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傳動裝置控制方法和系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380071678.2

申請日:

2013.02.01

公開號:

CN105026804A

公開日:

2015.11.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16H 61/16申請日:20130201|||公開
IPC分類號: F16H61/16 主分類號: F16H61/16
申請人: 特納動力系統有限公司
發明人: S·韋奇; N·J·蓋爾萊格; B·G·德魯斯; A·D·弗里曼
地址: 英國伍爾弗漢普頓
優先權:
專利代理機構: 北京市中咨律師事務所11247 代理人: 吳鵬; 馬江立
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380071678.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.11.10|||2016.01.27|||2015.11.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于控制傳動裝置(106),特別是具有多個變速和變向離合器的機器的動力換檔傳動裝置的方法和系統。該方法包括以下步驟:接收(202,252)換檔指令以促使指定的離合器(例如,與指定的齒輪比相關聯)的接合;以及,根據與所述指定的離合器相關聯的運行條件閥值和所述指定的離合器接合時所處的運行條件之間的比較,確定所述指定的離合器是否適合于接合(204)。如果所述指定的離合器被確定為不適合于接合(218),那么,該方法包括:生成替代離合器控制信號以促使至少一個適合的替代離合器的接合。但是,如果所述指定的離合器被確定為適合于接合(220),那么,該方法包括:生成指定離合器控制信號(208)以促使所述指定離合器的接合。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于控制包括多個離合器的傳動裝置(106)的方法,所述方法包括:
接收(202)換檔指令以促使指定離合器的接合;
確定(204)指定離合器是否適合于接合;以及
響應于確定所述指定離合器不適合于接合,生成(206)替代離合器控制信號,以促使至少一個適合的替代離合器接合;或
響應于確定所述指定離合器適合于接合,生成(208)指定離合器控制信號,以促使所述指定離合器的接合。

2.  根據權利要求1所述的方法,所述方法包括:
存儲(212)與至少一個離合器相關聯的運行閾值數據,所述運行閾值數據指示與所述至少一個離合器相關聯的可耐受的至少一個運行條件閾值;
接收(214)運行條件數據,所述運行條件數據指示離合器接合時運行所處的至少一種主要運行條件;以及
通過比較所接收的運行條件數據和與指定離合器相關聯的相應的至少一個運行條件閾值,確定(216)指定離合器是否適合于接合,其中:
如果所接收的運行條件數據在與所述指定離合器相關聯的至少一個運行條件閾值之內,則確定(220)所述指定離合器適合于接合;以及
如果所接收的運行條件數據在與所述指定離合器相關聯的至少一個運行條件閾值之外,則確定(218)所述指定離合器不適合于接合;

3.  根據權利要求2所述的方法,所述方法包括:
以連續的方式接收(214)運行條件數據,以確定(244)在所述至少一個替代離合器的接合之后所述指定離合器是否適合于接合;以及
響應于確定(244)所述指定離合器適合于接合,生成(208)指定離合器控制信號,以促使所述指定離合器的接合。

4.  根據權利要求3所述的方法,其中用來確定在至少一個替代離合器的接合之后所述指定離合器的接合適合性的運行條件閾值,是可調節的運行條件閾值,并且不同于用來確定在至少一個替代離合器的接合之前所述指定離合器的接合適合性的運行條件閾值。

5.  一種根據前述權利要求中任一項所述的方法,所述方法包括:
接收(214)運行條件數據,所述運行條件數據包括與傳動裝置輸出速度、傳動裝置輸入速度、所述指定離合器將要接合時的離合器速度和與所述傳動裝置(106)操作性耦接的機器相關聯的機器速度中的一個或多個相關聯的值;以及
存儲(212)運行閥值數據,所述運行閥值數據相應地包括一個或多個運行條件閥值,所述一個或多個運行條件閥值選自于包括與所述至少一個離合器相關聯的傳動裝置輸出速度閥值、傳動裝置輸入速度閥值、離合器速度閥值和機器速度閥值組成的組。

6.  根據前述權利要求中任一項所述的方法,其中所述傳動裝置(106)包括多個變速離合器和變向離合器,并且其中所述指定離合器包括指定的變速離合器或指定的變向離合器,所述替代離合器包括替代的變速離合器或替代的變向離合器。

7.  一種控制包括多個離合器的傳動裝置(106)的系統(130,150),所述系統(130,150)包括:
換檔接收器模塊(132),其可操作為接收換檔指令,以促使指定離合器的接合;
離合器適合性模塊(134),其可操作為確定所述指定離合器是否適合于接合;以及
離合器控制模塊(140),其可操作為:
響應于所述離合器適合性模塊確定所述指定離合器不適合于接合,生成替代離合器控制信號,以促使至少一個適合的替代離合器的接合;以及
響應于所述離合器適合性模塊確定所述指定離合器適合于接合,生成指定離合器控制信號,以促使所述指定離合器的接合。

8.  根據權利要求7所述的系統(130,150),所述系統(130,150)進一步包括:
存儲裝置(136),其存儲與至少一個離合器相關聯的運行閥值數據,所述運行閥值數據表示與所述至少一個離合器相關聯的可耐受的至少一個運行條件閥值;以及
運行條件監測模塊(138),其可操作為接收表示離合器接合時運行所處的至少一種主要運行條件的運行條件數據。

9.  根據權利要求8所述的系統(130,150),其中所述離合器適合性模塊(134)可操作為比較所接收到的運行條件數據和與所述指定離合器相關聯的至少一個運行條件閥值,以確定所述指定離合器是否適合于接合,其中:
如果所接收到的運行條件數據在與所述指定離合器相關聯的所述至少一個運行條件閥值范圍內,那么,所述指定離合器適合于接合;以及
如果所接收到的運行條件數據在與所述指定離合器相關聯的所述至少一個運行條件閥值范圍之外,那么,所述指定離合器不適合于接合。

