CN102818011A - 控制车辆的变速器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制车辆的变速器的方法，可以包括：响应于所述车辆的减速，开始目标齿轮的变速齿轮与输出轴之间的同步，以从当前齿轮换档到被设定为所述目标齿轮的低速档齿轮；在已经完成所述输出轴与输入轴之间通过所述目标齿轮的变速齿轮的同步之后，将所述输出轴与所述输入轴之间同步状态维持预定时间段；以及在维持所述同步状态之后，完成与所述目标齿轮的啮合，以完成齿轮的换档。

Description

控制车辆的变速器的方法
技术领域
本发明总体上涉及控制车辆的变速器的方法，更特别地，本发明涉及这样一种技术，当响应于具有包括DCT(double clutch transmission，双离合器变速器)等等的AMT(automated manual transmission，电控机械式自动变速器)的车辆的减速来进行换档时，其能够防止发生换档冲击。
背景技术
参考图1来描述当具有常规DCT的车辆减速时的减档的过程。
当车辆减速时，变速器控制器驱动致动器，从而操作相应的同步器来实现低于当前齿轮的目标齿轮的齿轮啮合。
典型地，致动器直线移动同步器的啮合套(sleeve)，以执行相关的变速齿轮(speed shift gear)的同步和啮合。
如上文所述，当致动器开始操作时，啮合套通过键(key)来朝向目标齿轮的离合器齿轮压缩同步器闭锁环(synchronizer ring)，以使同步开始(在图1的时间点T1)。与目标齿轮的变速齿轮啮合的第二输入轴与输出轴同步，从而第二输入轴的每分钟转数增加。
在该过程中，第二输入轴的每分钟转数的增加是由输出轴的旋转力通过同步器传递到第二输入轴造成的。这意味着使用输出轴的扭矩来增加与第二输入轴有关的惯性质量的速度。由于从输出轴传递到第二输入轴的扭矩，从第二输入轴到输出轴的诸如齿轮等等的元件的齿隙游移排列在一个方向上。
之后，如上文所述来执行同步，第二输入轴的每分钟转数变得等于输出轴的每分钟转数。随后，当通过致动器的操作进一步移动啮合套时，啮合套越过(pass over)同步器闭锁环和键。因此，啮合套推压同步器闭锁环的压缩力被去除，导致同步的瞬间破坏(从T2到T3)。
之后，当通过致动器的操作进一步移动啮合套时，啮合套与目标齿轮的离合器齿轮啮合，因此完成齿轮换档(T3之后)。
在同步破坏期间，如果不存在由于第二输入轴的转动所引起的摩擦阻力，则第二输入轴自由转动，因此维持处于同步状态时的每分钟转数。由于车辆在减速，输出轴的每分钟转数减小。作为结果，就在啮合套与离合器齿轮啮合之前，第二输入轴的每分钟转数超过输出轴的每分钟转数。
在该状态下，如果啮合套只是移动并且与离合器齿轮啮合，则扭矩在第二输入轴转动输出轴的方向上施加到元件上，所述第二输入轴比输出轴快。因此，在同步开始时已排列在一个方向上的元件的齿隙游移重新排列到相反方向上。由于这种现象，高速转动的第二输入轴和输出轴之间的诸如齿轮的元件彼此碰撞，因此导致冲击。
在常规技术的上述过程期间所引起的这种换档冲击以及噪声使车辆的安静性变差，引起用户不适，并且降低了车辆的可销售性。
公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种以如下方式控制车辆的变速器的方法：当响应于具有通过致动器操作啮合套来执行同步的变速器机构的车辆的减速，从当前齿轮换档到低速档齿轮时，能够防止输入轴和输出轴之间的元件之间出现的齿隙游移引起换档冲击和噪声，因此提高了换档质量，从而改善车辆的安静性和乘坐舒适感，并且提高车辆的可销售性。
在本发明的一方面中，一种控制车辆的变速器的方法可以包括：响应于所述车辆的减速，开始目标齿轮的变速齿轮与输出轴之间的同步，以从当前齿轮换档到被设定为所述目标齿轮的低速档齿轮；在已经完成所述输出轴与输入轴之间通过所述目标齿轮的变速齿轮的同步之后，将所述输出轴与所述输入轴之间同步状态维持预定时间段；以及在维持所述同步状态之后，完成与所述目标齿轮的啮合，以完成齿轮的换档。
开始同步可以包括控制致动器以开始朝向所述目标齿轮的离合器齿轮直线移动所述目标齿轮的啮合套，维持同步状态可以包括控制所述致动器以停止所述啮合套的直线移动，完成与所述目标齿轮的啮合可以包括控制所述致动器以额外地直线移动所述啮合套。
