用于控制機電離合系統的方法和設備的制作方法

用于控制機電離合系統的方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于控制機動車中的機電離合系統的方法，其中，所述機動車具有離合器(2)和與所述離合器(2)機械分離的離合器踏板(13)，所述方法具有以下步驟：-測取操作所述離合器(2)的執行器(11)所處的執行器位置(p)，-將執行器速度(p’)限制在最大容許執行器速度(p’red)以內，以便將由于過快閉合離合器(2)而導致的扭矩峰值(MAn)保持在預設的最大扭矩(Mmax)以下。
【專利說明】用于控制機電離合系統的方法和設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于控制機動車中的機電離合系統的方法，其中，所述機動車具有離合器和與所述離合器機械分離的離合器踏板。
【背景技術】
[0002]機動車內的離合器被設計用于將發動機與變速器力傳遞地連接。離合器可以通過離合器踏板操作。在機電離合器中，在離合器踏板和離合器之間沒有直接的機械連接，而是通過執行器對離合器進行操縱。離合器與執行器信號傳輸地耦連。執行器例如可以電氣地、液壓地或氣動地運轉。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題在于，提供一種控制機電離合系統的方法，該方法保護了機動車的傳動鏈。
[0004]所述技術問題通過一種按照本發明的用于控制機動車中的機電離合系統的方法得以解決。還給出了本發明的其他有利的設計方案。這些設計方案可以以技術上合理的方式相互組合。描述部分、尤其是結合附圖的描述對本發明進行了特征化和針對性的補充。
[0005]因此規定一種用于控制機動車中的機電離合系統的方法，其中，所述機動車具有離合器和與所述離合器機械分離的離合器踏板，所述方法具有以下步驟:
[0006]-測取操作所述離合器的執行器所在的執行器位置，
[0007]-將執行器速度限制在所述執行器不得超過的最大容許執行器速度以內，以便將由于過快閉合離合器而導致的扭矩峰值保持在預設的最大扭矩以下。
[0008]在此，發動機在牽引傳動過程通過離合器和傳動器驅動車輛，在此過程中的最大扭矩可以是正值、即大于零。發動機在慣性滑行過程中被處于運動中的傳動鏈拖曳，在此過程中的扭矩峰值甚至可以是負值。在正常行駛過程中，通過所述方法將驅動功率或驅動扭矩均勻地、也就是穩定的且不會出現更大的扭矩峰值地傳遞到車輪上。如果離合器踏板在正常行駛中當發動機轉速升高時或者當換到較低的低速檔時被快速地松開，則離合器的直接閉合會導致出現扭矩峰值，該扭矩峰值會造成乘客可感知的驟然的縱向運動。運動的構件在離合器快速耦合時被驟然制動，由此導致扭矩峰值，其中保存在構件內的動能被消減。整個傳動鏈必須被設計用于這種不必要的扭矩峰值，并且相應地加大尺寸。當執行器速度(離合器以該執行器速度閉合)被調節時，可以減小或完全避免出現扭矩峰值。通過這種措施，傳動鏈可以被設計用于更低的由導入的扭矩所產生的負荷，由此可以降低傳動鏈的重量。傳統的、被設計用于較高負荷和扭矩峰值的傳動鏈的使用壽命可以通過實施在此所述的方法被延長。
[0009]在一個設計方案中，由轉向輪的轉向角和車輛速度確定與橫向加速度相對應的橫向加速系數，當車輛速度和轉向角增大時，橫向加速系數增大，其中，當橫向加速系數增大時，最大容許執行器速度減小。[0010]在彎道行駛時、尤其在快速駛過彎道時和/或在相對較急的彎道下，在車輪與路面之間存在著橫向力和縱向力。當橫向力增大時，可傳遞的縱向力減小。
[0011]當離合器突然且過快耦合時，可能超過可傳遞的橫向力。車輪此時可能會從靜摩擦轉變為滑動摩擦。通過計算在彎道行駛中的橫向加速系數，可以避免由于離合器的過快耦合而超過可傳遞的橫向力。
