CN100378375C - 预给定摩擦传递转矩的部件之间的压紧力的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在一个驱动系统的两个摩擦连接地传递转矩的部件之间、尤其在具有可无级变化的变速比的锥盘-接触装置变速器的接触装置与一个锥盘对之间预给定压紧力的方法，在该方法中由一个调节量(SG)确定压紧力，该调节量与一个先导控制值(VW)及一个调节器输出量(RA)相关，其中先导控制值由驱动系统的至少一个工作参数的值来确定，其中，调节器输出量通过工作参数的实际值与工作参数的给定值的比较来求得。

Description

预给定摩擦传递转矩的部件之间的压紧力的方法及装置

技术领域

本发明涉及在一种驱动系统的两个摩擦连接地传递转矩的部件之间、尤其在具有可无级变化的变速比的锥盘-接触装置变速器的接触装置与一个锥盘对之间预给定压紧力的方法。

背景技术

在机动车的传动系中所包括的摩擦连接地传递转矩的组件，如离合器，自动变速器的变矩器中的跨接离合器，借助接触装置工作的、具有可连续变化的变速比的变速器(CVT变速器，摩擦轮变速器)，及制动器愈来愈自动化或由合适的致动器操作。为了致动器的卸载及出于减小能耗及高的控制及调节精度的原因，可由该相应组件摩擦连接地传递的转矩的控制或调节量应尽可能地小，即为这样大的量：应避免可导致摩擦连接地传递转矩的部件的快速磨损或损坏的持久滑动。因此在两个摩擦连接地传递转矩的部件之间转矩传递能力的精确调节或在两个摩擦连接地传递转矩的部件之间的压紧力的精确调节具有很大意义。

发明内容

本发明的任务在于，给出一种方法，借助它可使两个摩擦连接地传递转矩的部件之间的压紧力被这样地调节，以使得它尽可能精确地适应相应的需要。

该任务将借助一种在一个驱动系统的两个摩擦连接地传递转矩的部件之间、尤其在具有可无级变化的变速比的锥盘-接触装置变速器的接触装置与一个锥盘对之间预给定驱动压紧力的方法来解决，在该方法中由一个调节量确定压紧力，该调节量与至少一个先导控制值及一个调节器输出量相关，其中先导控制值由驱动系统的至少一个工作参数的值来确定，其中，调节器输出量通过一个工作参数的实际值与该工作参数的给定值的比较来求得。

因此，根据本发明，对可动态快速地进行的压紧力控制加入了一种调节，借助该调节可使先导控制(vorgesteuerte)的压紧力精确地适配相应的需要。由此可作到精确地调节预给定的给定值。所使用的调节器可合适地为PI(比例和积分)调节器。这样的方法也是有利的：其中借助适配的方法实现给定值/实际值的比较。

有利地，调节器输出量仅在驱动系统的确定工作状态时才求得，即调节算法或适配方法仅在确定的工作状态中才运行。合适的是，这里主要涉及似静态工作状态。

有利地，先导控制值(Vorsteuerwert)及调节输出量与压紧力直接相关，即至少一个先导控制值及调节输出量涉及如力、压力、转矩这样的物理量，由此可使相应量的功能与待控制的系统产生简单的关系。

调节量可有利地通过至少一个先导控制值和调节器输出量的相加来构成。

先导控制值例如可与待传递的转矩相关。

在根据本发明的方法的一个实施形式中，其中的一个部件为锥盘-接触装置变速器的接触装置及另一部件为锥盘-接触装置变速器的一个锥盘，及先导控制值有利地与锥盘对的转速及锥盘-接触装置变速器的变速比相关。

