一种中央式离合器驱动系统及其起步控制方法与流程

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1.本发明涉及一种中央式离合器驱动系统及其起步控制方法，属于商用车变速器领域。

背景技术：

2.随着汽车行业的发展，自动变速箱逐步取代手动变速箱成为主流选择，而离合器驱动系统正是机械式自动变速器(amt)的一个核心部件，整车起步和变速器换挡过程中起着举足轻重的作用。目前离合器驱动系统包含电控液压式、电控电动式及电控气动式等。
3.传统的液压驱动的离合器驱动系统需要电机泵、油箱等一套液压系统，系统太过复杂，清洁度管控效果较差，维护成本较高，且液压控制响应速度慢，效率低，离合器压力控制精度较差；电控电动式离合器驱动系统(电机驱动丝杠或蜗轮蜗杆机构)，根据离合器的工作特点，离合器需要保持某一状态，此时需要电机持续提供堵转扭矩，不利于电机寿命且能耗较高，申请公开号为cn101440846a的中国专利公开了一种机械式自动变速器离合器执行机构，该执行机构对机械加工的精度要求很高，且存在控制复杂、稳定性差等缺点；加入自锁功能又会带来传动效率极低(一般低于40％)、发热快升温高等问题，申请公布号为cn103453044a、cn104019150a等的中国专利均公开了自锁装置，但是，两者的自锁装置的结构均较为复杂，不易装配。
4.现有的电控气动式离合器驱动系统方案中大多数都类似手动挡变速器所用的离合器分泵，如申请公布号为cn112211920a、cn111140608a等的中国专利均公开了电控气动式离合器执行机构，其气缸活塞均需要通过分离拨叉带动分离轴承动作。由于分离拨叉(省力杠杆)的存在，虽然可以放大活塞的推力，但增大了活塞的行程，导致气缸活塞轴向距离增长，体积过大，且气缸活塞、分离拨叉、分离轴承集成度较低导致整个驱动系统结构复杂。

