CN101839333A - 控制自动变速器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制自动变速器的方法，其具有在内燃发动机驱动的车辆内的液压扭矩转换器，自动变速器(1)具有三个行星齿轮组(A，B，C)，其中第一行星齿轮组(A)具有第一制动离合器(B1)和第二制动离合器(B2)，通过同时致动第一和第二制动离合器(B1，B2)这两个离合器被制动，或以相对壳体(5)不可旋转方式固定在“制动空挡”位置，结果直接连接到第一行星齿轮组(A)的输出轴(6)类似地被制动或锁定。第三行星齿轮组(C)以齿轮连接到输入轴(4)和第一行星齿轮组(A)，并可通过第三制动离合器(B3)相对壳体(5)固定。本发明特征在于当第三制动离合器(B3)处于打滑状态时，第一和第二制动离合器(B1，B2)至少间歇地发生同时制动。因而可以相对内燃发动机控制扭矩转换器的涡轮机速度，因此可快速舒适地换挡到挂挡状态。

Description

控制自动变速器的方法和设备
技术领域
本发明涉及控制自动变速器的方法，并涉及以该方法控制的自动变速器。
背景技术
具有内燃发动机和具有扭矩转换器的自动变速器的机动车辆在以选择的档位状态停止时，例如在“D”档位置时，不必要地消耗大量燃料，这是因为内燃发动机经扭矩转换器相对于静止转换器涡轮工作。而且，所述操作状态，特别是在柴油发动机中，可导致动力传动系中不希望的振动干扰和噪声。
DE 19912480A1公开了自动变速器，其具有三个单行星齿轮组并具有液压扭矩转换器，该自动变速器具有“制动空挡(braked neutral)”位置。在“制动空挡”位置，太阳齿轮和第一行星齿轮组的行星齿轮架通过两个制动离合器以相对外壳不可旋转的方式固定，这是由于第一和第二制动离合器同时作用的结果，其结果是直接连接到第一行星齿轮组的环形齿轮的驱动输出轴被类似地锁定。而且，连接到第三行星齿轮组的第三制动离合器被打开。以该方式，没有扭矩能够在输入轴和输出轴之间传输，且输入轴可自由旋转。当车辆以选择的档位状态(D，1，2，3，4等)达到静止时，“制动空挡”位置是通过变速器控制器自动选择的。
然而，第三制动离合器的完全打开导致在起动过程中不可接受的震动，这是因为第三制动离合器必须首先快速设置在接触位置。在起动前短时间内从“制动空挡”位置离开时完全防止冲击(jerk)几乎是不可能的，特别是如果油门踏板在脚制动器释放后被快速压下。这与车辆由于涡轮机惯性质量的制动器而被驱动的效果相关。因为脚制动器已经释放，车辆经历轻微加速，一旦涡轮机静止，该加速就停止。涡轮机被制动越快并因此车辆也越快准备起动，则将更明显感觉到冲击。
发明内容
本发明的目的是提供控制自动变速器的方法，其能够有效地减少燃料消耗和怠速振动，并在车轮制动器释放时防止向后滚动，且在起动过程中离开“制动空挡”位置时防止冲击。
所述目的是利用根据本发明特征和本发明的自动变速器的方法实现的。
依靠同时致动第一和第二制动离合器，其中第三制动离合器至少间歇地处于打滑状态，在“制动空挡”位置可以在输入轴和输出轴间传输的驱动扭矩量通过打滑第三制动离合器而被调整。该方法在下面被称为“NIC”，即空挡怠速控制。设置在NIC位置的旋转涡轮机的低驱动扭矩由在静止时闭合的第一和第二制动离合器提供，且不经输出轴传输到车辆，并因此实现车辆驱动轴与发动机扭矩的完全分离。整个控制是以变速器壳体内被旁通的驱动轴进行的。传输到输出轴的扭矩和振动以该方式被有效降低。然而，同时该打滑第三制动离合器处于活动状态。当驾驶员通过致动油门踏板并因此增加发动机速度而给出命令起动车辆时，第三制动离合器可非常快速地啮合，同时第一和/或第二制动离合器打开，其结果是，即使输入轴在NIC位置几乎不传输任何驱动扭矩，非常自然的车辆起动是可能的。
这里引用制动器离合器，但这不能理解为对特定技术设计的限制。这里，制动离合器应理解为合适的离合器，其可相对变速器壳体牢固地支撑或制动轴或齿轮，以便轴或齿轮更慢地旋转或不再旋转。根据本发明，显然这里指出的制动离合器也可设计为制动器带(brake band)或任何其他合适形式以便实现制动功能。