有利地，先导控制值随着转矩升高和/或变速比下降和/或接触装置在第一锥盘对上的绕行半径的减小而增加。

调节量的求得包括一种方法，在该方法中通过与影响工作参数值的一个量的变化的相关性求得该工作参数的实际值。

在根据本发明的方法的另一实施形式中，输入量的变化及与此相关的用于调节器输出量的工作参数的变化之间的关系被用来确定先导控制量。

当一个部件为锥盘-接触装置变速器的接触装置及另一部件为锥盘-接触装置变速器的一个锥盘时，调节的差值有利地与锥盘-接触装置变速器的滑差相关。

当滑差超过一个极限值时，可有利地对调节量接入一个附加值。

在根据本发明的方法的另一实施形式中，其中对调节量接入一个附加的、由传动系的模型计算的分量。这尤其在这样的行驶状态下有利：其中车轮侧转矩的冲击可能作用到传递转矩的部件上及可具有短时无意的滑动。用于计算车轮侧转矩冲击作用到传递转矩部件上的作用的传动系模型例如可通过一个2阶的微分方程来求解。借助该微分方程可在以后进行外推，由此可通过调节量采取相应的保护措施。在该微分方程中除传动系相应的惯性外，还可列入车轮转速、无级变速器的变速比及两个锥盘对的转速或其梯度。

在一个驱动系统的两个摩擦连接地传递转矩的部件之间、尤其在具有可无级变化的变速比的锥盘-接触装置变速器的接触装置与一个锥盘对之间预给定压紧力的装置包括：用于求得传动系的工作参数的传感器，至少一个用于调节压紧力的致动器及一个具有微处理器和所属程序存储器和数据存储器的电子控制装置，其中控制装置用于执行上述方法之一。

本发明可应用于在一个驱动系统中所包含的、所有类型的摩擦连接地传递转矩的部件。

附图说明

以下将借助概要的附图对锥盘-接触装置变速器示范地并通过其它细节来描述本发明。

附图中表示：

图1：一个机动车的传动系的示意图，

图2：具有输入侧离合器的一个CVT变速器的截面图，

图3：用于控制CVT变速器的液压装置的示意图，

图4：用于控制CVT变速器的另一液压装置的示意图，

图5：用于解释根据本发明的方法的一个流程图，

图6：用于解释滑动求解方法的一个流程图，

图7：图6中的信号波形图，及

图8：用于解释根据本发明的方法的一个变型实施形式的流程图。

具体实施方式

根据图1，一个机动车具有一个发动机2，该发动机通过一个离合器4及一个变速器6与一个万向节轴8相连接。在图示的例子中该万向节轴通过差速器10及驱动轴12驱动机动车的后轮14。

包括一个微处理器17、程序存储器18及数据存储器19的电子控制装置16具有输入端20，这些输入端与传感器相连接。作为传感器例如有：用于检测变速器输入轴的转速的传感器22，节气门传感器24，发动机转速传感器26，万向节轴转速传感器28，用于检测可手动操作的变速器操作单元31的位置的传感器30，用于检测驾驶踏板33的位置的传感器32及可能的其它传感器。

控制装置16的输出端34与离合器致动装置36及变速器致动装置38以及最好与一个未示出的发动机控制装置相连接。

在图示的例子中变速器6是一种锥盘-接触装置变速器或CVT变速器，它的致动装置38由液压控制。

图2表示离合器4及变速器6以及它们的致动装置的部件。

一个与发动机2的曲轴无相对转动地连接的驱动轴40通过离合器4及一个转矩传感单元42驱动CVT变速器6的锥盘对44。第一锥盘对44与第二锥盘对46通过一个接触装置48相连接。该接触装置48与每个锥盘对44及46形成摩擦连接。第二锥盘对46通过一个从动轴50驱动万向节轴8(图1)。

一个液压装置52用于操作离合器及变速器，该液压装置由一个泵54供给压力。控制装置16用于控制这些液压阀(图1)。

在图示的例中，锥盘在接触装置上的压紧可液压地实现，但也可用其它方式例如借助电动机、弹簧、离心力等实现。重要的是，至少该压紧力的一部分可通过一个调节装置自由地控制。

