太阳城集团

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传动装置控制方法和系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN201380071678.2

申请日:

2013.02.01

公开号:

CN105026804A

公开日:

2015.11.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F16H 61/16申请日:20130201|||公开
IPC分类号: F16H61/16 主分类号: F16H61/16
申请人: 特纳动力系统有限公司
发明人: S·韦奇; N·J·盖尔莱格; B·G·德鲁斯; A·D·弗里曼
地址: 英国伍尔弗汉普顿
优先权:
专利代理机构: 北京市中咨律师事务所11247 代理人: 吴鹏; 马江立
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法律状态
申请(专利)号:

CN201380071678.2

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2017.11.10|||2016.01.27|||2015.11.04

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明涉及一种用于控制传动装置(106),特别是具有多个变速和变向离合器的机器的动力换档传动装置的方法和系统。该方法包括以下步骤:接收(202,252)换档指令以促使指定的离合器(例如,与指定的齿轮比相关联)的接合;以及,根据与所述指定的离合器相关联的运行条件阀值和所述指定的离合器接合时所处的运行条件之间的比较,确定所述指定的离合器是否适合于接合(204)。如果所述指定的离合器被确定为不适合于接合(218),那么,该方法包括:生成替代离合器控制信号以促使至少一个适合的替代离合器的接合。但是,如果所述指定的离合器被确定为适合于接合(220),那么,该方法包括:生成指定离合器控制信号(208)以促使所述指定离合器的接合。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于控制包括多个离合器的传动装置(106)的方法,所述方法包括:
接收(202)换档指令以促使指定离合器的接合;
确定(204)指定离合器是否适合于接合;以及
响应于确定所述指定离合器不适合于接合,生成(206)替代离合器控制信号,以促使至少一个适合的替代离合器接合;或
响应于确定所述指定离合器适合于接合,生成(208)指定离合器控制信号,以促使所述指定离合器的接合。

2.  根据权利要求1所述的方法,所述方法包括:
存储(212)与至少一个离合器相关联的运行阈值数据,所述运行阈值数据指示与所述至少一个离合器相关联的可耐受的至少一个运行条件阈值;
接收(214)运行条件数据,所述运行条件数据指示离合器接合时运行所处的至少一种主要运行条件;以及
通过比较所接收的运行条件数据和与指定离合器相关联的相应的至少一个运行条件阈值,确定(216)指定离合器是否适合于接合,其中:
如果所接收的运行条件数据在与所述指定离合器相关联的至少一个运行条件阈值之内,则确定(220)所述指定离合器适合于接合;以及
如果所接收的运行条件数据在与所述指定离合器相关联的至少一个运行条件阈值之外,则确定(218)所述指定离合器不适合于接合;

3.  根据权利要求2所述的方法,所述方法包括:
以连续的方式接收(214)运行条件数据,以确定(244)在所述至少一个替代离合器的接合之后所述指定离合器是否适合于接合;以及
响应于确定(244)所述指定离合器适合于接合,生成(208)指定离合器控制信号,以促使所述指定离合器的接合。

4.  根据权利要求3所述的方法,其中用来确定在至少一个替代离合器的接合之后所述指定离合器的接合适合性的运行条件阈值,是可调节的运行条件阈值,并且不同于用来确定在至少一个替代离合器的接合之前所述指定离合器的接合适合性的运行条件阈值。

5.  一种根据前述权利要求中任一项所述的方法,所述方法包括:
接收(214)运行条件数据,所述运行条件数据包括与传动装置输出速度、传动装置输入速度、所述指定离合器将要接合时的离合器速度和与所述传动装置(106)操作性耦接的机器相关联的机器速度中的一个或多个相关联的值;以及
存储(212)运行阀值数据,所述运行阀值数据相应地包括一个或多个运行条件阀值,所述一个或多个运行条件阀值选自于包括与所述至少一个离合器相关联的传动装置输出速度阀值、传动装置输入速度阀值、离合器速度阀值和机器速度阀值组成的组。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述传动装置(106)包括多个变速离合器和变向离合器,并且其中所述指定离合器包括指定的变速离合器或指定的变向离合器,所述替代离合器包括替代的变速离合器或替代的变向离合器。

7.  一种控制包括多个离合器的传动装置(106)的系统(130,150),所述系统(130,150)包括:
换档接收器模块(132),其可操作为接收换档指令,以促使指定离合器的接合;
离合器适合性模块(134),其可操作为确定所述指定离合器是否适合于接合;以及
离合器控制模块(140),其可操作为:
响应于所述离合器适合性模块确定所述指定离合器不适合于接合,生成替代离合器控制信号,以促使至少一个适合的替代离合器的接合;以及
响应于所述离合器适合性模块确定所述指定离合器适合于接合,生成指定离合器控制信号,以促使所述指定离合器的接合。

8.  根据权利要求7所述的系统(130,150),所述系统(130,150)进一步包括:
存储装置(136),其存储与至少一个离合器相关联的运行阀值数据,所述运行阀值数据表示与所述至少一个离合器相关联的可耐受的至少一个运行条件阀值;以及
运行条件监测模块(138),其可操作为接收表示离合器接合时运行所处的至少一种主要运行条件的运行条件数据。

9.  根据权利要求8所述的系统(130,150),其中所述离合器适合性模块(134)可操作为比较所接收到的运行条件数据和与所述指定离合器相关联的至少一个运行条件阀值,以确定所述指定离合器是否适合于接合,其中:
如果所接收到的运行条件数据在与所述指定离合器相关联的所述至少一个运行条件阀值范围内,那么,所述指定离合器适合于接合;以及
如果所接收到的运行条件数据在与所述指定离合器相关联的所述至少一个运行条件阀值范围之外,那么,所述指定离合器不适合于接合。

