CN103161929B - 一种变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有输入轴、输出轴、以及用于实现比率升挡的后继离合器和前序离合器的多比率变速器。变速器还包括用于控制换挡的变速器控制器。在比率升挡的转矩阶段中，控制器增加输入转矩。然后，控制器估计后继离合器目标转矩。控制器控制转矩输入以确保前序离合器保持锁定。控制器测量变速器的转矩传输元件的实际传输值，并且使用实际传输值校正后继离合器的目标转矩，藉此在升挡中以最低限度的沿输出轴的转矩瞬变实现后继摩擦元件的增加转矩。

Description

一种变速器

技术领域

本发明涉及一种在自动车辆变速器中控制速比升挡的系统和方法，其用于实现升挡期间减少的变速器输出轴转矩瞬变。

背景技术

已知的自动车辆的自动变速器包含级比控制以根据变化的驾驶状况实现速比改变。对于本说明书，术语“速比”定义为变速器输入轴转速除以变速器输出轴转速。

当驾驶情况需要变速器传动装置从低比率(高速比)到高比率(低速比)的比率转换时，发生所谓的速比升挡。传动装置可以包括，例如行星式齿轮系统或者平行轴式齿轮系统。通过摩擦转矩建立装置，例如多盘式离合器和多盘式制动器，实现自动齿轮比转换。摩擦转矩建立装置包括可以液压地或机械地促动的摩擦元件，例如多片式离合器和带式制动器。

级比自动变速器将多个摩擦元件用于自动齿轮比转换。当一个摩擦元件啮合并且第二摩擦元件分离时，从低齿轮比到高齿轮比的比率转换与离合器到离合器的升挡同步发生。一个摩擦元件可以称为前序离合器(off-goingclutch)(OGC)。当可以被称为后继离合器(oncomingclutch)(OCC)的第二摩擦元件啮合以产生升挡时，前序离合器释放。升挡事件分为准备阶段、转矩阶段、惯性阶段。

在准备阶段中，变速器控制器降低OGC最大转矩以为其释放做准备，同时调节OCC促动器的位置以为其啮合做准备。在转矩阶段中，控制器以受控方式增加OCC最大转矩，而OGC仍然啮合或者被容许以受控的滑移率滑移。这导致通过OGC传递的转矩根据OCC的最大转矩的增加而显著下降。在紧接着准备阶段的转矩阶段中，控制器可以维持足够的OGC最大转矩以保持OGC牢固地啮合或锁定。可选择地，控制器可以容许OGC以受控的速率滑移。

在常规控制系统的转矩阶段，当变速器输出轴转矩下降时，通过OGC传输的转矩下降。这产生所谓的转矩缺口。大的转矩缺口可以被车辆乘员感受为不愉快的换挡震动。当OGC释放或者不具有明显的最大转矩时，惯性阶段开始。

发明内容

本发明的不同实施例提供了相关的优势。例如，不同的实施例消除或者减少升挡事件中的瞬变转矩干扰，例如转矩缺口效应。在具有压力操纵促动器的变速器控制系统的情况下，变速器控制器可以使用摩擦元件促动器压力提供估计的摩擦元件转矩目标。在一个实施例中，控制器执行软件控制策略中的控制算法，而无需知道后继和前序摩擦元件的实际转矩曲线。

在本发明的一个实施例的控制系统中，动力系传感器可以提供操作变量，例如输出转矩，的直接读取。转矩传感器可以连同变速器和传动系部件的物理性质和函数、支配那些函数和适当转移函数的算法一起为后继和前序离合器提供精确转矩值。在促动器压力的计算中，传感器以闭环方式提供用于校正摩擦元件转矩估计值的转矩回馈信号。

本发明包括用于调整促动器以实现输出轴的最小转矩干扰的控制策略。控制策略和相关的算法可以确定所需的离合器转矩，并且，根据离合器模式，假定将使用离合器压力指令和离合器转矩之间的已校准的转移函数传递此转矩。然而，离合器促动器是非线性的，并且其对于控制压力的响应受到如变速器油温和其他环境因素这样的变量的影响。这可以导致OCC转矩瞬变和干扰。转矩传感器可以提供升挡过程中的实际离合器转矩的实时反馈。

本发明阐述了一种反馈控制，其使用一个或多个传感器(例如转矩传感器)产生实际的实时传感器反馈(例如转矩反馈)，以计算后继摩擦元件转矩从而确保后继摩擦元件转矩跟随目标转矩，并且获得所需的前序摩擦元件转矩从而确保前序摩擦元件根据换挡的特定阶段或者进度根据需要保持锁定。转矩传感器信号用于将校正的后继和前序摩擦元件转矩值计算成直接转矩测量值。例如，转矩传感器可以位于变速器转矩输入轴或者变速器转矩输出轴，或者位于这两个位置。其他位置的转矩可以使用传感器直接读数计算。

