免受阻止离合器分离的离心水头压力的影响的基于温度的离合器保护

摘要

一种作业车辆的系统，包含：发动机，包括静液压单元的变速器，以及联接至所述变速器的离合器。所述系统还包含通信地联接至所述发动机、所述变速器、以及所述离合器的控制器。所述控制器在操作中接收使所述离合器分离的命令。所述控制器在操作中确定所述发动机的发动机速度。所述控制器在操作中还确定所述离合器中的液压流体的温度。所述控制器在操作中进一步根据所述发动机速度和所述温度确定限制所述作业车辆的加速度的幅度和时间。所述控制器在操作中还命令所述离合器分离。所述控制器在操作中进一步根据针对所确定的时间的幅度使用所述静液压单元限制所述作业车辆的加速度。

说明书

相关技术的交叉引用

本申请要求于2016年1月11日提交的Prasse等人的美国临时申请第62/277,408号的优先权以及权益，并且通过引用将所述美国临时申请全文并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及改进车辆的离合器分离。特别地，本发明涉及通过使得能够为离合器活塞提供时间缩回而改进车辆的离合器分离。

背景技术

在动力换挡变速器中，当离合器未接合时，离心水头(centrifugal head)可能在高速旋转的离合器中逐渐增加。离心水头可生成足够的压力来使分离的离合器锁定，导致两个相对的离合器相互抵抗。这可能导致降低所述离合器中的一个的功能。阻止离心水头逐渐增加的一种方式是为离合器活塞中的箱添加端口。所述端口可使离心水头能够流动至所述箱，从而不会在命令离合器关闭时逐渐形成足以使离合器接合的压力。当命令离合器打开时，运动全冲程的活塞将所述端口封闭。所述端口被称为离心水头内部减压端口(Centrifugal Head Internal Relief Port)，CHIRP。虽然所述端口将防止离合器在较高的旋转速度下接合，但是它将不容许它们在较高的旋转速度下释放。当对具有动力换挡离合器的变速器进行换挡时，命令出发的(offgoing)离合器在接近于它由于离心水头而自我接合的旋转速度时关闭，并且将离合器连接至变速器的输出轴，接合下一个更高档位可迅速地使车辆加速。该迅速的加速可能导致出发的离合器活塞的缩回速度不足以使CHIRP阀能够打开。当变速器油较冷时，这种状况变得更为普遍，并且增加活塞缩回的时间。可与无级变速器联合使用的动力换挡变速器可以以同步速度执行动力换挡。

发明内容

在下文中总结了在范围上与本发明相应的某些实施例。这些实施例并不用于限制本发明的范围，相反地，这些实施例仅仅用于提供对本发明的可能的形式的简短的总结。实际上，本发明可包含可能与以下所阐述的实施例相似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种作业车辆的系统，包含：发动机，包含静液压单元的变速器，以及联接至所述变速器的离合器。所述系统还包含通信地联接至所述发动机、所述变速器、以及所述离合器的控制器。所述控制器在操作中接收使所述离合器分离的命令。所述控制器在操作中确定所述发动机的发动机速度。所述控制器在操作中还确定所述离合器中的液压流体的温度。所述控制器在操作中进一步根据所述发动机速度和所述温度确定限制所述作业车辆的加速度的幅度和时间。所述控制器在操作中还命令所述离合器分离。所述控制器在操作中进一步根据针对所确定的时间的幅度使用所述静液压单元限制所述作业车辆的加速度。

在第二实施例中，一种有形的、非暂时的、机器可读媒质(medium)，包含机器可读指令，以接收使作业车辆的离合器分离的命令。所述有形的、非暂时的、机器可读媒质还包含机器可读指令以确定所述作业车辆的发动机速度。所述有形的、非暂时的、机器可读媒质还包含机器可读指令以确定所述离合器中的液压流体的温度。所述有形的、非暂时的、机器可读媒质进一步包含机器可读指令以根据所述发动机速度和所述温度确定限制所述作业车辆的加速度的幅度和时间。所述有形的、非暂时的、机器可读媒质还包含机器可读指令以命令所述离合器分离。所述有形的、非暂时的、机器可读媒质进一步包含机器可读指令以根据针对所确定的时间的幅度限制所述作业车辆的加速度。