10.  根據權利要求7至9中任一項所述的系統(130,150),其中所述傳動裝置(106)包括多個變速離合器和變向離合器,其中,變速離合器和變向離合器的組合與傳動齒輪比相關聯,所述系統(130,150)包括傳動裝置控制模塊(142),所述傳動裝置控制模塊(142)可操作為:
響應于所述離合器適合性模塊確定與指定的傳動齒輪比相關聯的指定的變向離合器和指定的變速離合器之一不適合于接合,生成替代的傳動齒輪比指令,其中,所述替代的傳動齒輪比指令促使所述離合器控制模塊(140)生成相應的離合器控制信號,以促使相應的離合器的接合;以及
響應于確定所述指定的變向離合器和指定的變速離合器兩者都適合于接合,生成指定的傳動齒輪比指令;其中,所述指定的傳動齒輪比指令促使所述離合器控制模塊(140)生成相應的離合器控制信號,以促使所述指定的變速離合器和所述指定的變向離合器的接合。

說明書

說明書傳動裝置控制方法和系統
技術領域
本發明涉及一種用于控制包括多個離合器的傳動裝置的方法和系統,尤其是涉及一種用于電子式控制包括多個速度和方向離合器的動力換檔傳動裝置的控制方法與系統。
背景技術
用于機器或車輛的動力換檔傳動裝置通常包括多個變速和變向離合器,以及多個傳動齒輪,其中變向和變速離合器的配對組合有效地補充傳動齒輪以提供多個傳動齒輪比。
例如,由操作者通過適合的控制器(例如操縱桿)可選擇傳動齒輪比,以常規方式從機器發動機向機器驅動裝置提供所需動力的傳輸。
為改變機器行進中的方向操作員選擇傳動齒輪比變換,這對于尤其是諸如叉車等機器來說是普遍的。雖然一些變向換檔是可以接受的,但例如從一個方向上的高速傳動齒輪比變換到反向的低速傳動齒輪比的高速變向換檔是不希望有的,因為當指定換入的變速或變向離合器接合時,可能導致其一個或兩個離合器受損。在許多動力換檔傳動裝置中,指定換入的變向離合器通常最容易在高速變向換檔中受損,因為機器的很多能量在這樣的換檔過程中被變向離合器有效吸收。
任何旨在使一個或所有變向離合器更大更強以防止其受損的嘗試都存在問題,因為這種嘗試一般昂貴或無法實現改進。雖然已知可以在接合較低速離合器之前選擇更高速離合器以減輕高速變向換檔中對離合器的損害,但用于實現此期望目的的系統是不成熟的液壓/機械致動系統,其基本上是時基的,在接合較低速離合器之前自動并瞬間接合更高速離合器。由于向更高速離合器換檔僅持續預定的時間量,因此,存在的風險是,當低速離合器被實際接合時,該離合器仍然可能遭受來自于機器的不希望的能量,由此導致低速離合器受損。
發明內容
根據本發明的第一個方面,其提供了一種用于控制包括多個離合器的傳動裝置的方法。該方法包括接收換檔指令以促使指定的離合器接合,并自動確定指定離合器是否適于接合。然后該方法包括響應于確定指定離合器不適合接合,生成替代離合器控制信號以促使至少一個適合的替代離合器的接合。或者響應于確定指定的離合器適合于接合,生成被指定離合器控制信號以促使指定離合器的接合。所述方法可以包括在生成替代離合器控制信號后,響應于確定指定離合器適合于接合而生成指定離合器信號。
根據本發明的第二方面,提供了一種用于控制包括多個離合器的傳動裝置的系統。該系統包括換檔接收器模塊,可操作用于接收換檔指令促使指定離合器的接合;以及離合器適合性模塊,可操作用于確定指定離合器是否適合于接合。此外,該系統還包括離合器控制模塊,可操作用于生成替代離合器控制信號以促使至少一個適合的替代離合器的接合,以響應離合器適合性模塊對指定離合器不適合于接合的判定。該離合器控制模塊還可操作用于生成指定離合器控制信號,以促使指定離合器的接合,以響應離合器適合性模塊對指定離合器適合于接合的判定。
相應地,根據本發明的第三方面,提供了一種包含指令的非暫時性機器可讀介質,當機器執行指令時,促使機器接收換檔指令信號,促使指定離合器的接合。自動地確定指定離合器是否適合于接合;并且生成替代離合器控制信號,促使至少一個適合的替代離合器的接合,以響應對指定離合器不適合接合的判定。或生成指定離合器控制信號促使指定離合器的接合,以響應對指定離合器適合接合的判定。
附圖說明
圖1示出根據示例性實施例的包括傳動裝置控制系統的動力系的方框圖;
圖2示出根據示例性實施例的傳動裝置控制系統的方框圖;
圖3示出根據示例性實施例的傳動裝置控制系統的方框圖;
圖4示出根據示例性實施例,響應于接收到換檔指令信號的控制傳動裝置方法的高層流程圖;
圖5示出根據示例性實施例,用以確定至少指定的離合器接合的適合性的控制傳動裝置方法的一部分的相對低層流程圖;
圖6示出根據示例性實施例,用以確定另一替代的離合器接合的適合性的控制傳動裝置控制系統方法的一部分的一部分高層流程圖;
圖7示出根據示例性實施例,響應于接收到換檔指令信號的控制傳動裝置方法的另一高層流程圖;
圖8示出根據示例性實施例,響應于接收到換檔指令信號的控制傳動裝置方法的相對低層流程圖;以及
圖9示出根據示例性實施例,用于齒輪比傳動換檔的邏輯流程圖。
具體實施方式
在以下描述中,出于說明的目的,諸多具體細節被闡述以提供示例性實施例的徹底理解。然而,顯然,對于本領域技術人員來說在沒有這些具體細節的情況下也可以實現本實施例或其它實施例。
參照附圖的圖1,根據本發明的機器或車輛的動力系總體由附圖標記100所指示。動力系100包括內燃發動機102,其通過傳動裝置106耦接到機器驅動裝置104。傳動裝置106包括可操作地連接到發動機102的可旋轉的輸入軸108,和可操作地連接到驅動裝置104的可旋轉的輸出軸110,驅動裝置104通常包含驅動軸。輸入軸108可以以轉換方式經由變矩器裝置(未示出)耦接到發動機102。與動力系100相關聯的機器可以是工程機器或車輛,例如,叉車機/卡車等。
盡管未詳細示出,傳動裝置106通常包括動力換檔傳動裝置,其包括多個離合器(未示出),具體地說是多個變速離合器(速度離合器)和變向離合器(方向離合器)。離合器可以是傳統的濕式盤式離合器。在示例性實施例中,傳動裝置106可以包括六個離合器配置,包括:兩個正向變向離合器:正向低速(FWD LOW)和正向高速(FWD HIGH);一個反向變向離合器(REV);以及三個變速離合器:第一變速離合器(SPD1)、第二變速離合器(SPD2)和第三變速離合器(SPD3)。為了易于說明,說明書通篇使用賦予各個不同變速和變向離合器的命名。
盡管不進一步討論,應當意識到,在其它示例性實施例中,動力換檔傳動裝置可能具有不同的離合器配置,例如,與所描述的示例實施例不同數量的變向和變速離合器。
無論如何,成對的變向離合器和變速離合器的組合有效地提供多個傳動齒輪比,控制發動機102和驅動裝置104之間的動力傳輸。傳動裝置106可以是分離式動力換檔傳動裝置,要求至少一個方向離合器和一個速度離合器以提供傳動齒輪比,否則該傳動裝置106處于空檔。傳動齒輪比參考表1可以更好地理解:
表1:動力換檔離合器-傳動齒輪比矩陣

