CN102341624B

CN102341624B - 车辆的变速控制装置

Info

Publication number: CN102341624B
Application number: CN200980157818.1A
Authority: CN
Inventors: 清水将人; 馆野允人; 沟渊真康
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: JPWO2010100747A1; US20110295475A1; JP5338898B2; CN102341624A; US8725371B2; DE112009004440B4; WO2010100747A1; DE112009004440T5

Abstract

本发明涉及一种车辆的变速控制装置，该车辆包括：产生行驶用驱动力的驱动力源；具有同步器机构和致动器的变速器，所述同步器机构使输入轴转数与输出轴转数同步，所述致动器自动执行换档操作；以及设置在驱动力源与变速器之间的自动离合器。该变速控制装置在要求变速之后且在自动离合器进入切断状态之前开始变速器的换档分离操作，以便抑制在自动离合器切断时的扭转振动。这种控制使得同步器机构能够在变速器的输入轴转数下降了的状态下执行旋转同步，并能够缩小进行同步的旋转差。这缩短了旋转同步所需的时间(用于变速的时间)。结果，缩短了变速所需的时间，并减少了同步环的磨损和劣化。

Description

车辆的变速控制装置

技术领域

本发明涉及一种车辆的变速控制装置，该车辆包括诸如发动机的驱动力源、变速器和沿着驱动力源与变速器之间的驱动力传递路径设置的自动离合器。

背景技术

在安装了诸如发动机(内燃机)的驱动力源的车辆中，作为用于根据车辆行驶状态适当地将由发动机产生的转矩和转速传递到驱动轮的变速器，已知自动地优化发动机与驱动轮之间的变速比的自动变速器。

安装在车辆上的自动变速器的示例包括：使用离合器、制动器和行星齿轮装置设定档位的行星齿轮式变速器；以及无级地调节变速比的带式无级变速器(CVT：无级变速器)。

此外，安装在车辆上的变速器的示例包括自动化的手动变速器(下文也称之为AMT)，其中致动器自动地执行变速操作(档位的切换)。具体地，在包括多个齿轮对(输入轴侧齿轮和输出轴侧齿轮)的常啮合齿轮式变速器中，同步器机构由换档致动器和选择致动器致动和控制，以便在动力传递状态与无动力传递状态之间切换各齿轮对，由此获得所期望的变速比(例如，参见专利文献1)。为了将AMT联接到诸如发动机的动力源上，采用自动离合器。

常啮合齿轮式变速器的同步器机构包括接合套和同步环。接合套联接到变速器的输入轴或输出轴上并由换档致动器在换档方向上移动。当接合套从空档位置移动到换档接合位置(齿轮接合位置)时，接合套与在空转状态下被支承在输入轴或输出轴上的多个齿轮之中的一个齿轮接合，由此该齿轮与输入轴或输出轴接合(齿轮接合)。通过齿轮的接合，一个齿轮对进入动力传递状态，由此获得与该齿轮对相对应的档位。随后，当接合套沿与在换档接合时的方向相反的方向从接合套与齿轮接合的状态(齿轮接合状态)移动时，则接合套与齿轮分离。结果，齿轮进入空转状态且接合套进入空档状态。这种使接合套从接合状态分离的操作称为换档分离(齿轮分离)。

同步环配置成利用根据接合套的运动而增加的摩擦力来使变速器的输入轴与输出轴同步。这确保了即使在变速之前变速器的输入轴未与输出轴同步，在变速期间也通过接合套的移动发生同步，从而产生平顺的变速。

自动离合器包括摩擦离合器和操作该离合器的离合器操作装置。离合器操作装置包括例如分离轴承、分离拨叉和用于致动分离拨叉的液压致动器，且离合器操作装置配置成控制致动器的油压，以使离合器自动进入切断状态或联接状态(接合状态)。

以下列出的专利文献2公开了一种车辆的变速控制装置，该车辆包括设置在发动机与齿轮式变速器之间的机械离合器，其中在齿轮分离之后，在齿轮接合到所要求档位的同时离合器从切断位置移动到刚好在半离合区域之前的位置，然后在齿轮接合完成时，离合器移动到完全联接的位置。

专利文献3公开了一种变速控制装置，其中在双离合器的变速过程中，在自动离合器分离时，仅在直到驱动力未被传递的范围内的变成与驱动力传递开始的点尽可能接近的点容许移动。

专利文献4公开了一种控制方法，通过该控制方法控制发动机输出以使得当要求变速时车辆加速度大致为零，并维持对发动机输出的控制达预定时间然后完全释放离合器。

专利文献1：JP2008-202684A

专利文献2：JP2007-211945A

专利文献3：JP2003-112541A

专利文献4：JP11-173349A

发明内容

本发明要解决的技术问题

在安装了AMT的车辆中，在通常的升档变速过程中，在自动离合器切断之后，通过同步器机构的同步环的同步动作使变速器的输入轴转数与输出轴转数同步。在这方面，在同步之前变速器的输入轴转数基本为比变速之前的转数低相当于拖滞的值的转数。

顺带地说，如果例如在加速期间试图在短时间内实施升档变速而迅速执行自动离合器的切断操作，则已经通过行驶而在一定程度扭转的传动系统构件如传动轴和转矩管快速释放扭力，导致传动系统(变速器的输入轴系统)上的扭转振动。特别地，在大扭转振动的情况下，变速器的输入轴转数会上升到或超过变速之前的转数。相应地，变速所需的时间增加。以下说明这一点。

首先，在常规的变速控制中，如图17中所示，在要求升档变速之后，换档分离操作在当自动离合器进入半离合位置(离合器切断状态)时的时点tn开始。然而，如果换档分离操作在这种正时开始，则扭转振动导致齿轮不能分离的情形。即，如果发生扭转振动，则变速器的输入轴侧齿轮和输出轴侧齿轮之间的接合力进入增大状态，在该状态不能立即执行换档分离(同步器机构的接合套分离)。因此，换档行程停滞。