当变速器输入和输出转矩已知时，可以使用例如申请日期为2010年8月23日、专利申请号为12/861,387的美国专利申请所公开的技术计算换挡期间的摩擦元件转矩，该申请已转让予本发明的受让人。也可以参照申请日期为2009年4月9日专利公开号为2010/0262344的美国专利申请，其也已转让予本发明的受让人。这些参照阐明了，例如，如果仅测量输出轴转矩时如何估计输入轴转矩，反之亦然。

通过了解摩擦元件转矩，可以改善算法的性能和可预测性，因为能够确定摩擦元件转矩是否实际达到并能够提供OCC促动器压力的精确调节，使得在OGC保持锁定时OCC的转矩瞬变最小化。使用控制方程确定OCC最大转矩的目标水平，以实现从升挡的转矩阶段到惯性阶段的无缝输出轴转矩转换。

已转让给本发明的受让人的共同待审的部分继续专利申请披露了一种在无传感器反馈的多重比率变速器中实现平滑升挡的控制策略。该共同待审的专利申请的申请号为12/871,485，申请日为2010年8月30日。本发明具有与该共同待审的申请共有的某些特征。

已转让给本发明的受让人的共同待审的申请披露了一种在中间轴变速器具有传感器反馈的多重比率变速器中实现平滑升挡的控制策略，尤其是其中在转矩阶段OGC具有受控滑移。该共同待审申请的申请号为13/155,867，申请日为2011年6月8日。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的级比行星自动变速器的示例；

图1a是根据本发明的实施例用于控制比率转换的控制系统的元件的示意图；

图2是如图1中所示的级比行星自动变速器的示例，其中传动装置调整为第一挡运行；

图3是如图1中所示的级比行星自动变速器的示例，传动装置调整为第二挡运行；

图4是如图1中所示的级比行星自动变速器的示例，其中传动装置配置为第三齿轮比运行；

图5是显示行星变速器的同步的、离合器到离合器的升挡控制的换挡特征的时间曲线图示例，该行星变速器的特征在于所谓的输出轴转矩缺口：

图6是与图5对应的根据本发明实施例的行星变速器同步升挡控制的换挡特征的时间曲线图示例；

图7是根据本发明实施例具有锁定的前序离合器的升挡控制的功能流程图；

图8是根据本发明另一实施例具有锁定的前序离合器的升挡控制的功能流程图；以及

图9是根据本发明另一实施例具有锁定的前序离合器的升挡控制的功能流程图。

具体实施方式

按照要求，以下披露了本发明的详细实施例；然而，应当理解，所披露的实施例仅仅是可以实施为各种替代方式的发明的示例。附图未必按比例绘制；可以放大或者最小化某些特征，以显示特定组件的详细信息。因此，在此披露的特定结构和功能的详细信息不应被解释为限制，而仅仅是用于教导本领域技术人员多方面地使用本发明的代表性基础。

图1示出了常规行星级比自动变速器的示例。其包含发动机驱动的转矩输入轴10和变速器输入轴12。变速器输出轴14向变速器转矩输出齿轮16传输转矩。转矩转换器可以置于发动机驱动的转矩输入轴10和变速器输入轴12之间，如附图标记18所示。转矩转换器叶轮21相对于涡轮23具有流体流动关系。定子25置于叶轮21的流入口部分和涡轮23的流出口部分之间。

在图1所示的特定行星变速器中，有三个简单的行星齿轮单元20、22和24。从支架26向转矩输出齿轮传输输出转矩。支架26连接到齿轮单元24的齿圈以及输出轴14。超越联轴器28(OWC)锚定行星齿轮单元24的支架30以防止在一个方向上的旋转，但是提供相反方向上的单向转动。在后退驱动和低比率运行中，支架30被支靠变速器外壳34的联轴器32(图中LOWREV)制动。在前进驱动运行中，齿轮单元20的太阳齿轮通过正向驱动联轴器36(图中FWCCL)锚定到外壳。

