CN102062683B

CN102062683B - 检测液压离合器的填充的方法

Info

Publication number: CN102062683B
Application number: CN2010105409717A
Authority: CN
Inventors: V.A.尼拉肯坦; B.M.奥尔森
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: US8615349B2; DE102010050619B4; CN102062683A; US20110112737A1; DE102010050619A1

Abstract

本发明涉及检测液压离合器的填充的方法。具体地，公开和要求保护一种确定车辆变速器中液压操作离合器的液压缸的充分填充的方法。布置在通向离合器缸的液压管路中的压力传感器提供如下信号：当离合器缸开始填充时，液压压力已经降低的信号；和，压力已返回基本正常水平的信号。所述压力传感器可为连续可变输出，例如模拟传感器、脉宽调制（PWM）传感器、类似的装置或不那么期望的双状态传感器。迭代算法利用来自传感器和计时器的数据来确定何时基本完成离合器填充。

Description

检测液压离合器的填充的方法

技术领域

本公开涉及液压离合器的操作方法，更具体而言，涉及用于检测车辆变速器中液压离合器的填充完成的方法。

背景技术

这一部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景技术，可能构成或可能不构成现有技术。

在许多自动变速器中，液压活塞和缸组件接合和分离离合器，以获得对应于期望传动比或速度的期望动力流动路径，通常以传动比或速度的顺序。这种操作发生在离合器到离合器（多行星齿轮）和双离合器（DCT）变速器中。

在这种变速器中，换挡的平顺性和整体质量主要由离合器接合特性来确定，例如，在离合器接合指令之后多久开始离合器接合和离合器多快地接合。进而，这种离合器接合特性是液压流体应用的产物，即，流体应用的压力、流体应用的量、及这些应用特性基于持续时间和时间的功能。

在这些变速器中，常常期望知道液压离合器的状态，尤其是当填充接近完成时，在此时能够控制离合器上的液压压力以获得受控和最佳离合器接合。

在这种变速器中，如果在离合器液压腔未完全充满传动油时就开始离合器压力控制，那么在由于缺乏负载而使发动机速度突然上升时，可能导致发动机爆震。类似地，当离合器填充阶段长于所必要时，离合器的突然的不受控的接合会导致和引起不平稳换挡或变速器锁死。因此，重要的是，监测离合器填充压力并恰当精确地填充离合器腔，且继续至下一阶段，以保持换挡质量和提高离合器材料的可靠性。

本发明涉及一种方法，用于检测车辆自动变速器的液压操作离合器的液压缸中的充分填充。

发明内容

本发明提供了一种检测车辆自动变速器的液压操作离合器的液压缸的充分填充及该离合器的初始完全接合的方法。因为自动变速器中的液压泵的尺寸设计成提供和满足平均或标称流量，故当发生某些大流量事件时，例如填充离合器缸时，液压泵压力会暂时降低，并在离合器缸填充和离合器接近其行程极限时回弹。在发生这类事件的液压系统中，可测量供给管路中的压力/时间关系，并利用该关系来预期离合器填充，从而可实施压力控制和离合器的完全接合。

布置在主液压管路中或由主管路供给的位置（例如，控制系统的变速器中的另一全应用保持离合器）中的压力传感器提供如下信号：当离合器缸开始填充时，来自泵的主管路或供给液压压力已经降低的第一信号；和，压力返回基本正常水平的第二信号。所述压力传感器可为连续可变输出，例如模拟传感器、脉宽调制（PWM）传感器、简单开关或类似的装置。迭代算法利用来自传感器和计时器的数据来确定何时基本完成离合器填充。依赖于泵输送流率和压力、离合器缸的尺寸和操作压力、泵与缸之间的流率和限制、以及算法中预定值的恰当选择，所述方法提供了离合器缸基本充满油和可在离合器处实施压力控制的指示。