在开始同步时，当所述输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率时的所述啮合套的位置被确定为标准位置，在维持同步状态时，控制所述啮合套的位置以处于所述标准位置。
控制所述啮合套的位置以处于上限和下限之间，所述上限和所述下限分别高于和低于所述标准位置。
所述方法可以包括在开始同步状态之后和维持同步状态之前，当所述输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率时，保持所述啮合套的位置。
将维持的预定时间段设定为：直到由正在减速的所述输出轴使得在同步状态开始时已经排列到一个方向上的所述输入轴和所述输出轴之间的元件的齿隙游移排列到相反方向为止所需要的时间段。
在本发明的另一方面中，一种控制车辆的变速器的方法可以包括：当响应于所述车辆的减速，需要从当前齿轮换档到被设定为目标齿轮的低速档齿轮时，使用致动器来移动啮合套，以开始所述目标齿轮的变速齿轮与输出轴之间的同步；在已经完成所述输出轴与输入轴之间通过所述目标齿轮的变速齿轮的同步之后，将所述输出轴与所述输入轴之间同步状态维持预定时间段；以及在维持所述同步状态之后，完成与所述目标齿轮的啮合，以完成齿轮的换档。
在通过移动所述啮合套开始所述目标齿轮的变速齿轮与所述输出轴之间的同步之后，在所述输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率时保持所述啮合套的位置，以使用所述目标齿轮的变速齿轮完成所述输出轴与所述输入轴之间的同步，并且将所述输出轴与所述输入轴之间的同步状态维持所述预定时间段。
将所述预定时间段设定为：直到由正在减速的所述输出轴使得在通过所述啮合套的移动来开始同步时已经排列到一个方向上的所述输入轴和所述输出轴之间的元件的齿隙游移排列到相反方向为止所需要的时间段。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
附图说明
图1是显示当具有常规DCT的车辆减速时的减档的曲线图。
图2是根据本发明的示例性实施方式的控制车辆的变速器的的方法的流程图。
图3是显示根据图2的控制方法的齿轮换档的曲线图。
应理解的是，附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。
在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各个实施方式，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方式。
下面将参考附图，对本发明进行具体解释。
参考图2和图3，根据本发明的示例性实施方式的控制车辆的变速器的方法包括齿轮换档开始步骤S10、同步维持步骤S20和齿轮换档完成步骤S30。在齿轮换档开始步骤S10中，当需要响应于车辆的减速从当前齿轮换档到低速档齿轮时，目标齿轮的变速齿轮与输出轴之间的同步开始。在同步维持步骤S20中，在完成输出轴和输入轴之间通过目标齿轮的变速齿轮的同步之后，将同步状态维持预定时间段。在齿轮换档完成步骤S30中，在同步维持步骤S20之后，通过完成与目标齿轮的啮合来完成齿轮换档。
这样，在本发明的示例性实施方式中，在齿轮换档开始步骤S10和齿轮换档完成步骤S30之间执行同步维持步骤S20，从而使已处于齿轮换档开始步骤S10所引起的齿隙游移排列状态的输入轴和输出轴顺畅地重新排列到相反方向上。因此，与常规技术不同，可以防止由于齿隙游移的方向上的变化而出现换档冲击和噪声。
通过控制致动器开始朝向目标齿轮的离合器齿轮移动目标齿轮的啮合套来执行齿轮换档开始步骤S10。参考图3，当响应于车辆的减速产生从当前齿轮换档到目标齿轮的命令时，从T0开始操作致动器，从而啮合套开始移动。从T1开始产生同步力，以使同步开始，从而缓慢增加输入轴的每分钟转数。
图3显示了包括第一输入轴和第二输入轴的DCT的齿轮换档，以供参考。齿轮需要换档到的目标齿轮为第二齿轮，连接到目标齿轮的输入轴表示第二输入轴。因此，从图3的状况判断，本发明的描述中所提到的输入轴指的是第二输入轴。
