CN101922551A - 具有流体联接装置和电机的车辆起动装置 - Google Patents

具有流体联接装置和电机的车辆起动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有流体联接装置和电机的车辆起动装置。自动换挡动力变速器包括液压动力流体驱动装置、与液压动力流体驱动装置串联设置的第一反作用离合器、与液压动力流体驱动装置并联设置的可变容量离合器、以及与液压动力流体驱动装置和第一反作用离合器串联设置的电机。控制自动变速器的方法包括：当发动机负载处于或高于第一预定值时，使与第一挡接合相对应的第一反作用离合器滑移以实现第一挡起动操作。该方法包括步骤：当发动机负载低于第一预定值时，将与第一挡接合相对应的第一反作用离合器完全接合；当发动机负载低于第二预定值时，使与第一挡接合相对应的可变容量离合器滑移；以及将与合适挡接合相对应的第二反作用离合器完全接合。

Description

具有流体联接装置和电机的车辆起动装置
技术领域
本发明涉及控制自动换档动力变速器的机构和方法。
背景技术
该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能会或可能不会构成现有技术。
在自动换档动力变速器中，通过选择性地连接行星齿轮组的构件来实现传动比变化。这通过选择性地接合扭矩传递装置(例如，制动器或离合器)来实现。对于每个传动比变化，存在待分离离合器的分离和待接合离合器的接合的相应顺序。通过为离合器提供调节流体压力增益，可以实现离合器的平稳接合和分离。
此外，大多数自动换档动力变速器在动力源(发动机)和多速齿轮配置(例如，上文所述的行星齿轮装置)之间采用液压动力流体驱动器，例如变矩器或流体联接装置。该液压动力流体驱动器将允许车辆在不使发动机失速的情况下停止且将提供防止扭力振动传输通过动力系的隔离措施，所述振动由发动机的点火事件引起。
如熟知的那样，液压动力流体驱动器是在车辆起动时具有高的效率损失的滑移驱动器。当液压动力流体驱动器在高速和低扭矩下趋近1比1的速度比时，该损失减少但是仍然存在。
液压动力流体驱动器的失速速度是恰当的车辆起动的重要考虑。失速速度是液压动力流体驱动器将保持发动机速度且不允许进一步增加的速度。失速速度通常基于发动机扭矩特性、车辆重量、车辆占空因素等选择。恰当选择的失速速度将允许发动机旋转至峰值扭矩范围以实现强的车辆起动。变矩器的失速速度在使用时不能改变或调整，因而，在选择失速速度时会有一定的折衷(例如，部分节气门效率)。
然而，一旦液压动力流体驱动器被选择具有特定失速速度，该失速速度不能被调节，而与变化的状况或情形无关。因而，期望能够改变液压动力流体驱动器的有效失速速度。在某些情形下，期望较高的失速速度以改进变速器的起动性能。在其它情形下，通过提供足够的起动性能同时改进效率或其它性能参数，较低的失速速度是有益的。
已经给予了其它考虑以改进变速器的总体效率。例如，已经建议且在一些情况下采用了启动离合器取代变矩器的使用。电子控制器的出现改进了作为车辆起动装置的启动离合器的操作。然而，离合器是旋转装置，具有与这种装置相关联的所有复杂性。控制器需要显著的精度来确保一致的填充时间和补偿旋转轴密封件处的各种流体泄漏。这需要在宽范围的操作要求内的精确液压流容积和压力控制。启动离合器满足液压动力流体驱动器的要求。例如，这些包括换档和起动质量、传动系隔离、质量、峰值加速度和耐用性。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供控制发动机安装的自动换档动力变速器的方法。所述变速器包括液压动力流体驱动装置、与所述液压动力流体驱动装置串联设置的第一反作用离合器、与所述液压动力流体驱动装置并联设置的可变容量离合器、以及与所述液压动力流体驱动装置和所述第一反作用离合器串联设置的电机。所述方法包括：监测发动机负载；当发动机负载低于第一预定值时，将所述第一档离合器完全接合且将所述可变容量离合器部分地接合；当发动机负载高于第一预定值且低于第二预定值时，将所述第一档离合器完全接合且将所述可变容量离合器分离；当发动机负载高于第二预定值时，将所述第一档离合器部分地接合且将所述可变容量离合器分离；将所述第一档离合器分离且将第二档离合器接合；激励所述电机；使所述液压动力流体驱动装置减压以及用电机驱动涡轮，以部分地排空所述液压动力流体驱动装置。
在本发明的另一个方面，控制自动换档动力变速器的方法还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使与第一档接合相对应的第一反作用离合器分离。
在本发明的又一个方面，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