[0012]在另一個實施方式中，由環境參數計算得出摩擦值修正系數，其中，當摩擦值修正系數增大時，最大容許執行器速度增大。
[0013]通過使用摩擦值修正系數，可以考慮到在驅動輪上可傳遞的力矩。離合器以最大容許執行器速度閉合，當摩擦系數減小時，最大容許執行器速度相應地減小，使得離合器如此緩慢地耦合，從而不會超過可從車輪傳遞到路面上的扭矩。
[0014]相應地在另一個實施方式中，當存在與降雨強度成正比的下雨傳感器信號時，摩擦值修正系數減小。
[0015]下雨傳感器信號可以由安置在風擋玻璃上的傳感器形成。在下雨時，車輪和路面之間的摩擦系數減小。通過在上述章節所述的措施中可以考慮到已減小的摩擦系數。
[0016]相應地在另一個設計方案中測取環境溫度，其中，當環境溫度升高時，摩擦值修正系數增大。
[0017]環境溫度尤其在攝氏零度上下對輪胎與路面之間的摩擦系數具有影響。與之相對地，由環境溫度可以推斷出所期待的摩擦系數。
[0018]相應地在另一個實施方式中，基于牽引力信號計算得出摩擦系數，其中，當摩擦系數減小時，摩擦值修正系數減小，并且當摩擦系數增大時，摩擦值修正系數增大。
[0019]當車輪在起動過程或在后續行駛過程中具有較小的摩擦系數并且空轉或鎖死時，利用牽引力控制設備進行測取。相反地，當在車輪上幾乎不出現打滑、也就是說車輪既沒有空轉也沒有被抱死時，牽引力控制設備在非常高的摩擦系數下可以進行測取。兩種狀態都可以導致重新計算摩擦值修正系數。在此，可以有規律地、以時間上分散的間隔從牽引力控制設備中提取牽引力信號，以便使摩擦值修正系數適應于當前狀態，并且由此適應于相應的路面狀態。
[0020]在另一個設計方案中，測取由機動車自重起算或超出機動車自重的載重量，其中，當載重量增大時，摩擦值修正系數相應增大。
[0021]載重量可以通過水平調節量、前照燈照程調節量和間接在已知的發動機功率下由所產生的加速度計算得出。附加的載重量可以將更大的扭矩傳遞到路面上。當車輛負載時，摩擦值修正系數可以隨之增大。
[0022]在機動車的離合系統中、尤其在控制設備中可以實施上述方法以及就此所述的設計方案。
[0023]所述控制設備可以具有與存儲系統和總線系統數據連通的數字微處理器(CPU)、工作存儲器(RAM)以及存儲裝置。所述CPU設計用于執行作為存儲在存儲系統中的程序的指令、檢測來自數據總線的輸入信號并向數據總線輸出輸出信號。存儲系統可以具有不同的存儲介質，如光學的、磁性的的固態介質以及其它不易碎的介質，在所述介質上存儲相應的用于實施所述方案以及優選技術方案的計算機程序。該程序可以這樣提供，即改程序能夠表達或實施所述方法，從而使CPU能夠實施所述步驟進而控制所述離合系統。[0024]為了實施所述方法適宜的是，當程序在計算機中執行時，具有程序碼模塊的計算機程序可以實施所有的步驟。
[0025]這種計算機程序可以借助簡單的裝置錄入到已有的控制設備內，并在其中使用，以便控制機電式離合器系統。
[0026]為此提供帶有程序碼模塊的計算機程序產品，其保存在計算機可讀的數據載體中，用于當程序產品在計算機上執行時實施按照任意方案的方法。該計算機程序產品也可以作為加裝選件集成在控制設備中。
[0027]本發明的另一方面涉及一種用于控制機動車中的機電離合系統的設備，其中，所述機動車具有離合器和與所述離合器機械分離的離合器踏板，所述設備包括:
[0028]-用于測取操作所述離合器的執行器所處執行器位置的裝置，
[0029]-用于將執行器速度限制在所述執行器不得超過的最大容許執行器速度以內的裝置，以便將由于過快閉合離合器而導致的扭矩峰值保持在預設的最大扭矩以下。
[0030]在所述設備的一個實施方式中，還設置有裝置，該裝置由轉向輪的轉向角和車輛速度確定與橫向加速度相對應的橫向加速系數，當車輛速度和轉向角增大時，橫向加速系數增大，其中，當橫向加速系數增大時，最大容許執行器速度減小。