10.  根据权利要求7至9中任一项所述的系统(130,150),其中所述传动装置(106)包括多个变速离合器和变向离合器,其中,变速离合器和变向离合器的组合与传动齿轮比相关联,所述系统(130,150)包括传动装置控制模块(142),所述传动装置控制模块(142)可操作为:
响应于所述离合器适合性模块确定与指定的传动齿轮比相关联的指定的变向离合器和指定的变速离合器之一不适合于接合,生成替代的传动齿轮比指令,其中,所述替代的传动齿轮比指令促使所述离合器控制模块(140)生成相应的离合器控制信号,以促使相应的离合器的接合;以及
响应于确定所述指定的变向离合器和指定的变速离合器两者都适合于接合,生成指定的传动齿轮比指令;其中,所述指定的传动齿轮比指令促使所述离合器控制模块(140)生成相应的离合器控制信号,以促使所述指定的变速离合器和所述指定的变向离合器的接合。

说明书

说明书传动装置控制方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制包括多个离合器的传动装置的方法和系统,尤其是涉及一种用于电子式控制包括多个速度和方向离合器的动力换档传动装置的控制方法与系统。
背景技术
用于机器或车辆的动力换档传动装置通常包括多个变速和变向离合器,以及多个传动齿轮,其中变向和变速离合器的配对组合有效地补充传动齿轮以提供多个传动齿轮比。
例如,由操作者通过适合的控制器(例如操纵杆)可选择传动齿轮比,以常规方式从机器发动机向机器驱动装置提供所需动力的传输。
为改变机器行进中的方向操作员选择传动齿轮比变换,这对于尤其是诸如叉车等机器来说是普遍的。虽然一些变向换档是可以接受的,但例如从一个方向上的高速传动齿轮比变换到反向的低速传动齿轮比的高速变向换档是不希望有的,因为当指定换入的变速或变向离合器接合时,可能导致其一个或两个离合器受损。在许多动力换档传动装置中,指定换入的变向离合器通常最容易在高速变向换档中受损,因为机器的很多能量在这样的换档过程中被变向离合器有效吸收。
任何旨在使一个或所有变向离合器更大更强以防止其受损的尝试都存在问题,因为这种尝试一般昂贵或无法实现改进。虽然已知可以在接合较低速离合器之前选择更高速离合器以减轻高速变向换档中对离合器的损害,但用于实现此期望目的的系统是不成熟的液压/机械致动系统,其基本上是时基的,在接合较低速离合器之前自动并瞬间接合更高速离合器。由于向更高速离合器换档仅持续预定的太阳城集团量,因此,存在的风险是,当低速离合器被实际接合时,该离合器仍然可能遭受来自于机器的不希望的能量,由此导致低速离合器受损。
发明内容
根据本发明的第一个方面,其提供了一种用于控制包括多个离合器的传动装置的方法。该方法包括接收换档指令以促使指定的离合器接合,并自动确定指定离合器是否适于接合。然后该方法包括响应于确定指定离合器不适合接合,生成替代离合器控制信号以促使至少一个适合的替代离合器的接合。或者响应于确定指定的离合器适合于接合,生成被指定离合器控制信号以促使指定离合器的接合。所述方法可以包括在生成替代离合器控制信号后,响应于确定指定离合器适合于接合而生成指定离合器信号。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于控制包括多个离合器的传动装置的系统。该系统包括换档接收器模块,可操作用于接收换档指令促使指定离合器的接合;以及离合器适合性模块,可操作用于确定指定离合器是否适合于接合。此外,该系统还包括离合器控制模块,可操作用于生成替代离合器控制信号以促使至少一个适合的替代离合器的接合,以响应离合器适合性模块对指定离合器不适合于接合的判定。该离合器控制模块还可操作用于生成指定离合器控制信号,以促使指定离合器的接合,以响应离合器适合性模块对指定离合器适合于接合的判定。
相应地,根据本发明的第三方面,提供了一种包含指令的非暂时性机器可读介质,当机器执行指令时,促使机器接收换档指令信号,促使指定离合器的接合。自动地确定指定离合器是否适合于接合;并且生成替代离合器控制信号,促使至少一个适合的替代离合器的接合,以响应对指定离合器不适合接合的判定。或生成指定离合器控制信号促使指定离合器的接合,以响应对指定离合器适合接合的判定。
附图说明
图1示出根据示例性实施例的包括传动装置控制系统的动力系的方框图;
图2示出根据示例性实施例的传动装置控制系统的方框图;
图3示出根据示例性实施例的传动装置控制系统的方框图;
图4示出根据示例性实施例,响应于接收到换档指令信号的控制传动装置方法的高层流程图;
图5示出根据示例性实施例,用以确定至少指定的离合器接合的适合性的控制传动装置方法的一部分的相对低层流程图;
图6示出根据示例性实施例,用以确定另一替代的离合器接合的适合性的控制传动装置控制系统方法的一部分的一部分高层流程图;
图7示出根据示例性实施例,响应于接收到换档指令信号的控制传动装置方法的另一高层流程图;
图8示出根据示例性实施例,响应于接收到换档指令信号的控制传动装置方法的相对低层流程图;以及
图9示出根据示例性实施例,用于齿轮比传动换档的逻辑流程图。
具体实施方式
在以下描述中,出于说明的目的,诸多具体细节被阐述以提供示例性实施例的彻底理解。然而,显然,对于本领域技术人员来说在没有这些具体细节的情况下也可以实现本实施例或其它实施例。
参照附图的图1,根据本发明的机器或车辆的动力系总体由附图标记100所指示。动力系100包括内燃发动机102,其通过传动装置106耦接到机器驱动装置104。传动装置106包括可操作地连接到发动机102的可旋转的输入轴108,和可操作地连接到驱动装置104的可旋转的输出轴110,驱动装置104通常包含驱动轴。输入轴108可以以转换方式经由变矩器装置(未示出)耦接到发动机102。与动力系100相关联的机器可以是工程机器或车辆,例如,叉车机/卡车等。
尽管未详细示出,传动装置106通常包括动力换档传动装置,其包括多个离合器(未示出),具体地说是多个变速离合器(速度离合器)和变向离合器(方向离合器)。离合器可以是传统的湿式盘式离合器。在示例性实施例中,传动装置106可以包括六个离合器配置,包括:两个正向变向离合器:正向低速(FWD LOW)和正向高速(FWD HIGH);一个反向变向离合器(REV);以及三个变速离合器:第一变速离合器(SPD1)、第二变速离合器(SPD2)和第三变速离合器(SPD3)。为了易于说明,说明书通篇使用赋予各个不同变速和变向离合器的命名。
尽管不进一步讨论,应当意识到,在其它示例性实施例中,动力换档传动装置可能具有不同的离合器配置,例如,与所描述的示例实施例不同数量的变向和变速离合器。
无论如何,成对的变向离合器和变速离合器的组合有效地提供多个传动齿轮比,控制发动机102和驱动装置104之间的动力传输。传动装置106可以是分离式动力换档传动装置,要求至少一个方向离合器和一个速度离合器以提供传动齿轮比,否则该传动装置106处于空档。传动齿轮比参考表1可以更好地理解:
表1:动力换档离合器-传动齿轮比矩阵