在表1中,傳動齒輪比或傳動/齒輪比被設置為正向傳動齒輪比1F、2F、3F、4F、5F、6F,和反向傳動齒輪比1R、2R、3R。如上文命名的速度和方向離合器接合以提供被對應地標記的相應的傳動齒輪比。例如,對于已接合的2F的傳動齒輪比,FWD HIGH方向離合器和SPD1速度離合器被接合,并且對于2R的傳動齒輪比,REV方向離合器和SPD2速度離合器被接合。
不同傳動齒輪比(例如如表1所提供的)通過由操作人員或用戶經由位于該機器的駕駛室內的控制桿或切換裝置111所選擇的傳動或齒輪檔位進行接合。操作者選擇期望的齒輪比,例如利用控制桿111選擇2F,生成換檔信號,有效地促使已接合的傳動齒輪比分離,并且通過幾乎同時接合與齒輪比2F相關聯的首先SPD1速度離合器然后FWD HIGH方向離合器來接合齒輪比2F。換檔信號可以指示與所選的傳動齒輪比相關聯的單獨的速度和方向離合器。相反,或此外,換檔信號可以指示所選的傳動齒輪比,其速度和方向離合器可以通過關聯來確定。
已接合的方向或速度離合器在一定的換檔過程中可以或可以不分離并重新接合。例如,參考速度離合器,在速度變換中在同一方向從齒輪比2R到1R,當速度離合器從SPD2變至SPD1時,REV離合器不需分離。然而,在一些示例性實施例中,REV和SPD2離合器均會分離,且離合器REV和SPD1在齒輪比2R到1R的速度變換過程中均會重新接合。可以理解的是,類似的情況適合于相同速度的方向變換,如果只有方向離合器被要求改變,那么速度離合器仍保持接合。然而,為便于說明,將進一步參考示例性實施例,在接合指定的傳動齒輪比之前,已經接合的速度和方向離合器均會從操作性接合中分離,而無論當前傳動比的當前離合器是否為將要接合的待換入傳動比所共有。
在任何情況下,傳動裝置106的離合器通常為液壓致動離合器,設置在液壓回路中,且每個離合器都可響應于流向其的受壓液壓流體的致動流,按常規方式操作為操作性接合。離合器由電磁閥裝置118進行控制,電磁閥118包括與每一個離合器相對應的電磁閥。例如,電磁閥的致動為,在接收到適合的控制信號時,由此促使電磁閥引導,或導致受壓液壓流體的致動流的方向流向相應的離合器,從而促使離合器的操作性接合。控制信號可以切換電磁閥開/關,從而控制離合器的接合。在使用中,例如,初始時電磁閥先由2安培電流通電,然后降到800毫安。
如圖2中更詳細示出,傳動裝置106可以電子耦接到傳動裝置控制系統130。傳動裝置控制系統130可以至少通過控制離合器的接合來電子地控制傳動裝置106的運行。
盡管沒有示出,傳動裝置控制系統130包括多個傳統電子部件、模數轉換器、輸入輸出設備、電磁閥驅動器、電子電路以及一個或多個處理器。應當理解的是,一個或多個處理器可以包括一個或多個微處理器、控制器或任意其它適合的計算設備、資源、硬件、軟件或嵌入式邏輯塊。同樣未示出的是,傳動裝置控制系統130可以包括處理器中的存儲器、主存儲器、和/或硬盤驅動器,其裝載有一組非暫時性機器可讀指令或軟件/代碼,當被一個或多個處理器執行時,這些指令或軟件/代碼會促使系統130如本文所描述的方式進行運作。
在圖2中,傳動裝置控制系統130包括多個部件或模塊,以對應由其完成的功能任務。在此方面,說明書中的“模塊”將被理解為包括代碼的可識別部分、計算或可執行指令、數據或計算對象以實現特殊功能、操作、處理或程序。應說明,模塊不需要通過軟件來實現;模塊可通過軟件,可選地通過硬件或軟件與硬件的組合實現。此外,模塊并不必須并入一個系統,例如,系統130可以橫跨多個其它設備和系統以實現本文所描述的功能。
在一個示例性實施例中,執行上述機器可讀指令或軟件/代碼的一個或多個處理器,可以有效地提供本文所描述的模塊或其功能。
傳動裝置控制系統130可以包括換檔接收器模塊132,其可操作為接收換檔指令以促使所指定的離合器接合。接收器模塊132接收的換檔指令可以可選地包括由操縱桿響應于傳動齒輪比的選擇而生成的換檔信號。然而,換檔指令通常可包括表示對應于特定傳動齒輪比選擇的換檔信號的數據。換檔指令可包括表示根據特定傳動齒輪比的選擇而待接合的指定速度和/或方向離合器的信息。然而,在一些示例性實施例中,換檔指令可簡單地包括表示特定傳動齒輪比的選擇的信息,模塊132因此可配置為通過關聯來確定或推斷待接合的指定速度和/或方向離合器。在任何情況下,應當理解的是,系統130可以可操作為響應于操作者選擇來確定待接合的指定速度和/或方向離合器。
此外,應注意的是,雖然最初參考用于控制所指定的單個離合器接合的模塊來描述系統130,但系統130可如下文將討論的那樣,用于控制由速度和方向離合器這兩者所提供的傳動齒輪比的接合。
傳動裝置控制系統130還可包括離合器適合性模塊134,離合器適合性模塊134可以可操作為響應于換檔接收器模塊132接收換檔指令來確定所指定的離合器是否適合于接合。為此,傳動裝置控制系統130可包括存儲數據(例如,與傳動裝置106的一個或多個離合器相關聯的運行閥值數據)的存儲器裝置136。運行閥值數據可指示與相應離合器相關聯的可耐受的至少一個運行條件閥值。
為此,應注意的是,傳動裝置106的每一個離合器可包括與其相關聯的一個或多個運行條件閥值或極限值,其中如果/當接合時,在該閥值或極限值之外操作離合器會導致或增加離合器損壞的風險。可通過一個或多個運行耐受帶或運行耐受值來表示或限定運行條件閥值。在一個示例性實施例中,運行條件閥值可表示例如在使用過程中不導致離合器損壞的情況下離合器的最大容許轉速、或離合器將能夠耐受的最大容許能量、轉矩或溫度。在所討論的示例性實施例中,運行條件閥值由傳動裝置輸出速度閥值表示。