在本发明的又一个方面，所述可变容量离合器是电子控制容量离合器。
本发明的自动换档动力变速器的另一个实施例包括：电机；液压动力流体联接装置；与所述液压动力流体联接装置处于并联关系的可变容量离合器，所述可变容量离合器能操作在第一档起动操作期间滑移；以及与所述液压动力流体联接装置处于串联关系的第一反作用离合器。所述第一反作用离合器能操作在第一档起动操作期间滑移。所述电机以与所述液压动力流体联接装置、所述可变容量离合器和所述第一反作用离合器处于串联的关系驱动连接。
在本发明的另一个方面，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
在本发明的又一个方面，所述可变容量离合器是电子控制容量离合器。
在本发明的又一个方面，所述自动换档动力变速器还包括驱动连接到所述液压动力流体驱动装置且驱动连接到所述可变容量离合器的输入构件，所述输入构件包括阻尼器。
在本发明的又一个方面，所述自动换档动力变速器还包括驱动连接到所述液压动力流体驱动装置、所述可变容量离合器和所述电机的互连构件。所述互连构件包括阻尼器。
在本发明的又一个方面，所述阻尼器包括柔顺构件和锁定离合器。
在本发明的又一个方面，所述自动换档动力变速器还包括与所述液压动力流体驱动装置和电机处于串联关系的第二反作用离合器。
控制本发明的自动换档动力变速器的方法的另一个实施例包括：提供液压动力流体驱动装置；提供与所述液压动力流体驱动装置处于串联关系的第一档反作用离合器；提供与所述液压动力流体驱动装置处于并联关系的可变容量离合器；提供与所述液压动力流体驱动装置和第一档反作用离合器处于串联关系的电机；提供安装到变速器的发动机；当发动机负载处于或高于第一预定值时，使第一档反作用离合器滑移以实现第一档起动操作；当发动机负载低于第一预定值时，使与第一档接合相对应的第一档反作用离合器完全接合；当发动机负载低于第二预定值时，使与第一档接合相对应的可变容量离合器滑移；使与第二档接合相对应的第二反作用离合器完全接合；使与第二档相对应的液压动力流体驱动装置减压；以及在电机驱动液压动力流体驱动装置的涡轮时激励与第二档接合相对应的电机，从而进一步从液压动力流体驱动装置去除流体。
在本发明的另一个方面，控制自动换档动力变速器的方法还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使第一档反作用离合器分离。
在本发明的又一个方面，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
在本发明的又一个方面，控制自动换档动力变速器的方法还包括：提供与发动机和液压动力流体驱动装置处于串联关系的阻尼器。
方案1：一种控制发动机安装的自动换档动力变速器的方法，所述变速器包括液压动力流体驱动装置、与所述液压动力流体驱动装置串联设置的第一反作用离合器、与所述液压动力流体驱动装置并联设置的可变容量离合器、以及与所述液压动力流体驱动装置和所述第一反作用离合器串联设置的电机，所述方法包括：
监测发动机负载；
当发动机负载低于第一预定值时，将所述第一档离合器完全接合且将所述可变容量离合器部分地接合；
当发动机负载高于第一预定值且低于第二预定值时，将所述第一档离合器完全接合且将所述可变容量离合器分离；
当发动机负载高于第二预定值时，将所述第一档离合器部分地接合且将所述可变容量离合器分离；
将所述第一档离合器分离且将第二档离合器接合；
激励所述电机；
使所述液压动力流体驱动装置减压；以及
用电机驱动涡轮，以部分地排空所述液压动力流体驱动装置。
方案2：根据方案1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使所述第一反作用离合器分离。
方案3：根据方案1所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
方案4：根据方案3所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，所述可变容量离合器是电子控制容量离合器。
方案5：一种自动换档动力变速器，包括：
电机；
液压动力流体联接装置；
与所述液压动力流体联接装置处于并联关系的可变容量离合器，所述可变容量离合器能操作在第一档起动操作期间滑移；以及
与所述液压动力流体联接装置处于串联关系的第一反作用离合器，所述第一反作用离合器能操作在第一档起动操作期间滑移；以及
其中，所述电机以与所述液压动力流体联接装置、所述可变容量离合器和所述第一反作用离合器处于串联的关系驱动连接。
方案6：根据方案5所述的自动换档动力变速器，其中，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