在中间比率运行中，齿轮单元24的太阳齿轮被中间联轴器38(INTCL)锚定到外壳34。

在直接驱动中，输入轴12被输入轴12的直接联轴器40(图中DIRCL)抓控，从而通过行星齿轮建立一对一的驱动比率。当啮合时，超速联轴器42(图中O/CRCL)将齿轮单元24的支架和齿轮单元22的齿圈直接连接到输入轴12。图1a示出了作为变速器的转矩源的发动机11。如果变速器具有转矩转换器，发动机转速将等于转换器叶轮21的转速，并且变速器输入转速将等于转换器涡轮转速。

发动机11由发动机电子控制(EEC)13控制，发动机电子控制(EEC)13从控制器15接受控制信号，该控制信号基于多个变量或行驶状况数据，例如发动机节气门位置、发动机转速、所需的发动机转矩、输入和输出转速、以及驾驶者选择的比率范围。变速器控制模块17(TCM)也由控制器15控制。由发动机驱动的泵(P)19在控制器15的控制下向变速器供给离合和制动伺服压力。

如前面提到的，本发明的转矩传感器实施例用于得到后继和前序离合器转矩的直接读取。在图1的行星变速器的情况下，转矩传感器33可以位于转矩输入轴12。同样地，转矩传感器35可以位于转矩输出轴14。当升挡的转矩阶段中不存在明显的惯性转矩时，来自转矩传感器33的测量值表示后继(OCC)和前序离合器(OGC)转矩之和。根据离合器促动器位置或施加力，其测量值通过预校准可读取，离合器转矩可以分解为后继和前序离合器转矩水平。

图2示出了处于第一挡配置的变速器。输入转矩传输到齿轮单元22的太阳齿轮，并且齿轮单元22的齿圈在反作用转矩通过超越联轴器28(图中OWC)传输到外壳34时作为反作用元件。正向联轴器36(图中FWCCL)啮合，以使齿轮单元20的太阳齿轮作为反作用元件。支架26是输出元件，其通过未显示的交叉传动链或转矩传输传动装置向输出传动装置16传输转矩。

图3示出了第二挡配置，其中，通过中间联轴器38(图中INTCL)锚定齿轮单元24的太阳齿轮，并且，通过正向联轴器制动器36(图中FWCCL)锚定齿轮单元20的太阳齿轮。来自轴12的输入转矩传输到齿轮单元22的太阳齿轮。然后驱动转矩分配并传输到支架30和齿轮单元20的齿圈，从而驱动支架26。当齿轮单元22的支架驱动齿轮单元20的齿圈时，建立起通过齿轮单元22的转矩流动路径。齿轮单元20的支架26作为转矩输出部件。

图4中示出了第三挡配置，其中来自轴12的输入转矩通过离合器40(图中DIRCL)传输到齿轮单元24的太阳齿轮。齿轮单元24的支架驱动齿轮单元22的齿圈。齿轮单元24的齿圈驱动齿轮单元20的支架，该支架可驱动地连接到转矩输出传动装置16。转矩输出轴12也向齿轮单元22的太阳齿轮传输转矩。通过齿轮单元22的分配的转矩流动路径延伸到齿轮单元20的齿圈。

根据本发明的实施例的自动变速器可以是如图1-3中所示的行星式，或者平行轴式变速器。速比根据行驶状况发生改变。这如以上所述通过摩擦元件实现。摩擦元件可以是片式离合器或带式制动器，并且可以液压地、机械地、或通过其他方式促动。

在典型的自动变速器升挡事件中，当被称为后继离合器(OCC)的摩擦元件或联轴器啮合以降低速比时，被称为前序离合器(OGC)的不同摩擦元件或联轴器分离。

升挡事件可以分为准备阶段、转矩阶段、和惯性阶段。在准备阶段中，如以上所述，自动变速器控制器减小前序离合器的最大转矩以为其释放做准备，同时调节后继离合器促动器的位置以为其啮合做准备。

在图2所示的第一挡配置中，超越联轴器28(OWC)支靠反应传动装置24的支架，并且正向离合器36(FWCCL)支靠行星齿轮组20的太阳齿轮。所有其他离合器分离。输入轴与输出轴的速比在其变速器的最高值。在升挡事件中，当输入轴12与输出轴14的速比在两个稳态比率值之间变化时，一个或者多个离合器处于啮合或者分离的过程中。

在图3所示的示例中，存在经过行星齿轮组的转矩流动路径的变化。齿轮组的每个组件具有不同水平的转矩，导致各种组件加速或者减速。超越联轴器28(图中OWC)将开始超速，并且此时中间离合器38(图中INTCL)在完全啮合之后将导致输入轴12与输出轴14的速比低于在第一挡中的速比。该换挡需要仅单个离合器转矩的操纵。