傳動裝置控制系統130還包括運行條件監測模塊138,其可操作為連續接收,例如與所指定的離合器在接合時將所處的主要運行條件相關聯的(與傳動裝置106或動力系100相關聯的)運行條件數據。接收到的運行條件數據通常與運行條件閥值匹配,并且由此,在所討論的示例性實施例中,運行條件數據包括由傳感器122測量或確定的傳動裝置輸出速度值。
為了簡便起見,在適用的情況下,應注意的是,在說明書中術語“傳動裝置輸出速度閥值”和“傳動裝置輸出速度”可參考其代表值,即“傳動裝置輸出速度閥值”和“傳動裝置輸出速度值”,反之亦然。
離合器適合性模塊134可操作為將所接收的傳動裝置輸出速度值與存儲在存儲器裝置136中的傳動裝置輸出速度閥值相比較,以確定所指定的離合器是否適合于接合。尤其地,如果所接收的傳動裝置輸出速度值在傳動裝置輸出速度閥值之內,例如,如果所接收的傳動裝置輸出速度值低于傳動裝置輸出速度閥值,那么模塊134確定所指定的離合器適合于接合。同樣地,如果所接收的傳動裝置輸出速度值在傳動裝置輸出速度閥值之外,例如如果所接收的傳動裝置輸出速度值高于/等于傳動裝置輸出速度閥值,那么模塊134可以可操作為確定所指定的離合器不適合于接合。
為了進行上述比較,模塊134可以取特定時間窗口內的傳動裝置輸出速度閥值的平均值,或可在接收到傳動裝置輸出速度閥值的瞬時進行上述比較。
可選地,運行條件閥值為取決于運行條件或機器參數(例如換檔感覺或操作者觀察到的振動、提高離合器能量等)可調整的。為了進行比較,系統130可以可操作為接收輸入以控制模塊134所使用的運行條件閥值。
運行條件閥值通常通過試驗、實驗或計算來確定。例如,如果離合器具有與其相關聯的某一最大可耐受運行條件閥值,例如最大轉速或離合器溫度,高于該閥值時,離合器將會損壞,則確定在離合器將會達到該可耐受轉速或溫度時的相應的傳動裝置輸出速度閥值,并用作與離合器相關聯的運行條件閥值。類似地,可確定對應于由模塊138所接收的其他運行條件數據的其他運行閥值。
由此推斷在其他示例性實施例中,模塊138可配置為接收多個可測量參數或與傳動裝置106或動力系相關聯的運行條件數據(例如,離合器速度,傳動裝置輸入速度,發動機速度和經由適合的傳感器或經計算的機器速度)。對應的運行條件閥值(與所接收的參數匹配)由此存儲在存儲器設備136中。
在離合器溫度閥值的情況下,離合器溫度閥值由構成離合器的材料確定,或者換句話說離合器溫度閥值是離合器材料特性的函數。然而,離合器溫度是離合器能量的函數。離合器吸收的能量是機器慣量(質量和速度)、傳動裝置慣量(齒輪比變化和速度)以及接合離合器的時間的函數。進入離合器和離開離合器的相對速度差值是已知(齒輪比變化)或預先確定的。機器的質量和完全接合離合器的時間是已知或預先確定的。因此由此可見,唯一的變量是速度。換句話說,離合器溫度是機器質量、齒輪比變化、離合器接合時間以及機器速度的函數,其中速度是唯一變量。
傳動裝置控制系統130進一步包括離合器控制模塊140,離合器控制模塊140可操作為響應于離合器適合性模塊134確定所指定的離合器不適合于接合,生成替代的離合器控制信號以促使至少一個適合的替代的離合器接合。由此可以斷定,模塊140可操作為響應于離合器適合性模塊134確定所指定的離合器適合于接合,生成指定的離合器控制信號以促使所指定的離合器接合。
在所指定的離合器接合之前替代離合器通常暫時接合。這里,運行條件監測模塊138可操作為在替代離合器接合之后以連續方式接收傳動裝置輸出速度,離合器適合性模塊134可操作為在至少一個替代離合器的接合之后基于連續接收到的傳動裝置輸出速度來確定所指定的離合器是否適合于接合。
當在替代離合器接合之后確定所指定的離合器是否適合于接合時,模塊134可操作為將接收到的傳動裝置輸出速度與初始用來確定所指定離合器的適合性的第一傳動裝置輸出速度閥值和第二運行閥值二者之一進行比較,第二運行閥值也與所指定的離合器相關聯,表示為第二傳動裝置輸出速度閥值,稍低于初始使用的閥值。例如,第一傳動裝置輸出速度閥值可以是650赫茲并且第二傳動裝置輸出速度閥值可以是600赫茲。根據機器的運行條件或機器的運行參數(例如,操作者所注意到的換檔感覺或振動、增加的離合器能量等),第二傳動裝置輸出速度閥值可以是可調節或可調整的。
如果,在替代離合器接合后,指定的離合器被確定為適合于接合,則離合器控制模塊140操作為生成指定的離合器控制信號以促使指定的離合器接合。替代離合器比指定的離合器更強大并且其具有的傳動裝置輸出速度閥值高于指定的離合器的傳動裝置輸出速度閥值。以這種方式,所指定的離合器如果接合,則不會處于通常會損壞指定的離合器的運行條件。當這樣運行安全而不會將其置于會使其損壞的風險中時,則所指定的離合器接合。
離合器控制模塊40可操作為確定在指定的離合器接合之前是否接合另一替代的離合器。這可基于存儲在存儲器裝置136內的預定規則。
在生成替代的離合器控制信號之后,離合器控制模塊140可以可操作用于響應于確定至少一個另一替代的離合器適于接合,在生成替代的離合器控制信號之后以順序的方式生成另一替代的離合器控制信號,以在生成所指定的離合器控制信號之前促使至少一個預先選擇的另一替代的離合器接合。
如上面提到的,應指出的是,當接收換檔指令時,存在與所選擇的特定的所指定的相關聯的傳動齒輪比相關聯的所指定的方向離合器和所指定的速度離合器。例如,另外參照表1,如果接收到換檔指令以從當前接合的傳動齒輪比2R接合所指定的傳動齒輪比2F,則所指定的方向離合器是FWD HIGH,且所指定的速度離合器是SPD1。