随后，在图17中所示的时点t2x，换档分离，这引起空档状态。然后，用于要求档位的换档接合操作开始，且在正时t2y，由同步环进行的同步开始。在同步环开始进行同步时，因为变速器的输入轴转数由于扭转振动而高，所以相对于变速之后的同步转数的旋转差(进行同步的旋转差)增大。这种情形延长了旋转同步所需的时间并增加了同步环的工作负荷，使得同步环磨损和劣化的可能性提高。这种缺陷是未公知的事项。在这方面，尽管延迟由同步环进行的同步的开始时点t2y能够缩小进行同步的旋转差，但这种情况下，变速所需的时间变得相当长。

本发明是鉴于上述情形作出的，且本发明的一个目的是在装备有包括配置成使输入轴转数与输出轴转数同步的同步器机构和用于自动执行换档操作的致动器的ATM的车辆中，提供一种能够缩短变速时的旋转同步所需的时间的变速控制装置。

解决问题采用的技术手段

根据本发明的变速控制装置适用于车辆，所述车辆包括：配置成产生行驶用驱动力的驱动力源；具有同步器机构和致动器的变速器，所述同步器机构配置成使输入轴转数与输出轴转数同步，所述致动器配置成自动执行换档操作；以及沿着所述驱动力源与所述变速器之间的驱动力传递路径设置的自动离合器。所述变速控制装置包括换档控制装置，所述换档控制装置用于在要求变速之后且在所述自动离合器进入切断状态之前开始所述变速器的换档分离操作。所述变速控制装置配置成在所述换档分离结束之后在所述变速器的输入轴转数下降了的状态下使所述同步器机构执行旋转同步。

根据本发明，抑制了在变速时由于自动离合器的切断而导致的扭转振动。这一点将在下面说明。

首先，如果自动离合器根据例如在加速期间的变速要求(具体地说，升档变速要求)而快速切断，则在变速器的输入轴系统上发生如图15所示的扭转振动。在这种扭转振动中，振动力(即，变速器中的输入轴侧齿轮和输出轴齿轮之间的接合力)在P1与P2之间、P2与P3之间以及P3与P4之间的时间段期间增大，使得换档分离困难。然而，振动力在峰部和底部变成最大。从峰部朝底部，以及从底部朝峰部，振动力减小，并在扭转方向逆转的点P1、P2、P3和P4处变成最小。换言之，在点P1、P2、P3和P4处，变速器的输入轴侧转矩和变速器的输出轴侧转矩进入互相平衡的状态。这确保了换档分离在点P1、P2、P3和P4处执行。

着眼于这一点，在本发明中，在要求变速之后，控制换档分离操作的开始以便确保在第一点P1实现换档分离。具体地说，换档分离操作在要求变速之后且在自动离合器进入切断状态(半离合位置)之前的正时开始，以便在输入轴转数达到图15中所示的点P1之前将用于换档分离的力(换档分离力)施加到同步器机构的接合套上。结果，换档在自动离合器进入分离状态之后在输入轴转数达到点P1时(即，在变速器的输入轴侧转矩与变速器的输出轴侧转矩之间的平衡建立时)自然地分离。

以这种方式在点P1(紧接在扭力释放之后)建立分离状态确保了变速器的输入轴系统的两端部分立即变成自由端，从而抑制了扭转振动。相应地，变速器的输入轴转数由于拖滞而减小，而不是上升，并变成接近变速后的同步转数。这缩小了输入轴转数与输出轴转数之间的旋转差(进行同步的旋转差)，并缩短了旋转同步所需的时间。结果，缩短了变速所需的时间。此外，同步环在每次变速时的工作负荷减小，从而减少了同步环的磨损和劣化。

本发明的具体构型是在从要求变速时的时点经过目标时间时开始所述变速器的换档分离操作。在这种情况下，考虑换档控制的响应性的差异、机器间差异等，将用于判定换档分离操作开始的目标时间设定为适当的值，以使得即使在所述差异将变成最大的情形中，当输入轴转数达到图15所示的点P1时换档分离力也可靠地作用在接合套上。

本发明的另一个具体构型是设置用于检测自动离合器的离合器行程的实际行程检测装置，并在要求变速之后且在自动离合器进入切断状态之前在实际离合器行程达到目标离合器行程位置时开始换档分离操作。在这种情况下，考虑换档控制的响应性的差异和机器间差异将目标离合器行程位置设定为适当的值，使得当输入轴转数达到图15中所示的点P1时换档分离力可靠地作用在接合套上。

在这种情况下，可以基于在要求变速之后自动离合器的离合器行程的每单位时间变化量来计算实际离合器行程达到目标离合器行程位置的时间(具体地说，离合器行程从离合器的切断位置达到目标离合器行程位置的时间)，并在离合器切断要求开始后在从实际行程变化时的时点经过所计算出的时间时开始换档分离操作。

本发明的有利效果

根据本发明，变速器的换档分离操作在要求变速之后且在自动离合器进入切断状态之前开始，从而抑制了扭转振动。这缩短了在变速时的旋转同步所需的时间。这缩短了变速所需的时间。此外，减轻了同步环的磨损和劣化。

附图说明

图1是示出了本发明所适用的车辆的示例的示意图。

图2是自动离合器的截面图，示意性地示出了其构型。

图3示出了同步器机构的主要部分的纵向截面图及用于致动同步器机构的致动机构的示意图。

图4是同步器机构的主要部分的纵向截面图。

图5是示出了同步器机构的操作的图。

图6是图3的致动机构的概略构型的一部分的平面图。

图7是控制选择致动器、换档致动器和离合器致动器各者的油压的液压控制回路的回路图。

图8是示出了装备有升档开关和降档开关的方向盘的图。

图9示出了当选择自动变速模式时使用的变速脉谱图。

图10是示出了包括ECU的控制系统的构型的方框图。

图11是示出了在升档变速时的换档控制的示例的流程图。

图12是示出了在升档变速时的换档控制的示例的时间图。

图13是示出了在升档变速时的换档控制的另一个示例的时间图。

图14是示出了在升档变速时的换档控制的又一个示例的时间图。

图15是扭转振动的波形图。

图16示出了扭转振动产生机制的说明图。

图17是示出了常规的变速控制的一个示例的时间图。

附图标记说明

1发动机

2自动离合器

20离合器

203离合器致动器

3变速器

300同步器机构

320接合套

330同步环

301选择致动器

302换档致动器

400液压控制回路

100ECU

503输入轴转数传感器

504输出轴转数传感器

508选择行程传感器

509换档行程传感器

510离合器行程传感器

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。

参照图1，将描述本发明所适用的车辆。

在本实施例中的车辆上，安装了自动离合器2、变速器3、选择致动器301、换档致动器302、液压控制回路400和ECU(电子控制单元)100。将参照发动机1、自动离合器2、变速器3、选择致动器301、换档致动器302、液压控制回路400和ECU 100进行描述。

