專利名稱：自動(dòng)動(dòng)力換檔變速箱中的雙重過渡換檔控制的制作方法
自動(dòng)動(dòng)力換檔變速箱中的雙重過渡換檔控制相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2010年11月12日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/412961的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^引用結(jié)合到本申請(qǐng)中。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般性地涉及汽車變速箱控制系統(tǒng)，更具體地涉及用于控制使用了多個(gè)齒輪傳動(dòng)部分的變速箱中的雙重過渡換檔的系統(tǒng)和方法。機(jī)動(dòng)車要求在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)和輸出驅(qū)動(dòng)元件之間設(shè)置有變速箱，以便在變化的駕駛條件下優(yōu)化效率并提供所需要的扭矩和加速特征，同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)保持在運(yùn)轉(zhuǎn)速度中。典型的變速箱包括多個(gè)單獨(dú)的齒輪元件，它們可使用相應(yīng)的單個(gè)離合器組來選擇性地接合。被促動(dòng)的離合器組合決定了變速箱的輸入軸和輸出軸之間的整體速度比。在簡(jiǎn)單的變速箱中，從當(dāng)前的速度比到新的速度比的換檔包括脫開第一離合器(稱為分離離合器)以及接合第二離合器(稱為接合離合器)。但是，在一些特定的應(yīng)用中，變速箱可包含多個(gè)其間帶有中間軸的齒輪傳動(dòng)部分，以便優(yōu)化制造成本、尺寸或其他操作參數(shù)。多個(gè)齒輪傳動(dòng)部分的使用可導(dǎo)致至少一種情況，其中變速箱中的多個(gè)離合器會(huì)同時(shí)接合或脫開，以實(shí)現(xiàn)在變速箱的整體速度比中的所需變化。例如，在十速變速箱中(其包括五速變速包，之后為兩速分離器單元)，從第五齒輪到第六齒輪的換檔包括以下四個(gè)離合器的協(xié)作:變速包中的分離離合器和接合離合器，以及分離器單元中的分離離合器和接合離合器。通常稱為雙重過渡換檔的換檔較難以控制，這是由于變速包和分離器單元中的同時(shí)換檔之間的復(fù)雜的相互作用。此外，雙重過渡換檔通常要求一個(gè)變速箱部分(例如變速包)從其最高的傳動(dòng)比換檔到最低的傳動(dòng)比，這可導(dǎo)致在離合器元件中積累過量的熱。處理該問題的一個(gè)已知的方法是簡(jiǎn)單地加快換檔的速率，因此降低了離合器中用于熱量累積的時(shí)間。但是，許多變速箱控制系統(tǒng)使用了 “動(dòng)力換檔”，其中，在變速箱換檔的期間所輸送的輸出扭矩的降低非常小(如果有的話)，并且換檔會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)完成。這提高了變速箱的效率和響應(yīng)性，而且也使得多個(gè)離合器和其他變速箱元件的控制更加困難，特別是在雙重過渡換檔情況中。因此，需要能夠在雙重過渡換檔的期間改善換檔品質(zhì)并降低變速箱元件上的應(yīng)力的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提出了一種變速箱控制系統(tǒng)，其使用了至少三個(gè)速度傳感器以在雙重過渡動(dòng)力換檔的期間優(yōu)化單個(gè)離合器的控制，同時(shí)仍能達(dá)到所要求的加速曲線。速度傳感器可位于變速箱輸入軸上、變速箱的齒輪部分之間的中間軸上，以及變速箱的輸出軸上。變速箱控制系統(tǒng)還可針對(duì)雙重過渡換檔中所涉及的兩個(gè)換檔使用同步閉合回路控制。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，變速箱控制系統(tǒng)使用了中間軸速度的閉合回路控制，這通過在變速箱的次級(jí)部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器變得過熱之前向變速箱的初級(jí)部分內(nèi)的初級(jí)接合離合器上施加適當(dāng)量的壓力以保證該初級(jí)接合離合器完全鎖定(不再滑動(dòng))來實(shí)現(xiàn)。一旦將初級(jí)接合離合器鎖定，系統(tǒng)會(huì)將輸入軸速度的閉合回路控制從變速箱的次級(jí)部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器切換到次級(jí)接合離合器。除了實(shí)時(shí)的閉合回路控制，系統(tǒng)可使用基于模型的計(jì)算，以確定在次級(jí)分離離合器達(dá)到其熱極限之前實(shí)現(xiàn)中間軸的鎖定所需的初始離合器壓力或扭矩。這允許變速箱的離合器元件制造為較低的熱標(biāo)準(zhǔn)和性能標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)允許在雙重過渡情況期間換檔的優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于控制汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱中的雙重過渡升檔的方法。使用自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分中的初級(jí)接合離合器來進(jìn)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的調(diào)低。初級(jí)齒輪部分與輸出軸和中間軸相連接。中間軸連接在自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間。當(dāng)中間軸被調(diào)低時(shí)，使用次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)輸入軸的部分調(diào)低。輸入軸連接在次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間。