CN102713355B - 用于环面牵引式驱动自动变速器中多路齿轮啮合控制以及提供故障保护的系统和方法 - Google Patents

用于环面牵引式驱动自动变速器中多路齿轮啮合控制以及提供故障保护的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于自动变速器中的多路齿轮啮合控制的装置。至少两个摩擦啮合装置被设置成选择性地啮合以及松脱变速器的不同齿轮速比。配平系统被设置成选择性地将啮合及松脱压力供应到至少一个流体通路。第一控制阀直接地流体连接到至少一个流体通路以及直接地连接到至少两个摩擦啮合装置中的每一个。该第一控制阀被设置成将啮合及松脱压力通过第一控制阀选择性地按路线直接发送到至少两个摩擦装置。

Description

用于环面牵引式驱动自动变速器中多路齿轮啮合控制以及提供故障保护的系统和方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求享有2009年12月16日提交的美国专利申请序列号No.61/287,038的优先权，该申请的内容通过参考而被结合在此。
技术领域
本发明基本涉及一种包括变速机构的无级变速器，以及更特别地涉及一种用于在这种变速器中多路齿轮啮合控制以及提供故障保护的系统和方法。
背景技术
环面牵引式驱动自动变速器可包括变速机构、一个或多个齿轮组以及多个可选择性啮合的摩擦装置，它们共同协作从而将驱动转矩从动力装置传递到一个或多个负载。期望在这种变速器中进行多路齿轮啮合控制，以及对一种或多种故障或失效情况提供故障保护。
发明内容
本发明可包括以下特征中的一个或多个以及它们的组合。一种用于自动变速器中多路齿轮啮合控制的装置可包括：至少两个摩擦啮合装置，每个装置都被设置成选择性地啮合以及松脱变速器的不同齿轮速比；配平系统，该系统被设置成选择性地将啮合及松脱压力供应到至少一个流体通路；以及第一控制阀，该第一控制阀直接地流体连接到至少一个流体通路以及直接地连接到至少两个摩擦啮合装置中的每一个。该第一控制阀可被设置成将啮合及松脱压力通过第一控制阀选择性地按路线直接发送到至少两个摩擦装置。
该至少一个流体通路可包括第一流体通路以及与第一流体通路分开的第二流体通路。该配平系统可被设置成选择性地将啮合及松脱压力供应到第一流体通路以及与第一流体通路相独立地将啮合及松脱压力选择性地供应到第二流体通路。该第一控制阀可直接地流体连接到第一流体通路。
该装置可进一步包括第二控制阀，该第二控制阀直接地流体连接到第一和第二流体通路中的每一个。该第二控制阀可被设置成将第一和第二流体通路中的啮合及松脱压力通过第二控制阀选择性地按路线发送到第一控制阀，以便通过第一控制阀进一步选择性地按路线发送到至少两个摩擦装置中的每一个。
该装置进一步包括第三摩擦装置，该第三摩擦装置被设置成选择性地啮合以及松脱变速器的另一个不同齿轮速比。第二控制阀可直接地流体连接到第三摩擦装置。第二控制阀可被设置成通过第二控制阀将第二流体通路中的啮合和松脱压力选择性地按路线直接发送到第三摩擦装置。
第一控制阀被设置成通过第一控制阀将第一流体通路中的啮合及松脱压力选择性地按路线发送到第二控制阀，以便被第二控制阀进一步选择性地按路线发送到第三摩擦装置。
第一控制阀可包括具有进入冲程位置和退出冲程位置的第一线轴以及第二控制阀可包括具有进入冲程位置和退出冲程位置的第二线轴。第一和第二阀可共同被设置成将第一和第二流体通路中至少一个通路中的啮合压力提供给三个摩擦啮合装置中的至少一个，由此在第一和第二线轴的全部可能位置组合上使三个摩擦啮合装置中的至少一个啮合。
第二控制阀可直接地流体连接到第一主压力流体通路以及也直接地连接到第三流体通路。第二控制阀可被设置成将第一主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到第三流体通路。第二控制阀可直接地流体连接到第二主压力流体通路。第二控制阀可被设置成将第二主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到第三流体通路。
该自动变速器可以是环面牵引式驱动变速器。环面牵引式驱动变速器可包括变速机构以及用于控制变速机构操作的变速机构控制系统。第二控制阀可被设置成将第一和第二主压力流体通路中的压力经由第三流体通路选择性地按路线发送到变速机构控制系统的部件。
一种用于自动变速器中多路齿轮啮合控制的装置包括：三个摩擦啮合装置，每个装置都被设置成选择性地啮合以及松脱变速器的不同齿轮速比；配平系统，该系统被设置成选择性地将啮合及松脱压力供应到至少一个流体通路；第一控制阀，该控制阀直接地流体连接到至少一个流体通路以及直接地连接到三个摩擦啮合装置中两个摩擦啮合装置中的每一个；以及第二控制阀，该控制阀直接地流体连接到至少一个流体通路以及直接地连接到第三摩擦装置。该第一控制阀可被设置成通过第一控制阀将啮合及松脱压力选择性地按路线直接发送到至少两个摩擦装置。该第二控制阀可被设置成通过第二控制阀将啮合及松脱压力选择性地按路线直接发送到第三摩擦装置。
第一和第二控制阀均包括致动器，所述致动器对单独的控制信号作出响应，从而在进入冲程状态与退出冲程状态之间独立地控制第一和第二阀，由此确定出第一和第二阀的操作状态的四个单独组合。
该变速器可确定出三个不同的操作模式，其中在三个不同操作模式中的每个操作模式期间，使三个不同摩擦装置中不同的一个摩擦装置啮合。
该至少一个流体通路包括第一流体通路以及与第一流体通路分开的第二流体通路。该配平系统被设置成在变速器三个不同操作模式之间的过渡期间将啮合压力供应到第一和第二流体通路中的每一个，从而在过渡期间使三个摩擦啮合装置中的两个啮合。
在变速器三个不同操作模式之间的正常过渡期间，第一和第二控制阀的操作状态的四个单独组合中的两个是可能的。第一和第二控制阀的操作状态的四个单独组合中的其余两个表示故障情况。