技术实现要素：

5.本发明设计开发了一种中央式离合器驱动系统，通过进气机构与汽缸体和活塞配合，通过调节工作腔内的压力进而控制活塞沿轴向运动，提高分离指接合或分离的准确度。
6.本发明还设计开发了一种中央式离合器驱动系统的控制方法，根据汽车起步过程中离合器不同的接合阶段，将离合器所传递的目标扭矩转换为离合器驱动系统内的气压，通过压力控制离合器的接合状态，减小起步的冲击度和滑摩功。
7.本发明提供的技术方案为：
8.一种中央式离合器驱动系统，包括：
9.导向套筒，其空套在变速器的输入轴上；
10.气缸体，其一端套设在所述导向套筒上；
11.活塞，其设置在所述气缸体内，并能沿所述导向套筒轴向运动；
12.所述活塞和所述气缸体之间形成容纳腔；
13.预压缩弹簧，其设置在所述容纳腔内，所述预压缩弹簧的一端抵靠在所述活塞的
一端，另一端抵靠在所述气缸体的底部；
14.分离轴承，其一端与所活塞的另一端固定连接；
15.进气口，其开设在所述气缸体的一端上；
16.进气机构，其连通所述进气口。
17.优选的是，所述进气机构包括：
18.整车气源，其与所述进气口相连通；
19.气压传感器，其与所述整车气源连通，并靠近所述进气口；
20.进气阀，其连通所述整车气源，并设置在所述进气阀和所述整车气源之间；
21.排气阀，其连通设置在所述气压传感器和所述进气阀之间；
22.其中，所述气压传感器、所述进气阀、所述排气阀均与汽车tcu电连接。
23.优选的是，所述活塞朝向所述导向套筒一侧沿径向开设有连接槽。
24.优选的是，还包括：
25.两个导向环，其匹配设置在所述连接槽内。
26.优选的是，所述气缸体内壁与活塞之间还设置有密封圈。
27.优选的是，所述气缸体外壁和所述活塞之间设置有防尘套筒，所述防尘套筒与所述气缸体外壁之间设置有防尘毛毡。
28.优选的是，所述活塞和所述分离轴承之间设置有防尘罩。
29.一种中央式离合器驱动系统的起步控制方法，使用所述的中央式离合器驱动系统，包括：
30.步骤一、车辆起步后，记录初始离合器滑摩点位置；
31.步骤二、变速器挂挡完成后，控制离合器消除空行程，使离合器接合到滑摩点位置进入空滑阶段；
32.步骤三、控制工作腔压力至半结合点对应压力，使离合器继续接合至半结合点，进入滑摩阶段；
33.步骤四、控制离合器继续接合，离合器完全接合后，完成起步。
34.本发明所述的有益效果：
35.本发明采用电控气动方案驱动离合器，结构方案较液压驱动的方案更为简洁且稳定性好、成本低；较电动式方案加工精度要求低且能耗低、寿命高、故障率低。
36.本发明采用中央式电控气动方案驱动离合器，结构较现有的分离拨叉式方案更为简洁，轴向长度大大减小，且将传感器、压力腔、活塞、分离轴承、壳体等部件集成为一体，提高了各部件的集成度和系统效率，也提高了驱动系统的安装便利性。
37.本发明通过气压传感器来采集压力腔的气压信号，并通过电子控制单元控制压力腔的压力大小，进而控制活塞移动的位移，以驱动分离指的分离或接合，改善了活塞行程变短时控制精度低的问题，大大提高了分离指接合或分离的准确度。
38.本发明提出的一种中央式离合器驱动系统的起步控制方法，优化了kisspoint点自学习；并按照起步过程中离合器不同的接合阶段，计算出不同的离合器所传递的目标扭矩，并将目标扭矩转换为离合器驱动系统内的气压，减小了起步的冲击度及滑摩功。
附图说明
39.图1为本发明所述的中央式离合器驱动系统的结构示意图。
40.图2为本发明所述的离合器kisspoint点自学习控制流程图。
41.图3为本发明所述的中央式离合器驱动系统的起步控制流程图。
具体实施方式
42.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
43.如图1-3所示，本发明提供一种中央式离合器驱动系统，包括：防尘毛毡1、第一密封圈2、防尘套筒3、气缸体4、活塞5、分离轴承6、防尘罩7、导向环8、导向套筒9、第二密封圈10、预压缩弹簧11、进气口12、气压传感器13、进气阀14、排气阀15。
44.导向套筒9套于变速器的输入轴上，气缸体4的一端套设在导向套筒上，与导向套筒9固定连接，活塞5设置在气缸体内，并能够沿着导向套筒9做轴向运动，活塞5和气缸体4之间形成容纳腔，预压缩弹簧11设置在活塞5和气缸体4形成的容纳腔内，分离轴承6的一端与活塞5的另一端固定连接，在气缸体4的一端上，开设有进气口12，进气口与进气机构相连通。
45.进气机构包括：气压传感器13、进气阀14、排气阀15以及整车气源。其中，整车气源与进气口相连通，气压传感器13与整车气源相连通，靠近进气口12，进气阀14连通整车气源，并位于气压传感器13和整车气源之间；排气阀15连通整车气源，并位于气压传感器和排气阀15之间。
46.在本发明中，作为一种优选，汽缸体4与导向套筒9通过焊接进行连接，汽缸体4和活塞5之间形成工作腔，并在汽缸体4的一侧开设有进气口12，高压气体由供气源经过进气口12进入工作腔，用以推动活塞5进行轴向运动，分离轴承与活塞5连接，工作时随活塞5一起运动。
47.预压缩弹簧11设置在工作腔内，能够使活塞5复位，预压缩弹簧11能够使分离轴承6与离合器膜片弹簧分离指贴合，防止出现间隙导致工作时两者撞击带来的零件损失。