图4示出了处于第三挡配置的常规行星级比变速器的示例。为了从第二齿轮比(高速比)改变到第三齿轮比(低速比)，中间离合器38(图中INTCL)分离并且直接离合器40(图中DIRCL)啮合。离合器38(图中INTCL)将被称为前序离合器，直接离合器40(图中DIRCL)将被称为后继离合器(图中OCC)。必须谨慎地操纵两个离合器，以使前序离合器38(图中INTCL)传送的转矩以平顺的方式传输到后继离合器40(图中DIRCL)。这两个离合器的交换导致反作用行星齿轮单元24的太阳齿轮连接到输入轴12，而不是支靠在外壳上。最后，中间离合器38(图中INTCL)完全地分离，而直接离合器40(图中DIRCL)完全地啮合。输入轴与输出轴的速比将低于第二挡中的速比。该换挡顺序需要离合器38(图中INTCL)和40(图中DIRCL)二者的谨慎操纵。

图5示出了从低挡配置到高挡位配置的常规“油门开启(power-on)”升挡。图5中示意性示出的升挡事件是加速器踏板位置大于零级别的升挡。升挡事件发生在恒定的发动机节气门的状况下。如图1-4所示的，此常规升挡控制方法是已知的行星式变速器系统的特性，但是其也能够适用于平行轴式变速器。

图5所示的常规的升挡事件分为准备阶段、转矩阶段和惯性阶段。在对图5的升挡控制的说明中，将假定用两个同步控制的离合器实现升挡，一个离合器从保持状态释放，其称为前序离合器，并且，一个离合器从打开状态啮合，称为后继离合器。其他变速器可以使用除离合器以外的其他类型摩擦元件，但原理将是相同的。

在准备阶段，如附图标记50所示的，前序离合器(OGC)的最大转矩减小，以准备释放OGC。然而，维持足够的OGC最大转矩，以阻止OGC滑移。变速器控制器调节后继离合器(OCC)的离合器压力操作伺服的促动器活塞，以为OCC啮合做准备。如附图标记54所示，在准备阶段结尾，后继离合器(OCC)尚未传递显著的最大转矩。

在转矩阶段，如附图标记56所示，OGC最大转矩进一步减小，同时，如附图标记58所示，控制器增加OCC最大转矩。OGC仍然无滑移地牢固锁定，其维持低挡配置下的转矩流动路径。因此，如附图标记60所示，输入轴转速保持与被低挡齿轮比增大的输出轴转速相同。

因为发动机可以通过转矩转换器连接到输入轴，发动机转速和输入轴转速不一定可互换，因此，在本说明书中使用术语“输入轴转速”而不是发动机转速。

如果要控制OGC最大转矩以产生小滑移，输入轴转速将高于被低挡配置的齿轮比增大的输出轴转速。当OGC滑移时，附图标记56处所标绘的OGC的OGC滑移最大转矩驱动下游齿轮元件一直到输出轴。

在转矩阶段，当前序离合器保持啮合或者锁定时，后继离合器(OCC)最大转矩的增加减少了通过前序离合器(OGC)的转矩净流量。因此，如附图标记62所示，输出轴转矩显著下降，产生表示输出轴转矩显著的、立即的减小的所谓的转矩缺口。大的转矩缺口可以被车辆乘客觉察为迟钝的动力系性能或者不快的换挡震动。

如附图标记64所示的，当前序离合器(OGC)最大转矩减小到不明显的水平时，惯性阶段开始。后继离合器(OCC)传递如附图标记70所示的充足最大转矩，以将附图标记68所示的输入转速降低到接近附图标记66所示的被高挡位配置的比率增大的输出轴转速。如附图标记60所示，在转矩阶段中的输入转速高于惯性阶段中的输入转速。在惯性阶段中，输出轴转矩主要受附图标记70所示的后继离合器(OCC)最大转矩的影响。

图5中还示出了惯性阶段中附图标记72所示的减小的输入转矩。通过控制发动机点火正时实现此减小，这是常规换挡控制策略中的惯常做法。其在校准目标换挡持续时间内使后继离合器(OCC)啮合，而不需要过大的最大转矩。

当后继离合器(OCC)完全啮合时，升挡事件结束。然后，输入轴通过高齿轮比配置牢固地耦合到输出轴。此外，输入转速与被高挡位配置的齿轮比增大的输出轴转速相匹配。在附图标记72处的输入转矩减小被消除，并且输入转矩随后回到点74的水平，点74对应于惯性阶段开始时的输入转矩。输出轴转矩回到附图标记76所示的水平，该水平对应于在高挡位配置中附图标记74的输入轴转矩水平。

