專利名稱：分動箱離合器標定方法
分動箱離合器標定方法
背景技術：
本發(fā)明總體上涉及一種實現(xiàn)改進的分動箱離合器性能的方
法，并且更加具體地涉及一種確定離合器電流對于力矩輸出的函數(shù)并且 利用這種確定實現(xiàn)改進的分動箱離合器性能的方法。
控制系統(tǒng)，它們在檢測到典型地于前輪與后輪之間的 一種輪速差(As)的 情況下自動地將一個分動箱離合器轉換為四輪驅動。此類自適應四輪驅 動系統(tǒng)由車輛制造商仔細地調節(jié)，典型地是通過大量的道路測試，以達 到所希望的性能和優(yōu)化的安全性和控制。如此確定的主要運行參數(shù)是當
遇到車輪打滑的 一 個閾值量時車輪打滑與單位時間上分動箱離合器嚙
合的速度和程度("dt)之間的關系。在此類車輛中，輪速的傳感，確定車 輪打滑所進行的計算和車輪打滑時發(fā)出的離合器嚙合控制信號都是電 子信號，并且根據(jù)由車輛制造廠家開發(fā)或由其采用的分動箱控制器中使 用的程序或者軟件確定和采取的操作也都如此。 這樣的電輸出或者對所述分動箱離合器的驅動系統(tǒng)采取一
種已確立的離合器電流對離合器嚙合和力矩變換傳輸函數(shù)的形式。因為 該分動箱離合器是一種電機械或者液壓機械裝置，其運行的準確性的可 重復性比起電子離合器控制系統(tǒng)要包括更大的容差。 本發(fā)明旨在改進機動車輛分動箱控制器與分動箱離合器之 間的運4亍和t力"乍。
發(fā)明內容
—種提高機動車輛分動箱的可調制的次級驅動線離合器的 性能的方法確定、記錄并向該機動車輛的控制器提供離合器的標定數(shù) 據(jù)。該方法包含的步驟有檢測每個制造的分動箱以確定離合器驅動電流 對于力矩傳遞的函數(shù)，將如此確定的函數(shù)與少數(shù)預先確立的性能函數(shù)或 者曲線相適配，并且將在此類預先確立的性能曲線中所選定的一個的標 識結合到該分動箱中。當在一個車輛中安裝該分動箱時，物理地或電子 地讀取該曲線標識，并且該分動箱控制模塊(TCCM)根據(jù)該預先確立的.曲線調節(jié)其離合器驅動信號以此由一個給定的離合器驅動信號通過該 離合器達到已知的并且所希望的力矩變換。還可以向該分動箱控制模件 提供基本的離合器力矩轉換函數(shù)之外的信息，譬如分動箱運行溫度和老 化或磨損特性，以進一步增強運行。 因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進分動箱次級驅動 線離合器的運行的方法。 因此，本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進分動箱控制模 塊和分動箱次級驅動線離合器總體運行的方法。 本發(fā)明的另一個目的是提供一種方法，所述方法確定一個 單獨的分動箱的離合器電流對于離合器嚙合的函數(shù)，將如此確定的函數(shù) 適配到少數(shù)預先確立的性能函數(shù)之一上，并且最終把這樣的函數(shù)提供到 安裝了該分動箱的分動箱控制模塊中。本發(fā)明的再一個目的是提供一種分動箱次級驅動線離合器
的生產標定，并且利用這樣的信息調節(jié)一個分動箱控制模塊的離合器驅 動信號以達到改進的次級離合器、分動箱和車輛的性能。 通過參閱以下對優(yōu)選實施方式的闡述和附圖可以清楚本發(fā)
明的其他目的和優(yōu)點，在附圖中相同的標號指代相同的部件、零件或者 特征。
