专利名称：电磁制动器及其控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于重型动力变速箱(动力传动装置)的摩擦式电磁制动器 的保护电路和控制系统，用于在变速箱换档期间里控制变速箱扭矩输入轴 的减速。
背景技术：
用于重型机动车如卡车或拖拉机的动力系一4殳具有发动机，发动机在 开车司机的控制下通过主离合器被连接至齿轮传动多档变速箱(传动装置)的动力输入轴上。由司机操作的变速轨和换档拨叉可被用于通过多档变速 箱的选定齿轮件来建立和中断扭矩传递路线。通过使同步啮合套移动至与 相应的齿轮件接合和分离，或者通过移动非同步的齿轮或离合器元件，可 以完成手动换档。众多齿轮件可以形成经变速箱的主轴和副轴至扭矩输出 轴的驱动扭矩传递3各线。这种多档变速箱以及重型动力传动装置是众所周知的，该重型动力传 动装置具有动力操纵的离合器，用于通过齿轮传动来建立和中断扭矩传递 路线。当有选择地使变速箱的离合器元件接合或分离时，换档变速程序一 般牵涉到主离合器的分离，以便中断从车辆发动机至变速箱扭矩输入轴的 动力传递。当主离合器被分离时，变速箱扭矩输入轴必须减速，以使即将 启用的扭矩传递路线中的齿轮件大体同步。制动器可被用于通过使变速箱扭矩输入轴减速来帮助变速箱齿轮传
动的转换，从而缩短完成换档所需要的时间。当开车司机在分离主离合器 之后开始完成从空档挂低速挡或从空档挂倒档时，扭矩输入轴制动器是特 别有用的。在现有技术中众所周知的是，设置变速箱输入轴制动器，其包括以驱 动关系如通过花键被连接在变速箱扭矩输入轴上的摩擦元件。变速箱主离 合器通过主离合器分离装置被分离，从而当主离合器被分离时，分离装置 可以对变速箱输入轴制动器施加制动器作动力。输入轴制动器的摩擦制动 元件摩擦作动，以产生使变速箱输入轴减速的摩擦阻力矩。2004年1月20日4是交的序列号为No. 10/760,665的未结案专利申请、 现在是2006年2月21日授权的美国专利US7,000,748公开一种具有电磁制动器作动机构的变速箱输入轴制动器。该未结案申请被转让给本发明的 受让人。该未结案申请所公开的电磁制动器包括衔铁，衔铁被固定在变速 器输入轴上，在形成于相邻变速箱体壁上的摩擦表面的附近。当制动器通 电时，衔铁与在变速箱体壁上的静止不动的摩擦表面摩擦接触，从而在换 档开始时减慢或阻止变速箱扭矩输入轴的旋转。该未结案申请的电磁制动器产生部分由制动器衔铁限定的磁通路线。 磁通路线包络变速箱的一部分，其包括变速箱输入轴、变速箱输入轴轴承 及轴承盖、和由司机操作的主离合器分离装置的 一部分。该未结案申请所公开的输入轴电磁制动器包括壳体，该壳体可以代替 在重型变速箱上常看到的变速箱输入轴轴承盖。电磁制动器包括几个线圈 绕组，它们安置在输入轴的附近，以便缩短线圈绕组长度并减少制造线圈 所用的铜量。通常，电磁制动器以策略性方式被安置，以便最大程度地减 小在减速箱中容纳电磁制动器所需要的空间。在变速箱输入轴制动器启动时所产生的磁通量线穿过变速箱输入轴 和含碳量高的变速箱周围部分，该部分在变速箱输入轴制动器频繁启动一 段时间后可能被磁化。例如，变速箱输入轴可能因剩磁强度被部分磁化， 该剩磁强度甚至在制动器断电后仍然存在。变速箱箱体一般由铸铝或者低 碳铸铁制成，因为这些材料对磁场来说是相当差的导体，所以箱体不易被 磁化。但是，输入轴本身和轴承件及其它的变速箱元件和封盖是由高碳钢 制成的并且紧挨着输入轴制动器。这种布置中的反程磁通路线通常包括输入轴制动器的衔铁片，该衔铁 片可以是实心圆片的设计，因为它容易制造且成本低。
