本發(fā)明涉及用于對(duì)將來(lái)自動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)力傳遞至輸出軸的離合器的滑移進(jìn)行控制的系統(tǒng)，并且更具體地涉及對(duì)離合器壓力和離合器滑移速度進(jìn)行控制以減小由整個(gè)動(dòng)力系產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

背景技術(shù)：

變矩器離合器是能夠接合成將輸入軸經(jīng)由離合器聯(lián)接至輸出軸的流體操作的摩擦裝置。通常，離合器被完全地釋放以允許輸入軸與輸出軸之間的無(wú)約束滑移，或者離合器被完全地接合——也稱為“鎖止”——以完全地防止這種滑移。離合器完全接合的不利方面在于：發(fā)動(dòng)機(jī)和任何隨后的移動(dòng)部件產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)——通常由變矩器吸收——通過(guò)離合器被直接傳遞至動(dòng)力系的其余部分。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和幾何形狀的產(chǎn)物。輸出軸和輸入軸的長(zhǎng)度、發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序、旋轉(zhuǎn)組件的質(zhì)量以及相關(guān)的部件都對(duì)總質(zhì)量和幾何形狀有影響。由于這樣的質(zhì)量和幾何形狀，系統(tǒng)具有下述頻率：在該頻率下，該系統(tǒng)將自然地共振。當(dāng)系統(tǒng)在某些負(fù)載下操作時(shí)，這些共振頻率產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。這些扭轉(zhuǎn)振動(dòng)在不被適當(dāng)?shù)匾种频那闆r下會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生破壞性的脈動(dòng)，所述破壞性的脈動(dòng)會(huì)顯著降低動(dòng)力系部件的壽命。此外，每個(gè)獨(dú)特的系統(tǒng)均可以包括特有的頻率，在該特有的頻率下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。不同的負(fù)載、不同的旋轉(zhuǎn)組件和不同的設(shè)備都將在它們自己的相應(yīng)頻率下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。因此，由于已知這些扭轉(zhuǎn)振動(dòng)通過(guò)不僅會(huì)損壞離合器而且還可能損壞整個(gè)傳動(dòng)系的力使系統(tǒng)物理地振動(dòng)，因此，期望抑制這些扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

除了影響扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的上述部件以外，其他裝置也可能影響扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。例如，在水力壓裂中，使用泵來(lái)將液壓流體深入泵送到土地中。發(fā)動(dòng)機(jī)和泵兩者在動(dòng)力沖程期間均產(chǎn)生振動(dòng)脈動(dòng)，該振動(dòng)脈動(dòng)表現(xiàn)為系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

振動(dòng)吸收聯(lián)軸器已被用來(lái)吸收這些類型的振動(dòng)。盡管聯(lián)軸器是有效的，但是它們會(huì)使變矩器和離合器機(jī)構(gòu)的成本顯著增大并且增加相當(dāng)大的尺寸。因此，最理想的是在不需要附加任何部件的情況下通過(guò)對(duì)離合器壓力和離合器滑移的軟件控制來(lái)減少或消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

因此，已經(jīng)提出在滑移模式下操作離合器，在該滑移模式中，允許變矩器與離合器之間的預(yù)定滑移量。在這種系統(tǒng)中，目標(biāo)是隔離變矩器中的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩?cái)_動(dòng)，同時(shí)在提供提高的變矩器效率并延長(zhǎng)部件壽命的滑移速率下傳遞穩(wěn)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。

典型的離合器通過(guò)施加在變矩器上的摩擦系數(shù)傳遞旋轉(zhuǎn)力。該傳遞本質(zhì)上是非線性的，并且在各種滑移速度下都存在潛在的不穩(wěn)定性。在特征上，保持給定的滑移水平所需的流體壓力趨向于隨著滑移的增大而減小。因此，滑移控制趨于響應(yīng)于測(cè)得的滑移超過(guò)所需滑移的狀態(tài)而利用最大壓力使離合器完全地接合。

在水力壓裂行業(yè)中發(fā)現(xiàn)一種經(jīng)受扭轉(zhuǎn)振動(dòng)且需要抑制扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的常見(jiàn)應(yīng)用，其使用具有鎖止離合器的液力變矩器。在水力壓裂應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)最大效率，在壓裂泵操作的時(shí)間內(nèi)，鎖止離合器被優(yōu)選地100％完全地接合。由于鎖止離合器被完全接合，因此液力變矩器不具有吸收由發(fā)動(dòng)機(jī)和壓裂泵產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力。已知在該完全鎖定狀態(tài)中扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)形成尖峰，特別是在操作范圍內(nèi)存在臨界諧波頻率的情況下更是如此。過(guò)度的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)減少動(dòng)力系系統(tǒng)中的各種部件的壽命。因此，需要減少這些扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的改進(jìn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了一種結(jié)合有改進(jìn)的壓力和滑移速度調(diào)度(scheduling)技術(shù)的用于提高穩(wěn)定性、部件壽命和性能的離合器滑移控制系統(tǒng)。利用優(yōu)選的實(shí)施方式，控制系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩中的變量的響應(yīng)的改進(jìn)允許通過(guò)變矩器離合裝置傳遞至動(dòng)力系的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩振動(dòng)的量減少。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，減少傳動(dòng)裝置中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的方法可以通過(guò)下述方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：對(duì)傳動(dòng)裝置的離合器接合壓力、輸入軸速度和輸出軸速度中的至少一者進(jìn)行控制；并且保持離合器摩擦系數(shù)對(duì)離合器滑移速度的正斜率。

該方法還包括通過(guò)以下步驟提供對(duì)離合器壓力的開(kāi)環(huán)控制：使離合器完全地接合持續(xù)預(yù)定的時(shí)間；將離合器接合壓力設(shè)定至預(yù)定壓力，從而允許預(yù)定的離合器滑移速度；以及對(duì)離合器滑移速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中，當(dāng)離合器滑移速度等于或小于該預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，保持離合器接合壓力。當(dāng)離合器滑移速度大于預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，可以增大離合器接合壓力以使離合器在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完全地接合，并且隨后可以減小離合器接合壓力以將離合器滑移速度保持為等于或小于預(yù)定的離合器滑移速度。此外，預(yù)定的離合器滑移速度可以提供離合器摩擦系數(shù)對(duì)離合器滑移速度的正斜率。