此外，以如下方式配置本实施方式中作为前提的变速器的同步器：通过啮合套的直线运动朝向离合器齿轮压缩同步器闭锁环以开始同步，当啮合套越过同步器闭锁环并且与离合器齿轮啮合时，完成齿轮换档，操作与目标齿轮的变速齿轮结合的离合器齿轮，从而通过啮合套与离合器齿轮将动力从设置在啮合套的中部的轮毂传递到变速齿轮，致动器在变速器控制器的控制下直线移动啮合套。
通过控制致动器停止啮合套的直线移动来执行同步维持步骤S20。通过控制致动器额外地直线移动啮合套来执行齿轮换档完成步骤S30。
换言之，本发明使用能够应用于包括通过控制致动器以控制啮合套的直线移动来执行齿轮换档的DCT的大多数AMT的技术。通过控制致动器来执行包括齿轮换档开始步骤S10、同步维持步骤S20以及齿轮换档完成步骤S30的全部步骤。特别地，通过控制致动器来执行同步维持步骤S20，以使啮合套停止或者将啮合套的位置限制在预定的范围内。
在本实施方式中，本发明的方法在齿轮换档开始步骤S10之后和同步维持步骤S20之前进一步包括啮合套保持开始步骤S15，在啮合套保持开始步骤S15中，当输入轴的每分钟转数增长率(rpm increase rate)达到预定每分钟转数增长率时，保持啮合套的位置。
换言之，在齿轮换档开始步骤S10中，将输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率(rpm_grad_tg)时的啮合套的位置确定为标准位置，控制同步维持步骤S20中的啮合套的位置处于标准位置。这对应于图3的时间点T2。
详细地说，在输入轴的每分钟转数与输出轴的每分钟转数完全同步之后(也就是说，在图3的时间点T3之后)，同步维持步骤S20开始。此时，啮合套的位置是在啮合套保持开始步骤S15中已经确定的啮合套的位置。从啮合套保持开始步骤S15到同步维持步骤S20完成，连续控制啮合套的位置处于标准位置。
如上文所述，简单地保持啮合套处于标准位置是控制啮合套处于标准位置的方法的详细示例之一。在另一示例中，如图3所示，可以使用一种方法，将上限(L_sync_max)和下限(L_sync_min)设定在高于和低于标准位置处，控制啮合套的位置(L_sync)处于上限和下限之间。
同时，术语“预定每分钟转数增长率(rpm_grad_tg)”的含义是在齿轮换档开始步骤S10中，当输入轴与输出轴同步并且其每分钟转数随着啮合套朝向目标齿轮的离合器齿轮移动而增加时，输入轴的每分钟转数在输入轴的每分钟转数开始线性增加的时间点处对时间的增长率。在物理术语中，术语“预定每分钟转数增长率(rpm_grad_tg)”的含义是输入轴的每分钟转数在已经线性增加到尽管啮合套维持其当前状况而不再有任何的移动但是能够确保齿轮换档中令人满意的响应性的范围之后，输入轴的每分钟转数在输入轴的每分钟转数达到输出轴的每分钟转数的时间点处按照时间的变化。可以通过多个试验和分析来确定预定每分钟转数增长率。
因此，如上文所述，当作为同步的结果，输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率时，啮合套保持开始步骤S15开始，然后执行同步维持步骤S20。此处，输入轴的每分钟转数在啮合套保持开始步骤S15之后线性增加，之后与输出轴的每分钟转数同步，而不会经历输入轴的每分钟转数超过输出轴的每分钟转数的过调(over-shooting)现象。从该时间点开始，执行同步维持步骤S20。
将同步维持步骤S20的预定时间段设定成：直到由正在减速的输出轴使得在齿轮换档开始步骤S10中已经排列到一个方向上的输入轴和输出轴之间的元件的齿隙游移排列到相反方向为止所需要的时间段。也优选地通过试验和分析来确定预定时间段。作为参考，在图3中，同步维持步骤S20是从T3到T4的操作。
在同步维持步骤S20中，啮合套维持几乎固定的状态。因此，与常规的典型齿轮换档不同，在输入轴最初已经与输出轴同步之后，即使是在发生同步破坏的时间点，输入轴也连续地连接到输出轴，因此维持同步状态。
此时，由于车辆正在减速，输出轴的每分钟转数减小。在齿轮换档开始步骤S10中，当与输出轴的每分钟转数同步时，输入轴的每分钟转数增加，在已经完成同步之后，在同步维持步骤S20期间，响应于输出轴的每分钟转数，输入轴的每分钟转数减小。