在第三实施例中，一种用于保护作业车辆的离合器免受阻止离合器分离的离心水头压力的影响的方法，包含接收使所述离合器分离的命令。所述方法还包含确定所述作业车辆的发动机速度。所述方法进一步包含确定所述离合器中的液压流体的温度。所述方法还包含根据所述发动机速度和所述温度确定限制所述作业车辆的加速度的幅度和时间。所述方法进一步包含命令所述离合器分离。所述方法还包含根据针对所确定的时间的幅度限制所述作业车辆的加速度。

附图说明

当参考附图阅读以下具体描述时，将更好地理解本发明的这些以及其它特征、方面、以及优点，其中在这些视图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的牵引机的视图；

图2为根据本发明的一个实施例的控制系统的方块图，所述控制系统可与图1的所述牵引机一同使用；

图3为根据本发明的一个实施例的离合器组件的视图，所述离合器组件可在图1的所述牵引机内使用；

图4为根据本发明的一个实施例的图3中的离合器构件以及放泄组件的扩大视图，其中离合器活塞处于分离位置中；

图5为根据本发明的一个实施例的图3中的离合器构件以及放泄组件的扩大视图，其中离合器活塞处于接合位置中；

图6为根据本发明的一个实施例的离合器组件的视图，所述离合器组件可在图1的牵引机内使用；

图7为根据本发明的一个实施例的图6中的离合器构件以及放泄组件的扩大视图，其中离合器活塞处于分离位置中；

图8为根据本发明的一个实施例的图6中的离合器构件以及放泄组件的扩大视图，其中离合器活塞处于接合位置中；以及

图9为根据本发明的一个实施例的用于保护离合器免受阻止离合器分离的离心水头压力的影响的方法的流程图。

具体实施方式

将在下文中描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供对这些实施例的简洁的描述，在说明书中可不对实际实施方式的所有特征进行描述。应当理解的是，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，必须做出很多特定于实施方式的决定以实现开发者的特定目标，比如符合系统相关的以及商务相关的约束，其可能随实施方式而变化。而且，应当理解的是，这样的开发工作可能是复杂的且耗时的，但是虽然如此，对于具有本发明的利益的普通技术人员而言，将是常规的设计、制造、以及生产任务。

在介绍本发明的各个实施例的元件时，冠词“一个(a)”、“一个(an)”、“所述(the)”、以及“所述(said)”意味着存在所述元件中的一个或多个。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”、以及“具有(having)”意欲为包含性的并且意味着可存在除所列元件之外的另外的元件。操作参数和/或环境条件的任何示例并不将所公开的实施例的其它参数/条件排除在外。

本发明总体涉及改进车辆的离合器分离。特别地，本发明涉及通过使得能够为离合器活塞提供时间缩回而改进车辆的离合器分离。动力换挡变速器可使用静液压单元来在换挡之间控制牵引机的速度。所述静液压单元可用来在低温条件下限制变速器输出加速度，从而使出发的离合器活塞能够在升档时缩回并且使CHIRP能够打开以使得离合器分离。在换挡期间限制牵引机的加速度(其中出发的离合器具有CHIRP)可降低下一个更高档位使离合器壳体在低温期间以高于离心自我接合速度的旋转速度旋转的可能性。对牵引机加速度的这种限制可使得能够为离合器活塞提供时间缩回，从而打开CHIRP。相应地，描述了其中车辆的加速度被限制成使得离合器活塞具有时间缩回的系统和方法。特别地，本发明的一个实施例包含作业车辆的系统，其包含发动机，包含静液压单元的变速器，以及联接至所述变速器的离合器。所述系统还包含通信地联接至所述发动机、所述变速器、以及所述离合器的控制器。所述控制器在操作中接收使所述离合器分离的命令。所述控制器在操作中确定所述发动机的发动机速度。所述控制器在操作中还确定所述离合器中的液压流体的温度。所述控制器在操作中进一步根据所述发动机速度和所述温度确定限制所述作业车辆的加速度的幅度和时间。所述控制器在操作中还根据针对所确定的时间的幅度使用所述静液压单元限制所述作业车辆的加速度。所述控制器在操作中进一步命令所述离合器分离。