減小傳動(dòng)裝置中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的另一方法還可以包括通過(guò)以下步驟進(jìn)行的對(duì)離合器速度的閉環(huán)控制：使離合器完全地接合持續(xù)預(yù)定的時(shí)間；將離合器接合壓力設(shè)定至預(yù)定壓力，從而允許預(yù)定的離合器滑移速度；對(duì)離合器接合壓力進(jìn)行持續(xù)的調(diào)節(jié)以保持該預(yù)定的離合器滑移速度；以及對(duì)離合器接合壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中，當(dāng)離合器滑移速度等于或小于該預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，保持離合器接合壓力。

當(dāng)離合器滑移速度大于預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，可以增大離合器接合壓力以使離合器完全地接合持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，并且隨后可以減小離合器接合壓力以實(shí)現(xiàn)等于或小于該預(yù)定的離合器滑移速度的離合器滑移速度。最終，預(yù)定的離合器滑移速度提供了離合器摩擦系數(shù)對(duì)離合器滑移速度的正比率。

在另一實(shí)施方式中，減小傳動(dòng)裝置中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的方法可以包括提供對(duì)離合器壓力的閉環(huán)控制。該離合器壓力的閉環(huán)控制通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：使離合器完全地接合持續(xù)預(yù)定的時(shí)間；將離合器接合壓力設(shè)定至預(yù)定壓力，從而允許預(yù)定的離合器滑移速度；保持恒定的離合器接合壓力以保持該預(yù)定的離合器滑移速度；以及對(duì)離合器接合壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中，當(dāng)離合器滑移速度等于或小于該預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，保持離合器接合壓力。

當(dāng)離合器滑移速度大于預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，隨后可以增大離合器接合壓力使離合器完全地接合持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，并且隨后還可以減小離合器接合壓力以實(shí)現(xiàn)等于或小于該預(yù)定的離合器滑移速度的離合器滑移速度。

在又一實(shí)施方式中，減小傳動(dòng)裝置中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的方法可以包括通過(guò)以下步驟提供對(duì)離合器壓力和離合器速度的閉環(huán)控制：使離合器完全地接合持續(xù)預(yù)定的時(shí)間；將離合器接合壓力設(shè)定至預(yù)定壓力，從而允許預(yù)定的離合器滑移速度；對(duì)離合器接合壓力進(jìn)行持續(xù)的調(diào)節(jié)以保持該預(yù)定的離合器滑移速度；以及對(duì)離合器接合壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中，當(dāng)離合器滑移速度等于或小于該預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，保持離合器接合壓力。

當(dāng)離合器滑移速度大于預(yù)定的離合器滑移速度時(shí)，可以增大離合器接合壓力以使離合器完全接合持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，并且隨后可以減小離合器接合壓力以實(shí)現(xiàn)等于或小于該預(yù)定的離合器滑移速度的離合器滑移速度。

在各實(shí)施方式中的任何實(shí)施方式中，可以使用液力變矩器，在該液力變矩器內(nèi)具有鎖止離合器。

在結(jié)合以下描述和附圖考慮時(shí)，將更好地領(lǐng)會(huì)并理解本發(fā)明的這些及其他的方面和目的。然而，應(yīng)該理解的是，盡管以下描述指示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是這些描述是以說(shuō)明的方式給出的而非限制性的。在不背離本發(fā)明的精神的情況下，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)做出許多變型和改型，并且本發(fā)明包括所有這些改型。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參照隨附于本說(shuō)明書并形成本說(shuō)明書的一部分的附圖中示出的示例性且因此非限制性的實(shí)施方式，構(gòu)成本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征以及由本發(fā)明提供的典型機(jī)構(gòu)的構(gòu)型和操作的清晰概念將更顯而易見(jiàn)，其中，在若干附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且在附圖中：

圖1示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的動(dòng)力系和電子控制系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的扭矩和離合器滑移速度的曲線圖；

圖3示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的離合器的摩擦和離合器滑移速度的另一曲線圖；

圖4示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的扭矩和離合器滑移速度的另一曲線圖；

圖5示出了根據(jù)圖4的扭矩和離合器滑移速度的經(jīng)修改的曲線圖，其中，離合器扭矩已減小至與發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩相匹配；

圖6示出了表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的電子控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)邏輯的流程圖；

圖7示出了表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的利用離合器滑移速度的電子控制系統(tǒng)的閉環(huán)邏輯的流程圖；

圖8示出了表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的利用離合器壓力和離合器滑移速度的電子控制系統(tǒng)的閉環(huán)邏輯的流程圖；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的利用離合器壓力的電子控制系統(tǒng)的閉環(huán)邏輯的流程圖；

圖10A以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了在處于無(wú)滑移的完全接合狀態(tài)的鎖止離合器的測(cè)試期間的傳動(dòng)裝置中的總扭矩；

圖10B以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了在處于無(wú)滑移的完全接合狀態(tài)的鎖止離合器的測(cè)試期間的穩(wěn)定的壓力施加；

圖10C以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了在處于無(wú)滑移的完全接合狀態(tài)的鎖止離合器的測(cè)試期間變速器輸入速度傳感器處的扭轉(zhuǎn)位移；

圖10D以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了在處于無(wú)滑移的完全接合狀態(tài)的鎖止離合器的測(cè)試期間變速器輸入扭矩負(fù)載的頻譜；

圖10E以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了在處于無(wú)滑移的完全接合狀態(tài)的鎖止離合器的測(cè)試期間變速器輸入扭矩的時(shí)間波形；

圖11A以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的在具有受控制的滑移速度的鎖止離合器的測(cè)試期間傳動(dòng)裝置中的總扭矩；

圖11B以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的在具有受控制的滑移速度的鎖止離合器的測(cè)試期間施加的減小的穩(wěn)定壓力；

圖11C以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的在具有受控制的滑移速度的鎖止離合器的測(cè)試期間變速器輸入速度傳感器處的扭轉(zhuǎn)位移；