因此，本发明的目的是提供一种确定液压离合器填充阶段初步结束的方法。

本发明的再一目的是在控制系统中利用液压管路中的压力传感器确定离合器填充阶段的初步结束。

本发明的又一目的是提供一种感测供给到液压离合器缸的液压压力以指示离合器填充阶段的初步结束的方法。

本发明还提供以下技术方案。

1. 一种确定变速器中摩擦离合器的初始完全接合的方法，包括如下步骤：

提供增压液压流体源、控制阀、压力传感器、计时器和具有缸的液压离合器；

通过所述控制阀向所述离合器缸提供增压流体流；

感测供给到所述离合器缸的液压流体压力；

确定何时每单位时间的所述压力的变化低于第一预定值并且所述计时器已经经历的时间段大于第二预定时间；以及

提供所述液压离合器的所述缸被充分填充的信号。

2. 如技术方案1所述的确定方法，其中所述增压流体流通过打开所述阀来提供。

3. 如技术方案1所述的确定方法，其中所述信号被提供给变速器控制模块。

4. 如技术方案1所述的确定方法，其中重复所述确定步骤，直到所述变化和所述时间条件满足为止。

5. 如技术方案1所述的确定方法，还包括以下步骤：在操作的扭矩阶段期间，确定所述压力的时间变化率是否大于所述第一预定值。

6. 如技术方案1所述的确定方法，其中所述液压离合器向自动变速器的一部分提供扭矩。

7. 如技术方案1所述的确定方法，其中所述增压液压流体源为由变速器的输入轴、原动机和电机的输出轴之一驱动的泵。

8. 一种确定变速器中液压离合器的充分填充状态的方法，包括如下步骤：

提供液压泵、具有缸的液压离合器、在所述泵与所述缸之间提供连通的流体路径、以及阀，所述阀用于控制所述路径中的流体流，使得打开所述阀来填充所述缸会引起所述路径中流体压力的降低；