48.气压传感器13与变速器控制器(tcu)电连接，tcu与进气阀14、排气阀电连接，工作腔通过进气阀14与整车气源连接，气压传感器13、进气阀14、排气阀15和tcu形成闭环控制系统。气压传感器13用于检测工作腔的气压信息，并传输至tcu，tcu在收到气压信息后通过占空比(pwm)控制进气阀14的开度，来自整车气源的高压气体进入工作腔驱动活塞5及分离轴承6运动，分离轴承6推动分离指以驱动离合器分离。
49.整车气源、tcu、进气阀14及排气阀15为独立于本技术发明专利之外的系统。
50.活塞5与导向环8配合连接，导向环8设于所述活塞5的槽内，导向环8与导向套筒9连接，导向环8与导向套筒9之间存在相对运动，离合器驱动系统安装时，导向套筒9套于变速器的输入轴上。
51.中央式离合器驱动系统还包括设于气缸体4与活塞5间的第一密封圈1与设于活塞5与导向套筒9间的第二密封圈10，用于密封工作腔，防止工作腔里的气体产生泄露。
52.中央式离合器驱动系统还包括设于活塞5与分离轴承6间的防尘罩7、设于气缸体4与活塞5间的防尘套筒3以及设于防尘套筒3与气缸体4间的防尘毛毡1，用于防止灰尘进入
工作腔。
53.本发明还提供一种中央式离合器驱动系统的控制方法，包括：
54.步骤一、车辆起步后，记录初始离合器滑摩点位置；
55.步骤二、变速器挂挡完成后，控制离合器消除空行程，使离合器接合到滑摩点位置进入空滑阶段；
56.步骤三、控制工作腔压力至半结合点对应压力，使离合器继续接合至半结合点，进入滑摩阶段；
57.步骤四、控制离合器继续接合，离合器完全接合后，完成起步。
58.具体包括：
59.(1)kisspoint自学习方法
60.amt程序初始化后，启动发动机，控制离合器的进气阀动作，分离离合器至最大位置时对应的离合器驱动系统工作腔内的最大气压p1设为100％。
61.当tcu发送kisspoint自学习指令后，控制离合器的进气阀动作，分离离合器至气压＝预设kp值+20％(预设kp的初始值＝50％，之后预设kp＝上次自学习结果)，然后控制离合器的排气阀动作，缓慢接合离合器，记录中间轴转速信号大于5rpm时刻的离合器驱动系统工作腔内的气压p2，则kisspoint值：kp＝p2/p1*100％；记录并储存离合器kisspoint值kp。
62.(2)起步控制方法
63.①
步骤1：amt控制程序初始化后，记录离合器滑摩点(kisspoint)位置并储存；
64.②
步骤2：变速器挂挡完成后，控制离合器消除空行程，接合到kisspoint位置，进入空滑阶段；
65.车辆起步时，当驾驶员踩下油门踏板，将离合器驱动系统的目标气压设定为kisspoint位置对应的气压值，控制离合器的排气阀，将离合器快速接合至kisspoint位置，此时离合器主动盘和从动盘空滑；
66.进入条件：tcu发出车辆起步指令且变速器挂挡完成；
67.退出条件：离合器驱动系统工作腔内气压值已经到达kp。
68.③
步骤3：控制离合器继续接合至半结合点(离合器驱动系统工作腔内气压值到达半结合点对应气压)，进入转速同步阶段(滑摩阶段)；
69.其中，工作腔气压
×
工作腔截面积＝离合器驱动系统推力，即作用到离合器分离指的力，再根据具体的离合器负荷特性及分离特性查表得到此时推力下对应的传递扭矩值；
70.半结合点指离合器传递扭矩＝整车阻力矩所对应的离合器位置，过此临界值后变速器输入轴转速从零突变，车辆开始运动。
71.半结合点对应的离合器传递扭矩为以下两部分扭矩相加。
72.第一部分，首先设定起步时的发动机目标转速，通过计算发动机目标转速、发动机实际转速偏差。通过转速偏差pid控制，得到离合器第一目标扭矩，包括：
73.pid控制控制公式:
[0074][0075]
式中：t
q1
为离合器第一目标扭矩，k
p
为比例增益系数，e(t)为离合器执行器位置误差(实际位置与设定位置之差)，ki为积分增益系数，kd为比例增益系数；
[0076]
第二部分，通过油门踏板，发动机转速进行查表，得到基础扭矩，其次通过当前车辆车重、当前坡度，计算增益系数，得到基础扭矩*增益系数，得到离合器第二目标扭矩；(注：该过程需要根据油门踏板、车重、坡度等整车信号对扭矩值及扭矩变化率进行最大及最小限制)。
[0077]
最后由计算出的需求离合器传递扭矩查表得到目标气压值。进入条件：离合器驱动系统工作腔内气压值已经到达kp。
[0078]
退出条件：离合器主从动部分转速同步已经完成。
[0079]
④
步骤4：转速同步后控制离合器继续接合；
[0080]
进入条件：离合器主从动部分转速同步(起步滑磨)已经完成。
[0081]
退出条件：离合器已完全接合(工作腔气压降至最低值)。
[0082]
⑤
步骤5：离合器完全接合后，起步完成；
[0083]
进入条件：离合器已完全接合(工作腔气压降至最低值)。
[0084]
本方法按照起步过程中离合器不同的接合阶段，计算出不同的离合器所传递的目标扭矩，并将目标扭矩转换为离合器驱动系统内的气压，减小了起步的冲击度及滑摩功。
[0085]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：

