專利名稱：雙輸入離合器變速器的溫度控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于機(jī)動車輛的多重速度動力換檔變速器。特別地，本發(fā)明涉
及控制用于變速器的輸入離合器的溫度。
背景技術(shù)：
動力換檔變速器是一種齒輪機(jī)構(gòu)，該變速機(jī)構(gòu)產(chǎn)生在前進(jìn)驅(qū)動和倒檔驅(qū)動中的多 個傳動比并具有兩個輸入離合器，這些輸入離合器將諸如發(fā)動機(jī)或電動機(jī)的動力源連接到 兩個變速器輸入軸。 所述變速器包括布置在位于變速器輸入端及其輸出端之間的雙中間軸配置中的 齒輪裝置。 一個輸入離合器傳送在所述輸入端與和一檔、二檔、五檔及六檔齒輪相關(guān)聯(lián)的第 一中間軸之間的轉(zhuǎn)矩；另一個輸入離合器傳送在變速器輸入端與和三檔、四檔及倒檔齒輪 相關(guān)聯(lián)的第二中間軸之間的轉(zhuǎn)矩。通過交替地接合第一輸入離合器和運(yùn)行當(dāng)前齒輪、脫離 第二輸入離合器、準(zhǔn)備變速器中的動力路徑以便操作目標(biāo)齒輪、脫離第一離合器、接合第二
離合器以及準(zhǔn)備變速器中的另一個動力路徑以便操作下一個齒輪，所述變速器產(chǎn)生傳動比 變化。 溫度是確定干式動力換檔變速器的使用壽命長度的關(guān)鍵因素，在該干式動力換檔 變速器中，每個輸入離合器都均是干式離合器。首要的故障模式可歸因于高離合器溫度，它 是動力換檔變速器的雙離合器的耐久性預(yù)報器。 與溫度和老化速度相關(guān)的兩個離合器位置包括離合器表面溫度和用于溫度監(jiān)控 的基準(zhǔn)點(diǎn)，該基準(zhǔn)點(diǎn)優(yōu)選位于離合器接觸表面之下4. 0mm。雖然這兩個位置對于離合器耐久 性來說很關(guān)鍵，但是沒有可用的直接實(shí)時溫度反饋來向駕駛員提醒可能濫用的有害用法， 因?yàn)闊犭娕冀尤牒蛠碜孕D(zhuǎn)構(gòu)件上的熱電偶的數(shù)據(jù)傳送存在技術(shù)難點(diǎn)。另外，當(dāng)裝配有雙 離合器動力換檔變速器的車輛因?yàn)殡x合器問題進(jìn)行維修時，很難追蹤特定問題的歷史至其 根本原因，并且很難識別可能的使用條件和異常情況。 在工業(yè)上存在對一種機(jī)構(gòu)的需要，該機(jī)構(gòu)向具有雙離合器動力換檔變速器的車輛 操作者提醒可能的濫用條件，并且組合針對應(yīng)用嚴(yán)格程度和歷史監(jiān)控及由溫度反饋反映出 的積累磨損的溫度集成。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于控制變速器離合器的溫度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括容納所述離合器的外殼、
用于使所述外殼周圍以及所述離合器上方的空氣流通的風(fēng)扇以及配置為確定所述離合器
上的基準(zhǔn)面處的推斷溫度并且響應(yīng)于所述推斷溫度啟動所述風(fēng)扇的控制器。 本發(fā)明公開一種用于控制離合器的溫度的方法。提供外殼來容納雙輸入離合器。
提供風(fēng)扇來使外殼內(nèi)部和外部的空氣流通以便進(jìn)行強(qiáng)制對流。確定外殼內(nèi)的離合器上的推
斷溫度并且響應(yīng)于該推斷溫度來啟動風(fēng)扇。 根據(jù)一個方面，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制將動力從動力源傳送到變速器齒輪裝置的離合器的溫度。所述系統(tǒng)包括容納所述離合器的外殼；風(fēng)扇，其用于使所述外殼 周圍以及所述離合器上方的空氣流通；控制器，其被配置為確定所述離合器上的基準(zhǔn)面處 的推斷溫度并且響應(yīng)于所述推斷溫度啟動所述風(fēng)扇。 根據(jù)另一個方面，提供一種用于控制離合器的溫度的方法，該方法包括以下步驟 (a)提供容納雙輸入離合器的外殼；(b)提供用于使穿過所述外殼的空氣流通的風(fēng)扇；(C) 確定所述外殼內(nèi)的所述離合器上的推斷溫度；以及(d)響應(yīng)于所述推斷溫度來啟動所述風(fēng) 扇。 所述系統(tǒng)和方法提供一種機(jī)構(gòu)來調(diào)制雙離合器動力換檔變速器的輸入離合器上 的溫度。在不需要將溫度傳感器放置在離合器的表面上的情況下確定每個離合器的溫度， 所述離合器位于難以實(shí)現(xiàn)接入的鐘形外殼中。 本發(fā)明避免各種車輛運(yùn)行條件下的高離合器溫度，從而延長輸入離合器的使用壽 命并改善其操作。 根據(jù)下面詳細(xì)的說明書、權(quán)利要求書和附圖，優(yōu)選實(shí)施例的適用范圍將變得顯而 易見。應(yīng)該理解，雖然顯示為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但說明書和具體的示例都僅以解釋說明 的方式給出。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，所描述的實(shí)施例和示例的各種變化和修改將變得顯 而易見。