在图示的例中，每个锥盘对44，46具有两个压力室，其中一个用借助转矩传感单元42被控制的压力加载及另一个用由可电子控制的阀55控制的压力加载。

在图3及4中表示液压控制的两个变型实施方案。

根据图3，阀A控制施加在第二锥盘对46上的压力。阀B控制施加在第一锥盘对44上的压力。因此借助阀A可控制压紧力，而与阀B一起可调节变速比。这里阀A可被控制装置16自由控制。

在根据图4的实施形式中，所述压紧通过阀C控制，该阀可由转矩传感单元42控制及由控制装置附加地控制。因此压紧压力的一部分可被自由控制及另一部分可根据转矩来控制。可进行锥盘对的调节，其方式是借助阀D来产生锥盘对44与46之间的压力差。

所述系统的结构、组件及工作原理是本身公知的及由此将不再赘述。

如开始部分所述，在锥盘对与接触装置之间的过压紧不仅对无级变速器(锥盘对与接触装置)的效率及由此对机动车的消耗有副作用；而且对使用寿命产生不利影响。欠压紧将引起无级变速器过大的滑差，这将对使用寿命及驾驶性能产生副面作用。因此，压紧压力的精确调节是合乎要求的，借助控制装置16调节阀55(图2)、阀A(图3)或阀C(图4)，及在此除发动机转矩还附加地计算各个输入量，如CVT变速器的相应变速比(可由传感器22及28的输出信号求得)及例如从动侧锥盘对46的转速、锥盘与接触装置之间所需的压紧压力或所需的压紧力，及产生对相应调节阀的控制，这些调节阀例如由比例电磁阀、随动滑阀及相应的压力室组成。转矩可由传感单元42检测及直接地传送给一个阀；该转矩也可根据譬如发动机2的一个负载调节部件的位置及其转速在控制装置16中计算出来。由于转矩检测(例如通过计算)的不精确度及各个对于变速器(不仅对于变速器寿命而且对于变速器特性)所需的压紧要求的分散-一个机械液压转矩传感单元仅可实现固定预给定的压紧规则，出于可靠性的原因通常施加高于所需的压紧。

图5表示根据本发明的方法的一个例子，借助它可特别精确地调节所需的压紧力。

根据图5，例如由传感器24及26(图1)的信号来计算发动机转矩，由传感器22提供驱动侧锥盘对44的转速，由传感器28提供从动侧锥盘对46的转速，及借助传感器22及28求得该CVT变速器的变速比。

所述的四个量被输送到一个先导控制单元56，该单元被包含在控制装置16中及根据存储在控制装置中的算法或特性曲线组来计算先导控制值VW，该值直接说明压紧力或压紧压力。该先导控制可实现：根据该系统、与输入量即发动机转矩，锥盘对44及46的转速及变速比相关地、快速及以高动态地调节相应的工作点。

因为先导控制未考虑到精细度及专门的特性，它的设计趋向于过压紧的方向上。为了避免这一点，确定出CVT变速器的实际滑差值，例如借助传感器22及28以及一个未示出的、确定接触装置速度的附加传感器，或用较后面所述的方式来确定，及将该实际滑差值输送到一个滑差调节器58的一个输入端，它的另一输入端上例如输入与发动机转矩、发动机转速及变速器变速比相关的给定滑差值(存储在控制装置16中)。在滑差调节器58的输出端上产生出同实际滑差值与给定滑差值之间的差值相关的调节输出量RA，在一个加法级60上该调节输出量RA根据其符号被先导控制值减去或与先导控制值相加，以便在加法级60输出端产生一个调节量SG，该调节量说明接触装置与锥盘之间的压紧力或压紧压力。

由该调节量、例如压紧力，将在可被包括在控制装置或变速器致动装置38(图1)中的换算装置62及64中计算出所属的压紧压力及对此所需的用于电磁控制的电流。在62及64中的计算是在考虑已存在的力(如油离心力或弹簧力)或压力(偏置压力或后滑压力)下进行的。最后将电流输出到一个电流调节器66，由该电流调节器控制一个相应的调节阀以调节压紧压力，由此在变速器68中产生预定的压紧压力。