圖1是根據(jù)本發(fā)明檢測一個單獨的分動箱以確定次級驅動
線之離合器驅動電流對于力矩傳遞的函數(shù)或者曲線的 一個圖解；圖3是選出的多個分動箱次級離合器曲線，根據(jù)本發(fā)明每個
分動箱離合器的性能要與它們進行匹配； 現(xiàn)在參見圖1，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的分動箱標定方法的 多個部分。 一個分動箱組裝件IO在一個常規(guī)的流水線14上并通過其完 成制造后被置于一個檢測臺或定位器12上。該分動箱組裝件IO包括一 個殼體20, —個輸入軸22 ,該輸入軸聯(lián)接到一個四輪驅動車輛的自動 或者手動變速器(圖中未示出)的輸出并且由之驅動。輸入軸22可以 直接驅動一個輸出軸24,或者這兩根軸可以通過一個范圍選擇裝置譬如 一個行星齒輪系(未示出)聯(lián)接，以便既可提供一種直接(高檔)輸出 也提供一種減速(低檔)輸出?？蛇\行地置于一根初級輸出軸24與一 根次級輸出軸26之間的是一個可調制的次級驅動線離合器組裝件28。 該可調制的次級驅動線離合器組裝件28可以是電的、電機械的、液壓 的、電液壓的、或者任何其他類型的可調制離合器?？烧{制的離合器組 裝件28響應于一種可變的電的或者液壓的輸入提供初級輸出軸24與次 級輸出軸26之間的可調的力矩變換。在此關于可調制的離合器組裝件 28使用的術語"次級驅動線離合器"和"次級離合器"旨在澄清l)該離合 器不是與用在一個在高速與低速(檔)運行范圍之間進行選擇的分動箱 譬如分動箱組裝件10中的一種減速齒輪組相關聯(lián)的離合器，并且2)該 離合器與一個四輪驅動車輛中的次級驅動線(典型地是前驅動線)驅動力 矩相關聯(lián)并且向其提供驅動力矩。優(yōu)選的是，分動箱組裝件10也包括 一個溫度傳感器30,該溫度傳感器沒入該離合器和分動箱組裝件10內 的離合及潤滑液中，并且向該分動箱組裝件IO最終安裝于其中的車輛 中的分動箱控制模塊(TCCM)提供一種指示所述液體溫度的信號。在檢測臺12上，固定一個優(yōu)選地是電動的驅動馬達32, 以該馬達的輸出連接到輸入軸22。該電動馬達32經一個電纜34由一個 控制器或者微處理器40的輸出驅動，所述控制器能夠控制和監(jiān)測電動 馬達32產生的傳遞到分動箱10的輸入軸22的旋轉功率。在分動箱組裝件10的次級輸出軸26上固定了一個負荷和換 能器組裝件42,所述負荷和換能器組裝件既能夠對次級輸出軸26加載 也能夠同時測量由可調制的次級離合器組裝件28向次級輸出軸26送 達的力矩。驅動信號和傳感的力矩信號均通過多導體纜線44與所述控 制器或者微處理器40進行雙向通信。來自診斷性檢測的數(shù)據(jù)可以臨時 地或者永久地存儲在一個易失的或者非易失的存儲裝置46中，所述存 儲裝置可以包括一臺打印機以提供各個單獨的分動箱組裝件10的性能 的一種書面記錄。 如在下文中充分地說明的那樣，在分動箱組裝件10已經進 行了 一種檢測診斷以確定所述離合器電流對次級力矩輸出函數(shù)以后，把 一個帶有標記，譬如一種條形碼或者任何其他的編碼或者不編碼的數(shù)據(jù) 存儲和顯示裝置，的標簽48被固定到分動箱組裝件10上。作為替代 方案，這種信息可以編制成表以傳輸?shù)揭粋€非易失的RAM之中。這可 以通過現(xiàn)有的ALDL(組裝件線路診斷連接)端口在，例如，發(fā)動機/機體 標定和控制器下載過程中由一種單個的CAN(車輛局域網(wǎng))消息來完成。 