[0031]在所述設備的一個實施方式中，設置有裝置，該裝置由環境參數計算得出摩擦值修正系數，并且當摩擦值修正系數增大時，最大容許執行器速度增大。
[0032]在所述設備的一個設計方案中，如此設計上段中的裝置，使得當存在與降雨強度成正比的下雨傳感器信號時，摩擦值修正系數減小。
[0033]在所述設備的一個設計方案中，如此設計上上段中的裝置，即該裝置測取環境溫度，并且當環境溫度升高時，摩擦值修正系數增大。
[0034]在所述設備的一個實施方式中，如此設計所述用于根據環境參數獲得摩擦值修正系數的裝置，即該裝置基于牽引力信號計算得出摩擦系數，其中，當摩擦系數減小時，摩擦值修正系數減小，并且當摩擦系數增大時，摩擦值修正系數增大。
[0035]在所述設備的一個實施方式中，如此設計所述用于根據環境參數獲得摩擦值修正系數的裝置，即該裝置測取由機動車自重起算或超出機動車自重的載重量，并且當載重量增大時，摩擦值修正系數相應增大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]以下結合【專利附圖】

【附圖說明】本發明的實施例。在附圖中:
[0037]圖1示意性地示出一些集成的車輛部件、尤其是發動機、通過執行器操作的離合器和傳動鏈，并且
[0038]圖2示意性地示出可在控制設備內實施的、用于控制離合器或執行器的方法流程示意圖。
[0039]在附圖中相同或功能相同的構件和元件被標注以相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0040]圖1極為示意地示出一些車輛部件，包括發動機1、離合器2和傳動鏈3。離合器2設計用于將發動機1與傳動鏈3力傳遞地相連接。傳動鏈3基本由變速器4和差速器5構成。差速器5將由發動機I產生的并且通過離合器2和變速器4傳遞到差速器5上的驅動功率分配給驅動輪6和7。驅動輪6和7在運轉過程中在未示出的路面上滾動。在車輪6、7與路面之間存在著可變的摩擦系數R。由車輪6和7傳遞到路面上的扭矩MRl和MR2取決于摩擦系數R。
[0041]發動機I能夠以可變的發動機轉速nMot和可變的扭矩Mmot運轉。在發動機I和離合器2之間安置有飛輪8，該飛輪8可以被設計為雙慣量飛輪。飛輪8在其內部具有未示出的彈簧元件，該彈簧元件補償了不規則的扭矩變化過程。發動機I具有發動機慣性力矩IM0飛輪8具有飛輪慣性力矩IS。
[0042]離合器2設計用于以未示出的方式通過摩擦連接來協調變速器輸入轉速nG與發動機轉速nMot。變速器輸入轉速nG在此通過變速器輸入轉速傳感器33測取。可選地，變速器輸入轉速nG能夠在掛入檔位已知的情況下也由車輛速度vFzg計算得出。發動機轉速nMot通過發動機轉速傳感器32測取。
[0043]當離合器2閉合時，發動機I與變速器4傳遞扭矩地連接。當離合器2斷開或分離時，在發動機I與變速器4之間不存在連接。
[0044]當離合器2快速閉合時，如果發動機I恰好以高于變速器輸入轉速nG的發動機轉速nMot運行，則發動機I和飛輪8被緊急制動。當緊急制動時,發動機慣性力矩IM和飛輪慣性力矩IS使得導入傳動鏈3的扭矩MAn驟然升高。該扭矩MAn只作用較短的時間，并且其可能大于可由發動機I長時間提供的發動機扭矩Mmot。扭矩MAn的驟然升高導致對傳動鏈3和飛輪8的部件的加載。這種加載在傳動鏈3和飛輪8的設計和尺寸確定中應被考慮至IJ。這意味著，尤其傳動鏈必須被設計用于這樣的扭矩，相應安裝的發動機I無法提供該扭矩用于驅動。
[0045]離合器2可以通過從動缸9被斷開和閉合。從動缸9與主動缸10流體傳導地相連接。主動缸10可以通過執行器11被操縱。執行器11可以由電動機連同安裝于該電動機上的蝸桿傳動裝置構成。執行器11設計用于使主動缸10沿兩個方向移動。通過主動缸10與從動缸9流體傳導地連接，執行器11可以斷開或閉合離合器2。離合器2以與執行器速度P’成正比的速度閉合。在執行器11上設置有位置傳感器34。