-发动机-

曲轴11是发动机1的输出轴并联接到自动离合器2的飞轮21(图2)。曲轴11的转数(发动机转数)由发动机转数传感器501检测。

要引入发动机1的空气量由电子控制的节气门12调节。节气门12能够独立于驾驶者的加速器操作而电子地控制节气门开度，且该开度(节气门开度)由节气门开度传感器502检测。

节气门12的节气门开度由ECU 100致动和控制。具体地说，节气门12的节气门开度被控制成获得与发动机1的工况如由发动机转数传感器501检测的发动机转数和驾驶者对加速器踏板的下压量(加速器开度)相对应的最佳进气量(目标进气量)。更具体地说，节气门12的实际节气门开度由节气门开度传感器502检测。然后，对节气门马达13进行反馈控制以便使检测出的实际节气门开度与获得目标进气量时的节气门开度(目标节气门开度)一致。

-自动离合器-

将参照图2描述自动离合器2的具体构造。

本实施例的自动离合器2包括干式单片摩擦离合器20(下文简称为“离合器20”)和离合器操作装置200。

离合器20包括飞轮21、离合器盘22、压板23、隔膜弹簧24和离合器压盖25。

飞轮21安装到曲轴11上。离合器压盖25安装到飞轮21上以便可以与飞轮21一体地旋转。离合器盘22通过花键接合固定到变速器3的输入轴31上。离合器盘22布置成与飞轮21相对。

压板23布置在离合器盘22与离合器压盖25之间。压板23被隔膜弹簧24的外周部压向飞轮21侧。施加在压板23上的压紧力引起离合器盘22与压板23之间的摩擦力和飞轮21与离合器盘22之间的另一摩擦力。这些摩擦力使离合器20进入联接(接合)状态，使得飞轮21、离合器盘22和压板23一体地旋转。

因而，离合器20的联接状态允许驱动力从发动机1传递到变速器3。通过所传递的驱动力，被称为“离合器转矩”的转矩经由离合器20从发动机1传递到变速器3。在离合器20处于切断状态下时，该离合器转矩大致为“0”。离合器转矩随着离合器20逐渐进行联接且离合器盘22的打滑减少而增大。最终，在离合器20处于完全联接状态下时，离合器转矩与曲轴11的旋转转矩一致。

离合器操作装置200包括分离轴承201、分离拨叉202和液压离合器致动器203。离合器操作装置200轴向地移动离合器20的压板23以便在牢固夹合状态与远离压板23和飞轮21的分离状态之间设定离合器盘22。

分离轴承201以可轴向移动的方式嵌合在变速器3的输入轴31上并与隔膜弹簧24的中央部分接触。

分离拨叉202是用于使分离轴承201朝飞轮21侧移动的部件。离合器致动器203包括具有油室203a和活塞杆203b的缸，并使活塞杆203b往复运动(前后移动)以便使分离拨叉202绕用作旋转中心的支点202a旋转。

离合器致动器203的致动由液压控制回路400和ECU 100控制。具体地说，当处于图2中所示的状态(离合器联接状态)下的离合器致动器203被驱动而使活塞杆203b向前移动时，于是分离拨叉202旋转(沿图2中的顺时针方向旋转)，且分离轴承201通过该旋转而朝飞轮21侧移动。因而，通过分离轴承201的移动，隔膜弹簧24的中央部分，即，隔膜弹簧24与分离轴承201相接触的部分，朝飞轮21侧移动(即，隔膜弹簧24反转)。相应地，由隔膜弹簧24施加到压板23上的压紧力变弱，使得摩擦力减小。结果，离合器20进入切断状态(分离状态)。

另一方面，在离合器切断状态下，当离合器致动器203的活塞杆203b向后移动时，压板23被隔膜弹簧24的弹性力压向飞轮21侧。压板23的压紧引起离合器盘22与压板23之间的摩擦力和飞轮21与离合器板22之间的另一摩擦力，且这些摩擦力使离合器20进入联接(接合)状态。

-变速器-

接下来将参照图1描述变速器3。

变速器3具有与诸如带有六个前进档和一个倒档的平行齿轮型变速器的普通手动变速器类似的构型。

本实施例的变速器3是包括同步器机构300的常啮合齿轮型有级变速器。变速器3包括输入轴31、输出轴32以及设置在输入轴31和输出轴32上并具有不同减速比的六个齿轮对311、312、...和316。齿轮对311、312、...和316之中一个的选择实现了动力传递状态--其中六个前进档的变速比被设定。应该注意，图1仅示意性地示出了齿轮对311(齿轮311a和齿轮311b)、齿轮对312(齿轮312a和齿轮312b)和齿轮对316(齿轮316a和齿轮316b)这三组。

分别构成齿轮对311、312、...和316的一侧(输入轴侧)齿轮311a、312a、...和316a被支承在变速器3的输入轴31上以便与输入轴31一体地旋转或空转。同时，另一侧(输出轴侧)齿轮311b、312b、...和316b被支承在输出轴32上以便与输出轴32一体地旋转或空转。在本实施例中，输入轴侧齿轮311a、312a、...和316a被支承成与输入轴31一体地旋转，而输出轴侧齿轮311b、312b、...和316b被支承成在输出轴32上空转。