使用次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)接合離合器來釋放次級(jí)分離離合器并進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成輸入軸的調(diào)低。在次級(jí)分離離合器達(dá)到熱容量閾值之前，可將次級(jí)分離離合器排放。中間軸的調(diào)低優(yōu)選地在次級(jí)分離離合器的排放之前完成。用于離合器的初始閉合回路控制的設(shè)定點(diǎn)可基于代表了變速箱內(nèi)的預(yù)計(jì)慣量的模型。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于控制汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱中的雙重過渡降檔的方法。使用自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分中的初級(jí)接合離合器來進(jìn)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的調(diào)高。初級(jí)齒輪部分與輸出軸和中間軸相連接。中間軸連接在自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間。當(dāng)中間軸被調(diào)高時(shí)，使用次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)輸入軸的部分調(diào)高。輸入軸連接在次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間。使用次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)接合離合器來釋放次級(jí)分離離合器并進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成輸入軸的調(diào)高。在次級(jí)分離的離合器達(dá)到熱容量閾值之前，可將次級(jí)分離的離合器排放。中間軸的調(diào)高優(yōu)選地在次級(jí)分離離合器的排放之前完成。用于離合器的初始閉合回路控制的設(shè)定點(diǎn)可基于代表了變速箱內(nèi)的預(yù)計(jì)慣量的模型。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于控制汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱中的雙重過渡升檔的系統(tǒng)，包括自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分(該初級(jí)齒輪部分與輸出軸相連)、自動(dòng)變速箱的次級(jí)齒輪部分，和連接在初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間的中間軸。輸入軸連接在次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間。扭矩轉(zhuǎn)換器可連接在輸入軸和動(dòng)力產(chǎn)生單元之間。基于處理器的控制器與初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分操作性聯(lián)通。控制器構(gòu)造為在雙重過渡升檔的期間使用初級(jí)齒輪部分中的初級(jí)接合離合器來進(jìn)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的調(diào)低?？刂破鬟€構(gòu)造為使用次級(jí)齒輪部分中的次級(jí)分離離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以便在中間軸被調(diào)低的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入軸的部分調(diào)低。控制器還構(gòu)造為使用次級(jí)齒輪部分中的次級(jí)接合離合器來釋放次級(jí)分離離合器，并且進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成輸入軸的調(diào)低?？刂破鬟€可構(gòu)造為在次級(jí)分離離合器達(dá)到熱容量閾值之前使次級(jí)分離的離合器排放?？刂破鬟€可構(gòu)造為在次級(jí)分離離合器排放之前基本上完成中間軸的調(diào)低。控制器還可構(gòu)造為基于代表變速箱內(nèi)的多個(gè)預(yù)計(jì)慣量的模型來決定用于閉合回路控制的至少一個(gè)初始離合器設(shè)定點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于控制汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱中的雙重過渡降檔的系統(tǒng)，包括自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分(該初級(jí)齒輪部分與輸出軸相連)、自動(dòng)變速箱的次級(jí)齒輪部分，和連接在初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間的中間軸。輸入軸連接在次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間。扭矩轉(zhuǎn)換器可連接在輸入軸和動(dòng)力產(chǎn)生單元之間?；谔幚砥鞯目刂破髋c初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分操作性聯(lián)通。控制器構(gòu)造為在雙重過渡升檔的期間使用初級(jí)齒輪部分中的初級(jí)接合離合器來進(jìn)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的完全調(diào)高?？