該分動箱組裝件10然后從檢測臺12卸下并且提交給一個原始裝備機 動車輛制造商(OEM)，該制造商把該分動箱組裝件安裝到 一個四輪驅動 機動車，譬如一輛SUV,小型載貨卡車(pick-up truck)，多功能轎車 (cross-over vehicle )或者客車54中。因此，機動車輛54包括分動箱組 裝件10和一個分動箱控制模塊(TCCM) 56，所述分動箱模塊具有各種 相關聯(lián)的傳感器、傳感器輸入、存儲器和驅動該分動箱組裝件10中的 次級離合器組裝件28的輸出。參閱圖2,圖中示出一個離合器電流對于力矩輸出的函數(shù)或 者曲線。 該函數(shù)或者曲線是分動箱離合器的典型并且為了闡述的目 的，假定這是置于圖1中所示的分動箱組裝件10內的可調制的次級離 合器組裝件28的性能曲線。X(水平)間距表示施加到離合器組裝件28 的電磁線圈的驅動信號或最大功率的0至100%。具體地它可以解釋為 對離合器線圏的電驅動的一種PWM (脈沖寬度調制)占空比。作為替代
方案，它可以代表驅動一個電液壓控制器或者控制閥以作動一個液壓次
級離合器的 一個相應信號。Y (豎直)間距表示出現(xiàn)在次級輸出軸26上的 力矩輸出，單位例如是磅英尺(lbs. ft.)、牛頓米(Nm)或者其他的力矩量 綱。下方的曲線，即曲線U(上升)代表當施加至所述電》茲線圈的電流被 增大到在曲線的右端最高的100%占空比時的曲線或函數(shù)。曲線D(下降) 代表當電流被減小時離合器組裝件28的性能。這兩個曲線U和D的分 離是電磁的或者液壓操作裝置和摩擦式離合器所典型地遇到的遲滯的 結果，熟悉這些裝置的人是很容易理解的。還應當理解的是，為了圖示 和清晰的目的，對該遲滯有些夸張。然后把圖像50中示出的曲線臨時 存儲在所述控制器或者說微處理器40中或者傳輸?shù)酱鎯ρb置46或者提 供給一個打印機以產生一個書面的、有形的記錄。不論在哪種情況下， 該特定的曲線5 0都與所檢測的特定的分動箱組裝件10的系列號或者其 他的標識指標相關聯(lián)。
敏度以及量化的容差或區(qū)別，在該容差或區(qū)別之內一個曲線或者函數(shù)被 認為是相同的而在其外該曲線或者函數(shù)則被認為是不同的，這將會產生 極其大量的不同曲線或者函數(shù)。 現(xiàn)在參見圖3,圖中示出多個不同卻相似的力矩輸出對于 驅動信號或者占空比的曲線或者函數(shù)。為了將所要求的數(shù)據(jù)以及使用每 個單獨的和不同的性能曲線來標定離合器和分動箱組裝件10最終要使 用的一個分動箱控制模塊的控制器時所涉及的困難最小化，該標定和操 作過程已經通過創(chuàng)建一個相對地小數(shù)量的、典型地8、 10、 12或者更多 或更少的代表不同的離合器力矩對驅動信號關系而進行了簡化。已經發(fā) 現(xiàn)這樣一個相對小數(shù)量的此類曲線能夠用于將分動箱之間的變化表征 到一個足夠高的精確度，這使得存儲和利用每一個單獨地檢測出的曲線 或者函數(shù)不再合理。在圖3中，假定已經預先確立了十個代表性曲線或 者說函數(shù)A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I和J。出于筒化和清晰的原因 僅示出了曲線A、 B、 I和J,應當理解其他的六個曲線或者函數(shù)將會是 相4以的。現(xiàn)在參見圖5,示出了已經確定為對離合器驅動力矩輸出的 變化起作用的不同因素。