圖11D以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的在具有受控制的滑移速度的鎖止離合器的測(cè)試期間變速器輸入扭矩負(fù)載的頻譜；以及

圖11E以曲線圖的形式示出了所采集的數(shù)據(jù)，其示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的在具有受控制的滑移速度的鎖止離合器的測(cè)試期間變速器輸入扭矩的時(shí)間波形。

在描述本發(fā)明的附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施方式時(shí)，為了清楚起見(jiàn)，將借助于特定的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。然而，這并不意味著本發(fā)明限制于所選擇的特定術(shù)語(yǔ)，并且應(yīng)該理解的是，每個(gè)特定術(shù)語(yǔ)均包括以與實(shí)現(xiàn)類似目的的類似方式操作的所有技術(shù)等同物。例如，經(jīng)常使用詞語(yǔ)“連接”、“附接”或類似于“連接”、“附接”的術(shù)語(yǔ)。詞語(yǔ)“連接”、“附接”或類似于“連接”、“附接”的術(shù)語(yǔ)不限于直接連接而是包括通過(guò)其他元件進(jìn)行的連接，其中，所述通過(guò)其他元件進(jìn)行的連接被認(rèn)為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是等同的。

具體實(shí)施方式

參照以下說(shuō)明中詳細(xì)描述的非限制性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明及其各種特征和有利細(xì)節(jié)進(jìn)行更全面地說(shuō)明。

從圖1開(kāi)始，鎖止離合器16嵌套(nest)在液力變矩器32內(nèi)。離合器適用活塞58對(duì)抗變矩器的內(nèi)部回路壓力。因此，總離合器扭矩容量由離合器施加壓力減去變矩器的“基本”壓力的差來(lái)確定。這通常稱為壓差。

該“經(jīng)修正的鎖止離合器”的執(zhí)行包括：借助于比例壓力閥56對(duì)鎖止離合器壓力進(jìn)行的控制，比例壓力閥56轉(zhuǎn)而由電子控制單元48控制。電子控制器48可以監(jiān)測(cè)鎖止離合器壓力、轉(zhuǎn)換器輸出壓力、變矩器的輸入及輸出速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載信號(hào)。

為了減少整個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，離合器可以以受控制的方式滑移。離合器滑移通過(guò)離合器在未完全鎖定情形下的接合來(lái)限定。換句話說(shuō)，接合壓力或離合器壓力減小使得離合器的表面在變矩器中的配合表面上拖曳或者“滑移”。離合器滑移也按每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)或RPM進(jìn)行測(cè)量。離合器滑移速度通過(guò)觀察輸入軸旋轉(zhuǎn)速度并且將該輸入軸旋轉(zhuǎn)速度與輸出軸旋轉(zhuǎn)速度相比較來(lái)計(jì)算?；扑俣仁莾蓚€(gè)軸之間的旋轉(zhuǎn)速度差。

離合器設(shè)計(jì)有使離合器在被施加力時(shí)將旋轉(zhuǎn)力傳遞至另一物體的特定摩擦系數(shù)。在這種情形下，所述力通過(guò)離合器壓力產(chǎn)生并且將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力傳遞至變矩器和輸出部。離合器中的摩擦系數(shù)和/或施加至離合器的接合力越大，離合器的保持完全鎖定而不會(huì)滑移的能力越大。

因此，為了使扭轉(zhuǎn)振動(dòng)最小化，鎖止離合器16可以通過(guò)提供用以使離合器16完全接合的最大離合器壓力而最初地接合。在短暫的時(shí)間(3秒至10秒)之后，鎖止離合器16的壓力可以減小至較低的壓力，以允許離合器在5RPM至20RPM的范圍內(nèi)滑移。完全鎖止時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載可以用在確定鎖止離合器壓力的初始減小量的算法中。隨后，離合器的滑移速度可以用來(lái)通過(guò)相應(yīng)地升高或降低鎖止離合器壓力而保持所需的5RPM至20RPM的滑移。

為了控制啟動(dòng)和離合器壓力，控制器48可以以包括下述各者的若干種變型進(jìn)行設(shè)計(jì)：通過(guò)簡(jiǎn)單地將離合器施加壓力預(yù)設(shè)為所需的壓差以承載最大額定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的開(kāi)環(huán)控制；根據(jù)所感測(cè)到的離合器壓差將離合器施加壓力設(shè)定于所期望的水平的閉環(huán)控制；基于離合器滑移速度對(duì)離合器壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持所期望的離合器滑移的閉環(huán)控制；以及基于離合器滑移速度和離合器壓差兩者將離合器施加壓力設(shè)定于所期望的水平的閉環(huán)控制。下面參照?qǐng)D9至圖12對(duì)這四種變型進(jìn)行進(jìn)一步描述。在所有四種設(shè)計(jì)選項(xiàng)中，關(guān)鍵因素是離合器材料的摩擦系數(shù)相對(duì)離合器滑移速度的特性曲線。

鎖止離合器設(shè)計(jì)成具有特定的摩擦系數(shù)。摩擦相對(duì)滑移速度的曲線通常被假定為零滑移時(shí)產(chǎn)生最大的摩擦系數(shù)。在這種情況下，摩擦系數(shù)被理解為在接近于零滑移之前達(dá)到最大值，并且隨后隨著滑移的逼近而減小。

圖2示出了在本發(fā)明之前該行業(yè)如何感知在動(dòng)力系中的扭矩。在用于給定發(fā)動(dòng)機(jī)的該先前模型中，該模型包括總扭矩曲線68、發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩62、變矩器泵輪扭矩70以及變矩器的渦輪扭矩64。總扭矩68被定義為鎖止離合器容量的扭矩容量和變矩器的液力渦輪扭矩的扭矩容量的組合。