有利的方式是，先导控制单元56持续地有效，而滑差调节器58仅在变速器的似静态工作状态、即当变速器不改变或几乎不改变其变速比时才有效。

通过所述的方法可以达到：可动态快速先导控制的压紧力被这样地细调节，使得得到与传动系的工作参数如发动机转矩、机动车速度等相关的预定的给定滑差，它可略大于零。

在图示的例中，在先导控制单元与滑差调节器之间的接口可直接地通过压紧力或与此直接相应的值给出，它们在加法级60中相加。

先导控制可借助不同的算法实现，例如借助关系示F＝M/r*f(ivar)，式中F为压紧力，M为发动机转矩，r为锥盘的其上正好缠绕着接触装置的半径及f(ivar)是锥盘-接触装置变速器的变速比函数，它例如为一个多项式，其值随变速比增大而增大。

尤其当滑差很小时，它难以被检测出来。借助图6及7将解释用于求得滑差的一个有利方法。

当控制装置16根据传动系的确定工作参数、例如以恒定转矩和/或恒定速度的行驶求得一个合适的时间窗80时，将由一个调制器82调制相应的控制量。在此，该控制量可为压力或电流，其中必需这样选择调制幅度及调制频率，即一方面对整个系统不产生干扰的影响，另一方面可产生足够的有用信号信息。在步骤84上由传感器22检测变速器的输入转速；同时在步骤86上由传感器28检测万向节轴转速，该万向节轴转速可直接换算成变速器输出转速。有利的是，传感器28不是直接设置在万向节轴上，而是用它直接地检测变速器输出轴的转速，因为测量结果将不会由于弹性及振动质量影响而产生误差。

在滤波步骤88及90上，在启动时间窗期间测量的输入转速及输出转速随时间的变化，接受滤波例如低通滤波、带通滤波和/或高通滤波，以便接着在步骤92上进行相关性的计算，即在该步骤上求得被滤波信号变化之间的相关性，这些输入转速及输出转速被存储在控制装置16中。该计算的相关值在另一次滤波(步骤94)后将在步骤96上输送给一个调节器，在该调节器中，计算的相关值与一个存储在控制装置16中的给定相关值87相比较。在步骤96上由该调节器产生一个校正值，该校正值相应于给定相关值与计算的实际相关值之间的偏差，及在步骤98上导致所述确定压紧压力的调节量的改变。

可以理解，调节器96可相应于滑差调节器58(图5)，给定相关值87可为给定滑差(图5)及在滤波后输入调节器96的值可相应于实际滑差，由此调节器96的输出值即调节量(步骤88)构成了图5的调节器输出量RA。

图7表示在根据图6的方法中可有利地用于检测比噪音或干扰信号弱的信号的一种方法。图7中的方法与图6所述方法一起也被称为锁定(Lock-in)方法。

图7a表示作为时间函数的信号A，该信号A例如是一个连接到电流调节器66的调制信号。图7b的信号B为所检测转速84与86的差值。

图7c的信号C由信号B导出，并且该信号根据信号A与一个平均值的偏差仅取-1与+1之间的值。因此它包含构成一个参考信号的信号A的准确“节拍”。如果信号C与信号B相乘，则转速差的幅值按参考信号的“节拍”向上翻转，如图7d中信号D所示。如果接着对信号D进行低通滤波则得到一个平均的幅值，如根据图7e的信号E所示。信号E的幅值正比于变速器的滑差及代表实际滑差值。

在图5中，根据图6及7的实际滑差值的求得被用符号表示为“锁定”及滤波器。

如图5中进一步示出的，在实际滑差超过预定极限值的情况下，有利的是，在一个安全级100中产生出一个附加值ZW，该值在加法级60中被加到另外的值上，由此使压紧力相应提高。由该安全级对所述力接入的附加值将有利地借助一个特性曲线来计算，该特性曲线与所求得的实际滑差及譬如变速器的变速比相关。