[0046]執行器11可以通過控制設備12被控制。控制設備12與離合器踏板13數據傳輸地相連接。在正常運行時，控制設備12將由離合器踏板13產生的信號直接轉換為執行器11的移動。通過按壓和松開離合器踏板13，駕駛員能夠以通常的方式控制離合器2。按照本發明規定，前述的扭矩峰值是這樣消除的，即在牽引過程中在離合器耦合時，通過有針對性的、尤其在較長時間內對離合器2的緩慢地操作，而消減處于運動狀態的構件的動能。相反地在慣性滑行過程中，其中發動機I以及飛輪8在離合器2閉合或正在閉合時與處于運動狀態的傳動鏈3聯動，相應地速度被更緩慢地加速。由此，避免了在離合器過快耦合時傳動鏈3以及飛輪8和離合器2的負載升高。
[0047]在控制設備12中可以執行在圖2示意性示出的方法，以便控制控制離合器2而避免出現扭矩峰值。
[0048]在詢問步驟14中，測取離合器踏板13的離合器踏板行程W。當離合器踏板13恰好被松開時，離合器踏板行程w在如果-就詢問步驟29中由控制設備12直接傳輸給執行器11。在詢問步驟30中，檢查離合器踏板行程w目前是否小于短時間t之前(例如IOms前)的離合器踏板行程W(t)。如果離合器13被踩壓，則W大于w(t)，并且離合器踏板行程W被直接傳輸給執行器11。
[0049]在詢問步驟15中，測取執行器11的執行器位置P。在詢問步驟16和17中，測取變速器輸入轉速nG和發動機轉速nMot。在步驟18中，計算發動機轉速nMot與變速器輸入轉速nG之間的差值。由執行器位置p和nG - nMot的差值，在特征曲線19中為每個在運行過程中可能的數值差值nG - nMot和每個執行器位置分配一個用于執行器11的最大容許執行器速度P’ red。所述最大容許的執行器速度p’ red在此僅在離合器2閉合時加以考慮(步驟29和30)。當差值nG - nMot較小時，即將出現的扭矩的驟然升高是較小的。在特征曲線19中，隨著差值nG - nMot不斷增大，執行器速度p’ red逐漸減小。
[0050]在詢問步驟20和21中，測取轉向角dL和車輛速度vFzg。在步驟22中，由轉向角dL和車輛速度vFzg計算得出橫向加速系數L。橫向加速系數L被認為是可能由傳動鏈3內的扭矩波動而造成的、由于超過可由車輪6和7傳遞的力而導致的行駛狀態的不穩定。在此，通過車輪6和7的驅動，縱向力作用在車輪6和7與路面之間(在此在圖1中示例性示出力FL和FQ)。橫向力FQ于此垂直地作用在車輪6和7與路面之間，此時車輛處于彎道或者恰好轉向。在進行轉向dL時，可傳遞的橫向力FQ減小，此時可傳遞的縱向力FL增大。當離合器突然或快速耦合時，可能超過可傳遞的橫向力FQ。車輪6和7此時可能從靜摩擦轉變為滑動摩擦，這應該能被牽引力控制設備捕捉到。當加速系數L增大時，在運算器23中減小最大容許的執行器速度p’red，使得不會超過可傳遞的橫向力FQ。這種減小例如可以通過在運算器23中將加速系數L乘以執行器速度p’red而實現。運算器23輸出至少由如前述計算所得的執行器速度P’red和橫向加速系數L換算得到最大容許的執行器速度p’ redl。此外，在運算器23中也可以考慮下述的摩擦值修正系數KR。
[0051]在步驟24中由環境參數計算出摩擦系數R。由摩擦系數R在摩擦系數特征曲線31中獲得摩擦值修正系數KR。如運算器23中的加速系數L 一樣，摩擦值修正系數KR以適當的方式對降低執行器速度P’redl的計算產生影響。這種計算例如可以通過在運算器23中將摩擦值修正系數KR乘以執行器速度p’red而實現。降雨強度RI (在詢問步驟25中測取)、環境溫度Tumg(在詢問步驟26中測取)、牽引力控制信號TR(在詢問步驟27中測取)以及載重量mzu (在詢問步驟28中測取)屬于環境參數，這些環境參數在步驟24中在確定摩擦系數R時被獲取。執行器11被如此控制，即當離合器踏板13沒有被足夠緩慢地操作時，也就是說當在離合器2上的直接轉化導致大于預設的最大扭矩MMax的扭矩峰值時，使得該執行器11最高以執行器速度P’ redl移動。