在該模型中，當(dāng)與離合器開(kāi)始滑移之后的離合器滑移速度相比時(shí)，總扭矩68包括由區(qū)域40表示的負(fù)斜率區(qū)域。如在本領(lǐng)域中所理解的，當(dāng)在扭矩曲線的負(fù)斜率區(qū)域中工作時(shí)，使離合器滑移可能是不穩(wěn)定的。這是因?yàn)殡x合器會(huì)在離合器施加壓力沒(méi)有任何增加的情況下產(chǎn)生較少的滑移?？偱ぞ厍€是利用有效的離合器摩擦系數(shù)計(jì)算的，如上文所闡述的，離合器摩擦系數(shù)隨著離合器滑移速度的改變而改變。如所示出的，總扭矩曲線68從約95RPM(滑移)開(kāi)始的較高滑移速度下變平坦。在更高的滑移速度下，具有更理想的正斜率區(qū)域37(更穩(wěn)定的滑移控制)特征，然而區(qū)域37中操作的缺點(diǎn)包括離合器和變矩器的過(guò)度熱損失，從而導(dǎo)致降低的動(dòng)力效率。這些缺點(diǎn)是由于離合器滑移速度而出現(xiàn)的。在離合器滑移時(shí)，能量以熱的形式從該系統(tǒng)中釋放出。當(dāng)離合器被完全地接合時(shí)，在較高的摩擦系數(shù)的情況下，基本上不存在滑移并且沒(méi)有因?yàn)殡x合器面在變矩器表面上的拖曳而產(chǎn)生的熱?；频卦蕉?，產(chǎn)生的熱越多。因此，盡管就在扭矩曲線中包括正斜率的方面而言扭矩曲線區(qū)域37是理想的，但是對(duì)于所產(chǎn)生的熱的量和動(dòng)力損失而言扭矩曲線區(qū)域37是不理想的。

如前所述，扭矩曲線是通過(guò)將鎖止離合器的扭矩容量和變矩器的通過(guò)渦輪軸所做的液力貢獻(xiàn)相組合來(lái)計(jì)算的。所有這些計(jì)算都將離合器摩擦系數(shù)作為因素進(jìn)行考慮，離合器摩擦系數(shù)是隨著離合器滑移速度的改變而改變的變量。因此，圖2的現(xiàn)有技術(shù)模型是利用圖3中示出的以Mu為單位測(cè)量的離合器摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)而計(jì)算得的。先前接受的標(biāo)準(zhǔn)摩擦相對(duì)離合器滑移的曲線74在現(xiàn)有技術(shù)中習(xí)慣性地被用來(lái)限定離合器在其滑移時(shí)的摩擦系數(shù)。在該典型的曲線74中，摩擦系數(shù)具有自離合器滑移開(kāi)始直到達(dá)到約260RPM為止的負(fù)斜率區(qū)域40。在約260RPM之后，滑移速度曲線74呈現(xiàn)相對(duì)平坦的斜率37。然而，已經(jīng)確定的是，摩擦系數(shù)在離合器滑移接近零的區(qū)域中表現(xiàn)得不同，如由更實(shí)際的摩擦系數(shù)曲線76所表示的。曲線76在圖3中示出的區(qū)域38處呈現(xiàn)正斜率。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該正斜率區(qū)域(在這種情況下，滑移處于約0RPM與25RPM之間)是使對(duì)離合器略微滑移的控制成為可能的區(qū)域。

通常，如圖3中所示，摩擦系數(shù)曲線已經(jīng)被認(rèn)為具有自離合器滑移開(kāi)始的負(fù)斜率區(qū)域40。鎖止離合器容量與施加在離合器板上的力以及摩擦系數(shù)的產(chǎn)物成比例。離合器容量和變矩器液力渦輪扭矩的和產(chǎn)生如圖2、圖4和圖5中所示的總扭矩。典型的摩擦系數(shù)標(biāo)繪圖74具體地用于計(jì)算圖2中的扭矩曲線。然而，對(duì)摩擦系數(shù)的更為密切的觀察和測(cè)試數(shù)據(jù)表明：隨著滑移速度接近零滑移，曲線的斜率變成正值38。這由圖3中的實(shí)際的摩擦系數(shù)曲線76示出。這種新認(rèn)識(shí)到的信息被用來(lái)計(jì)算在未意識(shí)到本發(fā)明之前的圖4中的扭矩曲線。在現(xiàn)有技術(shù)中，假定為了在扭矩曲線(圖2中的68)的期望的正斜率部分上進(jìn)行操作，人們將必須使離合器以較高的速度(大于95RPM)滑移。此外，實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)在摩擦系數(shù)相對(duì)滑移RPM數(shù)據(jù)中初期呈現(xiàn)出正斜率(圖3的區(qū)域38)。因此，當(dāng)總扭矩曲線保持在正斜率區(qū)域38(圖4)中時(shí)，可以避免先前提到的使離合器以較高的滑移速度滑移的負(fù)面效果。

更具體地，扭矩相對(duì)變換器滑移速度在圖4中的曲線圖中示出。在這種情形下，鎖止離合器16和變矩器32被分析為：通過(guò)使離合器壓力相對(duì)于離合器完全接合所需的壓力減小而最初地允許離合器16滑移。如前所述，從圖3中的“更實(shí)際的”摩擦系數(shù)曲線所收集的數(shù)據(jù)被用來(lái)計(jì)算總扭矩曲線。在X軸的最左側(cè)示出了零滑移速度。隨著離合器滑移，離合器扭矩容量實(shí)際上顯著增大，而變矩器的液力貢獻(xiàn)僅略微增大。離合器扭矩和來(lái)自變矩器中的液壓流體的渦輪扭矩64的組合加在一起形成總扭矩曲線68。隨著離合器滑移速度增大，總扭矩曲線68出現(xiàn)正斜率區(qū)域38。正如早先所建議的，大量的研究已經(jīng)表明：在正斜率區(qū)域38中操作并保持總扭矩比在負(fù)斜率區(qū)域40中操作并保持總扭矩更穩(wěn)定且更可控。負(fù)斜率區(qū)域40趨于不穩(wěn)定且難以控制，并且使變矩器32/鎖止離合器16封裝的總效率減小。換句話說(shuō)，與在負(fù)斜率區(qū)域40中進(jìn)行操作相比，當(dāng)在正斜率區(qū)域38中以總扭矩曲線68進(jìn)行操作時(shí)，隨著離合器16滑移，會(huì)獲得更多的離合器容量。