第一和第二控制阀可被设置成在故障情况期间将啮合压力按路线发送到三个摩擦啮合装置中的至少一个，由此在故障情况期间选择性地啮合变速器不同齿轮速比中的至少一个。
第一和第二控制阀可被设置成在故障情况期间将啮合压力按路线发送到三个摩擦啮合装置中的两个。
一种用于在环面牵引式驱动自动变速器中多路齿轮啮合控制的装置包括：至少两个摩擦啮合装置，每个装置都被设置成可选择性地啮合以及松脱变速器的不同齿轮速比；配平系统，该系统被设置成选择性地将啮合以及松脱压力供应到至少一个流体通路；以及第一控制阀，该控制阀直接地流体连接到至少一个流体通路以及直接地连接到至少两个摩擦啮合装置中的每一个。该第一控制阀可被设置成通过第一控制阀将啮合及松脱压力选择性地按路线直接发送到至少两个摩擦装置。该环面牵引式驱动变速器进一步包括变速机构以及用于控制变速机构操作的变速机构控制系统。
该装置进一步包括第三摩擦装置以及第二控制阀，该第三摩擦装置被设置成选择性地啮合以及松脱变速器的另一个不同齿轮速比，该第二控制阀直接地流体连接到至少一个流体通路、直接地连接到第三摩擦装置、以及直接地连接到第一主压力流体通路。该第二控制阀被设置成通过第二控制阀将啮合及松脱压力选择性地按路线直接发送到第三摩擦装置。该第二控制阀进一步被设置成将第一主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到变速机构控制系统的部件。
该第二控制阀被设置成将第二主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到变速机构控制系统的部件。
附图说明
图1是用于控制环面牵引式驱动自动变速器的操作的系统的一个示例性实施例的框图。
图2A是显示了变速机构的一个示例性实施例的操作的图解，该变速机构形成了图1中所示的环面牵引式驱动自动变速器的一部分。
图2B是进一步显示了图2A中变速机构操作的图解。
图3是电动液压控制系统的一个示例性实施例的示意性图解，该电动液压控制系统形成了图1中所示的环面牵引式驱动自动变速器的一部分。
图4是图3中所示的离合器控制阀的放大视图，显示了它的一个操作状态。
图5是图3中所示的离合器控制阀的放大视图，显示了它的另一个操作状态。
图6是图3中所示的离合器控制阀的放大视图，显示了它的另一个操作状态。
图7是图3中所示的离合器控制阀的放大视图，显示了它的另一个操作状态。
具体实施方式
为了加强对本发明原理的理解，下面对附图中所示多个示例性实施例进行参考并且使用具体语言来描述所述实施例。
下面参考图1，显示了用于控制环面牵引式驱动自动变速器14的操作的系统10的一个示例性实施例的框图。在所示实施例中，动力装置或者能量中心12连接到自动变速器14，使得动力装置12的可旋转输出轴16以常规方式连接到变速器14的可旋转输入轴18。在所示实施例中，输入轴18连接到组合变速机构及齿轮组20，该组合变速机构及齿轮组进一步包括多个可选择性啮合的摩擦装置，例如一个或多个常规的可选择性啮合的离合器或者类似物，以及组合变速机构及齿轮组20的输出连接到可旋转输出轴22。组合变速机构及齿轮组20通过电动液压控制系统24而说明性地被控制，其部分细节随后进一步详细描述。
动力装置12通常是在输出轴16产生旋转驱动动力的装置。动力装置12的示例非限制性地包括以下中的一种或任意组合：一种或多种发动机，例如点燃、压燃或者其它种类的内燃机，蒸汽机，或者通过一种或多种其它燃料源而产生机械能的发动机类型，一种或多种电动机，以及类似装置。
组合变速机构及齿轮组20示意性地包括常规的全环面、牵引式驱动变速机构，该变速机构连接到常规齿轮组。参考图2A和2B，显示了这种全环面、牵引式驱动变速机构40的部分结构性特征的一个示例性实施例。在所示实施例中，变速机构40包括一对相对的、环面形状盘体42和44，所述盘体彼此独立地旋转。例如，盘体42刚性地连接到变速器14的输入轴18，使得盘体42可被动力装置12可旋转地驱动。盘体44刚性地连接到变速机构40的输出轴46，并且可旋转地连接到轴18，使得盘体44围绕着轴18自由地旋转。变速机构40的输出轴46直接地连接到变速器14的输出轴22或者间接地通过一个或多个传动齿轮连接到输出轴22，使得变速机构40的输出轴46驱动车辆(未示出)的一个或多个车轮，该车辆承载着动力装置12和变速器14。
多个滚轮48被示意性地定位在盘体42和44的相对内部、弓形表面之间，以及牵引流体(未示出)被设置在各个滚轮48的滚动表面与盘体42和44的内部表面之间。在所示实施例中，各个滚轮48的滚动表面由此在结构方面没有接触任一盘体42、44的内部表面；转矩而是通过各个滚轮48、经由牵引流体而在两个盘体42、44之间传递。正是因为转矩是经由牵引流体而不是经由滚轮48的滚动表面与盘体42、44的弓形内部表面之间的结构性接触而在两个盘体42、44之间传递，因此该变速机构被称为牵引式驱动装置。
在图2A和2B所示的实施例中，两个滚轮481和482被显示成操作性地定位在两个盘体42、44的相对内部表面之间。常规液压致动活塞形式的滚轮致动器501经由支架521而被连接到滚轮481，以及另一种常规液压致动活塞形式的另一个滚轮致动器502经由支架522而被连接到滚轮482。应当理解的是，支架521和522并不代表滚轮481和482可被旋转驱动所围绕的可旋转轴。相反地，支架521和522代表滚轮481和482绕其旋转的结构。在一个实际的实施方式中，支架521和522被设置成连接到滚轮481和482中心机毂的任一侧面上，使得支架521和522以及致动器501和502将会基本上垂直于显示图2A和2B的页面延伸。
液压控制致动器501和502均示意性地通过选择性地控制施加到致动器一侧的高压液压以及施加到致动器相反一侧的低压液压而进行控制，由此控制从对应的滚轮481和482相对于两个盘体42、44的内部环形表面所传递的转矩。滚轮481和482是自由转向的，并且可对致动器501和502作出响应，从而基于等于输出能量的输入能量来寻求提供发动机的正确传动比匹配与驱动链速度的位置。