在表1中,传动齿轮比或传动/齿轮比被设置为正向传动齿轮比1F、2F、3F、4F、5F、6F,和反向传动齿轮比1R、2R、3R。如上文命名的速度和方向离合器接合以提供被对应地标记的相应的传动齿轮比。例如,对于已接合的2F的传动齿轮比,FWD HIGH方向离合器和SPD1速度离合器被接合,并且对于2R的传动齿轮比,REV方向离合器和SPD2速度离合器被接合。
不同传动齿轮比(例如如表1所提供的)通过由操作人员或用户经由位于该机器的驾驶室内的控制杆或切换装置111所选择的传动或齿轮档位进行接合。操作者选择期望的齿轮比,例如利用控制杆111选择2F,生成换档信号,有效地促使已接合的传动齿轮比分离,并且通过几乎同时接合与齿轮比2F相关联的首先SPD1速度离合器然后FWD HIGH方向离合器来接合齿轮比2F。换档信号可以指示与所选的传动齿轮比相关联的单独的速度和方向离合器。相反,或此外,换档信号可以指示所选的传动齿轮比,其速度和方向离合器可以通过关联来确定。
已接合的方向或速度离合器在一定的换档过程中可以或可以不分离并重新接合。例如,参考速度离合器,在速度变换中在同一方向从齿轮比2R到1R,当速度离合器从SPD2变至SPD1时,REV离合器不需分离。然而,在一些示例性实施例中,REV和SPD2离合器均会分离,且离合器REV和SPD1在齿轮比2R到1R的速度变换过程中均会重新接合。可以理解的是,类似的情况适合于相同速度的方向变换,如果只有方向离合器被要求改变,那么速度离合器仍保持接合。然而,为便于说明,将进一步参考示例性实施例,在接合指定的传动齿轮比之前,已经接合的速度和方向离合器均会从操作性接合中分离,而无论当前传动比的当前离合器是否为将要接合的待换入传动比所共有。
在任何情况下,传动装置106的离合器通常为液压致动离合器,设置在液压回路中,且每个离合器都可响应于流向其的受压液压流体的致动流,按常规方式操作为操作性接合。离合器由电磁阀装置118进行控制,电磁阀118包括与每一个离合器相对应的电磁阀。例如,电磁阀的致动为,在接收到适合的控制信号时,由此促使电磁阀引导,或导致受压液压流体的致动流的方向流向相应的离合器,从而促使离合器的操作性接合。控制信号可以切换电磁阀开/关,从而控制离合器的接合。在使用中,例如,初始时电磁阀先由2安培电流通电,然后降到800毫安。
如图2中更详细示出,传动装置106可以电子耦接到传动装置控制系统130。传动装置控制系统130可以至少通过控制离合器的接合来电子地控制传动装置106的运行。
尽管没有示出,传动装置控制系统130包括多个传统电子部件、模数转换器、输入输出设备、电磁阀驱动器、电子电路以及一个或多个处理器。应当理解的是,一个或多个处理器可以包括一个或多个微处理器、控制器或任意其它适合的计算设备、资源、硬件、软件或嵌入式逻辑块。同样未示出的是,传动装置控制系统130可以包括处理器中的存储器、主存储器、和/或硬盘驱动器,其装载有一组非暂时性机器可读指令或软件/代码,当被一个或多个处理器执行时,这些指令或软件/代码会促使系统130如本文所描述的方式进行运作。
在图2中,传动装置控制系统130包括多个部件或模块,以对应由其完成的功能任务。在此方面,说明书中的“模块”将被理解为包括代码的可识别部分、计算或可执行指令、数据或计算对象以实现特殊功能、操作、处理或程序。应说明,模块不需要通过软件来实现;模块可通过软件,可选地通过硬件或软件与硬件的组合实现。此外,模块并不必须并入一个系统,例如,系统130可以横跨多个其它设备和系统以实现本文所描述的功能。
在一个示例性实施例中,执行上述机器可读指令或软件/代码的一个或多个处理器,可以有效地提供本文所描述的模块或其功能。
传动装置控制系统130可以包括换档接收器模块132,其可操作为接收换档指令以促使所指定的离合器接合。接收器模块132接收的换档指令可以可选地包括由操纵杆响应于传动齿轮比的选择而生成的换档信号。然而,换档指令通常可包括表示对应于特定传动齿轮比选择的换档信号的数据。换档指令可包括表示根据特定传动齿轮比的选择而待接合的指定速度和/或方向离合器的太阳城集团。然而,在一些示例性实施例中,换档指令可简单地包括表示特定传动齿轮比的选择的太阳城集团,模块132因此可配置为通过关联来确定或推断待接合的指定速度和/或方向离合器。在任何情况下,应当理解的是,系统130可以可操作为响应于操作者选择来确定待接合的指定速度和/或方向离合器。
此外,应注意的是,虽然最初参考用于控制所指定的单个离合器接合的模块来描述系统130,但系统130可如下文将讨论的那样,用于控制由速度和方向离合器这两者所提供的传动齿轮比的接合。
传动装置控制系统130还可包括离合器适合性模块134,离合器适合性模块134可以可操作为响应于换档接收器模块132接收换档指令来确定所指定的离合器是否适合于接合。为此,传动装置控制系统130可包括存储数据(例如,与传动装置106的一个或多个离合器相关联的运行阀值数据)的存储器装置136。运行阀值数据可指示与相应离合器相关联的可耐受的至少一个运行条件阀值。
为此,应注意的是,传动装置106的每一个离合器可包括与其相关联的一个或多个运行条件阀值或极限值,其中如果/当接合时,在该阀值或极限值之外操作离合器会导致或增加离合器损坏的风险。可通过一个或多个运行耐受带或运行耐受值来表示或限定运行条件阀值。在一个示例性实施例中,运行条件阀值可表示例如在使用过程中不导致离合器损坏的情况下离合器的最大容许转速、或离合器将能够耐受的最大容许能量、转矩或温度。在所讨论的示例性实施例中,运行条件阀值由传动装置输出速度阀值表示。