在齿轮对311、312、...和316中，齿轮311a、312a、...和316a布置成与对应的齿轮311b、312b、...和316b常啮合。当齿轮对311、312、...和316之中的一个齿轮对的输出轴侧齿轮，例如齿轮对312的输出轴侧齿轮312b，经由后述的同步器机构300连接到输出轴32时，则齿轮对312进入动力传递状态。这确保了获得与齿轮对312相对应的档位(例如，第二速(2nd))。类似地，当齿轮对316的输入轴侧齿轮316a经由同步器机构300连接到输出轴32时，齿轮对316进入动力传递状态，确保了获得与齿轮对316相对应的档位(例如，第六速(6th))。在这方面，例如，未示出的倒档齿轮对设置在变速器3的输入轴31上，且倒档齿轮对与设置在副轴上的惰轮啮合，由此设定倒档。

变速器3的输入轴31连接到离合器20的离合器盘22(参看图2)。另外，如图1中所示，变速器3的输出轴32的旋转经差动齿轮5、轴6等传递到驱动轮7。

变速器3的输入轴31的转数(离合器20的输出轴侧转数)由输入轴转数传感器503检测。此外，变速器3的输出轴32的转数由输出轴转数传感器504检测。基于从输入轴转数传感器503和输出轴转数传感器504的输出信号获得的转数比(输出转数/输入转数)来判定变速器3的当前档位。另外，从输出轴转数传感器504的输出信号，计算出车速。来自输入轴转数传感器503和输出轴转数传感器504的输出信号被输入到ECU 100。

在本实施例中，未示出的转矩管设置在自动离合器2与变速器3的输入轴31之间的输入轴系统中。本发明能够适用于不带这种转矩管的车辆。

-同步器机构-

接下来将参照图3和图4描述变速器3的同步器机构300。尽管图3和图4仅示出了用于齿轮对311和齿轮对312的同步器机构，但用于其他齿轮对的同步器机构基本上具有类似于同步器机构300的构型。因此，将不提供详细描述。

本实施例的同步器机构300包括与后述的致动机构600的换档拨叉610接合的接合套320、同步环(SNR)330、换档键340和离合器毂350。

离合器毂350经由内周花键(未示出)嵌合在变速器3的输出轴32上，并与输出轴32一体地旋转。接合套320包括内周花键321，并经由内周花键321与离合器毂350的外周接合(未示出)。接合套320由换档致动器302沿换档方向(X方向或Y方向)移动。

同步环330是锥形部件，并由接合套320例如沿X方向移动以使同步环330的锥形表面331与齿轮312b的锥形表面312c相接触，所述齿轮312b以与输入轴31的转数同步的转数在输出轴32上空转。在同步环330的外周上，形成了具有待与接合套320的内周花键321的内齿322啮合的外齿333的外周花键332。换档键340通过花键接合与接合套320的内周面接合，并在例如沿X方向移动的初期沿X方向压紧同步环330的端面330a。

将参照图3至图5描述上述同步器机构300的操作。

当变速器3处于空档状态下时，接合套320被保持在图3和图5(A)中所示的空档位置。当例如图1中所示的齿轮对312从上述状态进入动力传递状态时，接合套320沿图3中所示的X方向移动。通过接合套320的移动，换档键340也沿X方向移动并压紧同步环330的端面330a。在这方面，换档键340定位成在位移至同步环330的外周花键332的槽(外齿333之间的槽)的一侧的位置旋转。因此，如图5(B)中所示，接合套320的内齿322的斜切表面(锥形表面)322a和同步环330的外齿333的斜切表面(锥形表面)333a在相位方面被调节成在互相偏离的相位恒定地互相正对。

这确保了接合套320进入能够沿X方向进一步移动的状态。相应地，如图5(C)中所示，接合套320的斜切表面322a压紧同步环330的斜切表面333a，使得在同步环330的锥形表面331与齿轮312b的锥形表面312c之间产生大摩擦力。另外，当接合套320的花键321的各个内齿322进入同步环330的外周花键332的相对应的槽(外齿333之间的槽)时，接合套320沿X方向直接压紧同步环330，由此使齿轮312b的旋转与同步环330的旋转同步。

在同步完成时，同步环330进入空转状态，且接合套320沿X方向进一步移动。在接合套320的端面320a与挡块360相接触时(图4中所示的状态)，如图5(D)中所示，接合套320的内周花键321的各个内齿322进入齿轮312b的外齿312d之间(内周花键321的内齿322与齿轮312b的外齿312d啮合)。结果，齿轮312b连接到输出轴32，且齿轮对312(图1)进入动力传递状态，从而完成变速(齿轮接合)。

接下来，当图4和图5(D)中所示的状态(齿轮接合状态)回到空档状态时，接合套320被换档致动器302沿图4和图5(D)中的Y方向移动。在接合套320移动的过程中，接合套320的内周花键321的内齿322与齿轮312b的外齿312d分离。在接合套320的内周花键321与齿轮312b的外周花键332的分离完成时，齿轮312b进入空转状态。此后，在接合套320移动到图3和图5(A)中所示的位置时，向空档状态的移动完成。

当齿轮对311(图1)进入动力传递状态时，接合套320沿图3中所示的Y方向移动。然后，类似于上述齿轮对312的情形，同步环370的锥形表面371被压紧到齿轮311b的锥形表面311c上以便使齿轮311b的转数与输出轴32的转数同步，并且接合套320的内周花键321的内齿322与齿轮311b的外齿311d啮合，由此使齿轮311b连接到输出轴32。这使得齿轮对311(图1)进入动力传递状态，从而完成变速(齿轮接合)。

上述同步器机构300由采用了选择致动器301和换档致动器302的致动机构致动。将参照图3和图6描述该致动机构。

本实施例的致动机构600包括与同步器机构300的接合套320连结的换档拨叉610、换档拨叉轴620、可动杆630、换档和选择轴640以及上述选择致动器301和换档致动器302。

换档拨叉轴620是沿着换档方向的可伸长部件，并在一端(在同步器机构300的接合套320侧的端部)处包括换档拨叉610。在换档拨叉轴620的另一端，设置有头部621。接合槽621a形成在头部621上以便与沿着选择方向延伸的杠杆接合。

