離合器包的波片和作用在所述活塞上的返回彈簧。
8.根據權利要求1所述的設備，其中所述微處理器裝置是變速器控制模塊的部件。
9.一種用于確定離合器組件內液壓活塞的位置的設備，其組合地包括 加壓液壓流體源，控制閥，所述控制閥具有與所述液壓流體源連通的入口以及出口， 用于確定所述出口處或所述出口附近的液壓流體壓力的裝置， 與所述出口流體連通的節流孔， 與所述孔流體連通的離合器缸，用于感測所述離合器缸處或所述離合器缸附近的液壓流體壓力的壓力傳感器，和用于從所述傳感器接收數據且確定所述離合器活塞的加速度、所述離合器活塞處的壓力變化和這種離合器活塞的位置的裝置。
10.一種用于估計離合器組件內液壓活塞的位置的方法，其組合地包括 提供加壓液壓流體源，控制液壓流體從所述液壓流體源到出口管線內的流動， 確定所述出口管線內的液壓流體壓力， 限制液壓流體在所述出口管線內通過孔的流動， 將所述液壓流體的限制的流動提供到離合器缸， 感測所述離合器缸處的液壓流體壓力，接收所述液壓流體壓力且確定所述離合器活塞的加速度、所述離合器活塞處的壓力的時間變化率和這種離合器活塞的位置的變化率，和利用所述加速度和兩個變化率來計算離合器活塞的位置估計、所述活塞的速度和所述缸內的流體壓力。
全文摘要
本發明涉及離合器活塞位置的實時估計。本發明提供了用于在填充循環期間使用噪聲壓力測量值來估計離合器活塞的實時位置的設備和方法，這保證了正確和希望的離合器操作。測量流動控制孔的兩側上、在流體控制致動器和離合器缸處的壓力，且利用這些測量值并結合例如孔尺寸、離合器體積和返回彈簧特征的其他系統參數來求解駐留于微處理器內的非線性動力方程式(算法)。微處理器提供輸出，所述輸出對應于離合器活塞的當前位置的估計、活塞當前速度的估計和當前液壓的估計。該方法也可以用于檢測離合器磨損。
文檔編號F16D13/58GK102162492SQ201110043289
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者P·G·奧塔尼斯, S·白, V·A·尼拉肯坦, Y-M·陳 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司