控制润滑剂流速的方法和装置与流程

1.本发明涉及一种控制湿式离合器的润滑剂流速的方法以及一种用于控制多个湿式离合器，特别是非公路车辆中的湿式离合器的润滑剂流速的装置。


背景技术：

2.在湿式离合器中，离合器板(也称为离合器盘)摩擦接合。这种摩擦会产生热量，并且过多的热量会导致离合器过早磨损和失效。为此，流过湿式离合器组件的冷却润滑油也用于冷却离合器组件。只要湿式离合器接合，冷却油就会不断流过湿式离合器。然而，当冷却油流持续超过从离合器移除的多余热量时，会浪费能量。
3.脱开的摩擦离合器中能量损失的另一个来源是离合器板穿透油膜并接触。在极端情况下，这是由称为离合器颤振的现象引起的，并可能导致失效。颤振是一种陀螺不平衡，当离合器板(分离器板和摩擦板)以相反的高速旋转时会发生这种不平衡。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的是提供一种控制湿式离合器的润滑剂流速的方法，从而提高离合器的整体效率。本发明的另一目的是提供一种控制用于湿式离合器的润滑剂流速的方法，以提高湿式离合器的冷却能力并避免离合器颤振。本发明的另一个的是提供一种用于控制多个湿式离合器的润滑剂流速的装置。
5.上述目的通过根据权利要求1所述的控制润滑剂流速的方法和根据权利要求10所述的用于控制润滑剂流速的装置实现。根据本发明的方法和装置的有利实施例在从属权利要求中提及。
6.根据本发明的控制湿式离合器(以下也称为离合器)的润滑剂流速的方法包括以下步骤：确定离合器状态为打开状态、闭合状态或打滑状态；
7.确定离合器温度和贮槽润滑剂温度；至少基于离合器状态、离合器温度和贮槽润滑剂温度，从多个图(map)中选择一个，其中每个图将离合器的一个或多个操作参数映射到目标润滑剂流速；根据所选择的图基于一个或多个操作参数确定目标润滑剂流速；基于确定的目标润滑剂流速控制润滑剂流控制设备。
8.在本技术中，润滑剂可以是任何合适的润滑介质。较佳地，润滑剂包括油或由油组成。此外，在本技术中，术语“流量”和“流速”有时可互换使用。术语“离合器打开状态”在本技术中表示离合器完全脱开的离合器状态，即没有动力在离合器的滚筒和毂之间传递。离合器的滚筒和毂基本上表示可以相互接合或脱开的两个部件或部件组，并且在这两个部件或部件组之间可以传递旋转能量。在毂和滚筒中的每一个都表示部件组的情况下，毂和滚筒各自可以包括多个板，这些板被构造为彼此交替地接合。连接到毂的板可以具有内花键。连接到滚筒的板可具有外花键。例如，内花键板可以是“摩擦板”，而外花键板可以是“分离器板”。替代地，内花键板可以是“分离器板”并且外花键板可以是“摩擦板”。术语“离合器打滑状态”在本技术中表示离合器的状态，其中滚筒和毂，特别是离合器的摩擦板和分离器板
彼此接触，但以不同的速度旋转，使得传递的大量动力会导致摩擦损失。术语“离合器闭合状态”在本技术中表示离合器完全接合的离合器的状态，即滚筒和毂，或者更确切地是分离器板和摩擦板彼此完全连接并且以相同的速度旋转，并且扭矩在滚筒和毂之间传递，摩擦损失最小化。离合器温度表示离合器的当前温度。在本技术中，贮槽润滑剂温度表示与离合器相关的润滑剂贮槽中的润滑剂的当前温度。
9.本发明能够根据离合器状态选择性地控制湿式离合器中的润滑剂流速，从而可以针对每个离合器状态优化润滑剂流速。这进而能够选择性地改善离合器打滑和闭合状态下的冷却。此外，本发明能够基于多种其它参数连续控制润滑剂流速，这额外地提高了所有离合器状态(打开、打滑和闭合)下的效率，并且还避免了由于离合器打开状态下的离合器颤振而导致的失效。
10.根据本发明的有利实施例，离合器状态可基于毂速度、毂旋转方向、滚筒速度、滚筒旋转方向、摩擦板速度、分离器板速度、离合器致动压力和/或离合器扭矩来确定。本技术中的毂和滚筒速度基本上等于旋转摩擦板速度或分离器板速度，无论哪个可以分别连接到毂和滚筒。在本技术中，离合器致动压力表示接合离合器并因此通过离合器传递扭矩所需的压力。