可动杆630是沿垂直于换档拨叉轴620的方向(即，沿选择方向)的可伸长部件。可动杆630连接到选择致动器301的活塞杆301c(参看图7)，使得可动杆630被选择致动器301沿选择方向移动。在可动杆630的末端部分(与选择致动器301相对的端部)上，一体地设置杠杆631。杠杆631能够插入设置在换档拨叉轴620的头部621上的接合槽621a内。

换档和选择轴640是沿着换档方向的可伸长部件，并具有与可动杆630连结的一端。换档和选择轴640的另一端连接到换档致动器302的活塞杆302c(参看图7)。

在本实施例中，如图6中所示，数量与同步器机构相对应的换档拨叉轴620并列布置，且头部621形成在换档拨叉轴620的相应端部上。

在本实施例的致动机构600中，选择致动器301沿选择方向移动可动杆630以便选择性地将在可动杆630的末端部分处的杠杆631定位在三个换档拨叉轴620之中任何一个的头部621的接合槽621a中。

例如，如图6中所示，在可动杆630的杠杆631定位在位于最远离选择致动器301处的换档拨叉轴620的头部621的接合槽621a中的情况下，当换档和选择轴640被换档致动器302(向前或向后)移动时，则杠杆631首先与头部621接合。从该时点向前，通过换档和选择轴640的移动，换档拨叉轴620和换档拨叉610移动。通过该移动，同步器机构300的接合套320沿换档方向移动。即，通过换档致动器302的致动，同步器机构300的接合套320能够移动到空档位置或换档接合位置(齿轮接合位置)。另外，当通过选择致动器301的致动选择另一个换档拨叉轴620时，另一个同步器机构的接合套能够类似地通过换档致动器302的致动沿换档方向移动。

选择致动器301和换档致动器302各者的致动由液压控制回路400和ECU 100控制。

在本实施例的致动机构600中，用于执行换档操作的同步器机构由选择致动器301选择。然而，每一个同步器机构(换档拨叉)都可以装备有一个换档致动器。这种情况下，可以省去选择致动器。

-液压控制回路-

接下来将参照图7描述液压控制回路400。

本实施例的液压控制回路400包括贮液器401、油泵402、止回阀403、蓄积器404、主电磁阀405、选择电磁阀406、换档电磁阀407、离合器电磁阀408和滤油器410。液压控制回路400控制供应给选择致动器(液压缸)301、换档致动器(液压缸)302和离合器致动器(液压缸)203的液压油。作为油泵402，可以采用通过发动机的致动而被驱动的机械油泵或电动油泵。

贮液器401与液压油供给通路411和液压油循环通路412连接，且滤油器410布置在贮液器401与液压油循环通路412之间的连通部处。

液压油供给通路411分支成两个通路，包括连接到主电磁阀405的第一分支油路411A和连接到离合器电磁阀408的第二分支油路411B。

液压油循环通路412分支成两个通路，包括连接到离合器电磁阀408的第二分支油路412B。液压油循环通路412的第一分支通路412A进一步分支成两个通路，包括连接到主电磁阀405的分支油路412a。第一分支油路412A的另一个分支油路412b进一步分支成两个通路，包括连接到选择电磁阀406的分支油路412c。另一个分支油路412d连接到换档电磁阀407。

主电磁阀405是选择性地切换到以下位置当中的一个位置的切换阀：(1)将液压油供给通路411的第一分支油路411A连接到后述的中继油路413的位置；(2)将液压油循环通路412的分支油路412a连接到中继油路413的位置；以及(3)阻塞液压油供给通路411的第一分支油路411A和液压油循环通路412的分支油路412a的油路阻塞位置。

中继油路413连接到主电磁阀405。中继油路413分支成三个通路，包括连接到选择电磁阀406的第一分支油路413a和连接到换档电磁阀407的第二分支油路413b。中继油路413的第三分支油路413c进一步分支成两个通路，包括与选择致动器301的第一油室301a连通的分支油路413d。第三分支油路413c的另一个分支油路413e与换档致动器302的第一油室302a连通。

选择电磁阀406与连通油路414连接，所述连通油路414与选择致动器301的第二油室101b连通。选择电磁阀406是选择性地切换到以下位置当中的一个位置的切换阀：(1)将中继油路413的第一分支油路413a连接到连通油路414的位置；(2)将液压油循环通路412的第三分支油路412c连接到连通油路414的位置；以及(3)阻塞中继油路413的第一分支油路413a和液压油循环通路412的第三分支油路412c的油路阻塞位置。

换档电磁阀407与连通油路415连接，所述连通油路415与换档致动器302的第二油室102b连通。换档电磁阀407是选择性地切换到以下位置当中的一个位置的切换阀：(1)将中继油路413的第二分支油路413b连接到连通油路415的位置；(2)将液压油循环通路412的分支油路412d连接到连通油路415的位置；以及(3)阻塞第二分支油路413b和分支油路412d的油路阻塞位置。

离合器电磁阀408与液压油供给路径411的第二分支油路411B和液压油循环通路412的第二分支油路412B连接。离合器电磁阀408还与连通油路416连接，该连通油路416与离合器致动器203的油室203a连通。离合器电磁阀408是选择性地切换到以下位置当中的一个位置的切换阀：(1)将液压油供给通路411的第二分支油路411B连接到连通油路416的位置；(2)将液压油循环通路412的第二分支油路412B连接到连通油路416的位置；以及(3)阻塞液压油供给通路411的第二分支油路411B和液压油循环通路412的第二分支油路412B的油路阻塞位置。

主电磁阀405、选择电磁阀406、换档电磁阀407和离合器电磁阀408的切换操作由ECU 100(图1)控制。

在液压控制回路400中，在蓄积器404中的油压固定的情况下且在主电磁阀405切换而将液压油供给通路411A连接到中继油路413的这种状态下(在储存在贮液器401中的液压油被油泵402供应给中继油路413的状态下)，当选择电磁阀406切换时，选择致动器301的活塞杆301c沿选择方向向前或向后移动。这对变速器3的同步器机构300实施了上述选择操作。选择致动器301的活塞杆301c的移动距离(选择行程)由选择行程传感器508检测。