传动装置控制系统130还包括运行条件监测模块138,其可操作为连续接收,例如与所指定的离合器在接合时将所处的主要运行条件相关联的(与传动装置106或动力系100相关联的)运行条件数据。接收到的运行条件数据通常与运行条件阀值匹配,并且由此,在所讨论的示例性实施例中,运行条件数据包括由传感器122测量或确定的传动装置输出速度值。
为了简便起见,在适用的情况下,应注意的是,在说明书中术语“传动装置输出速度阀值”和“传动装置输出速度”可参考其代表值,即“传动装置输出速度阀值”和“传动装置输出速度值”,反之亦然。
离合器适合性模块134可操作为将所接收的传动装置输出速度值与存储在存储器装置136中的传动装置输出速度阀值相比较,以确定所指定的离合器是否适合于接合。尤其地,如果所接收的传动装置输出速度值在传动装置输出速度阀值之内,例如,如果所接收的传动装置输出速度值低于传动装置输出速度阀值,那么模块134确定所指定的离合器适合于接合。同样地,如果所接收的传动装置输出速度值在传动装置输出速度阀值之外,例如如果所接收的传动装置输出速度值高于/等于传动装置输出速度阀值,那么模块134可以可操作为确定所指定的离合器不适合于接合。
为了进行上述比较,模块134可以取特定太阳城集团窗口内的传动装置输出速度阀值的平均值,或可在接收到传动装置输出速度阀值的瞬时进行上述比较。
可选地,运行条件阀值为取决于运行条件或机器参数(例如换档感觉或操作者观察到的振动、提高离合器能量等)可调整的。为了进行比较,系统130可以可操作为接收输入以控制模块134所使用的运行条件阀值。
运行条件阀值通常通过试验、实验或计算来确定。例如,如果离合器具有与其相关联的某一最大可耐受运行条件阀值,例如最大转速或离合器温度,高于该阀值时,离合器将会损坏,则确定在离合器将会达到该可耐受转速或温度时的相应的传动装置输出速度阀值,并用作与离合器相关联的运行条件阀值。类似地,可确定对应于由模块138所接收的其他运行条件数据的其他运行阀值。
由此推断在其他示例性实施例中,模块138可配置为接收多个可测量参数或与传动装置106或动力系相关联的运行条件数据(例如,离合器速度,传动装置输入速度,发动机速度和经由适合的传感器或经计算的机器速度)。对应的运行条件阀值(与所接收的参数匹配)由此存储在存储器设备136中。
在离合器温度阀值的情况下,离合器温度阀值由构成离合器的材料确定,或者换句话说离合器温度阀值是离合器材料特性的函数。然而,离合器温度是离合器能量的函数。离合器吸收的能量是机器惯量(质量和速度)、传动装置惯量(齿轮比变化和速度)以及接合离合器的太阳城集团的函数。进入离合器和离开离合器的相对速度差值是已知(齿轮比变化)或预先确定的。机器的质量和完全接合离合器的太阳城集团是已知或预先确定的。因此由此可见,唯一的变量是速度。换句话说,离合器温度是机器质量、齿轮比变化、离合器接合太阳城集团以及机器速度的函数,其中速度是唯一变量。
传动装置控制系统130进一步包括离合器控制模块140,离合器控制模块140可操作为响应于离合器适合性模块134确定所指定的离合器不适合于接合,生成替代的离合器控制信号以促使至少一个适合的替代的离合器接合。由此可以断定,模块140可操作为响应于离合器适合性模块134确定所指定的离合器适合于接合,生成指定的离合器控制信号以促使所指定的离合器接合。
在所指定的离合器接合之前替代离合器通常暂时接合。这里,运行条件监测模块138可操作为在替代离合器接合之后以连续方式接收传动装置输出速度,离合器适合性模块134可操作为在至少一个替代离合器的接合之后基于连续接收到的传动装置输出速度来确定所指定的离合器是否适合于接合。
当在替代离合器接合之后确定所指定的离合器是否适合于接合时,模块134可操作为将接收到的传动装置输出速度与初始用来确定所指定离合器的适合性的第一传动装置输出速度阀值和第二运行阀值二者之一进行比较,第二运行阀值也与所指定的离合器相关联,表示为第二传动装置输出速度阀值,稍低于初始使用的阀值。例如,第一传动装置输出速度阀值可以是650赫兹并且第二传动装置输出速度阀值可以是600赫兹。根据机器的运行条件或机器的运行参数(例如,操作者所注意到的换档感觉或振动、增加的离合器能量等),第二传动装置输出速度阀值可以是可调节或可调整的。
如果,在替代离合器接合后,指定的离合器被确定为适合于接合,则离合器控制模块140操作为生成指定的离合器控制信号以促使指定的离合器接合。替代离合器比指定的离合器更强大并且其具有的传动装置输出速度阀值高于指定的离合器的传动装置输出速度阀值。以这种方式,所指定的离合器如果接合,则不会处于通常会损坏指定的离合器的运行条件。当这样运行安全而不会将其置于会使其损坏的风险中时,则所指定的离合器接合。
离合器控制模块40可操作为确定在指定的离合器接合之前是否接合另一替代的离合器。这可基于存储在存储器装置136内的预定规则。
在生成替代的离合器控制信号之后,离合器控制模块140可以可操作用于响应于确定至少一个另一替代的离合器适于接合,在生成替代的离合器控制信号之后以顺序的方式生成另一替代的离合器控制信号,以在生成所指定的离合器控制信号之前促使至少一个预先选择的另一替代的离合器接合。
如上面提到的,应指出的是,当接收换档指令时,存在与所选择的特定的所指定的相关联的传动齿轮比相关联的所指定的方向离合器和所指定的速度离合器。例如,另外参照表1,如果接收到换档指令以从当前接合的传动齿轮比2R接合所指定的传动齿轮比2F,则所指定的方向离合器是FWD HIGH,且所指定的速度离合器是SPD1。