刂破鬟€構(gòu)造為使用次級(jí)齒輪部分中的次級(jí)分離離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以便在中間軸被調(diào)高的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入軸的部分調(diào)高。控制器還構(gòu)造為使用次級(jí)齒輪部分中的次級(jí)接合離合器來釋放次級(jí)分離的離合器并進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成輸入軸的調(diào)高?？刂破鬟€可構(gòu)造為在次級(jí)脫開離合器達(dá)到熱容量閾值之前使次級(jí)分離離合器排氣?？刂破鬟€可構(gòu)造為在次級(jí)分離離合器的排氣完成之前基本上完成中間軸調(diào)低?？刂破鬟€可構(gòu)造為基于代表變速箱內(nèi)的多個(gè)預(yù)計(jì)慣量的模型來決定用于閉合回路控制的至少一個(gè)初始離合器設(shè)定點(diǎn)。上述概念可延伸到具有三個(gè)或更多個(gè)齒輪部分的變速箱。例如，具有三個(gè)齒輪部分的變速箱可要求三重過渡換檔，其中所有的三個(gè)齒輪部分同步地?fù)Q檔。在這種情況中，可添加額外的速度傳感器以監(jiān)測(cè)連接于變速箱齒輪部分的額外的軸(多個(gè)軸)。此外，初級(jí)、次級(jí)、第三級(jí)離合器的閉合回路控制可以串聯(lián)方式從分離離合器切換到接合離合器，以避免分離離合器的過熱。通過這里提供的詳細(xì)描述和附圖，可以清楚本發(fā)明其他的形式、目的、特征、方面、好處、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方案。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的變速箱和相關(guān)的變速箱控制系統(tǒng)的示意圖。圖2是列出了在示例性的多單元變速箱中對(duì)于每個(gè)可獲得的前進(jìn)速度比的被促動(dòng)的離合器的表。圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡升檔期間在圖1所示變速箱的后部行星齒輪組中的初級(jí)接合離合器和初級(jí)分離離合器中的壓力水平指令的時(shí)間圖。圖4是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡升檔期間在圖1所示變速箱的副軸齒輪組中的次級(jí)接合離合器和次級(jí)分離離合器中的壓力水平指令的時(shí)間圖。圖5是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡升檔期間在圖1所示變速箱的后部行星齒輪組中的初級(jí)接合離合器和初級(jí)分離離合器中的所得的壓力水平的時(shí)間圖。圖6是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡升檔期間在圖1所示變速箱的副軸齒輪組中的次級(jí)接合離合器和次級(jí)分離離合器中的所得的壓力水平的時(shí)間圖。圖7是顯示了基于圖3和4所示的控制器離合器壓力指令的輸入軸速度、中間軸速度和輸出軸速度的相對(duì)于時(shí)間的所得變化的圖。圖8是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡降檔期間在圖1所示變速箱的后部行星齒輪組中的初級(jí)接合離合器和初級(jí)分離離合器中的壓力水平指令的時(shí)間圖。圖9是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡降檔期間在圖1所示變速箱的副軸齒輪組中的次級(jí)接合離合器和次級(jí)分離離合器中的壓力水平指令的時(shí)間圖。圖10是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡降檔期間在圖1所示變速箱的后部行星齒輪組中的初級(jí)接合離合器和初級(jí)分離離合器中的所得的壓力水平的時(shí)間圖。圖11是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡降檔期間在圖1所示變速箱的副軸齒輪組中的次級(jí)接合離合器和次級(jí)分離離合器中的所得的壓力水平的時(shí)間圖。圖12是顯示了基于圖8和9所示的控制器離合器壓力指令的輸入軸速度、中間軸速度和輸出軸速度的相對(duì)于時(shí)間的所得變化的圖。
具體實(shí)施例方式出于更好地理解本發(fā)明原理的目的，現(xiàn)在將參照在附圖中說明的實(shí)施方案，并且使用詳細(xì)的語言來對(duì)其進(jìn)行描述。然而需要理解的是，本發(fā)明的范圍并不因此而受到限制。如同與本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員所通常想到的那樣，可以構(gòu)思出對(duì)在此描述的實(shí)施方案的任何修改和進(jìn)一步的改進(jìn)，以及對(duì)此處所描述的本發(fā)明原理的進(jìn)一步應(yīng)用。這里非常詳細(xì)地顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，然而對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯，為了簡(jiǎn)要起見，一些與本發(fā)明無關(guān)的特征也許不會(huì)顯示出來。圖1顯示了可使用本公開的方法來控制的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)100的示意圖。這里所描述的控制方法能用于任何類型的要求多重過渡換檔的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解地是，圖1中所示的變速箱齒輪和控制元件僅是可控的多單元變速箱系統(tǒng)的一個(gè)例子，并且本發(fā)明的原理也可用于其它類型的復(fù)合變速箱單元的控制。圖1中說明的系統(tǒng)100適合于用于商用卡車以及其它類型的車輛，但是可以設(shè)想，系統(tǒng)100的多個(gè)方面可結(jié)合到其他環(huán)境中。