因为在输入轴制动器附近的变速箱组成部分的部分i兹化或残余磁化， 所以在变速箱工作环境中的铁粒子会被吸到变速箱的旋转部分上并损坏 变速箱轴承、封口和其它的变速箱组成部分。如果车辆加速、怠速加速，就是说当司机正踩下油门踏板时，输入轴 制动器不应被接合，因为可能导致离合器受损或变速箱受损。由于不同的 车辆生产厂家所要求的发动机结构参数是不同的，所以难以对输入轴制动 器控制系统编程。发动机运行参数的差异和不同情况的差异使得总保证与 变速箱相关的输入轴制动器的正确操作是困难的。如果出现过度制动或者耗电超出安全范围，输入轴制动器控制系统会 遇到热过载或电气过载。控制系统的热过载或电气过载不利地影响了控制 系统并降低了系统可靠性。电磁制动器可被连接到提供数据输入的数据总线上，该数据输入监控 对制动器定子线圏通电是否合适的情况。当保护电路检测到线圈通电不合 适时，制动器的接合被阻止。如果同数据总线的连接被断开，则制动器被 允许接合，但计数器的计数将增加，以便记下未受保护的制动器接合次数。 当保护电路可供使用时，也可以使用一个计数器来记录制动器接合次数。 在进行系统维护时，可以检查计数器的计数。通过如以下归纳的本申请人的发明，解决了上述问题及其它问题。发明内容因此，本发明的任务是为轮式机动车的动力系提供电磁制动器和制动 器控制系统。该动力系包括发动机、具有装有多档齿轮件的箱体的多档变 速箱、可驱动连接至机动车驱动轮的动力输出轴、可驱动连接至多档齿轮 件的动力输入轴、和有选择地使动力输入轴与发动机相连的主离合器。该 主离合器安装在构成变速箱箱体的一部分的主离合器壳体里。电磁制动器包括被固定在变速箱箱体上的定子线圈壳，定子线圈壳中 装有围绕动力输入轴的定子线圈并以线圈壳限定电磁极面。衔铁盘具有被 固定在动力输入轴上的毂部和安置在制动器定子线圈附近的外边缘部。控 制系统给制动器定子通电，从而实现衔铁盘与极面的摩擦接触。电磁通路 线穿过定子线圈壳和衔铁盘的外边缘部地建立在线圈周围。控制系统可以包括传感器，用于确定主离合器是否分离、变速箱是否 处于空档、是否选了低速档、是否选了倒档、油门踏板是否被踩下、车速
是否小于预定值或其它情况。上述信号可以从机动车数据链路中获得，如基于CAN的J1939数据链路。如果无法得到来自数据链路的数据，则电 磁制动器将继续依据来自离合器制动器启动开关的输入信号来启动。例 如，当离合器踏板靠近或处于离合器踏板行程尾段时，离合器制动器启动 开关可以被操作。定子线圏电路包括电源和用于断开和接通线圈电路的开关。在线圏电 路中可以设置热响应电路保护装置，用于检测定子线圈的温度，由此避免 定子线圈过热。定子线圈电路也可以包括过电保护器，当定子线圈中的电 流超过预定值时，过电保护器断开定子线圈电路。可以作为控制系统一部分地设置主计数器，每当在正常情况下启动离 合器制动器时，也就是当保护电路依据由基于数据链路输入的控制算法所 设定的保护限制条件时，主计数器的计数增加。当保护电路可供使用时， 电磁制动器的启动被认为是正常动作。可设置副计数器，用于在无法从数据链路获得数据且系统正依据来自 离合器制动器启动开关的输入信号操作时对电磁制动器启动进行计数。这 种模式的操作可被认为是硬操作，此时只对制动器产生有限保护。在这样 的启动中，由于制动器在通常被保护算法禁止的情况下被启动，所以制动 器会发生过度磨损。副计数器记下保护电路不能工作时发生的启动次数。当保护电路可供使用时，每当离合器制动器启动时，主计数器的计数 就增加。如果在发现失去与数据链路的连接时设定数据链路故障代码，则 副计数器是有效工作的。在低效模式中，电磁制动器的每次启动使副计数 器的计数增加。可以定期检查主计数器和副计数器，以判断离合器制动器是否已经在 缺少依据数据链路的保护限制条件的情况下启动。如果是这样，维护技术 人员可以判断在缺乏数据链路保护限制条件的情况下启动了多少次。来自 计数器的信息可以帮助诊断磨损，也提供了关于电磁离合器制动器的使用 状况与离合器制动器磨损程度的有价值信息。