[0052]當駕駛員相對較快地松開離合器踏板13時，駕駛員隨之會感知到這種影響。如果離合器踏板13被如此緩慢地松開，使得執行器11總之以小于最大容許執行器速度P’redl的速度P’移動，則不會產生駕駛員可感知的對執行器11或離合器2的影響。
[0053]雖然在前述說明中公開了一些本發明的可能的實施形式，應該理解的是，通過與所有所述的以及其它所有技術人員顯而易見的技術特征和實施方式的可能的組合，而存在各種另外的實施形式的變形方案。還應理解的是，所述實施例應僅僅理解為不以任何方式對保護范圍、可應用性和配置方式加以限制的示例。更確切地說，前述說明希望為技術人員展示一種適當的方式，用于實現至少一個示例性的實施方式。應理解的是，只要沒有脫離權利要求所公開的保護范圍，便可以對示例性的實施方式在元件的功能和設置方面進行大量的變形。
[0054]附圖標記清單
[0055]I發動機
[0056]2離合器
[0057]3傳動鏈
[0058]4變速器
[0059]5差速器
[0060]6驅動輪
[0061]7驅動輪
[0062]8飛輪
[0063]9從動缸
[0064]10主動缸
[0065]11執行器
[0066]12控制設備
[0067]13離合器踏板
[0068]14測取離合器踏板行程
[0069]15測取執行器位置
[0070]16測取變速器輸入轉速nG [0071]17測取發動機轉速nMot
[0072]18nG - nMot 的差值
[0073]19特征曲線
[0074]20測取轉向角度dL
[0075]21測取車輛速度vFzg
[0076]22計算得出橫向加速系數L
[0077]23執行程序
[0078]24計算得出摩擦系數R
[0079]25測取降雨強度RI
[0080]26測取環境溫度
[0081]27測取牽引力控制信號TR
[0082]28測取載重量mzu
[0083]29如果-就邏輯運算器
[0084]30w是否小于w⑴
[0085]31摩擦系數特征曲線
[0086]32發動機轉速傳感器
[0087]33變速器輸入轉速傳感器
[0088]34執行器位置傳感器
[0089]FL縱向力
[0090]FQ橫向力
[0091]IM發動機慣性力矩[0092]KR摩擦值修正系數
[0093]IS飛輪慣性力矩
[0094]nG變速器輸入轉速
[0095]nMot發動機轉速
[0096]Mmot發動機扭矩
[0097]MMax最大扭矩 [0098]MAn扭矩峰值
[0099]R摩擦系數
[0100]MR1車輪6的扭矩
[0101]MR2車輪7的扭矩
[0102]p執行器位置
[0103]p’ 執行器的執行器速度
[0104]p’ red減小的執行器速度
[0105]p’redl換算出的減小的執行器速度
[0106]w當前離合器踏板行程
[0107]w(t)數毫秒之前的離合器踏板行程
【權利要求】
1.一種用于控制機動車中的機電離合系統的方法，其中，所述機動車具有離合器(2)和與所述離合器(2)機械分離的離合器踏板(13)，所述方法具有以下步驟:-測取操作所述離合器⑵的執行器(11)所處的執行器位置(p)，-將執行器速度(P’)限制在所述執行器(11)不得超過的最大容許執行器速度(p’ red)以內，以便將由于過快閉合離合器(2)而導致的扭矩峰值(MAn)保持在預設的最大扭矩(MMax)以下。
2.如權利要求1所述的方法，其中，由轉向輪的轉向角(dL)和車輛速度(vFzg)確定與橫向加速度相對應的橫向加速系數(U，當車輛速度(vFzg)和轉向角(dL)增大時,橫向加速系數(L)增大，其中，當橫向加速系數(L)增大時，最大容許執行器速度(p’ red)減小。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，由環境參數計算得出摩擦值修正系數(KR)，并且當摩擦值修正系數(KR)增大時，最大容許執行器速度(p’ red)增大。