另外，如果换档电磁阀407切换，则换档致动器302的活塞杆302c沿换档方向向前或向后移动。这对变速器3的同步器机构300实施了换档操作。换档致动器302的活塞杆301c的移动距离(选择行程)由换档行程传感器509检测。换档行程传感器509和选择行程传感器508各者的输出信号被输入到ECU 100。

另一方面，当离合器电磁阀408切换而将液压油供给通路411的第二分支油路411B连接到连通油路416时，离合器致动器203的活塞杆203b向前移动，使得自动离合器2从联接状态(图2中所示的状态)释放并进入离合器切断状态。另外，当在离合器切断状态下离合器电磁阀408切换而将液压油循环通路412的第二分支油路412B连接到连通油路416时，液压油从离合器致动器203的油室203a排放，使得自动离合器2返回联接状态(图2中所示的状态)。离合器致动器203的活塞杆203b的移动距离(选择行程)由离合器行程传感器510检测。离合器行程传感器510的输出信号被输入到ECU 100。

-换档开关-

在本实施例中，通过驾驶者对图8中所示的升档开关511和降档开关512的操作来执行变速器3的变速。升档开关511和降档开关512设置在方向盘700上。升档开关511和降档开关512各者的操作信号被输入到ECU100。

升档开关511和降档开关512均为例如拨片开关(瞬时开关(自动回位型开关))。对于升档开关511的一次操作，变速器3的档位逐一升档(例如，1st→2nd→3rd→...→6th)。对于降档开关512的一次操作，变速器3的档位逐一降档(例如，6th→5th→4th→...→1st)。

在这方面，在本实施例中，除换档开关511和512以外，在方向盘700或仪表盘上设置有用于选择自动变速模式的自动变速模式开关(未示出)。

当通过操作自动变速模式开关选择自动变速模式时，变速器3的档位由ECU 100基于车辆的行驶状态例如车速和加速器开度通过参照图9中所示的变速脉谱图自动设定。

例如，当车辆行驶状态随加速器踏板的下压而改变以使得经过图9中所示的升档变速线(实线)时(图9中用箭头表示的变化的情况)，将这种情况判断为升档变速要求，并由变速器3执行升档变速。在这方面，能够从输出轴转数传感器504的输出信号算出车速。虽然图9中的变速脉谱图仅示出了单条升档线(实线)和单条降档变速线(虚线)，但实际上与变速器3的档位(六个前进档)相对应地设定了多条升档变速线和多条降档变速线。

在本实施例中，除换档开关511和512以外，设置了用于选择后退(倒档)的倒档开关。倒档开关设置在例如仪表盘或控制盘上。另外，除这种倒车开关以外，可在需要时设置用于选择“空档”的空档开关，或者当升档开关511和降档开关512被同时操作时可以设定“空档”。

-ECU-

如图10中所示，ECU 100包括CPU 101、ROM 102、RAM 103、备份RAM 104和计时器110。

ROM 102存储各种控制程序和当执行各种控制程序时参照的脉谱图。CPU 101基于存储在ROM 102中的各种控制程序和脉谱图执行算法处理。另外，RAM 103是临时存储CPU 101的处理结果和从各种传感器输入的数据的存储器。备份RAM 104是存储要在发动机1停止工作时保存的数据的非易失性存储器。计时器110在执行发动机1的各种控制时对控制时间进行计时。

CPU 101、ROM 102、RAM 103、备份RAM 104和计时器110经由总线107彼此连接，并进一步连接到输入接口105和输出接口106。

ECU 100的输入接口105与发动机转数传感器501、节气门开度传感器502、输入轴转数传感器503、输出轴转数传感器504、检测加速器踏板的下压量(加速器开度)的加速器开度传感器505、检测发动机水温(冷却水温度)的水温传感器506、制动器踏板传感器507、选择行程传感器508、换档行程传感器509、离合器行程传感器510、升档开关511和降档开关512连接。这些传感器将信号输入ECU 100。

连接到ECU 100的输出接口106的是用以打开和关闭节气门12的节气门马达13、燃料喷射装置14、点火装置15以及液压控制回路400。

ECU 100基于上述各种传感器的输出信号执行发动机1的各种控制，包括发动机1的节气门12的开度控制。此外，在变速器3的变速时等，基于上述各种传感器的输出信号，ECU 100向液压控制回路400输出控制信号(油压指定值)以便执行联接或切断离合器20的离合器操作控制，并向液压控制回路400输出控制信号(油压指定值)以便执行切换变速器3的档位的换档控制。另外，ECU 100执行以下的“升档变速时的换档控制”。

本发明的车辆的变速控制装置通过由ECU 100执行的程序来实现。

-升档变速时的变速控制-

首先，将参照图16描述在变速器的输入轴系统上的扭转振动的产生机制。图16中的模型示出了转矩管设置在自动离合器与变速器的输入轴之间的输入系统中的示例。

如图16(A)中所示，当自动离合器处于联接状态下时，发动机的输出轴转数与变速器的输入轴转数相同。接下来，如果试图实施升档变速而迅速切断自动离合器2，则已经通过行驶而在一定程度上扭转的传动系统构件如转矩管快速释放扭力，然后如图16(B)中所示，变速器的输入轴系统沿逆向扭转。此外，由于扭力的回摆，如图16(C)中所示，变速器的输入轴系统沿与图16(B)中的方向相反的方向扭转。

因而，当输入轴系统上的扭力由于离合器在升档变速期间切断而分离和扭力的回摆交替重复时，产生扭转振动。如上所述，如果产生这种扭转振动，则在由同步环开始同步时变速器的输入轴转数高。相应地，与变速后的同步转数的旋转差(进行同步的旋转差)增大。这种情形延长了旋转同步所需的时间，并增大了同步环的工作负荷。因此，同步环磨损和劣化的可能性提高。

为了解决上述问题，在本实施例中，以这样的方式控制换档分离操作，即，当变速器3的输入轴侧上的转矩在要求升档变速之后首次与变速器3的输出轴侧上的转矩平衡时，变速器3转入换档接合状态，由此抑制扭转振动。在变速器的输出轴回转数处于下降了的状态的情况下执行旋转同步。将详细描述该控制(换档控制)。