在同步维持步骤S20中，由于转动惯量，输入轴偏置，以便以比输出轴的速度更高的速度转动。与此相反，由于车辆的减速使得输出轴的每分钟转数缓慢减小，在齿轮换档开始步骤S10中由于输出轴使输入轴的每分钟转数增加而处于所引起的齿隙游移排列的相关元件由于输出轴使得输入轴的每分钟转数减小而重新排列到相反方向。该状态与输入轴操作输出轴的状态相同。因此，在这之后，当将动力从输入轴传递到输出轴时，能够防止由于相关元件的齿隙游移排列的变化而出现换档冲击或者噪声。
与齿隙游移排列有关的术语“相关元件”表示同步器的元件，例如轮毂、啮合套、离合器齿轮、变速齿轮等等，其与目标齿轮有关。
在已经完成同步维持步骤之后，执行齿轮换档完成步骤，在齿轮换档完成步骤中，啮合套进一步移动以与目标齿轮的离合器齿轮完全啮合。
此处，如果将用于进一步移动啮合套的力设定在合适的程度，以使其不会过大或者不足，则可以防止发生另一齿隙游移，并且可以防止齿轮之间的碰撞，从而进一步提高齿轮换档质量。
如上文所述，在根据本发明的示例性实施方式的控制车辆的变速器的方法中，当响应于具有通过致动器操作啮合套来执行同步的变速器机构的车辆的减速从当前齿轮换档到低速档齿轮时，能够防止输入轴和输出轴之间的元件之间出现的齿隙游移引起换档冲击和噪声。因此，提高了换档质量，从而改善了车辆的安静性和乘坐舒适感，并且提高了车辆的可销售性。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (9)

1.一种控制车辆的变速器的方法，包括：
响应于所述车辆的减速，开始目标齿轮的变速齿轮与输出轴之间的同步，以从当前齿轮换档到被设定为所述目标齿轮的低速档齿轮；
在已经完成所述输出轴与输入轴之间通过所述目标齿轮的变速齿轮的同步之后，将所述输出轴与所述输入轴之间同步状态维持预定时间段；以及
在维持所述同步状态之后，完成与所述目标齿轮的啮合，以完成齿轮的换档。
2.根据权利要求1所述的控制车辆的变速器的方法，其中
开始同步包括控制致动器以开始朝向所述目标齿轮的离合器齿轮直线移动所述目标齿轮的啮合套；
维持同步状态包括控制所述致动器以停止所述啮合套的直线移动；以及
完成与所述目标齿轮的啮合包括控制所述致动器以额外地直线移动所述啮合套。
3.根据权利要求2所述的控制车辆的变速器的方法，其中在开始同步时，当所述输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率时的所述啮合套的位置被确定为标准位置，在维持同步状态时，控制所述啮合套的位置以处于所述标准位置。
4.根据权利要求3所述的控制车辆的变速器的方法，其中控制所述啮合套的位置以处于上限和下限之间，所述上限和所述下限分别高于和低于所述标准位置。
5.根据权利要求2所述的控制车辆的变速器的方法，进一步包括：
在开始同步状态之后和维持同步状态之前，当所述输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率时，保持所述啮合套的位置。
6.根据权利要求1所述的控制车辆的变速器的方法，其中将维持的预定时间段设定为：直到由正在减速的所述输出轴使得在同步状态开始时已经排列到一个方向上的所述输入轴和所述输出轴之间的元件的齿隙游移排列到相反方向为止所需要的时间段。
7.一种控制车辆的变速器的方法，包括：
当响应于所述车辆的减速，需要从当前齿轮换档到被设定为目标齿轮的低速档齿轮时，使用致动器来移动啮合套，以开始所述目标齿轮的变速齿轮与输出轴之间的同步；
在已经完成所述输出轴与输入轴之间通过所述目标齿轮的变速齿轮的同步之后，将所述输出轴与所述输入轴之间同步状态维持预定时间段；以及
在维持所述同步状态之后，完成与所述目标齿轮的啮合，以完成齿轮的换档。
8.根据权利要求7所述的控制车辆的变速器的方法，其中在通过移动所述啮合套开始所述目标齿轮的变速齿轮与所述输出轴之间的同步之后，在所述输入轴的每分钟转数增长率达到预定每分钟转数增长率时保持所述啮合套的位置，以使用所述目标齿轮的变速齿轮完成所述输出轴与所述输入轴之间的同步，并且将所述输出轴与所述输入轴之间的同步状态维持所述预定时间段。
9.根据权利要求8所述的控制车辆的变速器的方法，其中将所述预定时间段设定为：直到由正在减速的所述输出轴使得在通过所述啮合套的移动来开始同步时已经排列到一个方向上的所述输入轴和所述输出轴之间的元件的齿隙游移排列到相反方向为止所需要的时间段。
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