例如，所描述的方法可用于控制與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力源或任何動(dòng)力裝置相連的變速箱，這些動(dòng)力裝置能夠通過變速箱為車輛、泵或發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力。如所示，系統(tǒng)100可包括變速箱102、動(dòng)力產(chǎn)生單元(例如發(fā)動(dòng)機(jī)114)、扭矩轉(zhuǎn)換器112、車輛驅(qū)動(dòng)元件118、變速箱控制單元120和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元121。變速箱102包括副軸齒輪組104和行星齒輪組106。所說明的變速箱102的物理結(jié)構(gòu)與2010年2月4日公開的Rodgers的美國專利申請(qǐng)公開2010/0029431中描述的物理結(jié)構(gòu)相似，這里其以引用方式全文結(jié)合入本申請(qǐng)中。因此，為了簡(jiǎn)要起見，簡(jiǎn)化了圖1中所示的齒輪和控制元件，應(yīng)理解地是，關(guān)于所說明的變速箱結(jié)構(gòu)的其他細(xì)節(jié)可在前文所述的公開中找到。輸入軸110與渦輪機(jī)的輸出相連并且由所述渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述渦輪機(jī)這里顯示為扭矩轉(zhuǎn)換器112。扭矩轉(zhuǎn)換器在發(fā)動(dòng)機(jī)114和變速箱102之間提供了流控式連接。在特定條件下，扭矩轉(zhuǎn)換器也可以鎖定模式操作，在其中轉(zhuǎn)換器的輸入部分和輸出部分變?yōu)槲锢硎降劓i定，以降低泵送損失并提高效率。副軸齒輪組104通過中間軸108輸出扭矩到行星齒輪組106。行星齒輪組106通過輸出軸116輸出扭矩到車輛驅(qū)動(dòng)元件118 (例如車輪)。在副軸齒輪組104中，驅(qū)動(dòng)齒輪130、132、134、136與輸入軸110相連并且與其共同轉(zhuǎn)動(dòng)。副軸齒輪組104也包括大體平行于輸入軸110的第一副軸138和第二副軸140。變速齒輪142和144圍繞第一副軸138轉(zhuǎn)動(dòng)并且與其同軸，并且還各自與驅(qū)動(dòng)齒輪132和134相互嚙合。齒輪150和152各自與第一副軸138和第二副軸140共同轉(zhuǎn)動(dòng)，并且還與齒輪154相互嚙合。齒輪154與中間軸108共同轉(zhuǎn)動(dòng)，所述中間軸108與輸入軸110同軸并且圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)齒輪130也與反向惰輪131相互嚙合，所述反向惰輪131又與變速齒輪133相互嚙合。變速齒輪133與第一副軸138同軸并且圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。提供了同步器135以在前進(jìn)和倒檔速度變速之間提供選擇。當(dāng)同步器135移向“F”位置時(shí)，其與變速齒輪142接合以提供前進(jìn)速度比。當(dāng)同步器135移向“R”位置時(shí)，其與變速齒輪133 (其又與反向惰輪131接合)接合以提供倒檔速度比。行星齒輪組106包括中心齒輪155、環(huán)形齒輪156、多個(gè)行星齒輪158和為了共同轉(zhuǎn)動(dòng)與輸出軸116連接的托架160。此外，如所示，輪轂162和164設(shè)置在行星齒輪組106的前部，并且各自與輸入軸110和中間軸108操作式地相連。如所示，副軸齒輪組104和行星齒輪組106包含多個(gè)單獨(dú)的摩擦離合器C1-C7，用于選擇性地接合副軸齒輪組104和行星齒輪組106內(nèi)的不同齒輪元件，因此提供了變速箱102的所要求的輸入/輸出速度比。例如，通過離合器Cl完全接合，變速齒輪146與第二副軸140連接，因此將扭矩從輸入軸110傳遞到中間軸108。通過離合器C7額外地接合，扭矩從中間軸108傳遞到環(huán)形齒輪156，并最終通過行星齒輪158和托架齒輪160傳遞到輸出軸116。盡管所述的實(shí)施方案描述了后面為兩速分離器(行星齒輪組106)的五速變速包(副軸齒輪組104)，但是使用本公開的原理可控制其他類型的變速箱。此外，單獨(dú)的齒輪組104、106可包含現(xiàn)有技術(shù)已知的任何類型的變速箱結(jié)構(gòu)，這包括但不限于副軸齒輪組、行星齒輪組等。還包括有變速箱控制單元120，其與汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的包括但不限于速度傳感器122、124和126的不同的傳感器操作性聯(lián)通。傳感器122與變速箱輸入軸110相連，傳感器124與中間軸108相連，并且傳感器126與輸出軸126相連。速度傳感器122-126檢測(cè)相應(yīng)軸的角速度，并且向變速箱控制單元120提供反饋，以幫助控制將在下文描述的單個(gè)離合器。變速箱控制單元120也可與液壓連接配合或包括液壓連接，以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的不同方法來促動(dòng)離合器C1-C7。此外，變速箱控制單元120可接收來自包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元121的其他傳感器或傳動(dòng)系統(tǒng)控制部件的額外的信號(hào)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩或發(fā)動(dòng)機(jī)速度。在一個(gè)典型的實(shí)施方案中，變速箱控制器120和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元121均包括具有處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出連接件的計(jì)算機(jī)。變速箱控制器120也可包括液壓切換部件和促動(dòng)部件，以引導(dǎo)和控制液壓流體流動(dòng)到不同的離合器和變速箱部件。應(yīng)當(dāng)理解地是，根據(jù)特定用途的要求，可在變速箱控制單元120和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元121中包括額外的元件。