提供计时器、和在所述路径中的具有输出的压力传感器；

打开所述阀；

感测供给到所述液压离合器缸的液压流体的压力；

确定何时每单位时间所述压力的变化低于第一预定值并且所述计时器已经经历的时间段大于第二预定时间；以及

提供所述液压离合器缸被充分填充的指示。

9. 如技术方案8所述的确定方法，其中所述指示被提供给变速器控制模块。

10. 如技术方案8所述的确定方法，其中重复所述确定步骤，直到所述变化和所述时间条件满足为止。

11. 如技术方案8所述的确定方法，还包括以下步骤：在操作的扭矩阶段期间，确定每单位时间的所述压力的变化是否大于所述第一预定值。

12. 如技术方案8所述的确定方法，其中所述液压离合器向双离合器变速器的一部分提供扭矩。

13. 如技术方案8所述的确定方法，其中所述变速器为双离合器变速器，并包括两个所述液压离合器、所述流体路径和所述阀。

14. 一种确定变速器中液压摩擦离合器的充分填充状态的方法，包括如下步骤：

提供液压泵和具有缸的液压摩擦离合器；

提供所述泵与所述缸之间的流体连通通道、和用于控制所述通道中流体流的流体控制阀；

提供用于监测所述阀与所述缸之间的所述通道中的流体压力且具有输出的压力传感器、和用于确定在打开所述流体控制阀之后经过的时间的计时器；

打开所述阀；

感测所述流体连通通道中的液压流体压力；

确定何时每单位时间的所述压力的导数低于第一预定值并且所述计时器已经经历的时间段大于第二预定时间；以及

提供所述液压离合器缸被充分填充的信号。

15. 如技术方案14所述的确定方法，其中所述信号被提供给变速器控制模块。

16. 如技术方案14所述的确定方法，其中重复所述确定步骤，直到所述导数和所述时间条件满足为止。

17. 如技术方案14所述的确定方法，还包括以下步骤：在操作的扭矩阶段期间，确定每单位时间的所述压力的变化是否大于所述第一预定值。

18. 如技术方案14所述的确定方法，其中所述液压摩擦离合器向双离合器变速器的一部分提供扭矩。

19. 如技术方案14所述的确定方法，还包括以下步骤：在所述泵与所述缸之间的所述流体连通通道内提供蓄能器。

从本文提供的描述可清楚其它目的、优点和应用领域。应当理解，所述描述和具体实例仅仅是说明性目的，而不是限制本公开的范围。

附图说明

本文所示的附图仅仅是说明性目的，而不是以任何方式限制本公开的范围。

图1为具有根据本发明的具有液压操作离合器和压力传感器的变速器的一部分的示意图；

图2为典型液压操作离合器的液压离合器管路压力和离合器接合相对于时间的曲线图；

图3为根据本发明的确定液压离合器填充的方法的流程图；

图4为根据本发明的具有蓄能器、液压操作离合器和压力传感器的变速器的一部分的示意图；

图5为由蓄能器供给的典型液压操作离合器的液压离合器管路压力和离合器接合相对于时间的曲线图。

具体实施方式

下面的描述实质上仅仅是示例性的，而不是限制本公开、应用或其用途。

参考附图1，示出了包含本发明的自动变速器的一部分，其总地由附图标记10来表示。自动变速器10包括可旋转输入轴14，该输入轴14从原动机（未示出），例如汽油机、柴油机、柔性燃料机、混合动力或电力设备，向离合器组件16提供驱动扭矩。应当理解，离合器组件16仅仅是代表性的，通常在变速器中使用多个离合器，并且，离合器的位置可在变速器的输入端、变速器内或者两处都有。离合器组件16包括容纳可双向滑动的液压应用活塞22的液压缸18。液压应用活塞22作用于并压缩或释放相关联的摩擦离合器单元24，该摩擦离合器单元24将驱动扭矩有选择地从输入轴14传递到驱动轴或输出元件26，进而传递到变速器10中的部件。离合器单元24还可含有波纹板（未示出），该波纹板与离合器板一起给离合器单元24提供可变刚度特性。通常，离合器组件16还包括作用在应用活塞22上的复位弹簧28，用以在移除或减小液压缸的液压压力时辅助释放摩擦离合器单元24。

变速器10包括液压泵30，该液压泵可由输入轴14、原动机的输出轴直接（或通过齿轮连接间接地）驱动或者可由专用电机（未示出）独立驱动。液压泵30向与管路压力控制系统34（LPCS）连通的出口或供给管路32提供增压液压流体（传动油），管路压力控制系统34可包括多种机电装置，例如电磁控制阀和压力调节器。流体供给管路36与管路压力控制系统34的输出流体连通，该流体供给管路36连接至管路压力传感器40，该管路压力传感器40具有对应于流体供给管路36中瞬时液压流体压力的输出。应当清楚，只要其能够监测或测量主供给压力的变化，传感器40就也可布置在其它位置，例如全应用式离合器。流体压力传感器40优选为比例装置，该比例装置具有例如连续或间歇可变的输出（例如模拟输出、脉宽调制（PWM）输出或类似输出），该输出被提供给例如变速器控制模块（TCM）42或类似装置。如果需要，变速器控制模块42中可包括电子调节、比例运算和温度补偿电路。可替代地，流体压力传感器40的输出可直接提供给离合器压力控制系统（CPCS）44。

从流体压力传感器40，流体供给管路36连接至离合器压力控制系统44并向其供给液压流体。离合器压力控制系统44优选包括例如一个或多个比例或可变排出（VBS）电磁阀以及图示为46的压力调节阀或变力电磁阀（VFS）或类似装置，所述装置46允许控制提供给液压管路48的液压流体的流量和压力，所述液压管路48与离合器组件16的液压缸18连通。离合器压力控制系统44还可包括微处理器及相关的电子部件。通常，离合器压力控制系统44会与变速器控制模块（TCM）42协同操作，并从其接收数据和指令。

现在参考图1和2，示出了离合器填充循环和接合循环期间变速器（例如变速器10）的典型液压供给系统的性能的图表。横（X）轴表示时间，纵（Y）轴表示系统中的不同液压流体压力。上面的不规则水平线50示出和表示流体压力传感器40感测的流体供给管路36中的瞬时液压压力。移向图表的右侧，垂直事件线52表示从变速器控制模块（TCM）42或类似装置到离合器压力控制系统44的期望压力指令，用以通过填充缸18和移动活塞22来接合离合器组件16。移向上方，不规则线54表示离合器缸18内的实际压力。