依据以下的附图和对本发明实施例的详细描述，本发明的这些和其它 方面将变得一清二楚。图是能融合本发明的现有技术的重型多档变速箱的局部横截面图。 图2是图1所示变速箱的主离合器和用于变速箱输入轴的电磁制动器 的局部横截面图。图2a是输入轴电磁制动器的局部放大横截面图，同时示出了与输入 轴电磁制动器组装在 一 起的变速箱输入轴的 一 部分。图3是电磁制动器处于接合状态的图2a所示的变速箱输入轴电磁制 动器的横截面图。图3a是对应于图3中的输入轴制动器的视图，此时的制动器处于脱 开状态。图4是图2a的电磁制动器的示意图，其中示出不同强度的磁通量线。 图5是主离合器总成以及依据本发明教导的用于多档变速箱输入轴的电磁制动器的局部横截面图。图6是衔铁的局部平面图，该衔铁构成图5的输入轴电磁制动器的一部分。图6a是对应于图6的设计的改动后的衔铁设计，其中衔铁的摩擦元件由多个部分组成。图7表示图5所示电磁制动器的磁通流动回路。图8是用于控制图5的电磁制动器的控制系统的示意图。图9是软件流程图，说明用于图5所示电磁制动器的输入轴电磁制动器控制策略。图10是软件流程图的另一个实施例，说明用于图5所示电磁制动器 的输入轴电磁制动器控制策略。图11是软件流程图，说明输入轴电磁制动器控制策略，在此设有主 计数器和副计数器，用于按照不同的操作模式监视制动器的启动和磨损。
具体实施方式
图1表示一种已知的重型卡车多档变速箱(传动装置)，其能够实施本 发明的输入轴电磁制动器。图1的变速箱是能融合本发明电磁制动器的众 多变速箱中的一个例子。例如，可以使用带同步器的汽车动力系中的多档 变速箱，该同步器用于实现扭矩传递齿轮件的同步啮合。可使用的其它变图1中的变速箱包括离合器钟形壳体IO和主变速箱箱体12,它们通 过多个螺栓14连接在一起，从而形成变速箱箱体总成。钟形壳体10能通
过16个螺栓被固定在内燃机的发动机飞轮壳体上。变速箱箱体包括前轴承座壁18,该前轴承座壁具有容纳并支撑主变速箱球轴承20的中心轴承开口 。轴承盖22 #皮固定在前轴承座壁18上。变 速箱输入轴24穿过该轴承盖并且由轴承20支撑。润滑油封26包围输入 轴24并且通过轴承盖22被保持定位。扭矩输入轴24被可驱动连接在变速箱(传动装置)的扭矩输入齿轮28 上。齿轮28能按照已知方式与中间轴齿轮驱动啮合。它也可以按照已知 方式通过牙嵌离合器30被连接在变速箱主轴32上。扭矩输入轴24在34 处开有花键槽，以便建立与带内花键的摩擦离合器内圈的驱动连接，如图 2所示。在如图1所示的已知结构中的输入轴24对应于图2a结构中的输入轴 24'。同样，在如图2a所示结构中的花键槽部分34'对应于如图l所示的已 知结构中的花键槽部分34。图2a的输入轴24'配备有外花键部分37,外花键部分对准内花键齿轮 (未示出)，内花键齿轮将对应于图1所示的已知结构中的扭矩输入齿轮件 28。扭矩输入轴24'在38处例如通过花键或键与衔铁环40相连，由此在 扭矩输入轴24'与衔铁盘42之间建立驱动连接。衔铁环40通过弹性束带 44连接在衔铁盘42上，弹性束带允许衔铁盘42在输入轴24'的轴向上轴 向位移。在衔铁盘42和电磁制动器壳体48(有时称为离合器制动器壳体) 之间留有小气隙46。壳体48通过螺栓或其它合适的紧固件50被紧固在变 速箱箱体前壁上，该前壁对应于图1中的壁18。壳体48配备有容纳电磁线圈绕组54的环形凹腔52。如在56处所示， 设有环形极面。极面56紧挨着衔铁盘42的环形面58并与环形面58并列。 当在绕组54中通入工作电流时，衔铁盘42被移动至与电磁制动器壳体48 的摩擦表面46相接触。图3表示线圈绕组通电时的图2和图2a所示的电磁制动器总成。此 时，衔铁盘42与壳体48的摩擦表面46处于摩擦接触状态。如图3所示， 当衔铁盘42移向壳体48时，弹性束带弯曲。图3a表示线圈绕组未通电时的衔铁盘42的位置。弹性束带44的剩 余弹力迫使衔铁盘42脱离与摩擦表面46的接触。当线圈绕组通电时，输入轴24'的旋转运动将被电磁制动器所产生的 摩擦力矩阻止，由此使输入轴24'减速。
图2表示用于变速箱的主离合器结构，该变速箱具有对应于图1的轴24或图2a的轴24'的输入轴。图2a中的花键部分34'与内花键离合器穀36 驱动接合。阻尼弹簧架60可驱动地被固定在内花键离合器毂36上，优选 用铆钉62实现固定。多个阻尼弹簧64容纳在阻尼弹簧架60里。阻尼弹 簧64与离合器驱动盘66相接合，由此在内花键离合器毂36和离合器驱 动盘66之间建立弹性驱动连接。离合器摩擦材料68和72被固定在离合 器盘66的两侧。摩擦材料68位于发动机飞轮74上的摩擦表面70附近。 