涡轮机优选为至少间歇地以一定速度旋转，该速度优选接近每分钟50到100转，在内燃发动机的怠速速度以下。作为相应打滑扭矩的结果，所述速度是在第三制动离合器设定的。作为内燃发动机和输入轴之间低速差的结果，仅存在小的牵引力矩(drag torque)并因此仅会产生低水平振动和噪声。第二，作为第三制动离合器的牵引操作的结果，其中第三制动离合器是主动式的并将在以全部离合器压力作用时啮合，其结果是如果第一和/或第二制动器离合器同时释放，全部变速器扭矩被立即施加到输出轴。这可导致第三制动离合器与第一和第二制动离合器同时被致动。
根据本发明优选实施例，保持第一和第二制动离合器的致动直到涡轮机速度为零，或如果车辆停止在斜坡上，直到发动机扭矩增加到足够的水平从而防止制动离合器释放时向后滚动。以该方式，特别地，首先可以防止离开怠速操作时车辆不期望的前向移动，该现象可常常发生，这通常也称为“空挡怠速离开冲击(neutral idle exit jerk)”，并其基于内燃发动机开始发生驱动扭矩之前短时间内涡轮机速度快速减小的惯性效果；第二，可以该方式防止驾驶员已经释放脚刹，但发动机扭矩还没有上升到足够高的阶段内不期望的向后滚动。
涡轮机的惯性运动的制动导致当涡轮机和车辆经输入离合器啮合时车辆惯性运动的加速。根据本发明，如果第一和第二制动离合器保持被致动直到涡轮机速度为零，则可防止所述效果。虽然在所述制动阶段，在涡轮机和车辆之间有离合器连接，也可进一步导致积极效果，即输入离合器可快速锁定而不用进一步调节，这使得车辆可更快地起动。根据本发明所述优选实施例，惯性扭矩被制动离合器提供，因为制动离合器保持被致动直到涡轮机速度为零。
根据本发明进一步的优选实施例，第三制动离合器临时性完全释放以便能够稍微旋转第三行星齿轮组的齿轮，并因而在NIC位置之前通过从副轴释放负载而从换挡位置除去任何残余负载，该副轴用作扭转弹簧。
根据本发明进一步的实施例，同时致动第一和第二制动离合器仅在车辆静止时发生。这是重要的，因为第一和第二制动离合器的无意致动将导致变速器锁定，这在车辆移动时是必须避免的。因为所述换挡状态是逻辑提供的，必需对输出速度或必须采用的车辆移动速度进行可靠的或冗余监视。
附图说明
本发明进一步实施例可从说明书和其它实施方式看出。本发明在下面基于优选实施例参考附图说明，其中：
图1示出六档自动变速器示意图，其中根据本发明的控制是在一个优选实施例中实现的：以及
图2示出图1中六档自动变速器的致动表。
具体实施方式
根据本发明的控制自动变速器的方法和设备是在六档自动变速器1中实现的，该自动变速器在图1中示意示出并将三个单级行星齿轮组A，B和C彼此组合。每个行星齿轮组A，B，C分别具有一个太阳齿轮SA，SB，SC，一个行星齿轮PRA，PRB，PRC，一个行星齿轮架PA，PB，PC和一个环形齿轮HA，HB，HC。图2示出变速器1的相关的换挡表。
扭矩转换器3的涡轮机2连接到变速器1的输入轴4。输入轴4进而稳固地连接到第二行星齿轮组B的第二太阳齿轮SB。输入轴4可通过第一换挡离合器C1固定到第一行星齿轮架PA，也就是说可旋转地稳固连接第一行星齿轮架PA，并可通过第二换挡离合器C2固定到第一太阳齿轮SA，也就是说可旋转地稳固连接第一太阳齿轮SA。这里，换挡离合器应理解为指可相对彼此固定两个旋转变速器部件，如轴或齿轮，以便以相同速度旋转的合适离合器。
第一行星齿轮组A的第一太阳齿轮SA分配有第一制动离合器B1，所述第一太阳齿轮SA可通过第一制动离合器B1相对壳体5固定。第一行星齿轮组A的第一行星齿轮架PA被分配以第二制动器离合器B2，所述第一行星齿轮架PA可类似地通过第二制动离合器B2相对壳体5固定。为了支撑壳体5上第三太阳齿轮SC，提供了第三制动离合器B3。
第一行星齿轮架PA也稳固地连接到第二行星齿轮组B的第二环形齿轮HB，第二行星齿轮架PB稳固地连接到第三行星齿轮组C的第三环形齿轮HC，且第三行星齿轮架PC稳固地连接到第一行星齿轮组A的第一环形齿轮HA。第三行星齿轮架PC也连接到输出轴6。
具有3个齿轮组A，B和C的自动变速器的第一齿轮中常用换挡布置是第二和第三制动离合器B2，B3的锁合(closure)。这引起车辆如下驱动。涡轮机扭矩驱动行星齿轮组B的太阳齿轮SB。环形齿轮HB是通过第二制动离合器B2固定到壳体的，结果是行星齿轮架PB旋转，且因此，环形齿轮HC也旋转。因为第三制动离合器B3闭合，太阳齿轮SC是静止的，结果是行星齿轮架PC且因此输出轴6被驱动。