在期望离合器压力指令52开始之后，当来自管路压力系统36的流体通过液压管路48流入离合器缸18以开始让离合器活塞22发生行程时，离合器组件16处有许多流量需求。在这段时间内，离合器缸18处的实际压力循着低压力值，该低压力值取决于复位弹簧28的刚度和活塞22的应用面积。当离合器活塞22靠近其行程终点时，它与离合器单元24完全接触，摩擦单元24的板之间的间隙降至最小。此时，由于离合器组件16已经完成让活塞22发生行程，并且离合器填充阶段结束，所以流量需求降低。然后，由于指令压力52相同，如控制系统44所控制的，离合器54处的压力开始快速上升，最终在52的值附近平稳下来。

在离合器填充过程期间，应当注意线50与54之间的关系。在离合器填充阶段期间，通常流量受限制的泵30将不能同时既保持相同的管路压力又保持高流量要求。结果，在离合器填充阶段期间，系统管路压力50存在暂时的降低。由于流入离合器缸18的初始量在离合器填充阶段结束时减小，并且压力开始朝着全离合器接合压力建立，所以压力传感器40感测的管路压力开始返回至标称操作压力。该返回标称操作压力在离合器缸18内的满压力和离合器组件16的摩擦离合器单元24的完全接合之前发生。

现在参考图1和3，示出了可嵌在变速器控制模块42或离合器压力控制系统44的微处理器的软件内的算法，由附图标记60表示。软件算法60起始于开始或初始化步骤62，该步骤在变速器控制模块42或类似装置下达了离合器填充指令或指示后开始。开始或初始化步骤62通常执行子步骤，例如清除运算寄存器和将计数器重置为零或其它期望的初始值。然后软件60进行至处理步骤64，从压力传感器40测量管路压力（L）和从逝去时间计数器测量当前时间值（T），其中逝去时间计数器在初始化步骤62中重置为零。在测量了当前数据并将其存储在临时寄存器中之后，算法60进行至判定点66，进行计算和两步骤询问。首先，判定点66从前一步骤中测量和存储的数据计算导数dL/dT，并确定其是否小于第一预定或预设阈值变化速率。所述导数dL/dT可通过许多可能方法中的一种来计算。所述预定变化速率依赖于液压泵30的流率和压力特性、离合器组件16的液压缸18的容积和标称填充速率、及变速器和离合器的操作特性以及性能考虑。其可通过经验、试验来选择，或者通过其它途径和方法来确定。

判定点66还询问时间计数器，并确定当前时间T是否已经超过或大于第二预定或预设阈值时间。再次，所述预定或预设阈值时间值将依赖于泵30和离合器组件16的液压及机械操作特性，以及变速器10的操作和期望性能特性。这些询问使用AND操作进行组合，并且如果一个或两个不为“真”，那么判定点66将以“否”退出，算法60循环回处理步骤64，在这里测量和存储管路压力L和计时器计数T的新值。

如果两个条件都满足，即，变化速率dL/dT小于预定速率，并且T大于预定阈值时间，那么判定点66以“是”退出，进入处理步骤68，该步骤提供信号或指示，或者达到一种状态，向相关联的电路系统或装置指示已经检测到离合器填充结束。然后算法60在结束步骤70终止。与该结束步骤70相关联的是诊断判定点72，在变速器10的操作的扭矩阶段期间，该判定点询问dL/dT是否大于以上所用的第一预定或预设速率，其中在典型的升挡中，扭矩阶段是离合器填充阶段之后离合器接合后面的阶段。如果为“是”，那么诊断判定点72以“是”退出，设定指示离合器未充满的标记。如果为“否”，那么诊断判定点72以“否”退出，并且不采取动作。

用来监测阈值速率的另一方法也可理解和表征填充阶段期间的预期压力降。在这种情况下，填充的进入和退出可由阈值压力或特性压力降来简单地表征。

现在参考图4，本领域的技术人员应当清楚，泵和管路压力调节器可被由液压源供给的蓄能器替代，可使用非常类似的策略来确定填充的结束。图4实质上与图1相同，其中变速器10的部分包括轴14和26、离合器组件16、泵30和其中所示的所有其它部件，上面的描述通过引用包含于这里。另外，蓄能器31布置成与出口或供给管路32流体连通。蓄能器31存储和提供在系统压力下的一定量液压流体。在填充阶段期间，与系统的自然泄漏相比，在离合器填充期间蓄能器31将显示出截然不同的排出速率。使用类似的方法学和传感器，通过管路压力传感器40可观察到这些速率变化，并可得知填充的结束。