11.根据本发明的另一有利实施例，操作参数可以包括毂速度、滚筒速度、摩擦板速度、分离器板速度、贮槽润滑剂温度、离合器状态、离合器润滑剂温度、离合器温度和/或热对流。在本技术中，离合器润滑剂温度表示流过离合器的一定量的润滑剂的当前温度。
12.根据本发明的另一有利实施例，离合器温度和/或离合器润滑剂温度可以基于打滑动力、贮槽润滑剂温度和当前润滑剂流速来确定。在本技术中，打滑动力表示由于在滚筒和毂板的接合或分离过程期间滚筒板和毂板之间的拖曳而由离合器递送的动力。
13.根据本发明的另一有利实施例，可以基于毂速度、滚筒速度、摩擦板速度、分离器板速度、离合器致动压力和/或离合器扭矩来确定打滑动力。
14.根据本发明的另一有利实施例，从多个图中选择一个还可以基于离合器温度和贮槽润滑剂温度之间的比较。
15.根据本发明的另一有利实施例，多个图可以至少包括一个或多个离合器泵送容量图、一个或多个离合器效率/颤振图和一个或多个飞溅润滑油图。
16.根据本发明的另一有利实施例，车辆的毂可以与湿式离合器的多个摩擦板驱动地连接，使得毂速度基本上等于摩擦板速度并且车辆的滚筒驱动地连接到多个分离器板，使得滚筒速度基本上等于分离器板速度。替代地，车辆的滚筒可以与湿式离合器的多个摩擦板驱动地连接，使得滚筒速度基本上等于摩擦板速度，并且车辆的毂驱动地连接到多个分离器板，使得毂速度基本等于分离器板速度。
17.根据本发明的另一有利实施例，该方法还可以包括：当离合器润滑剂温度超过阈值时检测润滑剂过热，并调节目标润滑剂流速以将离合器润滑剂温度降低到阈值以下。
18.本发明还包括一种控制多个湿式离合器的润滑剂流速的方法，其中根据上述方法单独控制一个或多个润滑剂流速控制设备。
19.本发明还包括用于控制多个湿式离合器的润滑剂流速的装置，该装置包括用于向多个湿式离合器供应润滑剂的润滑剂容积泵；用于控制用于多个湿式离合器的润滑剂流量的多个润滑剂流量控制设备、用于根据上述方法控制润滑剂容积泵和多个润滑剂流量控制
设备的控制单元。
附图说明
20.在下文中，基于以下附图更详细地描述根据本发明的方法和装置的一些较佳实施例。所描述的特征不仅可以设想公开实施例的组合，而且可以独立于各种其它组合中的具体实施例来实现。在附图中，相同或相似的特征由相同或相似的附图标记表示。
21.图1示出了说明根据本发明的实施例在两个离合器打开状态之间确定的不同参数以及足够的润滑流速的时间特性的图表。
22.图2示出了说明根据本发明的实施例的用于计算离合器的操作参数和所得的足够的润滑流速的过程的流程图。
23.图3示出了根据本发明的实施例如何选择合适的图以获得足够的润滑流速的示意图。
24.图4示出了根据本发明实施例的最大流速图。
25.图5示出了根据本发明实施例的效率/颤振图。
26.图6示出了根据本发明实施例的用于多个湿式离合器的润滑泵系统。
具体实施方式
27.图1示出了图示说明根据本发明的实施例确定的两个离合器打开状态之间的不同参数以及每个离合器状态中的足够的润滑流速的时间特性的图。换言之，以下对不同离合器状态下的足够的润滑流速的描述基本上构成了根据本发明的方法的结果。在本技术中，术语足够的润滑流速应描述最佳调整的润滑流速，以确保冷却并提高离合器或离合器系统的效率。
28.图1中的曲线1和2示出了滚筒和毂速度的时间特性。曲线3示出了离合器打滑动力的时间特性。曲线4示出了离合器温度的时间特性。曲线5示出了根据本发明的方法确定的足够的润滑流速的时间特性。
29.在实施例的以下描述中，应当理解，滚筒或滚筒部分分别与多个分离器板驱动连接或包括多个分离器板。此外，应当理解，毂或毂部分分别与多个摩擦板驱动连接或包括多个摩擦板。然而，本发明不限于这种构造。本发明还涵盖其中毂或毂部分别与分离器板连接或包括分离器板，并且滚筒或滚筒部分别与摩擦板连接或包括摩擦板的另一种构造。
30.事先可以说，作为一般原则，出于效率原因，离合器润滑流速保持尽可能低。但是，该一般原则有两个主要例外，即防止摩擦板和分离器板接触，包括离合器脱开时和离合器需要冷却时的“颤振”。进入足够的润滑流速的计算的所示的参数基本上指示异常发生的时间。