圖2顯示了用于由變速箱102提供的十個(gè)前進(jìn)速度中的每一個(gè)的單個(gè)離合器元件的狀態(tài)。從第一到第五速度比，每個(gè)換檔要求僅一個(gè)分離離合器過渡和一個(gè)接合離合器過渡。但是，在第五和第六檔位級(jí)別之間的換檔是雙重過渡換檔，這涉及到副軸齒輪組104中的分離離合器(C5)和接合離合器(Cl)，以及行星齒輪組106中的分離離合器(C6)和接合離合器(C7)。這種特定過渡的一個(gè)問題是，在單次換檔中，副軸齒輪組104的速度比必須從其最低的比例過渡到其最高的比例。如果在換檔期間分離離合器(C5)用作將輸入軸110的速度調(diào)低的主要控制元件，則由大的離合器滑動(dòng)速度和來自開車換檔的輸入扭矩而產(chǎn)生的熱應(yīng)力可導(dǎo)致部件的壽命降低，或甚至是嚴(yán)重的故障。如果副軸齒輪組原始設(shè)計(jì)為用作僅要求升檔的單個(gè)單元變速箱，則上文描述可為特殊的問題。圖3、4、5、6和7說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在雙重過渡升檔的期間控制單個(gè)離合器壓力的方法。由于行星齒輪組106與輸出軸116直接連接,貝1]離合器66和07將各自稱為在雙重過渡升檔的控制中所涉及的初級(jí)分離離合器和初級(jí)接合離合器。同樣地，離合器Cl和C5將各自稱為用于雙重過渡升檔的次級(jí)接合離合器和次級(jí)分離離合器。但是，應(yīng)當(dāng)理解地是，其他類型的齒輪元件可替代行星齒輪組106和副軸齒輪組104。來看圖3，在T1時(shí)間，變速箱控制單元120發(fā)起了從第五到第六總速比的換檔。在填充階段，變速箱控制單元120首先增加初級(jí)接合離合器(C7)的壓力，以使初級(jí)接合離合器的容量與次級(jí)分離離合器(C5)的滑動(dòng)同步，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)換檔(例如副軸齒輪組104的換檔)。在T1時(shí)間處也可降低初級(jí)分離離合器(C6)的壓力，以便當(dāng)初級(jí)分離的離合器(C6)需要排放時(shí)允許平滑的控制和可預(yù)測(cè)的行為。在大約T2時(shí)間處，指示初級(jí)接合離合器(C7)內(nèi)的壓力到開始將中間軸108的速度降低到在慣性階段期間所要求的速率的水平。也在大約T2時(shí)間處，初級(jí)分離離合器(C6)排放，因此將中間軸108的控制讓與初級(jí)接合離合器(C7)。在這一點(diǎn)，中間軸108的速度主要由在閉合回路控制模式中的初級(jí)接合離合器(C7)控制，其中使用了反饋回路中的中間軸速度傳感器124。如圖4所示，在T2時(shí)間處，變速箱控制單元120也降低次級(jí)分離離合器(C5)的壓力，因此允許次級(jí)分離離合器(C5)開始滑動(dòng)并進(jìn)入閉合回路控制模式。輸入軸速度傳感器122為輸入軸110的速度的控制提供反饋。次級(jí)接合離合器(Cl)也在此時(shí)刻進(jìn)入填充階段。從1~2時(shí)間到T3時(shí)間，初級(jí)接合離合器(C7)和次級(jí)分離離合器(C5)兩者均在閉合回路控制模式中操作，同時(shí)離合器C7控制中間軸108的速度，離合器C5控制輸入軸110的速度。一旦次級(jí)分離離合器(C5)的計(jì)算滑動(dòng)速度已經(jīng)超過熱容量閾值(圖7中的T3時(shí)間)，次級(jí)分離離合器(C5)排放。優(yōu)選地，從T2時(shí)間到T3時(shí)間地來控制初級(jí)接合離合器(C7)內(nèi)的壓力，以保證到T3時(shí)間也完成中間軸108的調(diào)低，因此阻止了輸出軸116上的負(fù)輸出扭矩。由于沒有離合器作用于鎖定中間軸108的初級(jí)接合離合器(C7)，因此初級(jí)接合離合器(C7)在T3時(shí)間處鎖定。次級(jí)接合離合器(Cl)則設(shè)置為足以保持連續(xù)的調(diào)低和控制輸入軸110的壓力水平。當(dāng)輸入軸110的調(diào)低完成時(shí)，變速箱控制器120在閉合回路控制模式(使用輸入軸速度傳感器122作為反饋部件)中通過次級(jí)接合離合器(Cl)來保持控制輸入軸110的速度，直到T4時(shí)間為止。在輸入軸110的調(diào)低完成之前，通過將輸入軸110的速度控制從次級(jí)分離離合器(C5)過渡到次級(jí)接合離合器(Cl)，阻止了次級(jí)分離離合器(C5)過熱或經(jīng)受過度磨損。此外，由于在輸入軸110的連續(xù)調(diào)低期間的低滑動(dòng)，次級(jí)接合離合器Cl具有有限的熱沖擊。圖5和6說明了產(chǎn)生自圖3和4所示的離合器壓力指令順序的相應(yīng)的離合器壓力的例子。圖8、9、10、11和12說明了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的用于在雙重過渡閉合節(jié)流降檔期間控制單個(gè)離合器壓力的方法。為了雙重過渡降檔，離合器C7將操作為初級(jí)分離離合器，并且離合器C6將操作為初級(jí)接合離合器。同樣地，離合器Cl將操作為次級(jí)分離離合器，并且離合器C5將操作為次級(jí)接合離合器。如圖8所示，當(dāng)開始雙重過渡降檔時(shí)，初級(jí)接合離合器(C6)在T1時(shí)間處開始填充階段。在1~2時(shí)間處，初級(jí)分離離合器(C7)排放，并且初級(jí)接合離合器(C6)使用中間軸速度傳感器124作為反饋元件來接管中間軸108的速度的控制。如圖9所示，在T2時(shí)間處，次級(jí)接合離合器(C5)進(jìn)入填充階段，并且次級(jí)分離離合器(Cl)進(jìn)入與輸入軸110相關(guān)的閉合回路控制模式，其中使用速度傳感器122作為控制回路的反饋。從T2時(shí)間到T3時(shí)間，控制單元120分別使用初級(jí)接合離合器(C6)和次級(jí)分離離合器(Cl)來進(jìn)行中間軸108的速度和輸入軸110的速度的閉合回路控制。一旦中間軸108的速度在T3時(shí)間已經(jīng)根據(jù)相應(yīng)的加速度曲線的升高或增加到所要求的速度，則次級(jí)分離離合器(Cl)排放。