图1为根据本发明的一个实施例的车辆(例如，比如牵引机10的作业车辆)的视图，所述车辆包含发动机12、输入轴13、变速器14(例如，动力换挡变速器)、以及驱动轴18。变速器14经由输入轴13联接至发动机12，以将动力从发动机12传递至驱动轴18，驱动轴18为牵引机10的车轮20提供动力。

图2为根据本发明的一个实施例的控制系统40的方块图，所述控制系统40可在图1的牵引机10内使用。控制系统40包含控制器42，其可输出以及接收信号来控制牵引机10的构件。例如，控制器可通信地联接至牵引机10的发动机12、变速器14、以及离合器44。控制器42可包含变速器控制器46，其通过指示变速器14的传动比的改变控制变速器14和/或在档位换挡之间控制牵引机10的速度和/或加速度。在某些实施例中，变速器控制器46并非控制器42的单独的构件，而是相反地与控制器42集成为一体。变速器14可包含静液压单元48，其可在档位换挡之间控制牵引机10的速度和/或加速度。控制器42还可控制发动机12(例如，通过调节发动机12的节流阀)以建立发动机12的所期望的速度。

控制器42包含处理器54(例如，微处理器)，其可执行软件，比如用于控制牵引机10的软件。而且，处理器54可包含多个微处理器：一个或多个“通用”微处理器、一个或多个“专用”微处理器、和/或一个或多个专用集成电路(ASICS)、或者其某种组合。例如，处理器54可包含一个或多个精简指令集(RISC)处理器。控制器42可联接至存储器装置56，其可储存比如控制软件58、查阅表、配置数据、等等的信息。在某些实施例中，存储器装置56可集成至控制器42。存储器装置56可包含有形的、非暂时的、机器可读媒质，比如易失存储器(例如，随机存取存储器(RAM))和/或非易失存储器(例如，只读存储器(ROM))。存储器装置56可储存各种信息并且可用于各种目的。例如，存储器装置56可储存用于处理器54执行的机器可读的和/或处理器可执行的指令(例如，固件或软件)，比如用于控制牵引机10的指令。所述一个或多个储存器装置(例如，非易失储存器)可包含只读存储器(ROM)、闪速存储器、硬盘驱动器、或者其它任何合适的光学、磁性、或者固态储存媒质、或者其组合。所述一个或多个储存器装置可储存数据(例如，位置数据、识别数据、等等)、指令(例如，用于控制拖运车辆的软件或固件、等等)、以及其它任何合适的数据。在某些实施例中，存储器装置56可储存控制器42和/或变速器控制器46作为控制软件56的部分。接着可通过处理器54执行控制软件58，以通过指示变速器14的传动比的改变控制变速器14和/或牵引机10的加速度。

在动力换挡变速器中，高速旋转的离合器44可使离心水头压力逐渐增加。离心水头压力的逐渐增加可使分离的离合器锁定，引起两个相对的离合器相对于彼此起作用。这可能导致降低所述离合器中的至少一个的功能。离合器44的构件(例如，壳体或活塞)的离心水头内部减压端口可使离心水头压力流动至牵引机10的箱，从而减小离心水头压力以及减小离合器接合的机会，尽管离合器44可能被命令关闭。

图3为根据本发明的一个实施例的离合器组件100的视图，所述离合器组件100包含离合器44并且可在图1的牵引机10内使用。离合器组件包含离合器支架102、包含多个相互交叉的离合器板的离合器板堆104、齿轮106、以及其上支撑有离合器组件100的轴108。齿轮106支撑于轴108上并且可经由轴承装置自由地旋转。离合器支架102为具有薄的圆柱形部分110的长形圆柱体。离合器支架102还包含联接支座或轴支座118，其固定至变速器轴108，并且与薄的圆柱形部分110形成为一体且支撑薄的圆柱形部分110。轴支座118包含具有面向内的花键的中心开孔120，所述花键接收并接合变速器轴108的外表面上的相对应的配合的花键。所述花键确保离合器支架102与变速器轴108一同旋转。