在一个示意性实施方式中，变速机构40包括两组或两对盘体42和44，一对盘体42刚性地彼此连接以及一对盘体44也刚性地彼此连接，使得图2A和2B中所示的实施例表示这种实施方式的一半。在这个示意性实施方式中，三个滚轮被定位在每个相对的一组盘体42、44之间，总计六个滚轮481-486以及六个对应的液压控制致动器501-506。然而，可以理解的是，变速机构40的这个特定实施方式仅仅通过示例而被显示及描述，并且还可以替换性地使用包括更多或更少对盘体42、44的变速机构40的其它实施例，所述更多或更少对盘体包括更多或更少滚轮48及液压控制致动器50、和/或被设置成仅仅为局部环面形状。还可以进一步理解的是，尽管变速机构40的操作在此被显示和描述成基本上液压控制，但是本公开内容预期到变速机构40的操作通过纯粹电子或者机电结构而被控制的实施例。
再次参考图1，组合变速机构及齿轮组20内部的齿轮组示意性地包括一个或多个常规的行星齿轮组和/或其它齿轮组，其限定出至少两个可自动选择的齿轮速比并且连接到根据图2显示和描述的变速机构(例如变速机构40)或者与该变速机构整体形成。组合变速机构及齿轮组20进一步示意性地包括多个常规摩擦装置(例如离合器)，所述摩擦装置可被选择性地控制，从而控制变速器14在两个或多个齿轮速比之间的转换。在替换性实施例中，齿轮组可包括超过一个行星齿轮组、包括一个或多个行星齿轮组连同一个或多个其它常规齿轮组、或者仅仅包括一个或多个非行星齿轮组。
在图1所示的示例性实施例中，变速器14包括三个摩擦装置，例如三个常规离合器C1、C2和C3形式。在这个实施例中，每个离合器C1、C2和C3在电动液压控制系统24的控制下以常规方式例如经由流体压力进行操作。在这一点上，流体路径251流体地连接在电动液压控制系统24与离合器C1之间，流体路径252流体地连接在电动液压控制系统24与离合器C2之间，流体路径253流体地连接在电动液压控制系统24与离合器C3之间。齿轮组和离合器C1、C2和C3被示意性地设置成提供变速器14的四个单独操作模式，以及变速器14的各个操作模式通过离合器C1、C2和C3的操作而可选择地控制。
在第一操作模式M1，例如，离合器C1被施加(例如啮合)、同时离合器C2和C3被释放(例如松脱)，并且在这个模式，能够实现向前或者反向发动，并且承载着变速器14的车辆能够以最高大约每小时10英里的车速进行操作。在第二操作模式M2，作为另一示例，离合器C2被啮合，同时离合器C1和C3被松脱，并且在这个模式，车辆能够以大约每小时10-30英里范围内的车速进行操作。在第三操作模式M3，作为又一示例，离合器C3被啮合，同时离合器C1和C2被松脱，并且在这个模式下，车辆能够以超过大约每小时30英里范围的车速进行操作。在第四模式M0，作为最后示例，离合器C1、C2和C3全部松脱，并且这个模式下，变速器14为空档。在图1中所示的电动液压控制系统24的一个实施例中，如在此进一步详细所述，两个空档状态是可能的；即范围(in-range)空档以及所谓的“绝对空档”。在各个操作模式M1、M2和M3之间的过渡状态下，变速机构转矩被示意性地反向，从而辅助从一个操作模式到下一个操作模式的过渡。
系统10进一步包括变速器控制电路30，该电路控制以及管理变速器14的全部操作。变速器控制电路30包括M个操作参数输入OP1-OPM，所述输入经由对应的信号路径261-26M而电连接到包含在电动液压控制系统24内部的对应操作参数传感器，其中M可以是任意正整数。包括在电动液压控制系统24内部的一个或多个操作参数传感器(其示例将会随后描述)在信号路径261-26M上产生对应的操作参数信号，所述信号被变速器控制电路30接收。变速器14进一步包括N个包含在电动液压控制系统24内部的电力可控致动器，所述致动器均经由对应的信号路径281-28N电连接到变速器控制电路30的对应数目致动器控制输出AC1-ACN的不同输出，其中N可以是任意正整数。包含在电动液压控制系统24内部的一个或多个电力可控致动器(其示例将会随后描述)对由变速器控制电路30在对应的信号路径281-28N上所产生的致动器控制信号作出响应，从而控制变速器14的各个操作特征。
示意性地，变速器控制电路30是基于微处理器的，并且包括存储有指令的存储单元32，这些指令可被控制电路30执行从而基本地控制变速器14的操作，并且更具体地控制电动液压控制系统24的操作，如在此将要描述的。然而应当理解的是，本公开内容预见到其它实施例，其中变速器控制电路30并非基于微处理器的，而是被设置成基于存储在存储单元32中的一组或多组硬连接指令和/或软连接指令而基本地控制变速器14的操作以及更具体地控制电动液压控制系统24的操作。
下面参考图3，显示出图1中电动液压控制系统24的一个示例性实施例的示意性图解。在所示的实施例中，电动液压控制系统24被粗略地分成两个单独的控制区段：变速机构控制区段56和离合器控制区段58。常规流体泵60被设置成将变速器流体(例如常规的变速器油)从变速器流体源64(例如常规的变速器油箱)供应到变速机构控制区段56。在所示的实施例中，流体泵60的流体进口经由流体通路62而流体地连接到油箱64。流体泵60的流体出口经由变速机构主流体通路68(VAM)而流体地连接到变速机构主调节块66的进口，并且控制电路30的一个输出信号路径2810被电连接到变速机构主调节块66。变速机构主调节块66包括常规部件(例如一个或多个阀)，对变速器控制电路30在信号路径2810上产生的控制信号作出响应，从而以常规方式将调压变速器流体供应到流体通路68。