有利地，所述方法的一个进一步构型在于：将滑差调节器58的输出信号RA与由它得到的实际滑差值的变化联系起来及由此根据在控制装置中存储的特性曲线组推断出变速器一个特性状态，该状态影响对先导控制单元56起决定作用的特性曲线组。通过在一个用于先导控制单元的识别模型中考虑滑差调节的结果，可作到改善先导控制单元的品质。例如可以对相应的变速器样本求得一个传递系数或确定出用于上述多项式f((ivar)的参数。

图8表示根据本发明的方法的一个进一步扩展，其中除输入参数即发动机转矩、驱动及从动侧锥盘对的转速、变速器变速比及可能与其它工作参数相关的给定滑差值外，作为其它工作参数还检测例如一个或多个机动车轮的转速及作为输入量输入到传动系的计算模型中。通过这个计算模型可借助当前转速及转速变化对于一个预言时间间隔估算出一个无级变速器的压紧需求。视模型的品质及可提供的计算能力而定，对于由于车轮冲击引起的压紧需求的变化可考虑例如为50ms的预言时间间隔。该传动系模型输出一个计算的先导控制值BVW作为输出量，该先导控制值在一个最大值构成级102中与由先导控制单元56输出的先导控制值VW相比较。BVW及VW中的较大值被输送到加法级60。

所述方法的流程及算法例如存储在控制装置16的程序存储器18中及其特性曲线组和特性曲线存储在存储器19中，无论是对于用于先导控制的输入量、滑差求值、滑差调节器58的类型、值VW，RA及ZW到调节量SG的逻辑连接还是对于调节量SG到最后起作用的压紧力的转换，该方法均可用不同的方式作出改变。

Claims (14)

1.一种预给定一个驱动系统的两个摩擦连接地传递转矩的部件(46，48)之间的压紧力的方法，在该方法中由一个调节量确定压紧力，该调节量与至少一个先导控制值及一个调节器输出量相关，其中先导控制值由驱动系统的至少一个工作参数的值来确定，其特征在于，调节器输出量通过工作参数的实际值与工作参数的给定值的比较来求得。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，仅在驱动系统的似静态工作状态才求得调节器输出量。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，一个先导控制值及调节器输出量与压紧力形成直接的关系。

4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，调节量通过先导控制值和调节器输出量的相加来构成。

5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，先导控制值与待传递的转矩相关。

6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述部件的一个为一个锥盘-接触装置变速器的接触装置(48)及另一部件为锥盘-接触装置变速器的一个锥盘(44，46)，及所述先导控制值与锥盘对的转速及锥盘-接触装置变速器的变速比相关。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，随着转矩升高和/或变速比下降和/或接触装置在第一锥盘对上的绕行半径的减小，该先导控制值增加。

8.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述调节量的求得包括一个方法，在该方法中通过与影响工作参数值的一个量的变化的相关性求得该工作参数的实际值。

9.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，输入量的变化及与此相关的用于调节器输出量的工作参数的变化之间的关系被用来确定先导控制量。

10.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述部件的一个为锥盘-接触装置变速器的接触装置(48)及另一部件为锥盘-接触装置变速器的一个锥盘(44，46)，及调节的差值与锥盘-接触装置变速器的滑差相关。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，当滑差超过一个极限值时，对调节量接入一个附加值。

12.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，对调节量接入至少一个附加的、由传动系的模型计算的分量。

13.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，该方法用于预给定具有可无级变化的变速比的锥盘-接触装置变速器的接触装置与一个锥盘对之间的压紧力。

14.用于调节一个驱动系统的两个摩擦连接地传递转矩的部件(46，48)之间、尤其是具有可无级变化的变速比的锥盘-接触装置变速器的接触装置与一个锥盘对之间的压紧力的装置，包括：用于测得传动系的工作参数的传感器(22，24，26，28)，至少一个用于调节压紧力的致动器(38)及一个具有微处理器(17)和所属程序存储器

(18)和数据存储器(19)的电子控制装置(16)，其中控制装置用于执行根据权利要求1至12中一项的方法。

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