在一個示例性實施例中,傳動裝置控制系統130可以可選地包括傳動裝置控制模塊142,傳動裝置控制模塊142可操作用于響應于離合器適合性模塊134確定與所指定的傳動齒輪比2F相關聯的方向離合器FWD HIGH或速度離合器SPD1不適于接合來生成替代的傳動齒輪比指令,以促使變換到替代的齒輪比,例如,齒輪比3F。通常,方向離合器FWD HIGH更易因高速的方向換檔而受損,且因此,確定FWD HIGH離合器對所指定的接合的適合性是重要的。在一個示例性實施例中,模塊142可以可操作用于以上述方式操作模塊134以確定所指定的離合器中的每一個的適合性。此外,應指出的是,傳動齒輪比指令可以促使離合器控制模塊140同樣以上述方式生成對應的替代的速度和方向離合器控制信號,以促使替代的傳動齒輪比3F接合。在接合齒輪比3F時,經過離合器的能量受到了控制。此外,應指出的是,與傳動裝置換檔相關聯的能量的尖峰通常被齒輪比3F,尤其是方向離合器FWD LOW吸收,這是因為當接合傳動齒輪比時,速度離合器在方向離合器之前接合,因此方向離合器承受大部分換檔扭矩或能量。
在一個示例性實施例中,可以理解的是,替代的傳動齒輪比指令促使離合器控制模塊140生成相應的離合器控制信號以促使替代的速度和方向離合器接合。如上所述,例如,一個離合器可以由替代的齒輪比和所指定的齒輪比共用,為便于說明,當提及替代的傳動齒輪比時,此共用的離合器將仍然被稱為替代的離合器。同樣,當提及所指定的傳動齒輪比時,共用的離合器將被稱為所指定的離合器,視情況而定。
無論如何,傳動裝置控制模塊142可以可操作用于響應于模塊134確定FWD HIGH和SPD1均適于接合來生成所指定的傳動齒輪比指令,以促使變換到所指定的傳動齒輪比2F。
模塊142可以可操作用于生成另一替代的傳動齒輪比指令,以相應地操作模塊140來有效地生成另一替代的離合器控制信號,以促使接合另一替代的傳動齒輪比。例如,在從齒輪比2R變換到2F時,如果替代的齒輪比是1R,則模塊142和140可以在選擇所指定的齒輪比2F之前有效地促使從1R接合齒輪比1F。這里,鑒于齒輪比1R是替代的齒輪比,齒輪比1F是另一替代的齒輪比。由此得出,雖然從齒輪比2R變換到2F,系統130可以在變換到所指定的傳動齒輪比2F之前促使首先變換到替代的傳動齒輪比3F,但是系統130可以可操作用于相反從傳送比2R變換到1R到1F,然后變換到所指定的傳動齒輪比2F。后者是低能量變換,但是對操作者將是更易感覺到的。
從齒輪比2R到2F的換檔是到FWD HIGH的有效換檔和降檔,這導致操作者可以感知到的不期望的振動,因為振動可以有效地與加速變化率相關。然而,因為從齒輪比2R變換到替代的傳動齒輪比3F時是齒輪比相同的,所以感知到的從齒輪比3F到2F的變換更平緩,與機器相關聯的振動減少。
雖然如以上所提到,值得注意的是,出于完整性考慮,促使將換入的離合器接合的離合器控制信號也自動地促使已經接合的當前的離合器分離。
可以理解的是,傳動裝置控制模塊142可操作用于生成替代的傳動齒輪比指令,以促使在同一方向的速度降檔或升檔的情況下在指定的速度齒輪比之前變換到替代的速度齒輪比,其方式類似于本文所述的方向改變齒輪選擇。
例如,系統130也可以可操作用于禁止一定的換檔請求,并且如果檢測到某些運行條件,則降低發動機速度。特別地,系統130可以被配置為禁止變換到低檔(速度降檔)的請求以防止發動機超速和/或對傳動裝置機構的損害。
如果操作者請求比當前已接合的齒輪更低的檔位,如果傳動裝置輸出轉速小于或等于用于下一個低檔的最大允許速度(運轉速度),系統130將執行降檔。如果傳動裝置輸出轉速在用于下一個低檔的運轉速度之上,則系統130將禁止降檔。如果維持請求,且傳動裝置輸出轉速低于用于下一個低檔的運轉速度,則檔位將換到下一個低檔。此過程將繼續直到達到所請求的或所選擇的檔位。如果在原始的請求被處理之前做出另一檔位請求,則最后的請求將獲得優先權并經受正常的換檔禁止。
現在參照附圖的圖3,其中示出傳動裝置控制系統150的一個示例性實施例。傳動裝置控制系統150是前文所描述的傳動裝置控制系統130的一個示例性實施方式,并且因此先前的討論基本上適合于對圖3的討論。
系統150可以包括多個硬件元件。特別地,傳動裝置控制系統150可以包括機器控制元件152和通過控制器區域網絡通信裝置158通信地聯接到傳動控制元件156的發動機控制元件154。系統150的一些元件可以通過適當的數據鏈路裝置160通信地聯接。系統150還包括用于故障診斷的故障診斷模塊161和允許軟件閃存到控制器的代碼。
元件152、154和156可以包括上文參考系統130描述的常規電子電路,應指出的是,傳動控制元件156可包括與如上文所述的系統130相關聯的所有模塊。
機器控制元件152通信地聯接到多個傳感器和切換器162。特別地,元件152通信地聯接到駐車制動器狀態傳感器或切換器、工作制動器壓力切換器、齒輪空檔超越切換器和倒車報警裝置。元件152也通信地聯接到操縱桿/切換裝置111以通過致動操縱桿111生成的換檔信號接收來自操作者的換檔請求。切換器164、166、168分別對應于方向、升檔速度和降檔速度換檔,并且可通過操縱桿111進行操作。
在一個示例性實施方式中,機器控制元件152可以可操作用于為指定的離合器傳送換檔信號,該信號通過上述方式通過操縱桿從操作者接收,以可被元件156接收的換檔指令的形式通過裝置158被傳送到傳動控制元件156。