在NIC位置，作为致动制动离合器B1和B2的结果，行星齿轮组A的行星齿轮架PA和太阳齿轮SA固定到壳体5。第一行星齿轮架PA，且借助该第一行星齿轮架，第三行星齿轮架PC和输出轴6也以该方式锁定。这都发生在变速器内部。涡轮机2产生的扭矩经第二太阳齿轮SB驱动第二行星齿轮架PB，且借助所述第二行星齿轮架PB和连接其上的第三环形齿轮HC，结果绕行星轴旋转的第三行星齿轮PRC驱动第三太阳齿轮SC，其中行星轴是静止的因为其被锁定。第三太阳齿轮SC的速度是通过打滑连接其上的制动离合器B3确定的，这进而通过反作用经所述链路确定涡轮机旋转速度。所述驱动系产生的行星齿轮架PC上反作用力不被经驱动轴连接的车辆支持，这就是驾驶过程中的情形，但根据本发明被更刚性的内变速器元件和第一和第二制动离合器B1和B2支持。
因为制动离合器B3的打滑是通过涡轮机速度决定的，因而可以已知方式确定涡轮机扭矩或变速器输入扭矩。因而可以设定涡轮机和发动机扭矩最优比率从而保持燃料消耗和尽可能低的车辆振动，同时优化起动舒适性，也就是说，从NIC位置的无冲击和快速起动是可能的。
不排除考虑与第二制动离合器B2并行设置自由飞轮，在驾驶过程中，该自由飞轮在第一档位中执行第二制动离合器B2的功能，而所述自由飞轮可以在过速模式(overrun mode)中过速。在任何情形中，在NIC位置，第二制动离合器B2啮合。

Claims (11)

1.一种控制自动变速器的方法，所述自动变速器具有在内燃发动机驱动的车辆内的液压扭矩转换器，所述自动变速器(1)具有至少两个，优选三个行星齿轮组(A，B，C)，其中第一行星齿轮组(A)具有第一制动离合器(B1)和第二制动离合器(B2)，通过同时致动所述第一和第二制动离合器(B1，B2)，这两个离合器被制动，或以相对壳体(5)不可旋转方式固定在“制动空挡”位置，结果直接连接到所述第一行星齿轮组(A)的输出轴被类似地制动或锁定，其中第三行星齿轮组(C)啮合连接到输入轴(4)和所述第一行星齿轮组(A)，且所述第三行星齿轮组(C)可以通过第三制动离合器(B3)相对所述壳体(5)被固定，其中，
当所述第三制动离合器(B3)处于打滑状态时，所述第一和第二制动离合器(B1，B2)至少间歇地发生同时制动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
至少间歇地发生第一、第二和第三制动离合器(B1，B2，B3)的同时致动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
涡轮机(2)，其被连接到所述扭矩转换器(3)的输入轴(4)，所述涡轮机(2)至少间歇地以一速度旋转，该速度接近，优选在50到100转每分钟，该速度在所述内燃发动机怠速以下。
4.根据前述任一个权利要求所述的方法，其中
所述第一和第二制动离合器(B1，B2)的同时致动被保持，直到所述内燃发动机能够传输前向推力给所述车辆并防止所述车辆例如在斜坡上向后滚动。
5.根据前述任一个权利要求所述的方法，其中
所述第三制动离合器(B3)被临时完全释放，以便能够轻微旋转所述第三行星齿轮组(C)的齿轮和/或从所述输出轴释放负载。
6.根据前述任一个权利要求所述的方法，其中
仅在车辆静止时，所述第一和第二制动离合器(B1，B2)发生所述同时致动。
7.一种自动变速器，
其执行根据前面任一个权利要求所述的方法。
8.根据权利要求7所述的自动变速器，其中
所述制动离合器(B1)被分配给所述第一行星齿轮组(A)的第一太阳齿轮(SA)，而第二制动离合器(B2)被分配给所述第一行星齿轮组(A)的第一行星齿轮架(PA)。
9.根据权利要求7或8所述的变速器，其中
所述制动离合器(B3)被分配给所述第三行星齿轮组(C)的第三太阳齿轮(SC)。
10.根据权利要求7，8或9所述的变速器，其中
所述输入轴可通过所述第一换挡离合器(C1)相对所述第一行星齿轮架(PA)被固定，并且通过所述第二换挡离合器(C2)相对所述第一太阳齿轮(SA)被固定。
11.根据权利要求7到10中任一个所述的变速器，其中
所述输入轴被稳固地连接到所述第二行星齿轮组(B)的第二太阳齿轮(SB)，所述第一行星齿轮架(PA)被稳固地连接到所述第二行星齿轮组(B)的第二环形齿轮(HB)，所述第二行星齿轮架(PB)被稳固地连接到所述第三行星齿轮组(C)的第三环形齿轮(HC)，而所述第三行星齿轮架(PC)被稳固地连接到所述第一行星齿轮组(A)的第一环形齿轮(HA)并被连接到所述输出轴。
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