变速机构主流体通路68流体地连接到两个变速机构配平阀70和72的流体进口、连接到变速机构故障阀76的一个端部以及也连接到定位于电动液压控制系统24的离合器控制区段58中的离合器控制阀96。变速机构配平阀70和72均包括致动器78和84，所述致动器分别经由信号路径281和282电连接变速器控制电路30。各个变速机构配平阀70和72的另一个流体进口流体地连接到排流装置。变速机构配平阀70的流体出口经由流体通路80而流体地连接到变速机构控制阀82，以及变速机构配平阀72的流体出口经由流体通路86而流体地连接到另一个变速机构控制阀88。在所示实施例中，致动器78和84是说明性的常规电子致动螺线管，以及配平阀70和72是说明性的可变排放阀，该可变排放阀分别地基于由变速器控制电路30分别在信号路径281和282上产生的控制信号而将变压变速器流体供应到流体通路80和86。
电动液压控制系统24的变速机构控制区段56进一步包括另一个变速机构配平阀74，该配平阀包括致动器90，该致动器经由信号路径283而电连接到变速器控制电路30。配平阀74的一个流体进口经由流体路径94流体地连接到离合器控制阀96，以及变速机构配平阀74的另一个流体进口流体地连接到排流装置。变速机构配平阀74的流体出口经由流体通路92流体地连接到变速机构控制阀82和88。致动器90说明性地为常规的电子致动螺线管，以及配平阀74说明性地是可变排放阀，该可变排放阀基于由变速器控制电路30在信号路径283上产生的控制信号而将变压传动流体供应到流体通路92。
另一个常规流体泵98被设置成将变速器流体从油箱64供应到电动液压控制系统24的离合器控制区段58。在所示实施例中，流体泵98的流体进口经由流体通路62流体地连接到油箱64，以及流体泵98的流体出口经由流体通路100流体地连接到离合器及控制主调节、冷却器及润滑块102的流体进口。控制电路30的另一个输出信号路径2811电连接到离合器及控制主调节、冷却器及润滑块102。离合器及控制主调节、冷却器及润滑块102说明性地包括传统部件(例如一个或多个阀)，所述部件对由变速器控制电路30在信号路径2811上所产生的控制信号做出响应，从而将调压变速器流体以常规方式供应到离合器主CLM流体通路100以及供应到控制主COM流体通路104。控制主COM流体通路104进一步流体地连接到变速机构控制阀82和88。
排流回填阀106在排流回填流体通路108内形成排流回填压力EB，该通路108还流体地连接到离合器及控制主调节、冷却器及润滑块102以及也连接到变速机构故障阀76。离合器及控制主调节、冷却器及润滑块102进一步包括常规部件，用于冷却及过滤变速器流体以及用于提供到达变速机构以及变速器14齿轮组中各个齿轮的润滑路径。
变速机构控制阀82和88均包括致动器85和95，所述致动器分别地经由信号路径284和285而电连接到变速器控制电路30。在所示实施例中，致动器85和95说明性地为常规电子致动螺线管。变速器控制阀82进一步包括线轴110，以及致动器85对变速器控制电路30在信号路径284上产生的控制信号做出响应，从而选择性地控制线轴110的位置，由此选择性地控制流体通路112中的流体压力。变速机构控制阀88同样地包括线轴114，以及致动器95对变速器控制电路30在信号路径285上产生的控制信号做出响应，从而选择性地控制线轴114的位置，由此选择性地控制流体通路116中的流体压力。为了本文献，流体路径112和116可在此被分别地称为S1和S2。
S1流体路径(112)流体地连接到常规阻尼器118的一个端部，该阻尼器的相反端部流体地连接到变速机构高压侧流体通路120。在图3中所示的实施例中，变速机构包括6个致动器501-506(例如常规活塞)，以及变速器高压侧流体通路120经由对应的常规阻尼器1221-1226流体地连接到各个致动器501-506的一侧，例如高压侧。常规止回阀124被设置到变速机构高压侧流体通路120与控制主(COM)流体路径104之间，以及另一个常规止回阀126被设置到变速机构高压侧流体通路120与端负荷流体通路128之间。
S2流体路径(116)类似地流体连接到另一个常规阻尼器132的一个端部，该阻尼器的相反端部流体地连接到变速机构低压侧流体通路134。变速机构低压侧流体通路134经由对应的传统阻尼器1361-1366流体地连接到变速机构各个致动器501-506中每一个的相反侧(例如低压侧)。常规止回阀138被设置到变速机构低压侧流体通路134与控制主(COM)流体路径104之间，以及另一个常规止回阀140被设置到变速机构低压侧流体通路134与端负荷流体通路128之间。端负荷流体通路128流体地连接到端负荷安全阀130，该安全阀进一步流体地连接到致动器506的高压侧与低压侧之间。有关端负荷安全阀130操作的一个说明性结构及方法的进一步细节在同时待审美国专利申请No.61/287,020中提供，代理人案号No.46582-209632(ATP-0047-USP)，该申请的公开内容通过参考而被整体结合在此。
端负荷流体通路128进一步流体连接到变速机构故障阀76的相反端部。变速机构故障阀76说明性地包括线轴142，以及经由流体通路144流体地连接到变速机构控制阀82和88。变速机构故障阀76的线轴142对一端的变速机构主流体通路168与相反端的端负荷流体通路128之间的压力差做出响应，从而将可选择流体压力提供到流体通路144。在图3所示的实施例中，如果变速器主流体通路68中的流体压力充分地大于端负荷流体通路128中的压力，那么线轴144被向上驱动以及由此将排流回填流体通路(EB)108流体地连接到流体通路144。这就是图3中所示的线轴142的位置。如果相反地端负荷流体通路128中的压力充分地大于变速器主流体通路68中的流体压力，那么线轴144被向下驱动以及由此将控制主(COM)流体通路104流体地连接到流体通路144。说明性地，变速机构故障阀76被设计成在线轴142的两个极端位置之间具有规定量的滞后，并且在一个实施例中，该滞后大约是15-20％，使得在线轴142改变位置之前VAM68与端负荷流体通路128之间的压力差必须大于大约15-20％。本领域技术人员会理解到，这种滞后值仅仅以示例方式提供并且可以替换性地使用其它滞后值或者没有滞后值。