相反,或此外,對傳動控制元件156,機器控制元件152可以可操作用于取決于檢測到的運行條件禁止從操作者接收的一定的換檔請求。
傳動控制元件156通信地聯接到并且可操作為直接接收來自傳感器122和124的傳動裝置輸出速度值。元件156也通信地聯接到傳感器162,包括發動機冷卻液溫度傳感器、傳動裝置流體溫度傳感器、液壓溫度傳感器。此外,為控制風扇反向電磁閥170、指令風扇速度電磁閥172,以及泵排量電磁閥174,傳動控制元件156可以可操作用于控制電磁閥裝置118的每一電磁閥,從而控制如上的各相對應的離合器。特別地,元件156能夠控制FWD LOW離合器電磁閥118.1、FWD HIGH離合器電磁閥118.2、REV離合器電磁閥118.3、SPD1離合器電磁閥118.4、SP2離合器電磁閥118.5,以及SP3離合器電磁閥118.6。
傳動控制元件156可以可操作用于通過由此生成的離合器控制信號來控制各電磁閥裝置118。元件156被配置為生成并通過與傳動控制元件156相關聯的電磁閥驅動器軟件或電路來發送離合器控制信號至電磁閥裝置118的各電磁閥。離合器控制信號也可以可選地被發送給并操作電磁閥172、174、176中的一個或多個,只要它們有助于期望的離合器的接合。
傳動裝置控制系統130也可以配置成通過發動機控制元件154接收指示發動機速度的數據。為此,發動機控制元件154通常可以通信地聯接到發動機速度傳感器以接收指示發動機速度的數據。
現在將參考圖4至圖8進一步描述使用中的示例性實施例。參考圖1至圖3,描述了圖4至圖8中所示的示例方法,其通常由傳動裝置控制系統130、150實施,但應理解的是,示例方法也可以適合于其他系統(未示出)。圖4至圖8中所示的方法是與存儲在計算機可讀介質上的一組非暫時性計算機可執行指令相關聯的計算機實現方法,當該非暫時性計算機可執行指令由計算設備執行時,促使該計算設備提供如本文所述的方法。
參考圖4,其中依照示例性實施例示出了用于控制傳動裝置例如傳動裝置106的方法200的高層流程圖。方法200包括在方框202處接收換檔指令,以促使所指定的離合器接合。依照示例性實施例,可響應于操作者而通過相應機器駕駛室中的操縱桿進行傳動齒輪比的選擇而接收換檔指令。
響應于接收離合器指令,方法200包括在方框204處自動地確定所指定的離合器是否適合于接合。在方框204處的步驟大致確定所指定的離合器如果接合是否將能處于與傳動裝置106相關聯的運行條件。該確定可以基于傳動裝置106或動力系100的運行條件,以及與所指定的離合器相關聯的相應運行條件閥值。該運行條件可以由所接收的運行條件數據來確定,例如從與傳動裝置106相關聯的傳感器122和/或124所接收的傳動裝置輸出速度數據所表示的傳動裝置輸出速度。因此,該運行條件閥值可以是與所指定的離合器可處于的可耐受運行條件相關聯的傳動裝置輸出速度閥值。
在其它示例性實施例中,該運行條件數據可以包括與傳動裝置106或動力系100相關聯的其它數據,指示所指定的離合器接合時所處的主要運行條件。方法200可以因此包括選擇運行條件閥值,以對應于所接收的相應運行條件數據。
響應于確定所指定的離合器適合于或不適合于接合,方法200可以在方框206處進一步包括生成替代的離合器控制信號,以促使至少一個適合的替代離合器的接合。響應于確定所指定的離合器不適合于接合,該替代離合器可以被預先選擇為接合。該替代離合器可以強于所指定的離合器,并且根據與傳動裝置106相關聯的主要運行條件可能更適合于被接合。因此,該替代離合器可以比所指定的離合器具有更高的運行條件閥值。采用這種方式,所指定的離合器可以免于在主要運行條件下接合,在主要運行條件下,與換檔相關聯的能量尖峰在接合時很可能對所指定的離合器造成損壞。相反,與換檔相關的能量尖峰被替代的離合器吸收。
因此,響應于確定所指定的離合器適合于接合,方法200可以在方框208處包括生成指定離合器控制信號,以促使所指定的離合器接合。如果方法進行到方框208處,則與傳動裝置106或動力系100相關聯的運行條件使得所指定的離合器可以接合而不會促使其損壞。以這種方式,如果確定所指定的離合器能夠在使用中經受其將要處于的運行條件,則所指定的離合器可以僅響應于換檔指令而自動接合。
方法200可以僅僅在可能對離合器造成損壞的那些換檔情況下被執行或觸發,例如高速變向傳動裝置換檔、或在相同方向上的不期望的速度升檔或降檔。與傳動裝置106相關聯的所有其它換檔可以按常規方式進行,以禁止防止某些傳動裝置換檔。
生成的離合器控制信號可以發送給電磁閥裝置118的相應電磁閥,以例如按常規方式致動相應離合器。
參照附圖中的圖5,示出方法210的相對低層流程圖。方法210包括在方框212,將運行閾值數據存儲在存儲器裝置中,例如,系統130的存儲器裝置136。運行閾值數據包括可耐受的一個或多個運行條件閾值,具體而言,與傳動裝置106相關聯的一個或多個離合器相關聯的可耐受的運行條件閾值,其中至少一個運行條件閾值可通過電子方式調整,例如,由工程師或技術員來調整。在一個示例性實施例中,運行閾值數據可以包括與離合器、第一傳動裝置輸出速度閥值以及第二傳動裝置輸出速度閥值相關聯的兩個傳動裝置輸出速度閾值。在一個示例性實施例中,傳動裝置106中的每一個離合器可具有與之相關聯的運行閾值數據,例如,至少以禁止一定的換檔。