离合器支架102的轴支座118包含液压室或缸134，所述液压室或缸134具有与纵向轴线128同轴的圆柱形内壁126以及也与纵向轴线128同轴的圆柱形外壁130。壁126和130以平行关系设置并且容置离合器44的活塞136。缸134还具有端面132，端面132相对于离合器支架102以及轴108的纵向轴线128大致正交的布置。壁126、130以及端面132限定大致圆形液压缸134，该液压缸134支撑大致圆形活塞136。活塞136通过两个密封环138和140支撑于缸134中。设置于内壁126中的大致圆形槽中的密封环138为大致圆形。密封环140设置于活塞136的外壁中的大致圆形槽中。这两个密封环138、140减小作用于活塞136的表面142上的液压流体在活塞136的侧壁周围泄漏的可能性。

离合器支架102具有从端面132延伸至开孔120的内壁的液压流体内部通道144。通道144将液压流体引导至缸134的第一部分151以及从缸134的第一部分151引导液压流体。缸134的第一部分151包括可变的体积，该体积在流体压力足以沿朝向离合器板堆104的方向推动活塞136时扩大，以便使离合器44接合以及为离合器支架102和轴108提供旋转。缸134的第一部分151包含由密封环138和密封环140所形成的、经由通道144接收流体压力的体积。缸134的第二部分152包含由密封环138、140所形成的、在第一部分151的相对的侧上的体积，其与比如离合器板堆104的离合器构件共用液压流体。当液压流体被引导至通道144中时，它朝向离合器板堆104远离圆形缸134的端面132(如图3中所示，向右)推动活塞136，其中第一部分151的体积增加并且第二部分152的体积减少。当液压流体被从通道144以及从第一部分151移除时，蝶形垫圈146朝向端面132以及远离离合器板堆104推动活塞136。

在使用中，连接至变速器14的液压阀将加压的液压流体应用至通道148中，在这里液压流体被沿通道148引导至离合器支架102中的通道144中。液压流体接着朝向离合器板堆104推动活塞136，将离合器板堆104压迫到离合器垫板150上。该压迫将离合器板堆104的离合器板推动在一起并且使离合器44接合。

离合器组件100还包含蝶形垫圈146。垫圈146呈交替的堆布置，并抵接内边缘154。在此构造中，垫圈146的堆充当推顶圆形活塞136的弹簧，并且沿朝向端面132的方向推动活塞136。由垫圈146所提供的力远离离合器板堆104推动活塞136，给予离合器板空间以相对于彼此运动而不受约束。因此，当充分的液压流体被从通道148释放时，由垫圈146所提供的力可克服通道144中的流体压力，远离离合器板堆104推动活塞136，从而使离合器组件100分离。

当活塞136将压力施加至离合器板堆104时，活塞136将两组相互交叉的离合器板推动在一起，使离合器板一起旋转。因为离合器板堆104中的一组离合器板通过花键接合至齿轮106，并且离合器板堆104中的另一组离合器板通过耳状物或凸起接合至离合器支架102，并且由于离合器支架102固定至轴108，因此当离合器44接合时齿轮106与轴108一同旋转。当活塞136被推动抵靠离合器板堆104时，这使离合器板堆104锁定在一起并且如一个单一的结构一样旋转，使齿轮106与轴108一同旋转，好像齿轮106被牢固地固定于轴108上一样。

如图3和4中所示，放泄(bleed)组件162邻近于缸134布置和设置。虽然示出单一的放泄组件162，但是可沿离合器支架102的圆周布置多个放泄组件162。图3和4中的放泄组件162包含放泄室164，当活塞136的表面142大致邻近于端面132定位时，液压流体可穿过所述放泄室164。放泄室164包含密封塞166，所述密封塞166被设置成密封所述室以防止流体从缸134泄漏。密封塞166可包含适合于密封开口163以防止流体泄漏的任何已知的密封装置。在某些实施例中，可在离合器支架102中加工开口或孔163。接着在开口163中加工放泄端口或离心水头内部减压端口202和204，以使得液压流体可流动至缸134。此后将密封塞166插入至开口163中，以形成放泄室164。虽然图3-5示出密封塞166的存在，但是可使用用于形成能够使液压流体能够流动至缸134的室的任何合适的方法形成放泄室164。例如，离合器支架102可铸造或形成有放泄室164以及放泄端口202和204，以使得离合器支架102并不包含开口163。