方案7：根据方案5所述的自动换档动力变速器，其中，所述可变容量离合器是电子控制容量离合器。
方案8：根据方案5所述的自动换档动力变速器，还包括驱动连接到所述液压动力流体驱动装置且驱动连接到所述可变容量离合器的输入构件，所述输入构件包括阻尼器。
方案9：根据方案5所述的自动换档动力变速器，其中还包括驱动连接到所述液压动力流体驱动装置、所述可变容量离合器和所述电机的互连构件，所述互连构件包括阻尼器。
方案10：根据方案8或9所述的自动换档动力变速器，其中，所述阻尼器包括柔顺构件和锁定离合器。
方案11：根据方案10所述的自动换档动力变速器，还包括与所述液压动力流体驱动装置和电机处于串联关系的第二反作用离合器。
方案12：一种控制自动换档动力变速器的方法，包括：
提供液压动力流体驱动装置；
提供与所述液压动力流体驱动装置处于串联关系的第一档反作用离合器；
提供与所述液压动力流体驱动装置处于并联关系的可变容量离合器；
提供与所述液压动力流体驱动装置和第一档反作用离合器处于串联关系的电机；
提供安装到变速器的发动机；
当发动机负载处于或高于第一预定值时，使第一档反作用离合器滑移以实现第一档起动操作；以及
当发动机负载低于第一预定值时，使与第一档接合相对应的第一档反作用离合器完全接合；
当发动机负载低于第二预定值时，使与第一档接合相对应的可变容量离合器滑移；
使与第二档接合相对应的第二反作用离合器完全接合；
使与第二档相对应的液压动力流体驱动装置减压；以及
激励与第二档接合相对应的电机，所述电机驱动液压动力流体驱动装置的涡轮，从而进一步从液压动力流体驱动装置去除流体。
方案13：根据方案12所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使所述第一档反作用离合器分离。
方案14：根据方案12所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
方案15：根据方案12所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：提供与发动机和液压动力流体驱动装置处于串联关系的阻尼器。
本发明进一步的目的、方面和优点将通过参考下文的描述以及附图而变得清楚，在附图中，相同的附图标记代表相同的部件、元件或者特征。
附图说明
本文描述的附图仅是为了说明目的，并非旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的动力系的实施例的示意图；
图2是根据本发明的动力系的另一个实施例的示意图；
图3是根据本发明的处于第一档起动操作模式的动力系的实施例的示意图；
图4是根据本发明的处于第二档或更高操作模式的动力系的实施例的示意图；和
图5是示出了根据本发明原理的依照档位状态和发动机负载的动力系的操作状况的示例的图表。
具体实施方式
参考图1，总体上以附图标记10示出了根据本发明原理的动力系。所述动力系10包括第一或主动力源12、第二或次级动力源14、流体联接装置16、变速器18和最终传动机构20。在所提供的示例中，第一动力源12是内燃机，然而，第一动力源12可以是电动马达或电机，而不偏离本发明的范围。第一动力源12包括输出构件22。第一动力源12能操作提供输出扭矩或动力给输出构件22。第二动力源14优选为具有定子和转子的电动马达，如本领域已知的那样。
流体联接装置16包括泵部分24和涡轮部分26。流体联接装置16包括液压流体，例如油，所述液压流体位于泵部分24和涡轮部分26内且将泵部分24与涡轮部分26液压动力地联接，如本领域已知的那样。泵部分24与第一动力源12的输出构件22互连。涡轮部分24与第一中间或互连构件28互连。流体联接装置16优选位于变速器18前面的钟形壳体部分30内。
变速器18优选为多速自动换档动力变速器且包括变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34。变速器齿轮箱输入轴32互连到第二动力源14。机械传动泵36与变速器齿轮箱输入轴32连接且能操作将加压液压流体提供给变速器18的各个部件。变速器18还包括多个齿轮组(未示出)和扭矩传递装置(未示出)，所述齿轮组和扭矩传递装置协作以在变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34之间提供多个前进档和倒档或速度比。
最终传动机构20互连到变速器输出轴34。最终传动机构20可具有各种部件而不偏离本发明的范围，且可包括差速器、车轴和驱动轮。