在一个示例性实施例中,传动装置控制系统130可以可选地包括传动装置控制模块142,传动装置控制模块142可操作用于响应于离合器适合性模块134确定与所指定的传动齿轮比2F相关联的方向离合器FWD HIGH或速度离合器SPD1不适于接合来生成替代的传动齿轮比指令,以促使变换到替代的齿轮比,例如,齿轮比3F。通常,方向离合器FWD HIGH更易因高速的方向换档而受损,且因此,确定FWD HIGH离合器对所指定的接合的适合性是重要的。在一个示例性实施例中,模块142可以可操作用于以上述方式操作模块134以确定所指定的离合器中的每一个的适合性。此外,应指出的是,传动齿轮比指令可以促使离合器控制模块140同样以上述方式生成对应的替代的速度和方向离合器控制信号,以促使替代的传动齿轮比3F接合。在接合齿轮比3F时,经过离合器的能量受到了控制。此外,应指出的是,与传动装置换档相关联的能量的尖峰通常被齿轮比3F,尤其是方向离合器FWD LOW吸收,这是因为当接合传动齿轮比时,速度离合器在方向离合器之前接合,因此方向离合器承受大部分换档扭矩或能量。
在一个示例性实施例中,可以理解的是,替代的传动齿轮比指令促使离合器控制模块140生成相应的离合器控制信号以促使替代的速度和方向离合器接合。如上所述,例如,一个离合器可以由替代的齿轮比和所指定的齿轮比共用,为便于说明,当提及替代的传动齿轮比时,此共用的离合器将仍然被称为替代的离合器。同样,当提及所指定的传动齿轮比时,共用的离合器将被称为所指定的离合器,视情况而定。
无论如何,传动装置控制模块142可以可操作用于响应于模块134确定FWD HIGH和SPD1均适于接合来生成所指定的传动齿轮比指令,以促使变换到所指定的传动齿轮比2F。
模块142可以可操作用于生成另一替代的传动齿轮比指令,以相应地操作模块140来有效地生成另一替代的离合器控制信号,以促使接合另一替代的传动齿轮比。例如,在从齿轮比2R变换到2F时,如果替代的齿轮比是1R,则模块142和140可以在选择所指定的齿轮比2F之前有效地促使从1R接合齿轮比1F。这里,鉴于齿轮比1R是替代的齿轮比,齿轮比1F是另一替代的齿轮比。由此得出,虽然从齿轮比2R变换到2F,系统130可以在变换到所指定的传动齿轮比2F之前促使首先变换到替代的传动齿轮比3F,但是系统130可以可操作用于相反从传送比2R变换到1R到1F,然后变换到所指定的传动齿轮比2F。后者是低能量变换,但是对操作者将是更易感觉到的。
从齿轮比2R到2F的换档是到FWD HIGH的有效换档和降档,这导致操作者可以感知到的不期望的振动,因为振动可以有效地与加速变化率相关。然而,因为从齿轮比2R变换到替代的传动齿轮比3F时是齿轮比相同的,所以感知到的从齿轮比3F到2F的变换更平缓,与机器相关联的振动减少。
虽然如以上所提到,值得注意的是,出于完整性考虑,促使将换入的离合器接合的离合器控制信号也自动地促使已经接合的当前的离合器分离。
可以理解的是,传动装置控制模块142可操作用于生成替代的传动齿轮比指令,以促使在同一方向的速度降档或升档的情况下在指定的速度齿轮比之前变换到替代的速度齿轮比,其方式类似于本文所述的方向改变齿轮选择。
例如,系统130也可以可操作用于禁止一定的换档请求,并且如果检测到某些运行条件,则降低发动机速度。特别地,系统130可以被配置为禁止变换到低档(速度降档)的请求以防止发动机超速和/或对传动装置机构的损害。
如果操作者请求比当前已接合的齿轮更低的档位,如果传动装置输出转速小于或等于用于下一个低档的最大允许速度(运转速度),系统130将执行降档。如果传动装置输出转速在用于下一个低档的运转速度之上,则系统130将禁止降档。如果维持请求,且传动装置输出转速低于用于下一个低档的运转速度,则档位将换到下一个低档。此过程将继续直到达到所请求的或所选择的档位。如果在原始的请求被处理之前做出另一档位请求,则最后的请求将获得优先权并经受正常的换档禁止。
现在参照附图的图3,其中示出传动装置控制系统150的一个示例性实施例。传动装置控制系统150是前文所描述的传动装置控制系统130的一个示例性实施方式,并且因此先前的讨论基本上适合于对图3的讨论。
系统150可以包括多个硬件元件。特别地,传动装置控制系统150可以包括机器控制元件152和通过控制器区域网络通信装置158通信地联接到传动控制元件156的发动机控制元件154。系统150的一些元件可以通过适当的数据链路装置160通信地联接。系统150还包括用于故障诊断的故障诊断模块161和允许软件闪存到控制器的代码。
元件152、154和156可以包括上文参考系统130描述的常规电子电路,应指出的是,传动控制元件156可包括与如上文所述的系统130相关联的所有模块。
机器控制元件152通信地联接到多个传感器和切换器162。特别地,元件152通信地联接到驻车制动器状态传感器或切换器、工作制动器压力切换器、齿轮空档超越切换器和倒车报警装置。元件152也通信地联接到操纵杆/切换装置111以通过致动操纵杆111生成的换档信号接收来自操作者的换档请求。切换器164、166、168分别对应于方向、升档速度和降档速度换档,并且可通过操纵杆111进行操作。
在一个示例性实施方式中,机器控制元件152可以可操作用于为指定的离合器传送换档信号,该信号通过上述方式通过操纵杆从操作者接收,以可被元件156接收的换档指令的形式通过装置158被传送到传动控制元件156。