初級(jí)接合離合器(C6)和次級(jí)接合離合器(C6)則被完全促動(dòng)，因此完成從第六檔到第五檔的雙重過渡降檔。在所說明的實(shí)施方案中，對(duì)于雙重過渡降檔的持續(xù)期間而言，次級(jí)分離離合器(Cl)用于控制輸入軸110的速度，然而應(yīng)當(dāng)理解，次級(jí)接合離合器(C5)可用于在預(yù)定的時(shí)間或壓力水平下接管輸入軸110的速度的控制，以阻止次級(jí)分離離合器(Cl)的如上文所述與雙重過渡升檔相關(guān)的過熱。盡管在大的負(fù)輸入扭矩會(huì)產(chǎn)生過量的離合器熱的特定條件、例如發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的條件下使用次級(jí)接合離合器(C5)并以這種方式來控制輸入軸110的速度是有利的，但是可能存在其他限制這種使用的原因，包括扭矩安全問題。圖10和11說明了產(chǎn)生自圖8和9所示的離合器壓力控制順序的相應(yīng)的離合器壓力的例子。為了計(jì)算要求為達(dá)到所希望的加速度曲線而需要的促動(dòng)離合器扭矩(當(dāng)離合器滑動(dòng)時(shí)其與離合器壓力功能性相關(guān))，基于變速箱102的單個(gè)齒輪部件的估計(jì)慣性得到了變速箱模型。所計(jì)算的值用于確定在每個(gè)離合器的閉合回路控制階段的開始時(shí)的初始離合器壓力值。下面的等式表示了相應(yīng)于變速箱102內(nèi)的單個(gè)慣性質(zhì)量的扭矩關(guān)系。對(duì)于每個(gè)慣性質(zhì)量，假定作用在該質(zhì)量上的扭矩的和等于零。
權(quán)利要求
1.一種控制車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱內(nèi)的雙重過渡升檔的方法，包括: 使用所述自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分內(nèi)的初級(jí)接合離合器來進(jìn)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的調(diào)低，所述初級(jí)齒輪部分與輸出軸和所述中間軸相連，所述中間軸連接在所述自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間； 當(dāng)將中間軸調(diào)低時(shí)，使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)所述輸入軸的部分調(diào)低，所述輸入軸連接在所述次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間；以及 釋放所述次級(jí)分離離合器并使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)接合離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成所述輸入軸的調(diào)低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述次級(jí)分離離合器達(dá)到熱容量閾值之前，所述次級(jí)分離離合器進(jìn)行排放。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述次級(jí)分離離合器進(jìn)行排放之前大體上完成所述中間軸的調(diào)低。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述中間軸速度的控制基于來自中間軸速度傳感器的反饋。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述輸入軸速度的控制基于來自輸入軸速度傳感器的反饋。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括: 基于代表了所述變速箱內(nèi)的多個(gè)估計(jì)慣量的模型來確定用于閉合回路控制的至少一個(gè)初始離合器設(shè)定點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在進(jìn)入閉合回路控制之前，指令所述初級(jí)接合離合器到初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，在進(jìn)入閉合回路控制之前，指令所述次級(jí)分離離合器到初始次級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)，所述初始次級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在進(jìn)入閉合回路控制之前，指令所述次級(jí)接合離合器到初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將扭矩轉(zhuǎn)換器連接在輸入軸和動(dòng)力產(chǎn)生單元之間。
11.一種控制車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱內(nèi)的雙重過渡降檔的方法，包括: 使用所述自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分內(nèi)的初級(jí)接合離合器來執(zhí)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的調(diào)高，所述初級(jí)齒輪部分與輸出軸和所述中間軸相連，所述中間軸連接在所述自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間； 當(dāng)將中間軸調(diào)高時(shí)，使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)所述輸入軸的部分調(diào)高，所述輸入軸連接在次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間；以及 釋放所述次級(jí)分離離合器并使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)接合離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成所述輸入軸的調(diào)高。