现在参考图5，该图类似于图2，但涉及图4中所示具有蓄能器31的系统的操作。再次，横（X）轴表示时间，纵（Y）轴表示系统中的不同液压流体压力。上面的不规则线56表示和指示蓄能器31的入口/出口处的流体供给管路32中的瞬时液压压力。垂直事件线52表示从变速器控制模块（TCM）42或类似装置到离合器压力控制系统44的离合器指令，用以通过填充缸18和移动活塞22来接合离合器组件16。向上移动，不规则线54表示离合器缸18内的实际压力。应当清楚，当填充离合器缸18时，蓄能器31处的压力降低，并且在离合器填充结束时，缸18内的压力开始建立，而蓄能器31处的压力稳定。

因此可清楚，本发明提供了一种方法，用于检测和提供信号或指示给例如变速器控制模块或者与车辆自动变速器或动力系相连的其它部件，所述信号或指示为：液压流体离合器基本上或实质上被完全充满，并且摩擦联接和扭矩通量（torque throughput）接近其满操作值。该信息对于这种变速器的控制系统非常有用，从而便于获得快速、平顺和能量有效的换挡。

本发明的描述实质上仅仅是示例性的，不脱离本发明要旨的变形也属于本发明的范围。这种变形并不认为脱离了本发明的宗旨和范围。

Claims

1.一种确定变速器中摩擦离合器的初始完全接合的方法，包括如下步骤：

通过所述控制阀向所述液压离合器的缸提供增压流体流；

感测供给到所述液压离合器的缸的液压流体压力；

提供所述液压离合器的所述缸被充分填充的信号。

2.如权利要求1所述的确定方法，其中所述增压流体流通过打开所述阀来提供。

3.如权利要求1所述的确定方法，其中所述信号被提供给变速器控制模块。

4.如权利要求1所述的确定方法，其中重复所述确定步骤，直到所述变化和所述时间条件满足为止。

5.如权利要求1所述的确定方法，还包括以下步骤：在操作的扭矩阶段期间，确定所述压力的时间变化率是否大于所述第一预定值。

6.如权利要求1所述的确定方法，其中所述液压离合器向自动变速器的一部分提供扭矩。

7.如权利要求1所述的确定方法，其中所述增压液压流体源为由变速器的输入轴、原动机和电机的输出轴之一驱动的泵。

8.一种确定变速器中液压离合器的充分填充状态的方法，包括如下步骤：

提供计时器、和在所述路径中的具有输出的压力传感器；

打开所述阀；

感测供给到所述液压离合器的缸的液压流体的压力；

提供所述液压离合器的缸被充分填充的指示。

9.如权利要求8所述的确定方法，其中所述指示被提供给变速器控制模块。

10.如权利要求8所述的确定方法，其中重复所述确定步骤，直到所述变化和所述时间条件满足为止。

11.如权利要求8所述的确定方法，还包括以下步骤：在操作的扭矩阶段期间，确定每单位时间的所述压力的变化是否大于所述第一预定值。

12.如权利要求8所述的确定方法，其中所述液压离合器向双离合器变速器的一部分提供扭矩。

13.如权利要求8所述的确定方法，其中所述变速器为双离合器变速器，并包括两个所述液压离合器、所述流体路径和所述阀。

14.一种确定变速器中液压摩擦离合器的充分填充状态的方法，包括如下步骤：

提供液压泵和具有缸的液压摩擦离合器；

打开所述阀；

感测所述流体连通通道中的液压流体压力；

提供所述液压摩擦离合器的缸被充分填充的信号。

15.如权利要求14所述的确定方法，其中所述信号被提供给变速器控制模块。

16.如权利要求14所述的确定方法，其中重复所述确定步骤，直到所述导数和所述时间条件满足为止。

17.如权利要求14所述的确定方法，还包括以下步骤：在操作的扭矩阶段期间，确定每单位时间的所述压力的变化是否大于所述第一预定值。

18.如权利要求14所述的确定方法，其中所述液压摩擦离合器向双离合器变速器的一部分提供扭矩。

19.如权利要求14所述的确定方法，还包括以下步骤：在所述泵与所述缸之间的所述流体连通通道内提供蓄能器。