31.图1中的a列示出了离合器打开状态下的时间特性。连接到车辆马达的滚筒部分旋转的恒定旋转速度1比连接到车辆车轮的毂部分的恒定旋转速度2高。由于滚筒和毂部分彼此不接触，因此离合器打滑动力3为零。只有“拖曳损失”发生。离合器温度4处于系统温度水平，即贮槽润滑剂温度。因此，将足够的润滑流量5设置为最小值以提高效率，然而，该最小值足够高以确保防止接触板和/或颤振的流体膜。可从效率/颤振图中获知足够的润滑流速的准确值，如将关于图3-5说明的。
32.图1中的b列表示离合器闭合时的离合器打滑状态。滚筒和毂部分彼此接合，导致滚筒速度1降低和毂速度2增加，直到离合器完全闭合时速度1和2相等。离合器打滑动力3上升到最大值并再次下降到零。离合器温度4在滑动阶段b中也上升，直到离合器完全闭合时的最大值。离合器打滑动力3和离合器温度4的升高是由于在接合过程期间滚筒和毂部分之间的摩擦增加，即摩擦板和分离器板之间的摩擦增加。因此，在打滑阶段b期间，足够的润滑流速5被设置为由离合器润滑油泵可以提供的最大值所限定的值。可从离合器泵送容量图中获知足够的润滑流速的准确值，如将关于图3-5说明的。这样，可以防止润滑剂-空气混合并且可以最大化冷却。
33.图1中的c列示出了离合器闭合状态，其中滚筒速度1和毂速度2相等且恒定。离合器打滑动力3为零，因为在闭合状态b下，滚筒和毂部分之间基本上不发生摩擦。作为从离合器泵送容量图中获知的足够冷却润滑流速的结果，离合器温度4逐渐降低，直到离合器温度4达到标称工作贮槽润滑剂温度。然而，只要离合器温度4高于标称工作贮槽润滑剂温度，足够的润滑流速就被设置为从离合器泵送容量图中获知的足够的冷却润滑流速，这是离合器板能够在不产生润滑剂-空气混合物的情况下泵送的最大值。
34.d列示出了在闭合状态下滚筒和毂部分的速度增加。离合器打滑动力3仍然为零。离合器温度4已降至标称工作贮槽润滑剂温度。接合的滚筒和毂部分之间不发生摩擦。足够的润滑流速5被设定为绝对最小值。换言之，除非周围部件需要飞溅润滑，否则将足够的润滑流速5设置为零。可从飞溅润滑油图中获知足够的润滑流速的准确值，如将关于图3-5说明的。
35.图1的e列示出了在打开离合器的过程期间的其它离合器打滑状态。滚筒速度1和毂速度2进一步增加。然而，由于滚筒部分逐渐从毂部分脱开，较小量的旋转动力从滚筒部分传递到毂部分，这导致滚筒速度2的较大增加和毂速度1的较小增加。在离合器打滑状态e下，在滚筒部分和毂部分之间发生摩擦，直到离合器致动压力消失，这与列b中类似，导致离合器打滑动力3升高，当滚筒和毂部分彼此完全脱开时，该动力朝向打滑阶段结束下降。摩擦导致离合器温度4升高，该温度在打滑阶段结束时达到最大。在离合器打滑状态e下，足够的润滑流速5被设定为一个值，该值受能够由离合器润滑油泵提供的最大流量所限定。可从离合器泵送容量图中获知足够的润滑流速的准确值，如将关于图3-5说明的。这样，可以防止润滑剂-空气混合并且可以最大化冷却。
36.图1的f列示出了仅发生效率动力损失的离合器打开状态。为了将离合器温度降低到贮槽润滑剂温度的水平，可以从离合器泵送容量图中获知足够的润滑流速，如将关于图3-5说明的。
37.g列示出了另一种离合器打开状态。离合器打滑动力3为零，因为毂和滚筒部分完全脱开。只有“拖曳损失”发生。离合器温度4处于系统温度水平，即贮槽润滑剂温度。因此，将足够的润滑流量5设置为最小值以提高效率，然而，该最小值足够高以确保防止接触板和/或颤振的流体膜。可从效率/颤振图中获知足够的润滑流速的准确值，如将关于图3-5说明的。
38.图2基于四个测量变量示出了说明根据本发明的实施例的用于计算离合器的操作参数和足够的润滑流速的过程的流程图。作为示例，在此使用润滑油作为润滑剂。四个直接或间接测量的基本参数是毂速度10、滚筒速度11、贮槽油温12以及离合器致动压力或离合