摩擦材料72紧挨着离合器压盘78的摩擦表面76,该离合器压盘位于旋转 的离合器壳体80里，此离合器壳体被固定在飞轮74上，从而它们一起旋 转。离合器压盘78在其周边被连接在离合器壳体80上，这种连接允许离 合器压盘78相对离合器壳体80轴向位移。离合器作动膜片弹簧82在其周边被固定在离合器壳体80上，如在84 处所示。离合器作动膜片弹簧82的中间部分与离合器压盘78上的施压点 相接触，如在86处所示。离合器作动膜片弹簧82的径向内边缘89围绕 离合器分离轴承总成90的内轴承滚道88。当由内轴承滚道88承载的轴环 92接触周边89时，内轴承滚道88的轴向位移将引起膜片弹簧的内边缘 89轴向移动。轴承90的外滚道是离合器分离轴承套94的整体部分，离合器分离轴 承套配备有轴向延伸的润滑油槽96，如图2所示。离合器分离套94以公 知方式围绕输入轴24'地安装在电磁制动器壳体48与花键部分34'之间。 离合器分离装置包括在离合器钟形壳体上在IOO处旋转的杠杆。分离杠杆 的一臂102具有作动端104,如图2a最清楚所示，该作动端进入如图2所 示的环形间隙106。环形间隙106由装在离合器分离轴承套94上的环108 和分离轴承90所限定。分离杠杆的径向外臂110穿过钟形壳体，如在10'处所示，该钟形壳 体对应于图1中的钟形壳体IO。合适的作动机构(未示出)处于开车司机的 控制下并以机械方式连接在变速箱离合器踏板上，该作动机构将使离合器 分离杠杆旋转，从而克服膜片弹簧82的阻力地迫使离合器分离轴承套94 向左手方向移动。主离合器在常态下在膜片弹簧82的弹力作用下是接合 的。如图2所示，当离合器分离轴承套94向左手方向移动时，在86处的 离合器接合力被释放，离合器压盘78移动并脱离与离合器盘66的接合。图4说明用于图2和图2a的变速箱输入轴的磁通路线和磁场强度。图4所示的磁通^各线通过使用》兹场有限元分析软件来确定。图4表明，在112处的具有最大强度的磁场是一条部分由电磁离合器-制动器壳体48和 衔铁42所限定的》兹通流环路。该》兹通路线部分包络输入轴24'、由主变速 箱滚子轴承总成所占据的区域和钟形壳体10'本身。当磁场磁通量线远离电磁制动器线圈绕组附近时，磁通场强减弱。在 114处的磁通量线具有低强度，但它们包络几个由磁性材料构成的变速箱 元件，如膜片弹簧82、离合器壳体和分离轴承元件。图5表示本发明的设计，其中电磁离合器壳体从实体上与变速箱上的 扭矩输入轴分开。在图5的设计中，轴承盖没有形成电磁离合器-制动器壳 体的一部分。在图5中的22'处示出了轴承盖，该轴承盖对应于在图1的 已知设计中示出的轴承盖。在轴承盖22'的径向外侧位置上是电磁离合器-制动器壳体116。图5中的主离合器元件和离合器分离轴承可以与图2所示的离合器和 离合器分离轴承相似。在图5中被用于表示离合器分离轴承中的主离合器 总成元件的附图标记与图2结构中的相应元件的附图标记相同，尽管在图 5中加了撇号。电磁离合器-制动器壳体116具有凹腔118，用于容纳电磁线圈绕组 120。图5中的线圈绕组的直径大于图2、图2a和图3所示的线圈绕组直 径。它们远离变速箱扭矩输入轴和变速箱主球轴承。离合器-制动器壳体 .16用螺栓或其它方式被固定在钟形壳体IO'上，尽管它也可以按照其它方 式被固定在变速箱箱体壁18上。为了说明，钟形壳体10'可被视为变速箱 箱体的一部分。制动器的衔铁盘122被固定在柔性制动盘124的外边缘上。制动盘124 的内边缘固定在环126上，该环对应于图2a中的环40。图6表示衔铁盘和柔性制动盘124的具体结构。柔性制动盘124包括 径向延伸的柔性臂128。该柔性臂的外边缘被固定在衔铁盘122上。柔性 制动盘124的内边缘被固定在衔铁环126上。图6a表示一种替换结构，在这里，衔铁盘122由四个独立部分130 组成。尽管示出四个部分，但可使用不同数量的部分，如果那是优选的话。与图2所示的、衔铁盘在电磁线圈绕组通电时自由建立磁通路线的设 计不同，图6和图6a的设计提供了受限制的磁通路线，其在朝向变速箱 输入轴的径向向内方向上穿过柔性臂128。