相反,或此外,对传动控制元件156,机器控制元件152可以可操作用于取决于检测到的运行条件禁止从操作者接收的一定的换档请求。
传动控制元件156通信地联接到并且可操作为直接接收来自传感器122和124的传动装置输出速度值。元件156也通信地联接到传感器162,包括发动机冷却液温度传感器、传动装置流体温度传感器、液压温度传感器。此外,为控制风扇反向电磁阀170、指令风扇速度电磁阀172,以及泵排量电磁阀174,传动控制元件156可以可操作用于控制电磁阀装置118的每一电磁阀,从而控制如上的各相对应的离合器。特别地,元件156能够控制FWD LOW离合器电磁阀118.1、FWD HIGH离合器电磁阀118.2、REV离合器电磁阀118.3、SPD1离合器电磁阀118.4、SP2离合器电磁阀118.5,以及SP3离合器电磁阀118.6。
传动控制元件156可以可操作用于通过由此生成的离合器控制信号来控制各电磁阀装置118。元件156被配置为生成并通过与传动控制元件156相关联的电磁阀驱动器软件或电路来发送离合器控制信号至电磁阀装置118的各电磁阀。离合器控制信号也可以可选地被发送给并操作电磁阀172、174、176中的一个或多个,只要它们有助于期望的离合器的接合。
传动装置控制系统130也可以配置成通过发动机控制元件154接收指示发动机速度的数据。为此,发动机控制元件154通常可以通信地联接到发动机速度传感器以接收指示发动机速度的数据。
现在将参考图4至图8进一步描述使用中的示例性实施例。参考图1至图3,描述了图4至图8中所示的示例方法,其通常由传动装置控制系统130、150实施,但应理解的是,示例方法也可以适合于其他系统(未示出)。图4至图8中所示的方法是与存储在计算机可读介质上的一组非暂时性计算机可执行指令相关联的计算机实现方法,当该非暂时性计算机可执行指令由计算设备执行时,促使该计算设备提供如本文所述的方法。
参考图4,其中依照示例性实施例示出了用于控制传动装置例如传动装置106的方法200的高层流程图。方法200包括在方框202处接收换档指令,以促使所指定的离合器接合。依照示例性实施例,可响应于操作者而通过相应机器驾驶室中的操纵杆进行传动齿轮比的选择而接收换档指令。
响应于接收离合器指令,方法200包括在方框204处自动地确定所指定的离合器是否适合于接合。在方框204处的步骤大致确定所指定的离合器如果接合是否将能处于与传动装置106相关联的运行条件。该确定可以基于传动装置106或动力系100的运行条件,以及与所指定的离合器相关联的相应运行条件阀值。该运行条件可以由所接收的运行条件数据来确定,例如从与传动装置106相关联的传感器122和/或124所接收的传动装置输出速度数据所表示的传动装置输出速度。因此,该运行条件阀值可以是与所指定的离合器可处于的可耐受运行条件相关联的传动装置输出速度阀值。
在其它示例性实施例中,该运行条件数据可以包括与传动装置106或动力系100相关联的其它数据,指示所指定的离合器接合时所处的主要运行条件。方法200可以因此包括选择运行条件阀值,以对应于所接收的相应运行条件数据。
响应于确定所指定的离合器适合于或不适合于接合,方法200可以在方框206处进一步包括生成替代的离合器控制信号,以促使至少一个适合的替代离合器的接合。响应于确定所指定的离合器不适合于接合,该替代离合器可以被预先选择为接合。该替代离合器可以强于所指定的离合器,并且根据与传动装置106相关联的主要运行条件可能更适合于被接合。因此,该替代离合器可以比所指定的离合器具有更高的运行条件阀值。采用这种方式,所指定的离合器可以免于在主要运行条件下接合,在主要运行条件下,与换档相关联的能量尖峰在接合时很可能对所指定的离合器造成损坏。相反,与换档相关的能量尖峰被替代的离合器吸收。
因此,响应于确定所指定的离合器适合于接合,方法200可以在方框208处包括生成指定离合器控制信号,以促使所指定的离合器接合。如果方法进行到方框208处,则与传动装置106或动力系100相关联的运行条件使得所指定的离合器可以接合而不会促使其损坏。以这种方式,如果确定所指定的离合器能够在使用中经受其将要处于的运行条件,则所指定的离合器可以仅响应于换档指令而自动接合。
方法200可以仅仅在可能对离合器造成损坏的那些换档情况下被执行或触发,例如高速变向传动装置换档、或在相同方向上的不期望的速度升档或降档。与传动装置106相关联的所有其它换档可以按常规方式进行,以禁止防止某些传动装置换档。
生成的离合器控制信号可以发送给电磁阀装置118的相应电磁阀,以例如按常规方式致动相应离合器。
参照附图中的图5,示出方法210的相对低层流程图。方法210包括在方框212,将运行阈值数据存储在存储器装置中,例如,系统130的存储器装置136。运行阈值数据包括可耐受的一个或多个运行条件阈值,具体而言,与传动装置106相关联的一个或多个离合器相关联的可耐受的运行条件阈值,其中至少一个运行条件阈值可通过电子方式调整,例如,由工程师或技术员来调整。在一个示例性实施例中,运行阈值数据可以包括与离合器、第一传动装置输出速度阀值以及第二传动装置输出速度阀值相关联的两个传动装置输出速度阈值。在一个示例性实施例中,传动装置106中的每一个离合器可具有与之相关联的运行阈值数据,例如,至少以禁止一定的换档。