在所示实施例中，传感器相对于各个变速机构控制阀82和88操作性地定位，从而能够监测这些阀中每一个的操作状态。在一个说明性实施例中，传感器被设置成常规压力开关的形式，尽管可以理解的是，常规压力传感器可被替代任意一个或多个压力开关。在任意情况下，每个压力开关都电连接到变速器控制电路30，从而允许变速器控制电路30监测压力开关的状态以及由此监测阀82和88的操作状态。在图3中所示的实施例中，压力开关146流体地连接到变速机构控制阀82以及经由一个信号路径261电连接到变速器控制电路30。另一个压力开关148流体地连接到变速机构控制阀88，以及经由另一个信号路径262电连接到变速器控制电路30。变速器控制电路30可以操作，从而以已知方式处理由压力开关146和148所产生的信号，从而确定出对应的操作状态，即阀82和88是否致动或者停用。大体关于变速器控制区段56的结构和操作以及特别地与阀70、72、74、82和88相联系的操作及故障情况的进一步细节提供在同时待审美国专利申请No.61/286,974中、代理人案号No.46582-209545(ATP-0042-USP)，在同时待审美国专利申请No.61/286,984中、代理人案号No.46582-209550(ATP-0046-USP)中，以及在同时待审美国专利申请No.61/287,003中，代理人案号No.46582-209548(ATP-0045-USP)中，所述申请的公开内容通过参考而被整体结合在此。
在图3中所示的实施例中，离合器主压力(CLM)被说明性地经由流体通路100供应到电动液压控制系统24的离合器控制区段58。特别地，离合器主流体压力CLM经由离合器主流体通路100流体地供应到一对离合器配平阀150和152的每一个。离合器配平阀150和152一起在此被称为配平系统。离合器配平阀150和152均说明性地包括致动器154和158，所述致动器分别地经由信号路径286和287而被电连接到变速器控制电路30。离合器配平阀150和152中每一个的一个控制流体进口流体地连接到控制主流体通路104，以及每个离合器配平阀150和152中的另一个控制流体进口流体地连接到排流装置。每个配平阀150和152进一步包括可移动线轴156和160，所述线轴基于施加流体压力在两个线轴位置之间移动以分别控制其端部156A和160A的。在所示实施例中，致动器154和158说明性地是常规电子致动螺线管。配平阀150和152均被设置成基于由变速器控制电路30在信号路径286和287上产生的控制信号而选择性地将控制主(COM)压力或者排流供应到线轴156和160的控制端部156A和160A，由此使线轴156和160在它们两个线轴位置之间分别地移动。离合器配平阀150和152进一步经由多个流体通路而彼此流体连接，以及排流回填EB流体通路108被直接地流体连接到配平阀150以及经由配平阀150而间接地连接到配平阀152。
离合器配平阀150和152中每一个的流体出口都经由流体通路172和174而被流体地连接到一对离合器控制阀162和96中每一个的流体进口。离合器配平阀150和152均被设置成选择性地即经由变速器控制电路30分别在信号路径286和287上产生的信号而在变速器控制电路30的控制下将离合器啮合压力(例如离合器主压力CLM)以及离合器松脱压力(例如排流回填EB)独立地提供到流体通路172和174。
离合器控制阀162和96均说明性地分别包括电子致动器(例如电力控制螺旋管)164和168，所述致动器分别地经由信号路径288和289电连接到变速器控制电路30。每个离合器控制阀162和96的一个控制流体进口流体地连接到控制主COM流体通路104，以及另一个控制流体进口流体地连接到排流装置。每个阀162和96均对变速器控制电路30分别在信号路径288和289上产生的控制信号做出响应，从而选择性地将控制主压力(COM)或者排流供应到被各个阀162和96所承载的线轴166和170的控制端部166A和170A，由此使线轴166和170在两个线轴位置之间移动。离合器控制阀162和96可进一步经由流体通路176、178、180和182而彼此流体连接。控制主压力COM流体通路104也直接地流体连接到每个离合器控制阀162和96的其它部分，以及排流回填、EB、流体通路108直接地流体连接到每个离合器控制阀162和96。
离合器控制阀96进一步直接地流体连接到C2离合器流体路径252以及离合器主流体(CLM)或者排流回填(EB)通过致动器154、158、164和168的各个状态组合经由流体路径252而被选择性地供应到C2离合器。离合器控制阀162进一步直接地流体连接到C1和C3离合器流体路径251和253中的每一个，以及离合主流体(CLM)或者排流回填(EB)通过致动器154、158、164和168的各个状态组合而被选择性地通过离合器控制阀162经由流体通路251按路线发送到C1离合器或者经由流体通路253按路线发送到C3离合器。离合器C1-C3由此基于离合器配平阀150和152以及离合器控制阀162和96的致动器154、158、164、168的操作状态、通过使CLM及EB压力通过控制阀162和96而选择性地按路线发送到各个离合器C1-C3，从而选择性地致动(即啮合)以及停用(即松脱)。离合器控制阀96经由流体通路252而直接地流体连接到离合器C2以及离合器C2的控制(即啮合以及松脱)必须由此包括离合器控制阀96的适当控制，从而选择性地将CLM及EB压力按路线发送到离合器C2。另一方面，离合器控制阀162经由流体通路251和253分别直接地流体连接到离合器C1和C3以及离合器C1和C3的控制(即啮合和松脱)必须由此包括离合器控制阀162的适当控制，从而选择性地将CLM和EB压力按路线发送到离合器C1和C3。由于离合器C1和C3在变速器14的正常操作期间从不同时地啮合，因此离合器C1和C3的控制由此通过离合器控制阀162而形成多路。