为了进一步使变速箱周围元件200810149569.9说明书第9/12页与磁通路线隔绝开，形成衔铁毂的衔铁环126可以用无磁性不锈钢制成。图7表示当在位置122处的绕组通电时的磁通量线路线。输入轴未被 磁通量线包络，图7所示的磁通密度被集中在希望有磁效应的电磁制动器 上。当磁通量线从一 个电磁极转至另 一 个电f兹极时，衔铁盘122或多个衔 铁部分130建立了闭环图形。图7中的磁通量线图形不同于图4所示的图 形，磁通量线的包络更加集中，由此避免了变速箱周围元件、轴承件、扭 矩输入轴、密封和离合器钟形壳体自身被不希望地磁化。磁通路线没有跑 到相邻部件上。通过图7的设计，基本上消除了磨蚀性铁粒聚集并损害变 速箱的旋转构件、轴承和封口的机会。为了进一步隔离磁通路线，电磁制动器的安装紧固件可以由非磁性材 料如铝或不锈钢制成，非磁性材料将磁通导体与变速箱和主离合器周围的 零件隔离开。图8示意说明电磁制动器的控制系统，图9说明电磁制动器的控制程 序。如前所述，制动器控制策略将与分离轴承位置无关地控制制动器的启 动，该制动器控制策略不同于传统的变速箱扭矩输入轴制动器。制动器控 制系统包括热保护装置，以防止由过大电流或过度制动引起的过热。电磁制动器可以用12伏至42伏直流电源来工作并且可以通过在便利 位置上的远位开关被控制。例如，开关可以定位在液压连杆的主缸、离合 器踏板的连杆或离合器分离机构上。如果可能是常开的开关被闭合，则制 动器线圏绕组将被通电，从而产生用于制动衔铁盘的磁场。或者，遥控开 关可被用于启动一个控制继电器，该控制继电器又闭合一组常开开关触 头。如果常开开关触头被闭合，电力将通过电路保护装置被供给电磁线圈。在图8的位置54处示出的电路保护装置与线圈串联布置，如果电流 超过安全极限，或者如果制动器内积聚的温度超过预定的温度极限，该保 护电路将中断电流流^各。图8的控制系统包括车辆电气系统134和制动系统控制器136。控制 器136的控制输入信号可以包括来自车速传感器138、油门踏板位置传感 器139、变速箱倒档传感器140、刹车踏板位置传感器141、变速箱一档传 感器142、控制缸位置传感器143、变速箱空档传感器144和如在位置146 处示出的用于主离合器的主离合器踏板位置传感器的信号。这些信号通过 如在位置148处示出的控制局域网总线被分配给控制器136。电磁制动器 的电源可以是车辆电气系统134。制动器控制器136确保制动器只有在发
动机运转、发动机燃料螺线管通电且点火开关打开时才能动作。它响应于来自传感器146、 152、 148、 144和140的信号并且只有在主离合器分离 且车速小于预定值"N"时才允许制动器接合。它判断变速箱是否处于空 档和是否已经选择一档或倒档。另一个控制策略可以使用来自诸如油门踏板位置传感器139、刹车踏 板位置传感器141和控制缸位置传感器143之类传感器的输入信号。可采 用油门踏板位置传感器139，代替发动机速度信号，这是因为不同的发动 机可依据不同速度的怠速来定标。如果油门踏板被至少部分踩下，这表明 司机正寻求把发动机加速到怠速之上，这与输入轴制动器的适当接合不协 调。由于通常在J1939总线上不提供油门踏板位置、刹车踏板位置、变速 箱处于空档的输入信号，所以它们可能需要用于连接到系统控制器136上 的独立配线。在位置150处示出了接通或断开制动器电路的开关。如在位置152处 所示，可以使用过电保护器如保险丝。电路保护装置154可以包括热启动 开关，其防止由长期使用或高电流引起的过热。如果机动车正在移动或者如果预设计时器到时，则图9所示的控制算 法将防止扭矩输入轴制动器(离合器-制动器)在车辆发动机关停时启动。如 果司机长时间踩下发动机离合器踏板，计时器防止电磁制动器被滥用。在图9中，控制策略将在位置158处判断离合器制动器开关是否处于 "开"位。如果未处于"开"位，控制程序将保持制动器处于"脱开"状 态，如在位置160处所示。如果制动器开关处于"开"位，则控制程序在 判断框162处判断发动机速度是否在高速极限或低速极限内。如在164处所示，发动机速度被测量。如果发动机速度不在预设极限 内，程序将保持制动器处于"脱开"位置，如在160处所示。如果发动机速度在高速极限和低速极限内，在判断框166中决定判断 如在168处测量的车速是否小于预先校正的设定点。如果发动机速度高于 设定点，如在160处所示，制动器将保持"脱开"。如果车速低于设定点， 制动器将投入工作，如在170处所示。当制动器处于启动状态时，随着控制程序的继续，要判断计时器是否 开通着。这在动作框172里完成。如果计时器没有到时，程序继续进行， 如在174处所示。但如果计时器值大于设定点，如在160处所示，将使制 动器保持脱开。