如前面所說(shuō)明的，當(dāng)使離合器滑移成接近圖3中的零滑移區(qū)域時(shí)，摩擦系數(shù)在從0至25RPM的離合器滑移范圍中增大。由于離合器的容量與摩擦系數(shù)成正比例，因此隨著離合器滑移增大，摩擦增大，并且因此離合器容量增大。如果離合器壓力保持恒定并且離合器處于零滑移的點(diǎn)，則使離合器遠(yuǎn)離零滑移點(diǎn)移動(dòng)的唯一誘因是所施加的扭矩增大的時(shí)候。所施加扭矩的這種增大通常來(lái)自扭轉(zhuǎn)激勵(lì)，該扭轉(zhuǎn)激勵(lì)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)或壓裂泵側(cè)或發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)和壓裂泵側(cè)兩者。

當(dāng)將來(lái)自如圖3所示的更實(shí)際的離合器摩擦系數(shù)曲線76的數(shù)據(jù)用來(lái)確定圖4至圖5中的總離合器扭矩68時(shí)，圖2中示出的總扭矩曲線由圖4中示出的扭矩相對(duì)滑移速度的曲線更精確地表示。在這種情況下，如果離合器滑移速度小于約22RPM，則保持扭矩相對(duì)滑移速度的曲線的正斜率區(qū)域38中的操作。本發(fā)明的獨(dú)特方法使非常小的離合器滑移保持為處于接近鎖止離合器完全接合的正斜率區(qū)域38中。最終的效果是鎖止離合器以與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的額定值相匹配的容量略微地滑移，從而允許鎖止離合器將高于該容量的扭矩?cái)_動(dòng)部分地“過(guò)濾掉”。

發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩62與扭轉(zhuǎn)激勵(lì)的加和將由鎖止離合器16的靜態(tài)容量限制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩與扭轉(zhuǎn)激勵(lì)的加和達(dá)到鎖止離合器16的靜態(tài)容量時(shí)，離合器將開(kāi)始滑移并將扭矩限制至鎖止離合器16的靜態(tài)容量。離合器16的靜態(tài)容量被定義為離合器所被設(shè)計(jì)的在穩(wěn)定的預(yù)定壓力下的鎖止?fàn)顟B(tài)中所承載的扭矩的量。

在下面的表1中示出的一個(gè)示例中，將在1900RPM時(shí)具有2760HP的凈功率的發(fā)動(dòng)機(jī)作為參考。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，額定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩計(jì)算為7,629磅英尺。如下面的表1中所示的，鎖止離合器16的正常靜態(tài)容量為14,877磅英尺。應(yīng)該理解的是，當(dāng)負(fù)載穩(wěn)定且不發(fā)生變化時(shí)，離合器可以通過(guò)靜態(tài)容量處理該負(fù)載。在負(fù)載突然變化的情況下，盡管總扭矩小于正常的靜態(tài)容量，離合器也可能會(huì)發(fā)生滑移。已知的是這種突然的沖擊會(huì)對(duì)離合器引入大量應(yīng)變，無(wú)論實(shí)際的負(fù)載水平如何。因此，鎖止離合器16的正常靜態(tài)容量為14,877磅英尺。這是額定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的近兩倍。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定扭矩與來(lái)自扭矩負(fù)載的脈沖或尖峰的扭轉(zhuǎn)激勵(lì)相加可以達(dá)到該高的扭矩值。這些尖峰可能是例如由動(dòng)力系中的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生的。

表1

如果通過(guò)降低離合器施加壓力而使鎖止離合器的容量減小，則離合器將在較低的扭矩值處開(kāi)始滑移。下面的表2表明，通過(guò)將鎖止離合器壓力從250磅/平方英寸減小至190磅/平方英寸并且通過(guò)利用圖3的與在特定的滑移RPM處的實(shí)際摩擦系數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)，靜態(tài)離合器容量從14,877磅英尺減小至7,498磅英尺。

表2

當(dāng)該減小的鎖止離合器值被用來(lái)計(jì)算離合器扭矩的計(jì)算結(jié)果時(shí)，圖4中示出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖5中示出的數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，扭矩標(biāo)繪圖沿著y軸豎向移動(dòng)，從而示出增大后的總扭矩。

鎖止離合器16目前具有正好足夠支承發(fā)動(dòng)機(jī)的額定扭矩的容量。來(lái)自扭轉(zhuǎn)激勵(lì)的所施加扭矩的任何增加都將使離合器滑移。扭轉(zhuǎn)激勵(lì)以來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)或所施加的負(fù)載的無(wú)規(guī)扭矩尖峰或周期性扭轉(zhuǎn)激勵(lì)的形式體現(xiàn)。在部件通過(guò)各種操作速度和負(fù)載移動(dòng)時(shí)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可能經(jīng)受會(huì)使扭矩負(fù)載顯著增大的諧頻。

由于離合器容量隨著滑移速度增大而增大，因此離合器被允許保持穩(wěn)定。與14,877磅英尺相比，系統(tǒng)中所允許的最大扭矩現(xiàn)在將限制為10,414磅英尺。在減小的鎖止離合器容量系統(tǒng)的情況下，扭轉(zhuǎn)分量被限制為額定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的36.5％。在完全接合的鎖止離合器16的情況下，扭轉(zhuǎn)分量可以達(dá)到額定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩62的95％。

圖5示出了與從發(fā)動(dòng)機(jī)18遞送的額定扭矩62相等的離合器容量。因此，離合器16理論上可以擔(dān)負(fù)該發(fā)動(dòng)機(jī)18并且將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)18的動(dòng)力傳動(dòng)返回至變速器(未示出)和輸出軸26或另一裝置比如壓裂泵。

然而，歷史表明，附加至額定扭矩曲線62的頂點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)干擾將導(dǎo)致超出發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩62。由于離合器16受到鎖止離合器16的總?cè)萘肯拗?，因此離合器16將不處理該增大的負(fù)載。由于圖3中的摩擦系數(shù)曲線76具有自離合器滑移開(kāi)始的正斜率區(qū)域，因此離合器的容量在該正斜率區(qū)域期間從靜態(tài)時(shí)的7500升高至22英尺/秒處的10,500。因此，相加后的扭轉(zhuǎn)分量可以達(dá)到10,000磅英尺，而在使離合器滑移并且在離合器完全鎖定的狀態(tài)下操作之前，扭轉(zhuǎn)分量可以達(dá)到約15,000磅英尺。