4.如權利要求3所述的方法，其中，當存在與降雨強度成正比的下雨傳感器信號(RI)時，摩擦值修正系數(KR)減小。
5.如權利要求3或4所述的方法，其中，測取環境溫度(Tumg)，并且其中，當環境溫度(Tumg)升高時，摩擦值修正系數(KR)增大。
6.如權利要求3至5之一所述的方法，其中，基于牽引力信號(TR)計算得出摩擦系數(R)，并且其中，當摩擦系數(R)減小時，摩擦值修正系數(KR)減小，并且當摩擦值(R)增大時，摩擦值修正系數(KR )增大。
7.如權利要求3至6之一所述的方法，其中，測取超出機動車自重的載重量(mzu)，并且當載重量(mzu)增大時，摩擦值修正系數(KR)相應增大。
8.一種具有控制設備(10)的機動車，其中，所述控制設備(10)具有存儲器件，在該存儲器件中存儲有計算機程序，其中，所述計算機程序用于實施如前述權利要求1至7之一所述的方法。
9.一種計算機程序，其用于實施如前述權利要求1至7之一所述的方法。
10.一種計算機程序產品，其包括程序碼模塊，所述程序碼模塊保存在計算機可讀的數據載體中，用以當所述程序碼模塊在計算機上執行時來實施如前述權利要求1至7之一所述的方法。
11.一種用于控制機動車中的機電離合系統的設備，其中，所述機動車具有離合器(2)和與所述離合器(2)機械分離的離合器踏板(13)，所述設備包括:-用于測取操作所述離合器(2)的執行器(11)所處的執行器位置(p)的裝置，-用于將執行器速度(P’ )限制在所述執行器(11)不得超過的最大容許執行器速度(p’ red)以內的裝置，以便將由于過快閉合離合器(2)而導致的扭矩峰值(MAn)保持在預設的最大扭矩(MMax)以下。
12.如權利要求11所述的設備，其中，設置有裝置，該裝置由轉向輪的轉向角(dL)和車輛速度(vFzg)確定與橫向加速度相對應的橫向加速系數(L),當車輛速度(vFzg)和轉向角(dL)增大時，橫向加速系數(L)增大，其中，當橫向加速系數(L)增大時，最大容許執行器速度(P，red)減小。
13.如權利要求11或12所述的設備，其中，設置有裝置，該裝置由環境參數計算得出摩擦值修正系數(KR)，并且當摩擦值修正系數(KR)增大時，最大容許執行器速度(p’ red)增大。
14.如權利要求13所述的設備，其中，如此設計所述用于根據環境參數獲得摩擦值修正系數(KR)的裝置，使得當存在與降雨強度成正比的下雨傳感器信號(RI)時，摩擦值修正系數(KR)減小。
15.如權利要求13或14所述的設備，其中，如此設計所述用于根據環境參數獲得摩擦值修正系數(KR)的裝置，即該裝置測取環境溫度(Tumg)，并且當環境溫度(Tumg)升高時，摩擦值修正系數(KR)增大。
16.如權利要求13至15之一所述的設備，其中，如此設計所述用于根據環境參數獲得摩擦值修正系數(KR)的裝置，即該裝置基于牽引力信號(TR)計算得出摩擦系數(R)，并且其中，當摩擦系數(R)減小時，摩擦值修正系數(KR)減小，并且當摩擦系數(R)增大時，摩擦值修正系數(KR)增大。
17.如權利要求13至16之一所述的設備，其中，如此設計所述用于根據環境參數獲得摩擦值修正系數(KR)的裝置，即該裝置測取超出機動車自重的載重量(mzu)，并且當載重量(mzu)增大時，摩擦值修正系數(KR)相應增大。
【文檔編號】F16D48/06GK103727149SQ201310470265
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2012年10月11日
【發明者】C.魯布薩姆, M.塞林格 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司