[换档控制(1)]

将参照图11中所示的流程图和图12中所示的时序图描述在升档变速时的换档控制的示例。图11中所示的控制例程在ECU 100中以(例如，几毫米到几十毫秒的)预定时间间隔重复。本实施例示出了例如在加速期间自动离合器2的迅速操作的换档控制的示例。

首先，在步骤ST101，判定是否通过操作升档开关511来要求升档变速。当在步骤ST101的判定结果为肯定判定时，计时器110对从要求升档变速的时点t11(图12)经过的时间Ta计时，并且换档控制进行到步骤ST102。当选择自动换档模式时，当车辆行驶状态随加速器踏板的下压操作(加速要求)而变化以使得经过图9中所示的变速脉谱图中的升档变速线(实线)时，判定要求了升档变速。然后，类似地，开始对经过时间Ta计时，且换档控制进行到步骤ST102。当在步骤ST101的判定结果为否定判定时，换档控制返回。

在步骤ST102，自动离合器2的切断(下文也称之为“离合器的切断”)开始。具体地说，如图12中所示，ECU 100向液压控制回路400输出要求的离合器行程，然后液压控制回路400根据要求的离合器行程控制离合器致动器203的致动。实际离合器行程(实线)相对于要求的离合器行程(虚线)具有响应延迟。

在步骤ST103，作出关于是否从当要求升档变速时的时点(图12中的正时t11)经过了目标时间Tt(后面描述)的判定。然后，当判定结果为肯定结果时(当经过时间Ta达到目标时间Tt时)，换档分离操作开始(步骤ST104)。

具体地说，例如，在图3中，当同步器机构300的接合套320的内齿322与图1中所示的齿轮对311的齿轮311b的外齿311d啮合时，然后换档致动器302执行换档分离以使接合套320沿X方向移动。在换档分离之后，通过使接合套320沿X方向移动，对图1中所示的齿轮对312执行换档接合(齿轮接合)。随后，在接合套320与位于升档变速侧的齿轮312b接合时(参见图4)(当在步骤ST105的判定结果为肯定判定时)，换档控制(变速控制)结束。

将参照图12中所示的时序图描述换档控制。

首先，在本实施例中，换档要求(要求的换档行程)输出到液压控制回路400以便在要求升档变速之后并在当自动离合器2的实际离合器行程达到半离合位置(离合器切断状态)时的时点tn之前的正时t12(在当目标时间Tt经过的时点)开始换档分离操作。相应地，在自动离合器2进入离合器切断状态(实际离合器行程达到半离合位置)之前，换档分离方向上(例如，图3中的X方向上)的力施加至同步器机构300的接合套320。

这确保了当变速器3的输入轴侧上的转矩在要求升档变速之后首次与变速器3的输出轴侧上的转矩平衡时(即，在图15中所示的点P1，此时扭转振动的力最小)图3中所示的同步器机构300的接合套320自然地分离(接合套320的内齿322与齿轮311b的外齿311d之间的接合自然释放)。因而，在点P1(紧接着扭力释放之后)建立换档分离状态使变速器3的输入轴系统的两端部分变成自由端，由此抑制了扭转振动。相应地，变速器3的输入轴转数由于拖滞而减小并接近在变速之后的同步转数。

接下来，实际换档行程(接合套320沿X方向的移动)前进，并且同步环330从当图3中所示的同步环330的锥形表面331与齿轮312b的锥形表面312c相接触时的时点t1y开始旋转同步(SNR同步)。在这方面，由于变速器3的输入轴转数减小，因此能够缩小变速器3的输入轴转数与变速后的同步转数之间的旋转差(进行同步的旋转差)。

当由同步环330进行的旋转同步完成并且实际换档行程进一步前进而达到要求的换档行程时，然后如图4和图5(D)中所示，接合套320的内周花键321的各内齿322进入图1中所示的齿轮312b的外齿312d之间(接合套320的内齿322与齿轮312b的外齿312d啮合)。这使齿轮312b连接到输出轴32，其使齿轮对312(图1)进入动力传递状态，从而完成变速(齿轮接合)。

因而，根据本实施例的换档控制，同步环330在变速器3的输入轴转数通过利用在离合器切断时发生的回转变动而下降之后执行旋转同步。这缩小了进行同步的旋转差，并缩短了旋转同步所需的时间(用于变速的时间)。这缩短了用于变速的时间。此外，同步环330在每次变速时的工作负荷减小，这又减轻了同步环330的磨损和劣化。

在换档控制中，提前通过实验和计算将在步骤ST103的判断处理中使用的目标时间Tt设定为适当的值，其中预计了换档控制的响应性的差异和机器间差异，使得即使在差异将变得最大的情形中，换档分离力也在当输入轴转数达到图15中所示的点P1时的时点可靠地作用在同步器机构300的接合套320上。此外，要求升档变速的时点与达到点P1之间的时间在变速器3的各档位(1st至6th)当中不同。鉴于这种情况，对每一个档位将目标时间Tt设定在适当的值。目标时间Tt的适当的值被存储在ECU 100的ROM 102中。

尽管在以上实施例中举例说明了从齿轮对311到齿轮对312的升档变速的情况，但可以使用类似于图11和图12的换档控制来执行对其他齿轮对的升档变速。另外，即使在升档变速之后齿轮对的同步器机构不同于在升档变速之前齿轮对的同步器机构，操作也与图12中所示的基本相同，除了换档致动器302的换档行程一旦在换档拨叉轴选择时处于空档位置就停止之外。相应地，这种情况下，也可以执行类似于图11和图12所示的换档控制。

[换档控制(2)]

虽然在上述[换档控制(1)]中换档分离操作在从当要求变速时的时点t11经过目标时间Tt的时点t12开始，但这不应该在限制的意义上进行解释。也可以使用从离合器行程传感器310的输出信号获得的实际离合器行程和目标离合器行程位置来控制换档分离操作的开始。