图4为根据本发明的一个实施例的图3中的离合器构件和放泄组件162的扩大视图，所述离合器构件包含离合器板堆104以及离合器垫板150。如图4中所示的活塞136处于分离位置中。活塞136的表面142大致邻近于端面132。缸134的第一部分151包含缸134的、在密封环140以及密封环138的前方(亦即，如图4中所示，密封环140以及密封环138的左侧)的、形成提供流体压力以启动活塞136的室的体积。缸134的第二部分152包含缸134的、在密封环140以及密封环138的后方(亦即，如图4中所示，密封环140以及密封环138的右侧)的体积。第一部分151包含这样的体积，加压流体被提供至该体积中，以将活塞136启动至接合位置中(例如，参见图5)。当分离的离合器支架102旋转并且第一部分151内的流体压力由于离心力而增加时，液压流体可能被朝向外壁130向外推动，特别是在过度旋转的时间期间，比如在车辆的下坡行程期间，液压流体经由放泄室入口或者离心水头内部减压入口端口202进入放泄室164并且绕过密封环140经由排出或离心水头内部减压端口204离开到达第二部分152。由于液压流体绕开，可能几乎不存在朝向离合器板堆104推动活塞136的相对应的压力，降低无意的离合器应用的可能性。

图5示出图4的布置，其中活塞136已经被第一部分151中的流体压力推动至接合位置中。从离合器阀提供被提供至第一部分151的、使离合器44接合的流体压力，并且所述流体压力为比第一部分151中的、在过度旋转速度时所存在的压力高的压力。将活塞136启动至接合位置中的压力足以将活塞136从图4中所示的位置推动至其中密封环140与外壁130接触的位置，其中存在大致不漏流体的密封。因此，可阻止液压流体绕过密封环140从第一部分151至第二部分152。从第一部分151进入放泄室164的液压流体可仅仅返回至第一部分151。亦即，在放泄室入口端口202、放泄室排出端口204、以及放泄室164之间循环的任何液压流体保持于第一部分151中。液压流体的流动可在放泄室164、入口端口202、以及放泄室排出端口204之间的压力均衡时停止。

图6为根据本发明的一个实施例的离合器组件100的视图，离合器组件100包含离合器44并且可在图1的牵引机10内使用。图6中的离合器组件100包含按照选择密封放泄环701的放泄组件162。缸134包含凹槽703(例如，参见图7)，其接触放泄环701的表面并且允许滑动接触，以使得放泄环701的直径在凹槽703中的最大直径与邻近于外壁130的最小直径之间变化。

图7示出图6的、根据本发明的一个实施例的放泄组件162的放大图，其中活塞136处于分离位置中并且液压流体的流动402形成离心水头压力。在正常的操作期间，通过比如蝶形垫圈146的弹簧或者其它力生成装置相对于端面132推动活塞136，其中活塞136与端面132之间的接触为使得大致阻止液压流体通过放泄室164泄漏。当离合器支架102的旋转速度比如在下坡加速期间增加时，缸134的第一部分151中的离心水头充分地增加以沿朝向离合器板堆104的方向推动活塞136(如图6中所示)。当活塞136开始运动时，围绕活塞136从第一部分151通过放泄环701至第二部分152打开泄漏路径，以减小活塞136后面的压力。通过放泄环701的泄漏可阻止活塞136前进至离合器板堆104来使离合器44接合。当离心水头压力消散时，蝶形垫圈146或者其它弹簧装置的弹簧力将朝向端面132将活塞136推动返回，其中与端面132的接触大致阻止液压流体通过放泄室164泄漏。放泄组件162、特别地放泄环701沿缸134的外围定位，这可允许在这样的点处或接近于这样的点将压力排出，在该点处，压力由于离心力而处于最大值处或接近于最大值。这种定位使放泄组件162能够释放大致全部的离心水头压力。

图8示出图6的、根据本发明的一个实施例的放泄组件162的放大图，其中活塞136处于接合位置中并且液压流体的流动大致被堵塞。在接合位置中，第一部分151中的流体压力维持活塞136的位置并且放泄环701具有对应于大致阻塞液压流体的泄漏的构造的减小的直径。亦即，放泄环701已经沿缸134充分地滑动，以使得环701不再与凹槽703接触并且与邻近于壁130的最小的直径接触。