在所述实施例中，传感器相对于离合器配平阀150和152以及每个离合器控制阀162和96而操作性地定位，从而能够监测阀150、152、162和96中每一个的操作状态以及进一步监测某些变速器操作状态故障。在一个说明性实施例中，这种传感器被提供成常规压力开关的形式，尽管可以理解的是，常规压力传感器可被替换为任意一个或多个压力开关。在任意情况下，每个压力开关都电力连接到变速器控制电路30从而允许通过变速器控制电路30监测压力开关的状态以及由此监测每个阀150、152、162、96的操作状态以及某些变速器操作状态故障。在图3所示的实施例中，例如，压力开关184流体地连接到离合器控制阀162，以及经由一个信号路径263电连接到变速器控制电路30。另一个压力开关186流体连接到离合器配平阀150和152，以及经由另一个信号路径264电连接到变速器控制电路30。另一个压力开关188流体连接到离合器控制阀96，以及经由另一个信号路径265电连接到变速器控制电路30。变速器控制电路30可以操作，以处理由压力开关184、186、和188所产生的信号，从而确定出各个阀150、152、162以及96的对应操作状态(即是否致动或者停用)以及某些变速器操作状态故障。与用于处理由压力开关184、186和188所产生的信号从而监测与阀152、162和96相关的故障状态以及监测某些变速器操作状态故障的方法有关的进一步细节在同时待审美国专利申请No.61/287,031中提供，代理人案号No.46582-209546(ATP-0043-USP)，该申请的公开内容通过参考而被整体结合在此。
下面参考图4-7，显示了离合器控制阀162和96的四种可能操作状态的放大视图。在上述任意操作模式M1-M3中的变速器14的正常操作期间、除了空挡期间，离合器C1-C3中的一个被啮合。然而，在模式过渡期间(例如1-2或者2-3)，在即将啮合的离合器进行啮合以及脱离啮合的离合器松脱时两个离合器被至少短时段内同时地啮合。在这种模式过渡期间，离合器配平阀150和152被致动(即进入冲程)，使得离合器配平阀150将离合器主压力CLM供应到流体通路172以及离合器配平阀152同样地将离合器主压力CLM供应到流体通路174。
在这种情况下，即当流体通路172和174都承载离合器主压力CLM的时候，图4显示出从正常模式1到模式2的过渡情况，其中两个离合器控制阀162和96都被致动(即进入冲程)，使得控制主压力COM通过致动器164而提供给阀线轴166的控制端部166A以及也通过致动器168而提供到阀线轴170的控制端部170A。在线轴166形成的进入冲程位置上，离合器控制阀162流体地将流体通路172连接到C1离合器流体通路251，由此啮合C1离合器。同样地，在线轴170形成的进入冲程位置上，离合器控制阀96流体地将流体通路174连接到C2离合流体通路252，由此啮合C2离合器。线轴166和170的进入冲程位置进一步将排流回填通路108经由流体通路180连接到C3离合器流体通路253，由此排流以及使C3离合器松脱。控制主压力COM通过线轴166和170的进入冲程位置而按路线发送到压力开关184和188。变速器控制电路30处理由压力开关184和186分别在信号路径263和265上所产生的信号，以及相应地将压力开关状态解释为“11”，由此识别出离合器控制阀162和96分别为致动的或者进入冲程的。这个离合器阀位置通常用于启动、反向以及降低前进速度。控制主压力COM也通过线轴170的进入冲程位置经由流体通路176和94而按路线发送到变速机构配平阀90。
图5显示了从正常模式2-模式3过渡的情况，其中离合器控制阀162被停用(即退出冲程)以及离合器控制阀96被致动(即进入冲程)，使得致动器164使阀线轴166的控制端部166A排流，以及控制主压力COM通过致动器168被供应到阀线轴170的控制端部170A。在线轴166产生的停用或者退出冲程位置上，离合器控制阀162经由流体通路182将流体通路172流体地连接到C3离合器流体通路253，由此啮合C3离合器。在线轴170产生的进入冲程位置上，离合器控制阀96将流体通路174流体地连接到C2离合器流体通路252，由此啮合C2离合器。线轴166的退出冲程位置以及线轴170的进入冲程位置进一步将排流装置回填通路108经由流体通路180而流体地连接到C1离合器流体通路251，由此排流以及松脱C1离合器。排流回填压力EB通过线轴166的退出冲程位置而按路线发送到压力开关184，以及控制主压力COM通过线轴170的进入冲程位置而按路线发送到压力开关188。变速器控制电路30处理由压力开关184和188在信号路径263和265上分别产生的信号，以及由此将压力开关状态解释为“01”，由此将离合器控制阀162认定为停用或者退出冲程以及离合器控制阀96被认定为致动或者进入冲程。这个离合器阀位置通常用于更高的向前速度。控制主压力COM被再次通过线轴170的进入冲程位置经由流体通路176和94而按路线发送到变速机构配平阀90。