滑移后的離合器16可以僅為扭轉(zhuǎn)加和的36％并且具有最大離合器容量的鎖定離合器16可以為扭轉(zhuǎn)加和的95％。因此，在已滑移的離合器的情形下，變速器經(jīng)受顯著小的扭矩峰值。

此外，除了使扭矩從15,000下降至10,500，還存在另一個(gè)益處。系統(tǒng)的彈性比率和剛度可以改變。已滑移的離合器的情形與增加柔性減震聯(lián)軸器類似，因?yàn)殡x合器16不再是剛性的。這使得離合器16表現(xiàn)為大致類似于橡膠或減震聯(lián)軸器。這在通過(guò)使離合器16滑移而改變系統(tǒng)的固有頻率(或振動(dòng)諧波)時(shí)發(fā)生。測(cè)試已經(jīng)得出這些操作范圍內(nèi)的臨界頻率，并且所述臨界頻率隨著變速器的范圍的改變而改變。應(yīng)該指出的是，本申請(qǐng)中與變矩器一起應(yīng)用的變速器具有9個(gè)不同的傳動(dòng)比(傳動(dòng)比被定義為由變速器輸出速度除以變速器輸入速度)。所述范圍通常被稱為第1范圍、第2范圍等。每個(gè)系統(tǒng)是獨(dú)特的，因?yàn)樗鼈兌季哂斜绕渌闆r更易于發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的不同物理性能。通過(guò)對(duì)離合器16的滑移進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以保持處于圖5的正斜率區(qū)域中，那些固有頻率可以在任何系統(tǒng)中被消除。之所以這樣是因?yàn)楣逃蓄l率——在該固有頻率下，系統(tǒng)經(jīng)受扭轉(zhuǎn)振動(dòng)——為系統(tǒng)的物理幾何形狀和構(gòu)造的直接產(chǎn)物。當(dāng)離合器被允許滑移時(shí)，這使傳動(dòng)裝置或發(fā)動(dòng)機(jī)與系統(tǒng)的其余部分?jǐn)嚅_(kāi)聯(lián)接并且使共振頻率——在該共振頻率下，系統(tǒng)經(jīng)受扭轉(zhuǎn)振動(dòng)——發(fā)生改變。因此，無(wú)論系統(tǒng)的物理形狀或構(gòu)造如何，許多系統(tǒng)都可以通過(guò)離合器的受控制的滑移而被調(diào)諧以抑制扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

圖6中示出了由本發(fā)明提供的控制方法100的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，控制器48(圖1)操作成通過(guò)開(kāi)環(huán)控制而將離合器滑移速度控制為保持在正斜率區(qū)域38中。這是通過(guò)在塊101中啟動(dòng)和初始化之后在塊102中使離合器完全地接合持續(xù)預(yù)定時(shí)間量以使系統(tǒng)穩(wěn)定(例如實(shí)現(xiàn)沒(méi)有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的狀態(tài))而完成的。系統(tǒng)在存在離合器零滑移時(shí)處于穩(wěn)定。這可以被監(jiān)測(cè)或者可以基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試而選擇定時(shí)器。值得注意的是，這不是用于使經(jīng)修正的鎖止離合器起作用所需要的。該穩(wěn)定化步驟是可選的，其有助于確保離合器在設(shè)定期間不會(huì)由于負(fù)載的突然變動(dòng)而被損壞。隨后，在塊103中，將離合器壓力減小至預(yù)定壓力，該預(yù)定壓力是基于給定系統(tǒng)的諧波計(jì)算出的。預(yù)定壓力被設(shè)定至使離合器滑移為約20RPM的壓力，該壓力是在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)期間確定的。在塊104中，如果離合器壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)水平，意味著壓力未出于任何操作需求(例如但不限于換擋請(qǐng)求)而被設(shè)定，則在塊106中將該壓力保持于設(shè)定的預(yù)定壓力。另一方面，如果壓力是出于某種操作需求而設(shè)定的，則不采取進(jìn)一步的動(dòng)作，直到該操作需求不再需要為止。特別地，如果離合器壓力是基于其他需求的，則在塊108中保持新的離合器壓力。一旦不再需要新的需求，就重新開(kāi)始穩(wěn)定化過(guò)程。

如果預(yù)定壓力不符合操作要求，可以監(jiān)測(cè)滑移速度并且保持壓力，以將離合器滑移速度保持在如早先論述的正斜率區(qū)域(例如圖3和圖4中的38)中。更具體地，在上述穩(wěn)定狀態(tài)被保持之后，如塊110中所示的，可以監(jiān)測(cè)離合器滑移速度。這些邏輯塊全部可以通過(guò)電子控制器48來(lái)確定。

方法100包括在監(jiān)測(cè)滑移速度時(shí)，在塊112中判定滑移速度是否增大成高于目標(biāo)窗口(即，預(yù)設(shè)的目標(biāo)閾值)。在塊114中將壓力增大以使離合器在預(yù)定的時(shí)間量?jī)?nèi)鎖定，并且將該過(guò)程重置(使控制返回至塊102中的穩(wěn)定化步驟)。這防止了會(huì)減小離合器壽命的過(guò)度滑移。如果離合器滑移速度被適當(dāng)?shù)乇３?，則在塊106中保持該離合器壓力并且在控制返回至塊104時(shí)可以持續(xù)地監(jiān)測(cè)離合器滑移速度以判定所命令的離合器壓力是否基于操作要求。值得注意的是，在該實(shí)施方式中，塊110至塊114中的對(duì)離合器滑移速度的監(jiān)測(cè)是可選的。