方法210包括在方框214處接收包括來自傳感器122和/或124的傳動裝置輸出速度或其代表數值的運行條件數據。運行條件數據可以指示所指定的離合器如果接合將可操作地承受的至少一個主要運行條件。如上所述,運行條件數據可以選自與傳動裝置106或動力傳動系100相關聯的各種的可測量的或可測定的參數,這些參數指示所指定的離合器將接合時的運行條件。方法210可以包括不斷地接收和有效地監測運行條件數據。
然后方法210包括在方框216處,基于與所指定的離合器相關聯的存儲的運行條件閾值數據和指示所指定的離合器接合時運行所處的主要運行條件的接收到的運行條件數據中的一者或兩者來確定運行條件是否適合于與所指定的離合器接合。具體而言,方法210包括通過將接收的運行數據與和所指定的離合器相關聯的存儲的運行閾值數據進行比較來確定所指定的離合器是否適合于接合。例如,如果接收到的傳動裝置輸出速度值大于或等于對應的存儲的傳動裝置輸出速度閥值,則方法210包括在方框218處,確定所指定的離合器不適于接合。
然而,如果接收到的傳動裝置輸出速度值小于對應的存儲的傳動裝置輸出速度閥值,則方法210包括在方框220處,確定所指定的離合器適于接合。
可以理解的是,方法200的方框204中的步驟可以大致包括以下步驟:方框216、218以及220,視情況而定。
在其他示例性實施例中,可以理解的是,方法210可以包括將接收到的運行條件數據與運行閾值帶或范圍而非數值進行比較。
現在參考附圖中的圖6,示出方法230的高層流程圖。在一個示例性實施例中,方法230通常在替代的離合器以如上參考方法200的方式接合之后繼續執行。
方法230可以包括在方框232,確定另一替代的離合器是否應當接合。這可以通過在存儲器裝置136中查詢任何預存儲的用以接合另一替代的離合器的指示來完成。在其他示例性實施例中,方框232中的步驟包括接收傳動裝置輸出速度值并將其與和另一個替代的離合器相關聯的傳動裝置輸出速度閾值進行比較,以確定另一個替代的離合器用于接合的適合性,其方式與參考上述方框216、218和220中的步驟所描述的適合性確定方式相類似。
如果確定另一個替代的離合器應當接合,則方法230包括在方框234,在生成替代的離合器控制信號之后以順序的方式生成適合的另一個或隨后的替代的離合器控制信號,以促使另一個替代的離合器以順序的方式接合。可以理解的是,替代的離合器可以可選地接合以減少換檔到所指定的離合器的總能量。
如果在方框232,確定另一個替代的離合器不應接合,則方法230包括在方框236,繼續確定所指定的離合器是否適于接合。雖然未示出,但是在方框236中的步驟之前,方法230可以包括接收傳動裝置輸出速度值的步驟,方式與方法200的方框214中的步驟相類似。由此得出,在方框234中的步驟之后,方法230也繼續進行接收傳動裝置輸出速度值的步驟(未示出),類似于方法200的方框214中的步驟。
在任何情況下,方框236的步驟可以與上面參考方法200的方框204描述的類似的方式進行。然而,用在方框236的步驟中的傳動裝置輸出速度閥值可以不同于用在方法200的方框204的步驟中的傳動裝置輸出速度閥值。特別地,用在方法200的方框204的步驟中的傳動裝置輸出速度閥值,是第一傳動裝置輸出速度閥值(例如650赫茲),而用在方框236的步驟中的傳動裝置輸出速度閥值,是第二可調節的較低的傳動裝置輸出速度閥值(例如600赫茲)。視情況而定,在生成替代的離合器控制或另一替代的離合器控制信號之前和之后,分別使用兩種傳動裝置輸出速度閥值(第一及第二)。
如果在方框236確定指定的替代的離合器應當被接合,則方法230包括在方框208生成指定的離合器控制信號以促使該指定的離合器按與參考方法200描述的類似方式而接合。然而,如果指定的離合器不適合接合,方法230按與方法200的方框214的步驟類似的方式前進到步驟(未示出),并然后再次到方框236的步驟,由此以連續的方式確定指定的離合器是否適合接合。
參考圖7,其中示出了用于控制傳動裝置的方法240的另一高層流程圖。方法240具有與上述方法類似的步驟,因此相同的附圖標記用來表示類似的步驟/方框。此外,除另外指出,不再為上述的類似的方框或步驟給出進一步的描述。
特別地,方法240基本上類似于方法200。然而,方法240的區別在于它包括如下步驟:在方框214,以與上面參考方法210描述的類似的方式,在替代的離合器控制信號生成之后或替代的離合器接合之后按持續或連續的方式,接收傳動裝置輸出速度值。
然后方法240包括響應于在方框214的步驟處持續地接收傳動裝置輸出速度值,在方框244處確定指定的離合器是否適合接合。換句話說,在替代的離合器接合之后持續監測傳動裝置輸出速度直到指定的離合器適合接合。
方框244的步驟可按與上述方框204或236類似的方式執行。如果在方框244處指定的離合器被確定適合接合,則方法240按上述方式前進到方框208。
以這種方式,指定的離合器僅僅當確定是安全的時候而被致動,以便替代的離合器有效地使傳動裝置105減速以達到用于指定的離合器接合的安全的運行條件。此外,應當注意,指定的離合器最終被接合,但是由于在不適合的運行條件下相同的接合對其的損害被替代的、更強的離合器的接合來緩解,直到達到用于接合指定的離合器的安全的運行條件。
參考圖8,示出了根據本發明的相對低層的方法250的流程圖。應該注意到,方法250基本上類似于上述的方法200。然而,方法250更詳細地說明與參考表1的傳動裝置106相關聯的多個速度和方向離合器。