具体地说，如图13的时序图中所示，换档分离操作在当自动离合器2的实际离合器行程达到目标离合器行程位置STt时的时点T12沿换档分离方向在同步器机构300的接合套320上施力，该时点T12在要求升档变速之后且在自动离合器2进入离合器切断状态(实际离合器行程达到半离合位置)之前。

这确保了当变速器3的输入轴侧上的转矩在要求升档变速之后首次与变速器3的输出轴侧上的转矩平衡时(即，在图15中所示的点P1(紧接着扭力释放之后)，其为当扭转振动的力最小时)同步器机构300的接合套320自然地分离。在本实施例中，这也抑制了在离合器切断时的扭转振动。这又缩小了进行同步的旋转差，并缩短了旋转同步所需的时间(用于变速的时间)，类似于[换档控制(1)]。结果，缩短了用于变速的时间。此外，同步环300在每次变速时的工作负荷减小，这又减轻了同步环300的磨损和劣化。

在这方面，在本实施例中使用的目标离合器冲程位置STt被设定在比自动离合器2的半离合位置更靠近离合器联接位置STc的位置，如图13中所示。提前通过实验和计算将目标离合器行程位置STt设定为适当的值，其中预计了换档控制的响应性的差异和机器间差异，使得即使在所述差异将变成最大的情形中，当输入轴转数达到图15中所示的点P1时换档分离力也可靠地作用在同步器机构300的接合套320上。此外，在自动离合器2位于联接位置的情况下要求升档变速的时点与达到点P1之间的时间在变速器3的档位(1st至6th)当中不同。鉴于这一点，对每一个档位将目标离合器行程位置STt设定为适当的值。

此外，在使用目标离合器行程位置STt控制换档分离操作的开始时，可以基于自动离合器2的实际离合器行程在要求升档变速之后的变化量计算出自动离合器2的实际离合器行程达到目标位置STt的时间，然后在所计算出的时间经过时开始换档分离操作。下面将参照图14描述一个示例。

(1)基于离合器行程传感器510的输出信号，计算实际离合器行程的每单位时间变化量(在图14的α部分，实际离合器行程的变化斜率)。

(2)基于计算出的实际离合器行程的每单位时间变化量，计算实际离合器行程达到目标离合器行程位置STt的时间tb(tb＝[|目标位置STt-离合器联接位置STc(图14)|/实际离合器行程变化量])。

(3)判定从当实际离合器行程变化时的时点tj在(2)计算出的时间tb是否经过，并且当判定结果为肯定判定时(当从时点tj经过的时间达到计算出的时间tb时)开始换档分离操作。

这种情况缩小了进行同步的旋转差，并缩短了旋转同步所需的时间(用于变速的时间)，类似于[换档控制(1)]和[换档控制(2)]。这又缩短了用于变速的时间。另外，同步环330在每次变速时的工作负荷减小，这又减轻了同步环330的磨损和劣化。

在降档变速时，如果存在如图15中所示的扭转振动的可能性，则可以执行类似于在升档变速时的换档控制。

-其他实施例-

虽然在上述实施例中对选择致动器301和换档致动器302各者采用使用油压作为驱动力源的致动器，但这不应该在限制的意义上进行解释。也可以使用电动致动器，其使用电动机作为驱动力源。另外，也可以对离合器致动器203使用电动致动器。

虽然在上述实施例中本发明适用于带有六个前进档的变速器的换档控制，但这不应该在限制的意义上进行解释。例如，本发明能够适用于带有任何其他数量的档位的变速器(自动化的手动变速器)，如带有五个前进档的变速器的换档控制。

虽然在上述实施例中本发明适用于仅安装了发动机(内燃机)作为驱动力源的车辆的换档控制，但这不应该在限制的意义上进行解释。例如，本发明能够适用于安装了发动机(内燃机)和电机(例如，行驶电机和发电电机)作为驱动力源的混合动力车辆的换档控制。

工业适用性

本发明可以应用于车辆的变速控制装置。更具体地说，本发明能够用于车辆的变速控制装置，该车辆包括：用于产生行驶用驱动力的驱动力源(例如发动机)；变速器，该变速器包括用于使输入轴转数与输出轴转数同步的同步器机构和用于自动执行换档操作的致动器；以及沿着驱动力源与变速器之间的驱动力传递路径设置的自动离合器。

Claims

1.一种在车辆中使用的变速控制装置，所述车辆包括：配置成产生行驶用驱动力的驱动力源；具有同步器机构和致动器的变速器，所述同步器机构配置成使输入轴转数与输出轴转数同步，所述致动器配置成自动执行换档操作；以及沿着所述驱动力源与所述变速器之间的驱动力传递路径设置的自动离合器，所述变速控制装置包括

换档控制装置，所述换档控制装置用于在要求变速之后且在所述自动离合器进入切断状态之前开始所述变速器的换档分离操作，所述变速控制装置配置成在所述换档分离结束之后在所述变速器的输入轴转数下降了的状态下使所述同步器机构执行旋转同步。

2.根据权利要求1所述的在车辆中使用的变速控制装置，其中，所述换档控制装置配置成控制所述变速器的换档分离操作，以使得在要求变速之后当所述变速器的输入轴侧转矩首次与所述变速器的输出轴侧转矩平衡时所述变速器进入换档分离状态。

3.根据权利要求1或2所述的在车辆中使用的变速控制装置，其中，所述换档控制装置配置成在从要求变速时的时点经过目标时间时开始所述变速器的换档分离操作。

4.根据权利要求1或2所述的在车辆中使用的变速控制装置，其中，所述换档控制装置包括用于检测所述自动离合器的离合器行程的实际行程检测装置，并且配置成在要求变速之后且在所述自动离合器进入切断状态之前在所述自动离合器的实际离合器行程达到目标位置时开始所述变速器的换档分离操作。

5.根据权利要求4所述的在车辆中使用的变速控制装置，其中，所述换档控制装置配置成基于在要求变速之后所述自动离合器的离合器行程的变化量来计算所述自动离合器的实际离合器行程达到所述目标位置的时间，并且配置成在所计算出的时间经过时开始所述换档分离操作。