移動(dòng)至圖7，示出了通過(guò)閉環(huán)控制對(duì)離合器滑移速度進(jìn)行控制以使離合器滑移速度保持在正斜率區(qū)域中的另一種方法120。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，在啟動(dòng)和初始化步驟122之后，在塊124中，將離合器接合首先(可選地)設(shè)定至穩(wěn)定狀態(tài)壓力。接下來(lái)，在塊126中，通過(guò)各種傳感器——比如圖1中示出的輸入軸速度傳感器52和輸出軸速度傳感器54——來(lái)監(jiān)測(cè)離合器滑移速度。接下來(lái)，在塊128中，將離合器壓力減小，直到得到目標(biāo)滑移速度38(圖4)為止。一旦得到目標(biāo)滑移速度38，就在塊130中基于從各種傳感器感測(cè)到的包括但不限于離合器滑移速度的數(shù)據(jù)對(duì)離合器壓力進(jìn)行持續(xù)的調(diào)節(jié)。因此，目標(biāo)壓力窗口不是預(yù)定的而是相對(duì)于所感測(cè)到的操作條件動(dòng)態(tài)變化的。

方法100包括在塊130中對(duì)離合器壓力進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，在塊132中判定離合器壓力是否基于會(huì)影響穩(wěn)定狀態(tài)的任何其他需求。如果不是，則在塊134中繼續(xù)監(jiān)測(cè)離合器滑移速度。如果新的離合器壓力是基于其他需求，則在塊136中保持新的離合器壓力并且在塊124中重新開(kāi)始穩(wěn)定化過(guò)程。接下來(lái)，在塊138中，方法100判定離合器滑移速度是否增大成高于目標(biāo)窗口閾值。如果是，則在塊140中將離合器壓力增大以使離合器在預(yù)定的時(shí)間量?jī)?nèi)鎖定(即，減小的離合器壓力不會(huì)再次被控制直到已經(jīng)經(jīng)過(guò)了預(yù)定的時(shí)間段)，并且將該過(guò)程重置。這防止了會(huì)減小離合器壽命的過(guò)度滑移。如果離合器滑移低于允許的閾值，則在塊142中保持離合器壓力并且持續(xù)監(jiān)測(cè)離合器壓力以保持目標(biāo)滑移速度。

圖8示出了利用離合器壓力和離合器滑移速度兩者的閉環(huán)離合器控制的另一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，方法150包括：在啟動(dòng)和初始化步驟152之后，在塊154中，首先(可選地)將離合器接合設(shè)定至穩(wěn)定狀態(tài)(即，離合器零滑移)。接下來(lái)，在塊156中，通過(guò)各種傳感器——比如圖1中示出的壓力傳感器50、輸入軸速度傳感器52和輸出軸速度傳感器54——來(lái)監(jiān)測(cè)離合器滑移速度以及離合器壓力兩者。在塊158中，將離合器壓力減小，直到得到初始的目標(biāo)離合器壓力為止。一旦得到初始的目標(biāo)離合器壓力，在塊160中基于從各種傳感器感測(cè)到的包括但不限于離合器滑移速度的數(shù)據(jù)對(duì)離合器壓力進(jìn)行持續(xù)的調(diào)節(jié)以保持閾值/目標(biāo)滑移速度。

在塊160中對(duì)離合器壓力進(jìn)行持續(xù)的調(diào)節(jié)的同時(shí)，塊162詢問(wèn)離合器壓力是否基于會(huì)影響穩(wěn)定狀態(tài)的任何其他需求。如果不是，則在塊164中可以繼續(xù)監(jiān)測(cè)離合器滑移。如果離合器壓力是基于其他需求的，則在塊166中保持新的離合器壓力并且在塊154處重新開(kāi)始該過(guò)程。接下來(lái)，塊168詢問(wèn)離合器滑移速度是否大于所允許的滑移速度閾值。如果是，則在塊170中將壓力增大以使離合器被鎖定預(yù)定的時(shí)間量，并且將該過(guò)程重置。這防止了會(huì)減小離合器壽命的過(guò)度滑移。如果不是，即，離合器滑移速度低于閾值，則在塊172中保持離合器壓力，并且持續(xù)地監(jiān)測(cè)離合器。

最后，圖9示出了由僅利用離合器壓力的閉環(huán)離合器控制方法180構(gòu)成的又一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，在塊182中的起動(dòng)和初始化步驟之后，在塊184中允許整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定化。在穩(wěn)定化之后，在塊186中監(jiān)測(cè)離合器壓力?？梢员O(jiān)測(cè)離合器壓力以及對(duì)抗離合器壓力的壓力兩者。接下來(lái)，在塊188中，將離合器壓力減小，直到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)壓力為止。當(dāng)也監(jiān)測(cè)離合器對(duì)抗壓力時(shí)，將離合器壓力減小，直到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)Δ(delta)壓力或離合器壓力與離合器對(duì)抗壓力之差為止。

在達(dá)到最佳目標(biāo)壓力并且將該最佳目標(biāo)壓力設(shè)定時(shí)，在塊190中持續(xù)地監(jiān)測(cè)并保持離合器壓力以將離合器滑移速度保持在如早先所論述的正斜率區(qū)域38(圖4)中。實(shí)現(xiàn)該穩(wěn)定狀態(tài)之后，塊192判定新的離合器壓力是否基于任何其他操作需求。如果離合器壓力是基于其他需求的，則在塊194中保持新的離合器壓力，并且重新開(kāi)始該過(guò)程。如果不是，則可以在塊196中監(jiān)測(cè)離合器滑移。這些邏輯塊全部可以通過(guò)電子控制器48來(lái)確定。

在監(jiān)測(cè)滑移速度時(shí)，塊198判定滑移速度是否已增大成高于目標(biāo)窗口(即，允許的滑移速度閾值)。如果是，則在塊200中將壓力增大以使離合器被鎖定預(yù)定的時(shí)間量，并且將該過(guò)程重置。這防止了會(huì)減小離合器壽命的過(guò)度滑移。如果不是，即，如果離合器滑移低于閾值，則在塊202中保持離合器壓力，并且持續(xù)監(jiān)測(cè)離合器(使控制返回至塊190)。

參照?qǐng)D10A至圖10E，示出了施加有最大離合器壓力的鎖止離合器的測(cè)試期間采集的數(shù)據(jù)。在該示例中，離合器被完全地接合并且將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞至泵。泵也在經(jīng)受最大負(fù)載。圖10B至圖10E中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)是在時(shí)間為54.4秒處的，如由圖10A中的浮標(biāo)標(biāo)記示出的。對(duì)于該示例而言，變速器位于第7范圍內(nèi)。