如上所述，当使离合器44接合时，运动全冲程的离合器活塞136将离心水头内部减压端口202、204关闭。然而，虽然端口202、204可降低离合器44在较高的旋转速度下接合的可能性，但是端口202、204可能不容许其在较高的旋转速度下释放。当用动力换挡离合器对变速器换挡时，变速器控制器46命令出发的(以及接合的)离合器在接近其中离合器将由于离心水头压力而自身接合的旋转速度时关闭。特别地，在升档时，接合紧接地更高档位可迅速地使牵引机10加速。迅速加速可能使出发的离合器活塞的分离速度不足以使端口202、204能够打开。这种状态在液压流体处于低温时较为普遍，低温增加液压流体的粘度，结果是，使活塞136分离的时间增加。

可与无极变速器联合使用的动力换挡变速器可以以同步速度执行动力换挡。动力换挡变速器14可使用静液压单元48来在档位换挡之间控制牵引机10的速度和/或加速度。静液压单元48可在低温条件下限制牵引机10的输出加速度，降低变速器14的下一个更高档位在升档期间使离合器44以高于离心自我接合速度的旋转速度旋转的可能性。结果，可为离心水头内部减压端口202、204打开以及出发的离合器活塞分离提供充分的时间。

图9为根据本发明的一个实施例的、用于保护离合器44免受阻止离合器分离的离心水头压力的影响的方法800的流程图。控制器42接收(方块802)使牵引机10的离合器44分离的命令(例如，从牵引机10的操作者)。控制器42确定(方块804)牵引机10的发动机12的发动机速度。在某些实施例中，控制器42通信地联接至传感器，传感器继而通信地联接至发动机12。传感器可确定发动机速度并且将包含与发动机速度相关的信息的信号发送至控制器42。控制器42还确定(方块806)离合器44中的液压流体的温度。在某些实施例中，控制器42通信地联接至传感器，传感器继而通信地联接至离合器44。传感器可确定离合器44中的液压流体的温度并且将包含与温度有关的信息的信号发送至控制器42。

控制器42根据发动机速度以及液压流体的温度确定(方块808)限制牵引机10的加速度的幅度和时间。在某些实施例中，若液压流体的温度不小于温度阈值，则限制牵引机10的加速度的幅度和时间都可为零。在某些实施例中，控制器42可使用处理器54、存储器装置56、和/或控制软件58来确定限制加速度的幅度和时间。例如，处理器54可使用控制软件58中的计算机程序(其可访问存储器装置56中的查阅表)来根据发动机速度和液压流体的温度确定限制加速度的幅度和时间。

控制器42命令(方块810)离合器44分离。控制器42接着根据针对在方块808中所确定的时间的幅度限制(方块812)牵引机10的加速度。在某些实施例中，变速器控制器46将命令发送至变速器14的静液压单元48，以限制牵引机10的输出加速度。通过在低温条件下限制牵引机10的输出加速度，可降低变速器14的下一个更高档位在升档期间使离合器44以高于离心自我接合速度的旋转速度旋转的可能性。结果，为离心水头内部减压端口202、204打开以及出发的离合器活塞分离提供更多的时间。

虽然已经在本文中示出和描述了本发明的仅仅某些特征，但是本发明所属领域的技术人员将想到很多修改和改变。因此，应当理解的是，所附权利要求意欲涵盖落入本发明的真正的精神内的所有这样的修改和改变。

在本文中所提出和要求保护的技术参考并适用于具有实践性的物质对象以及具体示例，其明确地改进本发明技术领域并且正因为这样并非为抽象的、无形的或者纯理论的。此外，若附加于本说明书末尾的任何权利要求含有被标示为“用于[执行][功能]的装置…”的或者“用于[执行][功能]的步骤…”的一个或多个元素，应当根据美国法典第35编第112(f)节理解这样的元素。然而，对于含有用其它任何方式标示的元素的任何权利要求，都应当根据美国法典第35编第112(f)节理解这样的元素。