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述次級(jí)分離離合器達(dá)到熱容量閾值之前，所述次級(jí)分離離合器進(jìn)行排放。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在次級(jí)分離離合器進(jìn)行排放之前大體上完成所述中間軸的調(diào)低。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述中間軸速度的控制基于來自中間軸速度傳感器的反饋。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述輸入軸速度的控制基于來自輸入軸速度傳感器的反饋。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括: 基于代表了所述變速箱內(nèi)的多個(gè)估計(jì)慣量的模型來確定用于閉合回路控制的至少一個(gè)初始離合器設(shè)定點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在進(jìn)入閉合回路控制之前，指令所述初級(jí)接合離合器到初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，在進(jìn)入閉合回路控制之前，指令所述次級(jí)分離離合器到初始次級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)，所述初始次級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在進(jìn)入閉合回路控制之前，指令所述次級(jí)接合離合器到初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
20.根據(jù)權(quán)利要求11-19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將扭矩轉(zhuǎn)換器連接在輸入軸和動(dòng)力產(chǎn)生單元之間。
21.一種用于控制車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱內(nèi)的雙重過渡升檔的系統(tǒng)，包括: 自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分，所述初級(jí)齒輪部分與輸出軸相連； 自動(dòng)變速箱的次級(jí)齒輪部分； 連接在所述初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間的中間軸； 連接在所述次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間的輸入軸；以及 與所述初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分操作性聯(lián)通的基于處理器的控制器； 其中，所述控制器構(gòu)造為在雙重過渡升檔期間使用所述初級(jí)齒輪部分內(nèi)的初級(jí)接合離合器來進(jìn)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的調(diào)低； 所述控制器還構(gòu)造為使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以便在中間軸被調(diào)低時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入軸的部分調(diào)低；以及 所述控制器還構(gòu)造為能夠釋放所述次級(jí)分離離合器并使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)接合離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成輸入軸的調(diào)低。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在所述次級(jí)分離離合器達(dá)到熱容量閾值之前使所述次級(jí)分離離合器排放。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在所述次級(jí)分離離合器排放之前大體上完成中間軸的調(diào)低。
24.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 與所述中間軸操作性相連并且與所述控制器操作性聯(lián)通的中間軸速度傳感器； 其中，所述中間軸速度的控制基于來自所述中間軸速度傳感器的反饋。
25.根據(jù)權(quán)利要求21-24中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述輸入軸操作性相連并且與所述控制器操作性聯(lián)通的輸入軸速度傳感器； 其中，所述輸入軸速度的控制基于來自所述輸入軸速度傳感器的反饋。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-25中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為基于代表所述變速箱內(nèi)的多個(gè)估計(jì)慣量的模型來確定用于閉合回路控制的至少一個(gè)初始離合器設(shè)定點(diǎn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在進(jìn)入閉合回路控制之前指令所述初級(jí)接合離合器到初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在進(jìn)入閉合回路控制之前指令所述次級(jí)分離離合器到初始次級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)，所述初始次級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