动力系10还包括与流体联接装置16并联的可变容量离合器38。更具体地，可变容量离合器38互连到发动机输出构件22和变速器齿轮箱输入轴32。可变容量离合器38能操作将发动机输出构件22锁定到变速器齿轮箱输入轴32，从而允许它们一起旋转。通过将变速器齿轮箱输入轴32锁定到发动机输出构件22，将借助于减少流体联接装置16的滑移损失而增加动力系10的效率。在优选实施例中，可变容量离合器38是电子控制容量离合器。电子控制容量离合器将允许在变速器齿轮箱输入轴32和发动机输出构件22之间发生微小量的滑移。该滑移使变速器齿轮箱输入轴32与发动机输出构件22断开且有助于减少由主动力源12的点火事件产生的从变速器18传输到动力系10的其余部分的扭力振动。
可变容量离合器38包括与多个摩擦盘60交错设置的多个反作用盘58。每个摩擦盘60具有第一摩擦衬片层62和第二摩擦衬片层64，每个设置在摩擦盘60的相对面上。摩擦衬片层62和64摩擦地接合反作用盘58。
在所提供的示例中，发动机输出构件22包括与锁定离合器40和第一动力源12串联的阻尼器40。阻尼器40操作将由第一动力源12的点火事件产生的扭力振动进一步隔离。阻尼器40可包括柔顺构件42，例如弹簧。阻尼器40还可包括能操作旁通柔顺构件42的锁定离合器44。当启动或停止主动力源12时，由于主动力源12在低发动机速度时可产生谐振，因此锁定离合器44是有用的。
动力系10还包括第一档反作用离合器46，第一档反作用离合器46位于变速器18内且与变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34互连。第一档反作用离合器46可选择性地接合且能操作将变速器齿轮箱输入轴32与变速器输出轴34选择性地锁定、解锁和部分接合。反作用离合器46优选为流体操作的多盘式离合器。反作用离合器46通过常规电动液压机构(未示出)选择性地控制在接合和分离状态，所述电动液压机构包括液压阀装置和包含常规可编程数字计算机的电子控制单元(ECU)。反作用离合器46根据性能和操作信号(例如，发动机速度、车辆速度和发动机扭矩，等等)接合和分离。变速器控制领域的技术人员将认识到借助于电子控制可获得的许多特征和功能。
反作用离合器46包括与多个摩擦盘50交错设置的多个反作用盘48。每个摩擦盘50具有第一摩擦衬片层52和第二摩擦衬片层54，每个设置在摩擦盘50的相对面上。摩擦衬片层52和54摩擦地接合反作用盘48。
图1是动力系10的示意图，示出了空档/驱动档状态和发动机怠速操作模式。在该模式中，第一档反作用离合器36分离，从而将变速器输出轴34与变速器齿轮箱输入轴32分离，从而最小化施加在流体联接装置16的涡轮部分26上的反作用力。因此，通过使流体联接装置16滑移而产生的寄生损失最小化。
参考图2，示出了动力系10的示意图，示出了本发明的另一个实施例。在该实施例中，第一中间或互连构件28包括与可变容量离合器38和变速器齿轮箱输入轴32串联的阻尼器40。阻尼器40操作将由第一动力源12的点火事件产生的通过发动机输出构件22和可变容量离合器38传输的扭力振动进一步隔离。阻尼器40可包括柔顺构件42，例如弹簧。阻尼器40还可包括能操作旁通柔顺构件42的锁定离合器44。当启动或停止主动力源12时，由于主动力源12在低发动机速度时可产生谐振，因此锁定离合器44是有用的。
参考图3，示出了动力系10的示意图，示出了第一档起动操作模式。在该模式中，流体联接装置16用液压流体填充和装料，第二动力源14任选地接合以将附加扭矩提供给变速器齿轮箱输入轴32，第一档反作用离合器46和可变容量离合器38可被控制在滑移状况，以便改变变速器10的失速速度。更具体地，为了增加变速器10的失速速度，第一档反作用离合器46被控制在滑移状况。通过使第一档反作用离合器46滑移，第一动力源12可以旋转至其峰值扭矩带，同时流体联接装置16传输来自于第一动力源的所有扭矩。这允许强的车辆起动，从而有效地增加变速器10的失速速度。为了减少变速器10的失速速度，可变容量离合器38被控制在滑移状况且第一档反作用离合器46被锁定，从而将变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34有效地连接。通过使可变容量离合器38滑移并锁定第一档反作用离合器46，对于第一动力源12的任何给定速度，来自于第一动力源12的一些扭矩通过可变容量离合器旁通流体联接装置16，到达锁定的第一档反作用离合器46和变速器输出轴34。实际上，使可变容量离合器38滑移会减少变速器10的失速速度。结果是变速器10能针对各种发动机节气门设置进行调整。应当考虑摩擦衬片层62和64的材料选择，因为摩擦衬片层62和64此时将经受更苛刻的占空因素。
现在转向图4，示出了处于第二档和更高操作模式的动力系10。在该操作模式中，流体联接装置16仅仅部分填充液压流体，从而减少流体联接装置16内的旋转损失，第一档反作用离合器46闭合或完全接合，可变容量离合器38闭合或完全接合。因而，在发动机输出构件22和变速器齿轮箱输入轴32之间保持零滑移状况，且在变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34之间保持零滑移状况。