图6显示了在正常模式-模式过渡期间基本上不会发生的两个离合器控制阀状态中的一个，以及由此代表离合器控制阀的一种故障或失效状态。更具体地，图6中所示的情况下，离合器控制阀162被致动(即进入冲程)，以及离合器控制阀96被停用(即退出冲程)，使得控制主压力COM被致动器164供应到阀线轴166的控制端166A，以及致动器168在阀线轴170的控制端170A排流。在线轴166产生的致动或进入冲程位置上，离合器控制阀162将流体通路172流体地连接到C1离合器流体通路251，由此啮合C1离合器，如图4中所示。在线轴170产生的退出冲程位置上，离合器控制阀96将流体通路174经由流体通路180而流体地连接到C3离合器流体通路253，由此也啮合C3离合器。线轴166的进入冲程位置以及线轴170的退出冲程位置进一步将排流回填通路108经由流体通路178而流体地连接到C2离合器流体通路252，由此排流以及松脱C2离合器。控制主压力COM通过线轴166的进入冲程位置而按路线发送到压力开关184，以及按路线发送到压力开关188的控制主压力COM通过线轴170的退出冲程位置而在线轴170的相对端部排流。变速器控制电路30处理由压力开关184和188在信号路径263和265上分别产生的信号，以及由此将压力开关状态解释为“10”，由此将离合器控制阀162认定为致动或进入冲程以及将离合器控制阀96认定为停用或者退出冲程。由于同时地啮合离合器C1和C3，因此这个离合阀位置在变速器14的正常操作期间基本上不会发生，以及由此对应于故障或者失效情况。然而，应当知道的是，尽管图6中所示的离合阀位置对应于故障或者失效状态，但是离合器控制阀162和96已被设置成通过确保离合器C1-C3中至少一个的啮合而提供了跛行回家能力。变速机构主压力VAM通过线轴170的退出冲程位置经由流体通路94而被按路线发送到变速机构配平阀90。
图7显示了在正常模式-模式过渡期间基本上不会发生的两个离合器控制阀状态中的另外一个，以及由此代表离合器控制阀的另外一种故障或失效状态。更具体地，图7中所示的情况下，离合器控制阀162和离合器控制阀96都被停用(即退出冲程)，使得致动器164在阀线轴166的控制端166A排流以及致动器168在阀线轴170的控制端170A排流。在线轴166和170所产生的停用或退出冲程位置上，离合器控制阀162将流体通路172流体地连接到流体通路178，以及离合器控制阀96将流体通路178流体地连接到C2离合器流体通路252，由此啮合C2。离合器控制阀96的线轴170的退出冲程位置进一步将流体通路174经由流体通路180而流体地连接到C1离合器流体通路251，由此也啮合C1离合器。线轴166和170的退出冲程位置进一步将排流回填通路108流体地连接到C3离合器流体通路253，由此排流以及松脱C3离合器。排流回填EB进一步被线轴166和170的退出冲程位置而按路线发送到两个压力开关184和188。变速器控制电路30处理由压力开关184和188在信号路径263和265上分别产生的信号，以及由此将压力开关状态解释为“00”，由此将离合器控制阀162认定为停用或退出冲程以及将离合器控制阀96认定为停用或者退出冲程。这个离合阀位置在变速器14的正常操作期间基本上不会发生，以及由此对应于故障或者失效情况。然而，应当知道的是，尽管图7中所示的离合阀位置对应于故障或者失效状态，但是离合器控制阀162和96已被设置成通过确保离合器C1-C3中至少一个的啮合而提供了跛行回家能力。与图6中的情况相同，变速机构主压力VAM通过线轴170的退出冲程位置经由流体通路94而被按路线发送到变速机构配平阀90。
尽管本发明已经在前述附图和说明中详细地进行了解释和描述，但是这被认为是说明性的并且并非对特征进行限制，可以理解的是，仅仅说明性实施例被显示和描述以及落入本发明精神之内的全部改变和变形都期望得到保护。

Claims (20)

1.一种用于能够以多种操作模式操作的自动变速器中的多路齿轮啮合控制的装置，包括：
第一摩擦啮合装置和第二摩擦啮合装置，第一摩擦啮合装置和第二摩擦啮合装置中的每个摩擦啮合装置能够选择性地啮合以及松脱，以选择所述变速器的不同齿轮速比；
配平系统，所述配平系统被设置成在所述多种操作模式中的一种操作模式中选择性地将流体以啮合压力和松脱压力中的一种压力供应到第一流体通路和第二流体通路；以及
直接地流体连接到所述第一流体通路和所述第二流体通路以及直接地连接到所述第一摩擦啮合装置和所述第二摩擦啮合装置的第一控制阀，所述第一控制阀被设置成在所述多种操作模式中的所述一种操作模式中选择性地将流体以所述啮合压力按路线发送到所述第一摩擦啮合装置以使所述第一摩擦啮合装置啮合和将流体以所述松脱压力同时按路线发送到所述第二摩擦啮合装置以使所述第二摩擦啮合装置松脱。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一流体通路与所述第二流体通路分开，
所述配平系统被设置成将所述啮合压力及所述松脱压力中的所述一种压力选择性地供应到所述第一流体通路以及与所述第一流体通路相独立地将所述啮合压力及所述松脱压力选择性地供应到所述第二流体通路。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括第二控制阀，所述第二控制阀直接地流体连接到所述第一流体通路和所述第二流体通路中的每一个，所述第二控制阀被设置成将所述第一流体通路和所述第二流体通路的一个中的所述啮合压力及所述第一流体通路和所述第二流体通路的一个中的所述松脱压力通过所述第二控制阀选择性地按路线发送到所述第一控制阀，以便通过所述第一控制阀进一步选择性地按路线发送到所述第一摩擦啮合装置和所述第二摩擦啮合装置中的每一个。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括第三摩擦啮合装置，所述第三摩擦啮合装置能够选择性地啮合以及松脱，以选择所述变速器的另一个不同齿轮速比；
其中，所述第二控制阀被直接地流体连接到所述第三摩擦啮合装置，所述第二控制阀被设置成将所述第二流体通路中的所述啮合压力和所述松脱压力中的一种压力通过所述第二控制阀选择性地按路线直接发送到所述第三摩擦啮合装置。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一控制阀被设置成将所述第一流体通路中的所述啮合压力和所述松脱压力中的一种压力通过所述第一控制阀选择性地按路线发送到所述第二控制阀，以便通过所述第二控制阀进一步选择性地按路线发送到所述第三摩擦啮合装置。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一控制阀包括具有进入冲程位置以及退出冲程位置的第一线轴以及所述第二控制阀包括具有进入冲程位置以及退出冲程位置的第二线轴；以及