方法210包括在方框214处接收包括来自传感器122和/或124的传动装置输出速度或其代表数值的运行条件数据。运行条件数据可以指示所指定的离合器如果接合将可操作地承受的至少一个主要运行条件。如上所述,运行条件数据可以选自与传动装置106或动力传动系100相关联的各种的可测量的或可测定的参数,这些参数指示所指定的离合器将接合时的运行条件。方法210可以包括不断地接收和有效地监测运行条件数据。
然后方法210包括在方框216处,基于与所指定的离合器相关联的存储的运行条件阈值数据和指示所指定的离合器接合时运行所处的主要运行条件的接收到的运行条件数据中的一者或两者来确定运行条件是否适合于与所指定的离合器接合。具体而言,方法210包括通过将接收的运行数据与和所指定的离合器相关联的存储的运行阈值数据进行比较来确定所指定的离合器是否适合于接合。例如,如果接收到的传动装置输出速度值大于或等于对应的存储的传动装置输出速度阀值,则方法210包括在方框218处,确定所指定的离合器不适于接合。
然而,如果接收到的传动装置输出速度值小于对应的存储的传动装置输出速度阀值,则方法210包括在方框220处,确定所指定的离合器适于接合。
可以理解的是,方法200的方框204中的步骤可以大致包括以下步骤:方框216、218以及220,视情况而定。
在其他示例性实施例中,可以理解的是,方法210可以包括将接收到的运行条件数据与运行阈值带或范围而非数值进行比较。
现在参考附图中的图6,示出方法230的高层流程图。在一个示例性实施例中,方法230通常在替代的离合器以如上参考方法200的方式接合之后继续执行。
方法230可以包括在方框232,确定另一替代的离合器是否应当接合。这可以通过在存储器装置136中查询任何预存储的用以接合另一替代的离合器的指示来完成。在其他示例性实施例中,方框232中的步骤包括接收传动装置输出速度值并将其与和另一个替代的离合器相关联的传动装置输出速度阈值进行比较,以确定另一个替代的离合器用于接合的适合性,其方式与参考上述方框216、218和220中的步骤所描述的适合性确定方式相类似。
如果确定另一个替代的离合器应当接合,则方法230包括在方框234,在生成替代的离合器控制信号之后以顺序的方式生成适合的另一个或随后的替代的离合器控制信号,以促使另一个替代的离合器以顺序的方式接合。可以理解的是,替代的离合器可以可选地接合以减少换档到所指定的离合器的总能量。
如果在方框232,确定另一个替代的离合器不应接合,则方法230包括在方框236,继续确定所指定的离合器是否适于接合。虽然未示出,但是在方框236中的步骤之前,方法230可以包括接收传动装置输出速度值的步骤,方式与方法200的方框214中的步骤相类似。由此得出,在方框234中的步骤之后,方法230也继续进行接收传动装置输出速度值的步骤(未示出),类似于方法200的方框214中的步骤。
在任何情况下,方框236的步骤可以与上面参考方法200的方框204描述的类似的方式进行。然而,用在方框236的步骤中的传动装置输出速度阀值可以不同于用在方法200的方框204的步骤中的传动装置输出速度阀值。特别地,用在方法200的方框204的步骤中的传动装置输出速度阀值,是第一传动装置输出速度阀值(例如650赫兹),而用在方框236的步骤中的传动装置输出速度阀值,是第二可调节的较低的传动装置输出速度阀值(例如600赫兹)。视情况而定,在生成替代的离合器控制或另一替代的离合器控制信号之前和之后,分别使用两种传动装置输出速度阀值(第一及第二)。
如果在方框236确定指定的替代的离合器应当被接合,则方法230包括在方框208生成指定的离合器控制信号以促使该指定的离合器按与参考方法200描述的类似方式而接合。然而,如果指定的离合器不适合接合,方法230按与方法200的方框214的步骤类似的方式前进到步骤(未示出),并然后再次到方框236的步骤,由此以连续的方式确定指定的离合器是否适合接合。
参考图7,其中示出了用于控制传动装置的方法240的另一高层流程图。方法240具有与上述方法类似的步骤,因此相同的附图标记用来表示类似的步骤/方框。此外,除另外指出,不再为上述的类似的方框或步骤给出进一步的描述。
特别地,方法240基本上类似于方法200。然而,方法240的区别在于它包括如下步骤:在方框214,以与上面参考方法210描述的类似的方式,在替代的离合器控制信号生成之后或替代的离合器接合之后按持续或连续的方式,接收传动装置输出速度值。
然后方法240包括响应于在方框214的步骤处持续地接收传动装置输出速度值,在方框244处确定指定的离合器是否适合接合。换句话说,在替代的离合器接合之后持续监测传动装置输出速度直到指定的离合器适合接合。
方框244的步骤可按与上述方框204或236类似的方式执行。如果在方框244处指定的离合器被确定适合接合,则方法240按上述方式前进到方框208。
以这种方式,指定的离合器仅仅当确定是安全的时候而被致动,以便替代的离合器有效地使传动装置105减速以达到用于指定的离合器接合的安全的运行条件。此外,应当注意,指定的离合器最终被接合,但是由于在不适合的运行条件下相同的接合对其的损害被替代的、更强的离合器的接合来缓解,直到达到用于接合指定的离合器的安全的运行条件。
参考图8,示出了根据本发明的相对低层的方法250的流程图。应该注意到,方法250基本上类似于上述的方法200。然而,方法250更详细地说明与参考表1的传动装置106相关联的多个速度和方向离合器。