在纯电动操作模式中，其中主动力源12分离且第二动力源14接合，可变容量离合器38将发动机输出构件22与第一中间或互连构件28断开。通过使用来自于第二动力源14的扭矩以调整涡轮26并泵送来自于流体联接装置16的流体，流体联接装置16进一步减少了流体量，从而进一步减少纯电动模式中的旋转损失。
图2所示的操作状况在高发动机负载下是有效的。对于低MAP值，图3所示的操作状况将被命令。
参考5，以表格形式示出了动力系10的操作状况的概要。对于给定档位状态和给定发动机负载，指示了动力系10的各个部件的操作。例如，在第一档状态(其中，发动机负载低于第一预定值)时，第一档离合器46被完全接合且可变离合器38分离。
本发明的益处可包括提高的燃料经济性、在宽范围的操作状况内的提高的驾驶性能和改进的锁定离合器性能。此外，本发明可通过消除变矩器内的定子或在一些应用中允许使用较小的变矩器而减少成本、质量和封装要求。
对本发明的描述实际上仅是示例性的并且不背离本发明实旨的变型旨在落入本发明的范围内。这些变型不被认为背离了本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种控制发动机安装的自动换档动力变速器的方法，所述变速器包括液压动力流体驱动装置、与所述液压动力流体驱动装置串联设置的第一反作用离合器、与所述液压动力流体驱动装置并联设置的可变容量离合器、以及与所述液压动力流体驱动装置和所述第一反作用离合器串联设置的电机，所述方法包括：
监测发动机负载；
当发动机负载低于第一预定值时，将所述第一档离合器完全接合且将所述可变容量离合器部分地接合；
当发动机负载高于第一预定值且低于第二预定值时，将所述第一档离合器完全接合且将所述可变容量离合器分离；
当发动机负载高于第二预定值时，将所述第一档离合器部分地接合且将所述可变容量离合器分离；
将所述第一档离合器分离且将第二档离合器接合；
激励所述电机；
使所述液压动力流体驱动装置减压；以及
用电机驱动涡轮，以部分地排空所述液压动力流体驱动装置。
2.根据权利要求1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使所述第一反作用离合器分离。
3.根据权利要求1所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
4.根据权利要求3所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，所述可变容量离合器是电子控制容量离合器。
5.一种自动换档动力变速器，包括：
电机；
液压动力流体联接装置；
与所述液压动力流体联接装置处于并联关系的可变容量离合器，所述可变容量离合器能操作在第一档起动操作期间滑移；以及
与所述液压动力流体联接装置处于串联关系的第一反作用离合器，所述第一反作用离合器能操作在第一档起动操作期间滑移；以及
其中，所述电机以与所述液压动力流体联接装置、所述可变容量离合器和所述第一反作用离合器处于串联的关系驱动连接。
6.根据权利要求5所述的自动换档动力变速器，其中，所述液压动力流体驱动装置是流体联接装置。
7.根据权利要求5所述的自动换档动力变速器，其中，所述可变容量离合器是电子控制容量离合器。
8.根据权利要求5所述的自动换档动力变速器，还包括驱动连接到所述液压动力流体驱动装置且驱动连接到所述可变容量离合器的输入构件，所述输入构件包括阻尼器。
9.根据权利要求5所述的自动换档动力变速器，其中还包括驱动连接到所述液压动力流体驱动装置、所述可变容量离合器和所述电机的互连构件，所述互连构件包括阻尼器。
10.一种控制自动换档动力变速器的方法，包括：
提供液压动力流体驱动装置；
提供与所述液压动力流体驱动装置处于串联关系的第一档反作用离合器；
提供与所述液压动力流体驱动装置处于并联关系的可变容量离合器；
提供与所述液压动力流体驱动装置和第一档反作用离合器处于串联关系的电机；
提供安装到变速器的发动机；
当发动机负载处于或高于第一预定值时，使第一档反作用离合器滑移以实现第一档起动操作；以及
当发动机负载低于第一预定值时，使与第一档接合相对应的第一档反作用离合器完全接合；
当发动机负载低于第二预定值时，使与第一档接合相对应的可变容量离合器滑移；
使与第二档接合相对应的第二反作用离合器完全接合；
使与第二档相对应的液压动力流体驱动装置减压；以及
激励与第二档接合相对应的电机，所述电机驱动液压动力流体驱动装置的涡轮，从而进一步从液压动力流体驱动装置去除流体。
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