图10表示另一种控制算法策略。离合器制动器开关178可以远远地 位于可控制离合器制动器启动的任何位置上。例如，开关]78可被安置成 用于监视液压连杆的主缸、液压连杆的从缸、离合器踏板、离合器分离装 置或类似装置的位置。程序在180处判断离合器制动器开关是否处于"开，， 位。如果其未处于"开"位，控制程序将保持制动器处于"脱开，，状态， 如在182处所示。如果制动器开关处于"开"位，程序在判断框184中判断油门踏板是 否被司机踩下。这可以依据油门踏板的行程位置来表示，其中当踏板位置 是其行程的0%时，踏板未被踩下。油门踏板位置由在186处的传感器来 检测。如在188处所示，车辆速度被监测。如果发动机速度不在预定极限内， 则程序将保持制动器处于"脱开"位置，如在182处所示。在判断框190 中判断在188处测量的车速是否低于预先校正的设定点。如果车速高于设 定点，如在182处所示，将使制动器保持"脱开"。如果车速低于设定点， 制动器将投入工作，如在92处所示。当制动器处于启动状态时，随着程序的继续进行，要判断计时器是否 开通着。这发生在动作框194里。如果计时器没有到时，程序将继续走下 去，如在196处所示。但如果计时器值大于设定点，如在182处所示，将 使制动器保持脱开。参见图11，示出了电磁离合器制动器控制系统，其包括接合主计数器 和低效接合副计数器。在这些示出的细节中，从在策略操作中在200处操 作离合器制动器开关时刻开始，随后确定至数据链路如Jl 939数据总线的 连接是否完好。如果像在正常情况下可预见的那样，在202处未检测到数 据总线故障，则算法进至要在204处确认基于J1939的保护限制条件是否 有效。制动器接合计时器在206处被启动。该系统判断是否存在适于使离 合器制动器启动的条件。该系统在208处判断来自数据总线的保护输入数 据是否在210处的范围内，上述保护输入数据例如是J1939发动机速度、 气门位置、车速计时器等类似数据。如杲来自数据总线的输入适于制动器 接合(接合)，则该系统也在208处检查判断制动器接合计时器是否能启动。 如果能启动，则在212处接合制动器。当制动器被接合时，在214处，离 合器制动器主计数器的计数增加，系统返回至"开始"。如果在208处条 件不适于接合离合器制动器，则系统返回至"开始"，但制动器未作用。
如果在202处发现数据总线故障，则该系统将进至220处，设置表示 基于J1939的保护限制条件为无效的标记。即时没有基于J1939的保护限 制条件，该系统仍然能投入工作并进至222处，以便将制动器接合计时器 调至其工作状态。然后，该系统在224处仅参考制动器接合软件计时器来 判断是否存在适于离合器制动器作用的条件。如果制动器接合计时器适于 制动器启动，则该系统进至在226处使制动器发挥作用。当在226处使制 动器启动后，副计数器或低效计数器的计数在228处增加。该系统然后返 回至"开始"，以进行下一循环。如果在224处不存在适于使离合器制动 器作用的条件，则该系统返回至"开始，，，但制动器未作用。在206或222处标出的制动器接合计时器限制为离合器制动器开关的 单次启动而提供离合器制动器电力的持续时间。 一旦计时器到时，离合器 制动器被脱开。当离合器制动器开关被打开时，制动器接合计时器被设定。参见图11来描述的电磁制动器控制提供了一种保护算法，该保护算 法可以使用可从基于CAN的J1939数据链路等中得到的任何信号。然而， 如果从数据链路中没有收到信号，则保护算法允许电磁离合器制动器的操 作低效模式，其允许制动器在即便没有来自数据链路的输入的情况下继续 工作。