通過參考下面的說明并結(jié)合附圖將更容易理解本發(fā)明，在附圖中
圖1是示出雙輸入離合器動力換檔變速器的細(xì)節(jié)的示意圖；
圖2是容納圖1的雙干式輸入離合器的鐘形外殼的橫截面圖； 圖3是示出用于冷卻位于圖2中的鐘形外殼中的圖1的雙干式輸入離合器的系統(tǒng) 的示意圖； 圖4是示出推斷的離合器溫度和滯后溫度帶的變化的圖表；
圖5是用于控制降低離合器溫度的風(fēng)扇的運(yùn)行的算法圖； 圖6是示出TCU、作為輸入供應(yīng)的輸入端信息以及用于確定推斷溫度的等式的示 意圖；和 圖7是包括發(fā)動機(jī)和雙離合器動力換檔變速器的車輛動力系的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1中示出一種雙干式離合器動力換檔變速器IO，其包括第一干 式輸入離合器12和第二干式輸入離合器20，第一干式輸入離合器12選擇性地將變速器10 的輸入端14交替地連接到與第一中間軸18相關(guān)聯(lián)的偶數(shù)編號的齒輪16，第二干式輸入離 合器20選擇性地將輸入端14交替地連接到與第二中間軸24相關(guān)聯(lián)的奇數(shù)編號的齒輪22。
輸入端14被傳動連接到動力源，所述動力源如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)或電動機(jī)。電子變速器 控制模塊(TCM)通過發(fā)送給螺線管啟動的伺服系統(tǒng)的命令信號來控制輸入離合器12、20， 該伺服系統(tǒng)啟動輸入離合器。TCM包括微處理器，該微處理器可接入到電子存儲器并包含表
現(xiàn)為計(jì)算機(jī)代碼的控制算法，這些控制算法以頻繁的間隔被重復(fù)執(zhí)行。 軸18支撐小齒輪26、28、30和連接器32、34，每個小齒輪經(jīng)軸頸連接到(journalled)軸18上，且連接器32、34被固定到軸18。小齒輪26、28、30分別與二檔、四 檔和六檔齒輪相關(guān)聯(lián)。連接器32包括套筒36，該套筒36可以向左移動以接合小齒輪26并 將小齒輪26傳動連接到軸18。連接器34包括套筒38，該套筒38可以向左移動以接合小 齒輪28并將小齒輪28傳動連接到軸18。套筒38可以向右移動以接合小齒輪30并將小齒 輪30傳動連接到軸18。軸24支撐小齒輪40、42、44和連接器46、48，每個小齒輪經(jīng)軸頸連接到軸24上，且 連接器46、48被固定到軸24。小齒輪40、42、44分別與一檔、三檔和五檔齒輪相關(guān)聯(lián)。連接 器46包括套筒50，該套筒50可以向左移動以接合小齒輪40并將小齒輪40傳動連接到軸 24。連接器48包括套筒52，該套筒52可以向左移動以接合小齒輪42并將小齒輪42傳動 連接到軸24。套筒52可以向右移動以接合小齒輪44并將小齒輪44傳動連接到軸24。
輸出端54支撐齒輪56、58、60，每個齒輪均被固定到軸54上。齒輪56與小齒輪 26和40嚙合。齒輪58與小齒輪28和42嚙合。齒輪60與小齒輪30和44嚙合。
連接器32、34、46和48可以是同步器或牙嵌式離合器或二者的結(jié)合。
圖2圖示說明了由殼體72和翅片74形成的鐘形外殼70，輸入離合器12、20位于 殼體72內(nèi)，且翅片74從軸線76徑向延伸，所述軸線76與輸入端14和輸出端54同軸。至 少兩個翅片74在它們徑向外部邊緣處由圓柱形殼體78互連，這形成環(huán)形的空氣夾套或管 道80。 圖3是示出用于冷卻雙干式輸入離合器12、20和鐘形外殼70的系統(tǒng)90的示意圖。 風(fēng)扇92迫使輸入的環(huán)境空氣穿過入口 94到達(dá)分流器96，該分流器96弓|導(dǎo)一部分輸入空氣 橫穿鐘形外殼70的內(nèi)部并經(jīng)過離合器12、20的表面上方到達(dá)出口 98。輸入空氣的剩余部 分被分流器96弓I導(dǎo)進(jìn)入外部管道80，翅片74位于該外部管道中。