1.一种中央式离合器驱动系统，其特征在于，包括：导向套筒，其空套在变速器的输入轴上；气缸体，其一端套设在所述导向套筒上；活塞，其设置在所述气缸体内，并能沿所述导向套筒轴向运动；所述活塞和所述气缸体之间形成容纳腔；预压缩弹簧，其设置在所述容纳腔内，所述预压缩弹簧的一端抵靠在所述活塞的一端，另一端抵靠在所述气缸体的底部；分离轴承，其一端与所活塞的另一端固定连接；进气口，其开设在所述气缸体的一端上；进气机构，其连通所述进气口。2.根据权利要求1所述的中央式离合器驱动系统，其特征在于，所述进气机构包括：整车气源，其与所述进气口相连通；气压传感器，其与所述整车气源连通，并靠近所述进气口；进气阀，其连通所述整车气源，并设置在所述进气阀和所述整车气源之间；排气阀，其连通设置在所述气压传感器和所述进气阀之间；其中，所述气压传感器、所述进气阀、所述排气阀均与汽车tcu电连接。3.根据权利要求2所述的中央式离合器驱动系统，其特征在于，所述活塞朝向所述导向套筒一侧沿径向开设有连接槽。4.根据权利要求3所述的中央式离合器驱动系统，其特征在于，还包括：两个导向环，其匹配设置在所述连接槽内。5.根据权利要求4所述的中央式离合器驱动系统，其特征在于，所述气缸体内壁与活塞之间还设置有密封圈。6.根据权利要求5所述的中央式离合器驱动系统，其特征在于，所述气缸体外壁和所述活塞之间设置有防尘套筒，所述防尘套筒与所述气缸体外壁之间设置有防尘毛毡。7.根据权利要求6所述的中央式离合器驱动系统，其特征在于，所述活塞和所述分离轴承之间设置有防尘罩。8.一种中央式离合器驱动系统的起步控制方法，使用权利要求1-7任意一项所述的中央式离合器驱动系统，其特征在于，包括：步骤一、车辆起步后，记录初始离合器滑摩点位置；步骤二、变速器挂挡完成后，控制离合器消除空行程，使离合器接合到滑摩点位置进入空滑阶段；步骤三、控制工作腔压力至半结合点对应压力，使离合器继续接合至半结合点，进入滑摩阶段；步骤四、控制离合器继续接合，离合器完全接合后，完成起步。

技术总结

本发明公开了一种中央式离合器驱动系统，包括：导向套筒，其空套在变速器的输入轴上；气缸体，其一端套设在所述导向套筒上；活塞，其设置在所述气缸体内，并能沿所述导向套筒轴向运动；所述活塞和所述气缸体之间形成容纳腔；预压缩弹簧，其设置在所述容纳腔内，所述预压缩弹簧的一端抵靠在所述活塞的一端，另一端抵靠在所述气缸体的底部；分离轴承，其一端与所活塞的另一端固定连接；进气口，其开设在所述气缸体的一端上；进气机构，其连通所述进气口。通过进气机构与汽缸体和活塞配合，通过调节工作腔内的压力进而控制活塞沿轴向运动，提高分离指接合或分离的准确度。本发明还提供一种中央式离合器驱动系统的控制方法。式离合器驱动系统的控制方法。式离合器驱动系统的控制方法。