该系统被允许在收到来自离合器制动器启动开关的输入信号时工 作。在低效模式中，对电磁制动器没有什么保护，这可能导致因为在通常 被保护算法禁止的情况下也启动而引起的过度磨损。在214处，在离合器制动器主计数器上记下借助利用来自数据链路的 保护算法的制动器启动次数。在228处，在副计数器或低效计数器上记下 数据链路未给保护算法提供数据时的电磁离合器制动器启动次数。在维护期间里可以检查计数器。在检查时可以判断离合器制动器是否 能在离合器制动器寿命的任何时刻在没有数据链路保护限制条件的情况 下工作。如果能工作，可以通过检查副计数器或低效计数器来确定发生了 多少次启动。此信息可被用于诊断离合器制动器磨损起因并提供关于电磁 离合器制动器的使用状况和磨损的其它信息。尽管已经描述了本发明的实施例，但对本领域技术人员来说，显然可 以在不超出本发明保护范围的情况下做出各种修改。所有这样的修改及其 等同将要被后续的权利要求书覆盖。
权利要求
1. 一种用于动力传动装置(12)的动力输入轴(24)的电磁离合器制动器(48)的控制系统，该控制系统包括制动器系统控制器(136)，具有在正常工作状态下连接至数据总线(148)的保护电路，该数据总线提供至少一个表示操作条件(138)的数据输入；该操作条件具有可接受的操作范围和不可接受的操作范围(162)，由此当来自该数据总线(148)的数据处于不可接受的操作范围时，该保护电路禁止该制动器的启动。
2. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，从该数据总线(148)接收 多个数据输入，该数据输入包括发动机速度数据输入(164)、气门位置数据 输入(139)和车速计时器输入(168)。
3. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，该保护电路还包括软件计 时器(172),该软件计时器对该电磁离合器制动器(48)的定子线圈(54)的通 电持续时间进行计时。
4. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，该保护电路被构造成，当 从该数据总线(148)没有接收到数据输入时，该保护电路允许该电磁离合器 制动器(4 8)工作，其中该保护电路包括对该离合器制动器的工作时间计时 的软件计时器(172)。
5. 根据权利要求4所述的控制系统，其中，还包括主计数器(214), 每当离合器制动器(48)在从该数据总线(148)收到数据输入时被启用时，该 主计数器的计数增加。
6. 根据权利要求5所述的控制系统，其中，设有副计数器(228),每 当离合器制动器(48)在无法得到来自数据总线(148)的数据输入且关于数据 输入的保护限制条件(208)失效时被启用时，该副计数器的计数增加。
7. —种用于轮式机动车动力系的电磁制动器(48),该动力系包括发动 机、具有装有多档齿轮件(28)的箱体(12)的多档动力变速箱、可驱动连接到 机动车驱动轮上的动力输出轴(32)、可驱动连接到多档齿轮件(28)上的动力 输入轴(24)、和有选择地使该动力输入轴(24)与发动机相连的主离合器 (66),该主离合器(66)装在主离合器壳体(80)内，该主离合器壳体构成变速 箱箱体(12)的 一部分，该电磁制动器(48)包括被固定在变速箱箱体(12)上的定子线圏壳(48),该定子线圏壳(48)中容納有围绕该动力输入轴(24)的定子线圈(54),该定子线圈以线圈壳体(48)限 定电》兹才及面(56);定子线圈(54)电路，包括电源和用于断开和接通该定子线圈(54)电路的 开关(150);衔铁盘(42),具有固定在该动力输入轴(24)上的毂部(40)和安置在该制 动器定子线圈(54)附近的外边缘部；用于给制动器定子线圈(54)通电的控制系统，由此在围绕线圈(54)并穿 过定子线圈壳(48)和衔铁外边缘部(42)地建立电磁通量流路(112)时，实现 该衔铁盘(122)与该电磁极面(56)的摩擦接触；该系统还包括保护电路，该保护电路适于从数据总线(148)接收至少一 个数据输入(138),该保护电路判断该数据输入(138)是否在预定范围内，该 预定范围适于给该制动器定子线圏(54)通电。