空氣穿過出口 98脫離管 道80并返回到環(huán)境大氣中。 通過模擬離合器12、20的服務(wù)運(yùn)行的試驗(yàn)臺測試所獲得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)被用于使由 鐘形外殼70上的熱電偶100指示的溫度與輸入離合器12、20各自的關(guān)鍵表面102、 104的 溫度以及離合器表面102、104之下大約4mm處的表面的溫度相互關(guān)聯(lián)。以這種方式，由熱 電偶IOO產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是可以據(jù)此推斷關(guān)鍵離合器表面102U04的溫度的基準(zhǔn)。圖1示出變 速器控制單元(TCU)106，其根據(jù)表現(xiàn)為計(jì)算機(jī) 代碼的控制算法來控制風(fēng)扇92的運(yùn)行，這些計(jì)算機(jī)代碼被存儲在電子存儲器中 并由包含在TCU中的微處理器執(zhí)行。電動機(jī)108響應(yīng)于從電力源112到電動機(jī)108的電線 110上承載的電力來啟動和關(guān)斷風(fēng)扇92，該電動機(jī)根據(jù)所述算法受到由TCU 106提供的開 關(guān)函數(shù)的控制。 圖4圖示說明了離合器表面102、 104處的離合器溫度TinfCT的變化，這種變化是根 據(jù)由熱電偶IOO產(chǎn)生的電子信號114推斷出來的并被作為輸入傳送到TCU 106。該圖示出 了上限溫度L、下限溫度Tu和處于該上限和下限之間的滯后溫度帶110，以避免在設(shè)定溫 度周圍循環(huán)使用風(fēng)扇92。 圖5是控制風(fēng)扇92的運(yùn)行的算法圖。在步驟120處，進(jìn)行測試以確定推斷的離合 器溫度TinfCT與上限溫度Tul之間的差值是否大于零。如果測試120的結(jié)果是邏輯真，則在 步驟122，通過電連接動力源112和電動機(jī)110的TCU 106打開風(fēng)扇92。
如果測試120的結(jié)果是邏輯假，則控制算法前進(jìn)到步驟124，在這里進(jìn)行測試以確定推斷的離合器溫度TinfCT與下限溫度Tu之間的差值是否小于零。如果測試124的結(jié)果是 邏輯真，則在步驟126，通過TCU106電力地?cái)嚅_動力源112和電動機(jī)110來關(guān)斷風(fēng)扇92。
如果測試120和124的結(jié)果均是邏輯假，則表示推斷的離合器溫度TinfCT處于滯后 帶110中，則控制算法前進(jìn)到步驟128，在這里維持風(fēng)扇92的運(yùn)行狀態(tài)不變，于是算法返回 到步驟120并被再次執(zhí)行。 不同于使用來自熱電偶100的溫度數(shù)據(jù)作為可以推斷關(guān)鍵離合器表面102、104的 溫度的基準(zhǔn)，參考圖6和圖7所描述的替代技術(shù)可以用來推斷該溫度。
供應(yīng)給TCU 106的輸入信息包括從發(fā)動機(jī)或其他動力源132傳送到輸入端14的 發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩130，所述發(fā)動機(jī)或其他動力源132傳動連接到輸入端14。發(fā)動 機(jī)控制模塊(ECM) 133監(jiān)控發(fā)動機(jī)速度并且以頻繁的間隔重復(fù)地根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行變量確定 由發(fā)動機(jī)132產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的量值。由變速器10的輸出端54傳送到從動輪136的速度和轉(zhuǎn) 矩134以采樣間隔重復(fù)地輸入到TCU 106。 以采樣間隔重復(fù)地供應(yīng)給TCU 106的附加輸入信息138包括離合器12、20的比 熱、來自離合器的熱對流速率以及離合器的重量和熱導(dǎo)率。以采樣間隔重復(fù)地供應(yīng)給TCU 106的更多輸入信息140包括環(huán)境溫度、離合器表面102、 104的摩擦系數(shù)(COF)以及離合器 的初始溫度。 如圖6所示，TCU 106使用存儲在電子存儲器中的這些輸入數(shù)據(jù)和信息來計(jì)算由 于離合器輸入動力(Qin)而被離合器12、20吸收的旋轉(zhuǎn)動力的變化率；由于離合器溫度變 化AT而被離合器吸收的熱能的量值(Qs);由于溫度差(TrT2)而通過傳導(dǎo)從離合器的關(guān)鍵 表面102、104帶走熱能(Q。)的速率；由于溫度差a\-T2)而通過對流從離合器的關(guān)鍵表面 102、104帶走熱能(Qv)的速率；在長度為Atime的時間段中離合器的關(guān)鍵表面處的凈熱量 變化(Qs);以及在采樣間隔(Ti+1)中離合器的關(guān)鍵表面處的推斷溫度的變化。