方法250包括接收换档指令以换档到由操作者选择的特定的指定的齿轮传动比。例如,如果操作者从当前接合的为2R的传动齿轮比选择传动齿轮比2F,则接收到的换档指令促使2F的接合。应该注意,2F与方向离合器FWD HIGH以及速度离合器SPD1相关联,并且方法250可以包括确定与指定的传动齿轮比相关联的各自的速度和方向离合器的步骤。
然后,方法250包括,例如通过首先在方框252处确定所指定的变向离合器FWD HIGH是否适合于接合,从而自动确定是否适合于从当前已接合的传动齿轮比2R接合所指定的传动齿轮比2F。方框252处的步骤可以基本上与上述方框204、236或244处的步骤类似。如果所指定的方向离合器FWD HIGH被确定为不适合于接合,那么方法250包括在方框256处生成替代的传动齿轮比指令,以根据预定的规则,促使预选的替代传动齿轮比(例如3F)接合。替代的传动齿轮比指令促使3F所对应的速度离合器首先接合,然后与3F相关联的FWD LOW方向离合器接合,使得换档的能量大体上被FWD LOW离合器吸收,FWD LOW离合器强于所指定的FWD HIGH离合器。
如果方向离合器FWD HIGH在方框254处被确定为适合于接合,那么方法250包括一个附加步骤。尤其地,方法250包括在方框258处按如上参考方框252处的步骤所述的类似方式其次确定与指定的传动齿轮比2F相关联的速度离合器SPD1是否适合于接合。
如果速度离合器SPD1被确定为不适合于接合,那么方法250包括继续进行前述的方框256处的方法步骤。然而,如果速度离合器SPD1被确定为适合于接合,那么方法250包括在方框260处生成所指定的传动齿轮比指令,以促使齿轮比2F接合。
虽然未明确示出,但应当注意的是,以如上的类似方式,方法250可以包括在方框256处生成替代的传动齿轮比指令之后,连续地监测传动装置输出速度。在这种情况下,该方法则包括(同样未明确示出)响应于确定所指定的传动齿轮比2F适合于接合而生成所指定的传动齿轮比指令。以这种方式,如果2F被确定为不适合于接合,那么3F将短暂地接合,直到运行条件适合2F接合时为止。因而,传动齿轮比的流程是从2R到3F到2F,机器最终以如操作者最初选择的传动齿轮比2F接合。
因此,可以警告操作者(例如通过驾驶室内的显示器装置)中间的替代齿轮比发生了换档。然而,在大多数示例性实施例中,替代的齿轮比仅仅在所指定的齿轮比之前发生短暂地接合(例如数毫秒和/或数秒或更久,取决于用于适合于所指定的齿轮比的接合的运行条件所花费的太阳城集团),所以不将替代齿轮比的接合告知操作者。
在一些示例性实施例中(未示出),生成一个以上的替代传动齿轮比指令。例如,可以生成随后的替代传动齿轮比指令,以促使替代的离合器按顺序接合。从齿轮比2R换档到2F的一个以上的替代离合器的传动齿轮比流程因此可以是齿轮比2R到1R到1F到2F。虽然这样可以降低所指定的传动齿轮比2F发生接合时的能量,但需要注意的是,此换档可被操作者感觉到。
传动齿轮比指令可以促使生成相应的离合器控制信号,该信号进而会促使相应的传动齿轮比的接合。例如,用于所指定的传动齿轮比2F的传动齿轮比指令,促使生成相应的所指定的方向离合器控制信号,从而促使FWD HIGH离合器的接合,且相应的所指定的速度离合器控制信号促使SPD1离合器的接合。
虽然参考高速方向齿轮比的变化进行了描述,但应该注意到,方法250可以用于相同方向上不期望的升档或降档速度变化,这样如果所指定的齿轮比被确定为不适合于接合,那么在相同方向上替代齿轮比会在所指定的齿轮比之前发生接合。例如,如果请求将齿轮比从6F换档到2F,那么方法250在根据传动装置输出速度按本文所述的方式确定2F不适合于接合时,可以在2F发生接合之前,促使替代的更适合的齿轮比在相同方向上先发生短暂的接合。
参照图9,示出了传动装置106相关联的通用传动装置换档映射图300所对应的逻辑流程图。还参考表1描述图9。如本文所述,映射图300可以由传动装置控制系统130、150实现。
换档映射图上的每一符号将传动方向和齿轮比选择表示为当前状态(状态R2、F2等),对应于如表1所示的齿轮比2R、2F等。此外,N状态是与一个或两个离合器分离的条件相对应的空档状态。
具有箭头的互连线代表双向的条件性路径以基于操作者输入来选择未来状态。具有一个箭头的相互连接代表单方向路径。
操作者使用升档切换器166和降档切换器168来控制竖直映射移动。方向切换器164和离合器锁来控制水平映射移动。
在映射图300中的互连线302代表不受限制的状态改变。互连线304代表基于传动装置输出轴频率的受限制的状态改变。
互连线306代表基于传动装置输出轴频率和方向选择的受限制的状态改变。一旦传动装置输出轴频率超过一方向的阈值,则阻止相反方向直到频率再次下降至低于阈值。然而,不管频率如何,初始位置的再次接合会被允许。一旦在F6中获得2000赫兹,例如,F6到N6到F6被允许,但是N6到R3被阻止。
互连线308代表基于传动装置输出轴频率(和线304一样)的受限制的状态改变。此外,控制系统130应确保如果先前状态是R2到N3,则在降档至F2之前F3至少保持1500毫秒。
互连线310代表基于前一状态的受限制的状态改变。此外,控制系统130确保如果先前状态是R2到N3,则在升档至F4之前F3至少保持1500毫秒。
太阳城集团至少从说明书的角度考虑,本发明的其它实施例对本领域技术人员来说将是显而易见的。另外,将了解的是,说明书和本文的例子被认为是示例性的,决不应当应该看作是限制本文所述的本发明的范围。

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