方法250包括接收換檔指令以換檔到由操作者選擇的特定的指定的齒輪傳動比。例如,如果操作者從當前接合的為2R的傳動齒輪比選擇傳動齒輪比2F,則接收到的換檔指令促使2F的接合。應該注意,2F與方向離合器FWD HIGH以及速度離合器SPD1相關聯,并且方法250可以包括確定與指定的傳動齒輪比相關聯的各自的速度和方向離合器的步驟。
然后,方法250包括,例如通過首先在方框252處確定所指定的變向離合器FWD HIGH是否適合于接合,從而自動確定是否適合于從當前已接合的傳動齒輪比2R接合所指定的傳動齒輪比2F。方框252處的步驟可以基本上與上述方框204、236或244處的步驟類似。如果所指定的方向離合器FWD HIGH被確定為不適合于接合,那么方法250包括在方框256處生成替代的傳動齒輪比指令,以根據預定的規則,促使預選的替代傳動齒輪比(例如3F)接合。替代的傳動齒輪比指令促使3F所對應的速度離合器首先接合,然后與3F相關聯的FWD LOW方向離合器接合,使得換檔的能量大體上被FWD LOW離合器吸收,FWD LOW離合器強于所指定的FWD HIGH離合器。
如果方向離合器FWD HIGH在方框254處被確定為適合于接合,那么方法250包括一個附加步驟。尤其地,方法250包括在方框258處按如上參考方框252處的步驟所述的類似方式其次確定與指定的傳動齒輪比2F相關聯的速度離合器SPD1是否適合于接合。
如果速度離合器SPD1被確定為不適合于接合,那么方法250包括繼續進行前述的方框256處的方法步驟。然而,如果速度離合器SPD1被確定為適合于接合,那么方法250包括在方框260處生成所指定的傳動齒輪比指令,以促使齒輪比2F接合。
雖然未明確示出,但應當注意的是,以如上的類似方式,方法250可以包括在方框256處生成替代的傳動齒輪比指令之后,連續地監測傳動裝置輸出速度。在這種情況下,該方法則包括(同樣未明確示出)響應于確定所指定的傳動齒輪比2F適合于接合而生成所指定的傳動齒輪比指令。以這種方式,如果2F被確定為不適合于接合,那么3F將短暫地接合,直到運行條件適合2F接合時為止。因而,傳動齒輪比的流程是從2R到3F到2F,機器最終以如操作者最初選擇的傳動齒輪比2F接合。
因此,可以警告操作者(例如通過駕駛室內的顯示器裝置)中間的替代齒輪比發生了換檔。然而,在大多數示例性實施例中,替代的齒輪比僅僅在所指定的齒輪比之前發生短暫地接合(例如數毫秒和/或數秒或更久,取決于用于適合于所指定的齒輪比的接合的運行條件所花費的時間),所以不將替代齒輪比的接合告知操作者。
在一些示例性實施例中(未示出),生成一個以上的替代傳動齒輪比指令。例如,可以生成隨后的替代傳動齒輪比指令,以促使替代的離合器按順序接合。從齒輪比2R換檔到2F的一個以上的替代離合器的傳動齒輪比流程因此可以是齒輪比2R到1R到1F到2F。雖然這樣可以降低所指定的傳動齒輪比2F發生接合時的能量,但需要注意的是,此換檔可被操作者感覺到。
傳動齒輪比指令可以促使生成相應的離合器控制信號,該信號進而會促使相應的傳動齒輪比的接合。例如,用于所指定的傳動齒輪比2F的傳動齒輪比指令,促使生成相應的所指定的方向離合器控制信號,從而促使FWD HIGH離合器的接合,且相應的所指定的速度離合器控制信號促使SPD1離合器的接合。
雖然參考高速方向齒輪比的變化進行了描述,但應該注意到,方法250可以用于相同方向上不期望的升檔或降檔速度變化,這樣如果所指定的齒輪比被確定為不適合于接合,那么在相同方向上替代齒輪比會在所指定的齒輪比之前發生接合。例如,如果請求將齒輪比從6F換檔到2F,那么方法250在根據傳動裝置輸出速度按本文所述的方式確定2F不適合于接合時,可以在2F發生接合之前,促使替代的更適合的齒輪比在相同方向上先發生短暫的接合。
參照圖9,示出了傳動裝置106相關聯的通用傳動裝置換檔映射圖300所對應的邏輯流程圖。還參考表1描述圖9。如本文所述,映射圖300可以由傳動裝置控制系統130、150實現。
換檔映射圖上的每一符號將傳動方向和齒輪比選擇表示為當前狀態(狀態R2、F2等),對應于如表1所示的齒輪比2R、2F等。此外,N狀態是與一個或兩個離合器分離的條件相對應的空檔狀態。
具有箭頭的互連線代表雙向的條件性路徑以基于操作者輸入來選擇未來狀態。具有一個箭頭的相互連接代表單方向路徑。
操作者使用升檔切換器166和降檔切換器168來控制豎直映射移動。方向切換器164和離合器鎖來控制水平映射移動。
在映射圖300中的互連線302代表不受限制的狀態改變。互連線304代表基于傳動裝置輸出軸頻率的受限制的狀態改變。
互連線306代表基于傳動裝置輸出軸頻率和方向選擇的受限制的狀態改變。一旦傳動裝置輸出軸頻率超過一方向的閾值,則阻止相反方向直到頻率再次下降至低于閾值。然而,不管頻率如何,初始位置的再次接合會被允許。一旦在F6中獲得2000赫茲,例如,F6到N6到F6被允許,但是N6到R3被阻止。
互連線308代表基于傳動裝置輸出軸頻率(和線304一樣)的受限制的狀態改變。此外,控制系統130應確保如果先前狀態是R2到N3,則在降檔至F2之前F3至少保持1500毫秒。
互連線310代表基于前一狀態的受限制的狀態改變。此外,控制系統130確保如果先前狀態是R2到N3,則在升檔至F4之前F3至少保持1500毫秒。
至少從說明書的角度考慮,本發明的其它實施例對本領域技術人員來說將是顯而易見的。另外,將了解的是,說明書和本文的例子被認為是示例性的,決不應當應該看作是限制本文所述的本發明的范圍。

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