第一部分涉及單元間變化，即在不同的分動箱 之間的變化。在圖5中所示的數(shù)據(jù)表明通過使用根據(jù)本發(fā)明的方法和進 行標定的分動箱組裝件IO可以把操作的、也就是力矩輸出的變化從7% 降低到1%。類似地由于一個分動箱中的初級或者引導離合器引起的變 化可以從10%降低到5%。在單元內變化方面，也就是說，由于分動箱的運行溫度或者 其老化而發(fā)生在一個特定的分動箱內的變化。還應當理解可以實現(xiàn)性能 的改進。這種性能改進在下面參照圖6和圖7說明。補償運行溫度對離 合器性能的影響可以使離合器性能變化從2.8%降低到1%。類似地，分
動箱的老化，特別是離合器表面和離合器液體的老化可以影響力矩輸出 對驅動信號函數(shù)中的一個14%的變化。通過監(jiān)測這些變量，可以把離 合器力矩輸出變化降低到2%。因此，如圖5所示，使用離合器標定、 監(jiān)測運行溫度并且考慮到老化和磨損可以把一個分動箱力矩輸出對于 驅動信號關系的變化從33%降低到9%?，F(xiàn)在參見圖7,圖中示出的圖表表示離合器的性能作為老 化、油和其他保養(yǎng)以及壽命相關的變量的一個函數(shù)。在X(水平)軸上是 從左至右增加的以攝氏度為單位的分動箱運行溫度。在Y(豎直)軸上從 下到上增加的離合器力矩輸出幅度，而單位是牛頓米。事實上，該圖表 是三維的在X-Y空間上展示的數(shù)據(jù)點也與周期數(shù)相關?？傮w上說，周期 數(shù)越大，Y間距越小并且所述力矩輸出越低。已經通過實驗發(fā)現(xiàn)，老化、 油和其他與保養(yǎng)壽命相關的變量在一個離合器的使用壽命期影響2.5% 至14%的離合器信號輸入對離合器力矩的輸出。因此，基于圖7的圖 線的操作編程可以安裝在分動箱組裝件IO安裝于其內的車輛54的分動 箱控制模塊56內以補償這種磨損和保養(yǎng)相關的變量并進一步改進變速 離合器組裝件28的力矩傳遞函數(shù)和可重復性。以上的披露是諸位發(fā)明人設計的實踐本發(fā)明的最佳模式。然 而，清楚的是，包含了修改和變例的各種方法對所屬領域技術人員來說 為實現(xiàn)改進分動箱離合器性能是顯而易見的。因為以上的披露是旨在使 所屬領域技術人員能夠實踐本發(fā)明，它不應被解釋為受其限制而是應當 被解釋為包含上述的明顯的變化并且只應當受以下的權利要求的精神 和范疇的限制。
權利要求
1.一種增強一輛機動車輛中的分動箱性能的方法，包含以下步驟提供具有一個輸入、一個離合器和次級輸出的一個分動箱，提供用于向所述輸入供給力矩的一個馬達、用于控制到所述馬達的驅動能量的一個控制器，以及用于傳感對所述次級輸出傳遞的力矩的裝置，將所訴分動箱離合器從脫離嚙合循環(huán)到最大嚙合再返回到脫離嚙合，對所述離合器確定一個驅動能量對于力矩的函數(shù)，把所述離合器的這種驅動能量對于力矩的函數(shù)匹配到多個預先確定的函數(shù)之一，并且把所述多個函數(shù)之一與所述分動箱相關聯(lián)。
2. 權利要求1所述的增強分動箱性能的方法，其中所述多個函數(shù) 是12個或者以下。
3. 權利要求1所述的增強分動箱性能的方法，其中所述多個函數(shù) 之一進行了條形編碼。
4. 權利要求1所述的增強分動箱性能的方法，其中所述離合器是 一種電磁摩擦離合器。
5. 權利要求1所述的增強分動箱性能的方法，進一步包含在所述 分動箱中提供一個溫度傳感器的步驟。