8. 根据权利要求7所述的电磁制动器，其中，从该数据总线(148)接 收多个数据输入，所迷数据输入包括发动机速度数据输入、气门位置数据 输入(139)和车速计时器输入(168)。
9. 根据权利要求7所述的电磁制动器，其中，该保护电路还包括软件 计时器(172， 194),该计时器对该电磁制动器(48)的定子线圈(54)的通电持 续时间进行计时。
10. 根据权利要求7所述的电磁制动器，其中，该保护电路允许该电 磁制动器(48)在从该数据总线(148)没有收到数据输入时工作，该保护电路 包括对该制动器的启用时间进行计时的软件计时器(172, 194)。
11. 根据权利要求10所述的电磁制动器，其中，还包括主计数器(214), 每当离合器制动器(48)在从该数据总线(148)收到数据输入时被启用时，该 主计数器的计数增加。
12. 根据权利要求11所述的电磁制动器，其中，设有副计数器(228)， 每当离合器制动器(48)在无法得到来自数据总线(148)的数据输入且关于数 据输入的保护限制条件(208)失效时被启用时，该副计数器的计数增加。
13. —种控制机动车动力系的电磁制动器(48)的方法，该机动车动力 系包括发动机和多档动力变速箱(12),该机动车具有数据总线(148)，该数 据总线传递来自传感器(138-146)和机动车控制系统(134)的数据，该机动车 还具有制动器控制器(136)，该制动器控制器具有至少一个对制动器接合进 行计数的计数器(214)和制动器接合计时器(172, 194)，该方法包括监视由该数据总线(14 8)传递的数据；在受保护模式下控制该制动器(48)的接合，该受保护模式基于由数据 总线(148)传来的数据并基于对该制动器接合时间计时的计时器(172， 194);在从数据总线(148)没有传来数据的情况下，在低效模式下控制该制动 器(48)的接合，其中该制动器(48)的接合由计时器(172, 194)控制，该计时 器对制动器接合时间计时。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，该计数器还包括主计数器 (214)，其中该方法还包括，每当该制动器(48)在受保护模式下被接合时， 就增加该主计数器(214)的计数。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中，该计数器还包括副计数器 (228)，其中该方法还包括，每当该制动器(48)在低效模式下被接合时，就 增加该副计数器(228)的计数。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中，该计数器还包括副计数器 (228)，其中该方法还包括，每当该制动器(48)在低效模式下被接合时，就 增加该副计数器(228)的计数。
全文摘要
本发明提供用于电磁离合器制动器(48)的控制系统和方法，包括电磁离合器制动器作动线圈(54)，其围绕机动车动力系的多档变速箱(28)的动力输入轴(24)。控制系统的保护电路通常监视数据总线(148)的数据输入，该数据输入可表示不利于离合器制动器启动的情况。保护电路防止在不利情况下启动离合器制动器(48)。如果无法从数据总线(148)中获得数据输入(138-146)，则保护电路允许按低效模式操作，在低效模式中，在离合器制动器(48)启动前检查制动器接合计时器(172，194)。主计数器(214)的计数随离合器制动器的每次正常启动而增加，副计数器(228)的计数随离合器制动器的每次低效启动而增加。
文档编号F16D67/06GK101398048SQ200810149569
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月12日
发明者M·J·霍恩布鲁克, Y·王 申请人:伊顿公司