器扭矩13。图2中所示的计算还基于离合器尺寸和润滑油的物理特性。毂速度10、滚筒速度11和离合器致动压力或扭矩进入离合器打滑动力计算14。离合器打滑动力计算14输出离合器状态14a和离合器打滑动力14b。离合器打滑动力14b、贮槽油温12进入虚拟离合器温度计算15。此外，当前足够的离合器润滑流速16a也进入虚拟离合器温度计算15。虚拟离合器温度计算15输出离合器温度15a和离合器油温15b。毂速度10、滚筒速度11、贮槽油温12、离合器状态14a、离合器温度15a、离合器油温15b等操作参数最终进入足够的润滑流速计算16。足够的润滑流量计算16向离合器润滑油泵(离合器润滑致动器)17和虚拟离合器温度计算15输出足够的离合器润滑流速16a。重复整个足够的润滑流量计算并且实时更新足够的润滑流速(电子控制器循环时间)。足够的润滑流速计算16是基于不同的参数图来执行的，这些参数图包括预定义的多维映射，如关于图3至5说明的。
39.离合器油温计算还用于在离合器油温度过高时校正油量，从而构成保护油状况的保障。
40.图3示出了根据本发明的实施例如何选择合适的图以获得足够的润滑流速的示意图。更准确地，从多个图中选择一个图。在该实施例中，有六个图，即由图i、图iii、图iv和图v(图5的示例)表示的四个不同的离合器泵送图，由图ii表示的离合器效率/颤振图(图4的示例)以及由图ii和图vi表示的两个飞溅润滑油图，其中图ii与离合器效率/颤振图相同。这些图包含经由测试或模拟获得的值。至少根据离合器状态(打开、打滑、闭合)以及离合器温度与贮槽油温之间的关系来选择合适的图，从中能够提取足够的润滑流速。选择如以下进行：
41.1)如果离合器处于打开状态31并且如果离合器温度高于标称贮槽油温，则离合器润滑致动器设置为根据图i(图5的示例)提供离合器板可以泵送的最大流量，而不会产生油气混合物。
42.2)如果离合器处于打开状态31并且如果离合器温度小于或等于标称贮槽油温，则不导致接触板或颤振的最小流量(或最小所需流量以确保周围部件的飞溅润滑)根据图ii设置。
43.3)如果离合器处于打滑状态32并且如果离合器温度高于标称贮槽油温，则根据图iii设置离合器板可以泵送的最大流量。
44.4)如果离合器处于打滑状态32并且如果离合器温度高于标称贮槽油温，则离合器润滑致动器设置为根据图iv提供离合器板可以泵送的最大流量，而不会产生油气混合物。
45.5)如果离合器处于闭合状态33并且如果离合器温度小于或等于标称贮槽油温，则根据图v设置离合器板可以泵送的最大流量。
46.6)如果离合器处于闭合状态33并且如果离合器温度小于或等于标称贮槽油温，则离合器润滑致动器根据图vi设置为不提供流量或提供最小所需流量，以确保周围部件的飞溅润滑。
47.较佳地，每个图将三个操作参数映射到足够的润滑流速。这三个操作参数可以是毂速度、滚筒速度和贮槽油温。替代地，可以使用更少或更多的操作参数，比如热对流。换言之，这些图构成了四维或多维查找表，可以从中提取出足够的润滑流速。替代地，可以使用更少或更多的操作参数。
48.图4示出了根据本发明实施例的最大流速图的示例。最大流速图是三维图，其示出
了在给定的贮槽油温下，通过板的最大润滑流速取决于分离器速度(在此示例中为滚筒)和摩擦速度(在此示例中为毂)。每个相关的操作贮槽油温都有可用的图，使其成为四维查找表。
49.图5示出了根据本发明实施例的效率/颤振图的示例。效率/颤振图是三维图，其示出了离合器在给定的离合器润滑流量下取决于分离器板速度(在此示例中为滚筒速度)和摩擦板速度(在此示例中为毂速度)的拖曳扭矩。图可用于相关的离合器润滑流，使其成为四维查找表。替代地，可以使用更少或更多的操作参数，比如贮槽油温。由于该图描述了离合器打开状态，因此拖曳扭矩值通常较低，但当离合器润滑流量变得太低并且板接触或颤振的风险增加时除外。在这种情况下，离合器润滑流量将增加以避免离合器失效。
50.图6示出了根据本发明实施例的用于多个湿式离合器的润滑泵系统。润滑泵系统包括泵20，泵20可以是固定或可变容积泵，其从变速器润滑剂贮槽25抽吸润滑剂(例如油)。润滑泵系统还包括多个比例流量控制阀21和22，其分别为单独的离合器23和24提供润滑剂。用于每个润滑离合器23和24的润滑流被单独控制。润滑剂被迫使通过离合器23和24并收集在变速器润滑剂贮槽25中。除了图6所示的部件外，润滑泵系统中还包括其它元件以确保润滑系统的安全和效率。