29.根據(jù)權(quán)利要求26-28所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在進(jìn)入閉合回路控制之前指令所述次級(jí)接合離合器到初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
30.根據(jù)權(quán)利要求21-29所述的系統(tǒng)，其特征在于，在輸入軸和動(dòng)力產(chǎn)生單元之間連接了扭矩轉(zhuǎn)換器。
31.一種用于控制車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)變速箱內(nèi)的雙重過渡降檔的系統(tǒng)，包括: 自動(dòng)變速箱的初級(jí)齒輪部分，所述初級(jí)齒輪部分與輸出軸相連； 自動(dòng)變速箱的次級(jí)齒輪部分； 連接在所述初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分之間的中間軸； 連接在所述次級(jí)齒輪部分和車輛的動(dòng)力產(chǎn)生單元之間的輸入軸；以及 與所述初級(jí)齒輪部分和次級(jí)齒輪部分操作性聯(lián)通的基于處理器的控制器； 其中，所述控制器構(gòu)造為在雙重過渡降檔期間使用所述初級(jí)齒輪部分內(nèi)的初級(jí)接合離合器來進(jìn)行中間軸速度的閉合回路控制，以實(shí)現(xiàn)中間軸的調(diào)高； 所述控制器還構(gòu)造為使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)分離離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以便在中間軸被調(diào)高時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入軸的部分調(diào)高；以及 所述控制器還構(gòu)造為能夠釋放所述次級(jí)分離離合器并使用所述次級(jí)齒輪部分內(nèi)的次級(jí)接合離合器來進(jìn)行輸入軸速度的閉合回路控制，以完成輸入軸的調(diào)高。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在所述次級(jí)分離離合器達(dá)到熱容量閾值之前使所述次級(jí)分離離合器排放。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在使所述次級(jí)分離離合器排放之前大體上完成中間軸的調(diào)高。
34.根據(jù)權(quán)利要求31-33中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 與所述中間軸操作性相連并與所述控制器操作性聯(lián)通的中間軸速度傳感器； 其中，所述中間軸速度的控制基于來自所述中間軸速度傳感器的反饋。
35.根據(jù)權(quán)利要求31-34中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 與所述輸入軸操作性相連并與所述控制器操作性聯(lián)通的輸入軸速度傳感器； 其中，所述輸入軸速度的控制基于來自所述輸入軸速度傳感器的反饋。
36.根據(jù)權(quán)利要求31-35中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為基于代表所述變速箱內(nèi)的多個(gè)估計(jì)慣量的模型來確定用于閉合回路控制的至少一個(gè)初始離合器設(shè)定點(diǎn)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在進(jìn)入閉合回路控制之前指令所述初級(jí)接合離合器到初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始初級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在進(jìn)入閉合回路控制之前指令所述次級(jí)分離離合器到初始次級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)，所述初始初級(jí)分離設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
39.根據(jù)權(quán)利要求36-38所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為在進(jìn)入閉合回路控制之前指 令所述次級(jí)接合離合器到初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)，所述初始次級(jí)接合設(shè)定點(diǎn)基于所述模型而確定。
40.根據(jù)權(quán)利要求31-39所述的系統(tǒng)，其特征在于，在輸入軸和動(dòng)力產(chǎn)生單元之間連接了扭矩轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制具有多個(gè)齒輪傳動(dòng)部分的自動(dòng)變速箱內(nèi)雙重過渡換檔的系統(tǒng)和方法。在雙重過渡換檔期間，系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行初級(jí)齒輪部分內(nèi)的初級(jí)接合離合器和次級(jí)齒輪部分的次級(jí)分離離合器的閉合回路控制。在次級(jí)齒輪部分的輸入軸完全調(diào)低或次級(jí)分離離合器變得過熱之前，系統(tǒng)將輸入軸的閉合回路控制切換到次級(jí)齒輪部分的次級(jí)接合離合器。系統(tǒng)使用了基于模型的計(jì)算以當(dāng)離合器進(jìn)入閉合回路控制時(shí)確定初始離合器壓力設(shè)定。
文檔編號(hào)F16H61/18GK103201539SQ201180054218
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者約翰·安德魯·拜爾利, 約翰·P·克雷斯, 麥克·A·芮斯, 杰費(fèi)里·K·倫德 申請(qǐng)人:艾里遜變速箱公司