圖10A示出了負(fù)載被施加至壓裂泵時(shí)的最大扭矩150、均方根(RMS)扭矩152、平均扭矩154和最小扭矩156對(duì)于時(shí)間的曲線。圖10B示出了相對(duì)于時(shí)間的施加至離合器以使離合器保持完全鎖鎖止的鎖止離合器壓力158，該鎖止離合器壓力158保持相當(dāng)恒定。圖10C示出了在變速器輸入速度傳感器處感測(cè)到的以度為單位的0至峰值的扭轉(zhuǎn)位移160的頻譜。圖10D示出了以Lb-ft為單位的0至峰值的變速器輸入扭矩162的頻譜。應(yīng)該注意的是，在約20Hz處，扭矩大幅地上升(spike)至約9000磅英尺。這表明產(chǎn)生了已知的使設(shè)備劇烈振動(dòng)并且可能對(duì)動(dòng)力系中的各種部件造成損壞的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。最后，圖10E示出了關(guān)于時(shí)間的變速器輸入扭矩164。圖10E是與圖10D相同的數(shù)據(jù)，但以扭矩相對(duì)時(shí)間的方式顯示，而不是以扭矩相對(duì)頻率的方式。最突出的20Hz可能是動(dòng)力系的固有頻率并且由三(3)個(gè)活塞壓裂泵的負(fù)載脈沖激勵(lì)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)換至圖11A至圖11E，示出了與以上關(guān)于圖10A至圖10E的描述的鎖止離合器相同的鎖止離合器的測(cè)驗(yàn)期間采集的數(shù)據(jù)；然而，離合器是通過(guò)本優(yōu)選實(shí)施方式的受控制的滑移來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。這是通過(guò)如圖6中所示的開(kāi)環(huán)進(jìn)行的，并且如以上所公開(kāi)的，即，將離合器壓力被調(diào)節(jié)成低于完全離合器壓力。滑移后的離合器同樣將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞至泵。泵也在經(jīng)受最大負(fù)載，正如圖10A至圖10E中的那樣。圖11B至圖11E中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)是在時(shí)間為75.2秒處的，如通過(guò)圖11A中的浮標(biāo)標(biāo)記所示的。

圖11A示出了關(guān)于時(shí)間的最大扭矩170、均方根(RMS)扭矩172、平均扭矩174和最小扭矩176的曲線。當(dāng)離合器處于受控制的滑移時(shí)，所感測(cè)到的最大扭矩顯著地降低。然而，離合器仍然以相同的最大負(fù)載向泵提供動(dòng)力。在變速器處于第7范圍的同時(shí)，負(fù)載被施加至壓裂泵。在約22秒處到達(dá)最大負(fù)載。在64秒處，變速器短暫地轉(zhuǎn)移至第6范圍，隨后返回至第7范圍。隨后，在預(yù)定的時(shí)間量之后，鎖止離合器壓力在時(shí)間75.2秒處減小。這是開(kāi)始體現(xiàn)稍微滑移鎖止離合器的益處的點(diǎn)。該練習(xí)證實(shí)了鎖止離合器的從完全接合至部分接合的變換。圖11B示出了關(guān)于時(shí)間的施加至離合器以維持受控制的滑移的保持相當(dāng)恒定的總壓力180。在這種情況下，所施加的扭矩比圖10B中示出的離合器完全鎖定狀態(tài)的扭矩小的約40磅/平方英寸。圖11C示出了在變速器輸入速度傳感器處感測(cè)到的以度為單位的0至峰值的扭轉(zhuǎn)位移182的頻譜。

圖11D示出了以Lb-ft為單位的峰值至峰值的變速器輸入扭矩184的頻譜。應(yīng)該注意的是，在圖10D中示出的完全鎖定的離合器中，在約20Hz處，扭矩急劇上升至約9000磅英尺，這表示存在已知的使設(shè)備劇烈地振動(dòng)并且可能對(duì)動(dòng)力系中的各種部件造成損壞的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。在優(yōu)選的實(shí)施方式的滑移受控制的離合器中，扭轉(zhuǎn)尖峰幾乎被消除。此外，在以最大負(fù)載向相同的泵提供動(dòng)力時(shí)，由于不經(jīng)受諧波扭轉(zhuǎn)扭矩尖峰，因此存在通過(guò)離合器并輸入至變速器的較小的扭矩波動(dòng)并且存在明顯較小的最大扭矩。因此，受控制的滑移起到了用于消除先前經(jīng)受的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的聯(lián)軸器的作用。最后，圖11E示出了關(guān)于時(shí)間的變速器輸入扭矩186。先前經(jīng)受的正弦扭矩曲線被顯著拉平，從而防止了變速器經(jīng)受的扭矩的劇烈波動(dòng)。如所領(lǐng)會(huì)的，即使總扭矩不超過(guò)故障極限，變速器輸入處的扭矩振幅的周期性波動(dòng)也會(huì)對(duì)整個(gè)動(dòng)力系造成損壞。這是因?yàn)殡S后的疲勞循環(huán)，該疲勞循環(huán)對(duì)動(dòng)力系具有特別有害的影響。通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施方式，可以避免這種不利的后果。

在以上實(shí)施方式中的任何實(shí)施方式均可以單獨(dú)使用或彼此組合地使用。另外，如早先提到的，離合器壓力的控制可以利用許多傳感器通過(guò)軟件和電子控制系統(tǒng)來(lái)完成。還可以手動(dòng)調(diào)節(jié)離合器壓力并且在視覺(jué)上監(jiān)測(cè)壓力讀數(shù)。每個(gè)實(shí)施方式的目標(biāo)均是將離合器滑移速度保持為使得扭矩相對(duì)滑移速度的正斜率被保持。如早先提到的，這可以不是一致的離合器滑移速度或一致的壓力，而是基于許多因素而動(dòng)態(tài)地變化，這些因素例如為離合器摩擦系數(shù)、變矩器設(shè)計(jì)、溫度、負(fù)載、負(fù)載抵抗力、發(fā)動(dòng)機(jī)類型、輸入軸和輸出軸的尺寸、或可能影響系統(tǒng)中的任何部件的諧波共振頻率的任何其他元件。