M是表示質(zhì)量的符號，A表示傳導(dǎo)率，A表示對流面積，1表示傳導(dǎo)元件的長度，并 且a表示熱傳遞系數(shù)。動力(Power)以瓦特為單位表示成
Power = Tslip* (Nin_N0Ut) * II /30 圖5中所示控制風(fēng)扇92的運(yùn)行的算法被用于在如圖6所述確定關(guān)鍵表面102、 104 的推斷溫度時啟動風(fēng)扇。在步驟120處，進(jìn)行測試以確定推斷的離合器溫度1^與上限溫 度L之間的差值是否大于零。如果測試120的結(jié)果是邏輯真，則在步驟122，通過TCU 106 電連接動力源112和電動機(jī)110來打開風(fēng)扇92。 如果測試120的結(jié)果是邏輯假，則控制算法前進(jìn)到步驟124，在這里進(jìn)行測試以確 定推斷的離合器溫度Ti+1與下限溫度Tu之間的差值是否小于零。如果測試124的結(jié)果是 邏輯真，則在步驟126，通過TCU 106電力地?cái)嚅_動力源112和電動機(jī)110來關(guān)斷風(fēng)扇92。
如果測試120和124的結(jié)果均是邏輯假，則表示推斷的離合器溫度Ti+1處于滯后 帶110中，則控制算法前進(jìn)到步驟128，在這里維持風(fēng)扇92的運(yùn)行狀態(tài)不變，于是算法返回 到步驟120并被再次執(zhí)行。 根據(jù)專利法規(guī)的規(guī)定，已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)該注意到可以實(shí)踐與特別 示出和描述的那些不同的替代實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種用于控制將動力從動力源傳送到變速器齒輪裝置的離合器的溫度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括容納所述離合器的外殼；風(fēng)扇，其用于使所述外殼周圍以及所述離合器上方的空氣流通；傳感器，其指示所述外殼外部的溫度，根據(jù)該溫度推斷所述離合器上的基準(zhǔn)面處的溫度以產(chǎn)生推斷溫度；控制器，其配置為響應(yīng)于由所述傳感器產(chǎn)生的信號來啟動所述風(fēng)扇。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被配置為選取上限溫度、比較所 述推斷溫度與所述上限溫度并且如果所述推斷溫度大于所述上限溫度，則打開所述風(fēng)扇。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被配置為選取下限溫度、比較所 述推斷溫度與所述下限溫度并且如果所述推斷溫度小于所述下限溫度，則關(guān)斷所述風(fēng)扇。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被配置為選取上限溫度和下限溫 度、比較所述推斷溫度與所述上限溫度及所述下限溫度，并且如果所述推斷溫度大于所述 下限溫度并小于所述上限溫度，則維持所述風(fēng)扇的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
全文摘要
一種用于控制變速器離合器的溫度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括容納所述離合器的外殼、風(fēng)扇以及控制器，所述風(fēng)扇用于使所述外殼周圍以及所述離合器上方的空氣流通，所述控制器被配置為確定所述離合器上的基準(zhǔn)面處的推斷溫度并且響應(yīng)于所述推斷溫度啟動所述風(fēng)扇。
文檔編號B60K23/02GK101734153SQ20091020937
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者E·阿夫尼, P·阿韋爾薩, S·G·托馬斯 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司