6. 權利要求5所述的增強分動箱性能的方法，其中來自所述溫度 傳感器的數(shù)據(jù)被提供到 一輛機動車輛中的 一個分動箱控制模塊。
7. 權利要求1所述的增強分動箱性能的方法，其中所述多個函數(shù) 之一被提供到 一輛機動車輛的 一個分動箱控制模塊。
8. —種改進分動箱性能的方法，包含以下步驟 提供一個分動箱，所述分動箱具有一個輸入、 一個次級輸出離合器和一個次級輸出，提供用于向所述輸入供給力矩的一個驅動馬達、和用于傳感提供給 所述次級輸出的力矩的一個傳感器，將所述次級輸出離合器從一個最小的驅動信號循環(huán)到一個最大驅 動信號再返回到所述最小驅動信號，對所述次級輸出離合器確定一個驅動信號對于力矩的函數(shù)，將所述驅動信號對于力矩的函數(shù)匹配到數(shù)個預先確定的函數(shù)之 一，并且將所述數(shù)個函數(shù)之一與所述分動箱相關聯(lián)。
9. 如權利要求8所述的增強分動箱性能的方法，其中用所述分動 箱的一種可機讀的格式存儲所述數(shù)個函數(shù)之一。
10. 如權利要求8所述的增強分動箱性能的方法，其中所述以一種可機讀的格式存儲的數(shù)個函數(shù)之一被提供給一個變速器控制模塊。
11. 如權利要求8所述的增強分動箱性能的方法，其中所述數(shù)個預 先確定的函數(shù)是12個或者以下。
12. 權利要求8所述的增強分動箱性能的方法，其中所述離合器是 一種電磁摩擦離合器。
13. 如權利要求8所述的增強分動箱性能的方法，進一步包括在所述分動箱中提供一個溫度傳感器的步驟。
14. 如權利要求13所述的增強分動箱性能的方法，進一步包括基于溫度調整所述驅動信號對于力矩的函數(shù)的步驟。
15. —種在一輛機動車中改進分動箱性能的方法，包含以下步驟 提供一個分動箱，所述分動箱具有一個輸入、 一個次級輸出離合器和一個次級輸出，對所述次級輸出離合器確定一個嚙合信號對于力矩輸出的函數(shù)， 將所述嚙合信號對力矩輸出的函數(shù)適配到多個預先確定的函數(shù)之將所述多個函數(shù)之一存儲到所述分動箱，并且 將所述多個函數(shù)之一提供給一個分動箱控制模塊。
16. 如權利要求15的方法，其中所述多個函數(shù)之一是用一種可機 讀的格式存儲。
17. 如權利要求15的方法，其中所述可機讀的格式是一種條形碼。
18. 如權利要求15的方法，其中所述分動箱控制模塊置于一輛機 動車輛中。
19. 如權利要求15的方法，進一步包括傳感所述分動箱中的一種 液體的溫度并將這種液體溫度提供給所述分動箱控制模塊的步驟。
20. 如權利要求15的方法，進一步包括向一個分動箱提供關于一 個分動箱次級離合器的老化和磨損特性的數(shù)據(jù)的步驟。
全文摘要
一種改進機動車輛分動箱中的次級驅動線離合器的性能的方法包括的步驟為檢測每個制造的分動箱以確定離合器驅動電流對力矩傳遞的函數(shù)，將如此確定的函數(shù)適配到一個小數(shù)量的預定的性能曲線之一上并且把所選取的此類預定性能曲線之一的標識結合到該分動箱中。當該分動箱裝入一個車輛時，讀出該曲線標識并且分動箱控制模塊(TCCM)依據(jù)該預定曲線調整其離合器驅動信號以用一個給定的離合器驅動信號通過所述離合器達到一種已知的和所希望的力矩轉輸。
文檔編號F16D48/06GK101208535SQ200680023297
公開日2008年6月25日 申請日期2006年6月2日 優(yōu)先權日2005年6月28日
發(fā)明者C·J·蘭克 申請人:博格華納公司