所述第一控制阀和所述第二控制阀共同地被设置成将所述第一流体通路和所述第二流体通路中至少一个中的啮合压力供应到所述第一摩擦啮合装置、所述第二摩擦啮合装置和所述第三摩擦啮合装置中的至少一个，由此使得所述第一摩擦啮合装置、所述第二摩擦啮合装置和所述第三摩擦啮合装置中的所述至少一个在所述第一线轴和所述第二线轴的全部可能位置组合上啮合。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二控制阀直接地流体连接到第一主压力流体通路以及也直接地流体连接到第三流体通路，所述第二控制阀被设置成将所述第一主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到所述第三流体通路。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二控制阀直接地流体连接到第二主压力流体通路，所述第二控制阀被设置成将所述第二主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到所述第三流体通路。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述自动变速器是环面牵引式驱动变速器，所述变速器进一步包括变速机构和用于控制所述变速机构操作的变速机构控制系统；
所述第二控制阀被设置成将所述第一主压力流体通路和所述第二主压力流体通路中的压力经由所述第三流体通路选择性地按路线发送到所述变速机构控制系统的部件。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自动变速器是还包括变速机构的环面牵引式驱动变速器。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
第三摩擦啮合装置，所述第三摩擦啮合装置能够选择性地啮合以及松脱，以选择所述变速器的另一个不同齿轮速比；以及
第二控制阀，所述第二控制阀直接地流体连接到所述第一流体通路和所述第二流体通路以及直接地连接到所述第三摩擦啮合装置，所述第二控制阀被设置成将啮合及松脱压力通过所述第二控制阀选择性地按路线直接发送到所述第三摩擦啮合装置。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀均包括致动器，所述致动器对单独的控制信号作出响应，从而在进入冲程状态与退出冲程状态之间独立地控制所述第一控制阀和所述第二控制阀，由此确定所述第一控制阀和所述第二控制阀的操作状态的四个单独组合。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述多种操作模式包括三个不同操作模式，在三个不同操作模式中的每个操作模式期间，使所述第一摩擦啮合装置、所述第二摩擦啮合装置和所述第三摩擦啮合装置中不同的一个摩擦啮合装置被啮合。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一流体通路与所述第二流体通路分开；以及
所述配平系统被设置成在所述变速器的三个不同操作模式之间的过渡期间将啮合压力供应到所述第一流体通路和所述第二流体通路中的每一个，从而在所述过渡期间使所述第一摩擦啮合装置、所述第二摩擦啮合装置和所述第三摩擦啮合装置中的两个摩擦啮合装置啮合。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，在所述变速器的三个不同操作模式之间的正常过渡期间，所述第一控制阀和所述第二控制阀的操作状态的四个单独组合中的两个是可能的；以及
所述第一控制阀和所述第二控制阀的操作状态的四个单独组合中的其余两个表示故障情况。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀被设置成在所述故障情况期间将啮合压力按路线发送到所述第一摩擦啮合装置、所述第二摩擦啮合装置和所述第三摩擦啮合装置中的至少一个，由此在所述故障情况期间选择所述变速器的不同齿轮速比中的至少一个。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀被设置成在所述故障情况期间将啮合压力按路线发送到所述第一摩擦啮合装置、所述第二摩擦啮合装置和所述第三摩擦啮合装置中的两个。
18.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述环面牵引式驱动变速器还包括用于控制变速机构的操作的变速机构控制系统。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括第三摩擦啮合装置，所述第三摩擦啮合装置能够选择性地啮合以及松脱，以选择所述变速器的另一个不同齿轮速比；以及
第二控制阀，所述第二控制阀直接地流体连接到所述第一流体通路和所述第二流体通路、直接地连接到所述第三摩擦啮合装置、以及直接地连接到第一主压力流体通路，所述第二控制阀被设置成将啮合及松脱压力通过所述第二控制阀选择性地按路线直接发送到所述第三摩擦啮合装置，所述第二控制阀进一步被设置成将所述第一主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到所述变速机构控制系统的部件。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第二控制阀被设置成将第二主压力流体通路中的压力选择性地按路线发送到所述变速机构控制系统的部件。
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