与图5的已知升挡控制策略相反，图6示出了根据本发明的用于图1-4中所描述的种类的行星变速器的升挡控制方法的实施例。像图5的情况一样，图6分为准备阶段、转矩阶段、和惯性阶段。在准备阶段中，变速器控制器17(TCM)如附图标记78所示减小前序离合器(OGC)的转矩，以为其释放做准备。通常需要将前序离合器(OGC)转矩保持在高于将容许其滑移的转矩，直到OCC具有足够容量以传递所有的输入转矩。控制器17(TCM)还调节后继离合器(OCC)的促动器位置，以为其啮合做准备。

在转矩阶段中，如轨迹82所示，为OCC的啮合，控制器17(TCM)按照所需的轨迹升高后继离合器(OCC)的转矩。通过使用转矩传感器数据实现的促动器校正可以产生如附图标记83所示的波形轨迹。离合器可以由液压促动器控制，该液压促动器通过用促动器施加压力控制离合器转矩。该校正帮助后继离合器转矩与目标转矩更好地匹配，并且减少促动器压力与离合器转矩之间的离合器促动器转移函数中的无法预料或不寻常的变化引起的错误。

如附图标记84所示，使用发动机转矩填补转矩缺口。因此，输入转矩在附图标记84处增加，而前序离合器(OGC)转矩如附图标记86所示进一步减小，同时不容许OGC滑移。当前序离合器(OGC)锁定时，通过附图标记82处的后继离合器(OCC)最大转矩减小从输入轴传输到输出轴的转矩。因此，通过保持前序离合器(OGC)锁定，变速器控制器17(TCM)可以主动地操纵仅通过调节附图标记82处的后继离合器(OCC)转矩驱动输出轴的转矩水平。

输出轴转矩τ_os可以代数地描述如下：

τ_os＝G_onτ_on+G_offτ_off(1)

其中τ_on是变速器传动装置输入所反映的OCC最大转矩，τ_off是变速器传动装置输入所反映的OGC传输转矩(如果离合器滑移，其将等于容量)，G_off是低挡的齿轮比，G_on是高挡位的齿轮比。方程(1)可以重新排列为：

${\mathrm{\τ}}_{on}=\frac{{\mathrm{\τ}}_{os}-G_{off}{\mathrm{\τ}}_{off}}{G_{on}}---\left(2\right)$

将τ_os改写为τ_os，des，方程(2)可以表示为：

${\mathrm{\τ}}_{on}=\frac{{\mathrm{\τ}}_{os,des}-G_{off}{\mathrm{\τ}}_{off}}{G_{on}}---\left(3\right)$

其中τ_os，des是所需的输出轴转矩。

控制方程(3)提供了OCC最大转矩τ_on水平的系统性自校准，以实现所需的输出转矩曲线τ_os，des，同时OGC在转矩阶段保持锁定。更具体地，在转矩阶段开始之前以及转矩阶段结束之后，可以规定转矩曲线平顺地连接输出轴转矩88，从而消除或者减少转矩缺口。可以根据OGC促动器位置或夹持力估计OGC转矩τ_off，并且可以主动地调节OGC最大转矩，以使OGC容量高于OGC传输的转矩，直到传输的转矩达到零或某些低阈值。因此，对于给定的τ_off，方程(2)规定了实现附图标记88处的所需输出轴转矩所需要的OCC最大转矩τ_on水平。OGC通过齿轮单元向输出传输一部分输出转矩82。

输出轴转矩描述为：

τ_os＝G_offτ_in+(G_on-G_off)τ_on(4)

其中τ_in是输入转矩，例如从发送机经过转矩转换器的转矩。将τ_os替换为所需转矩曲线τ_os，des，方程(4)可以重新排列为：

${\mathrm{\τ}}_{on}=\frac{{\mathrm{\τ}}_{os,des}-G_{off}{\mathrm{\τ}}_{in}}{G_{on}-G_{off}}$ 或者 ${\mathrm{\τ}}_{in}=\frac{{\mathrm{\τ}}_{os,des}-(G_{on}-G_{off}){\mathrm{\τ}}_{on}}{G_{off}}---\left(5\right)$

转矩变量τ_os和τ_in可以表示为：

${\mathrm{\τ}}_{os,des}={\mathrm{\τ}}_{{\mathrm{os}}_0}-{\mathrm{\Δ\τ}}_{os}$ 和 ${\mathrm{\τ}}_{in}={\mathrm{\τ}}_{{\mathrm{in}}_0}+{\mathrm{\Δ\τ}}_{in}---\left(6\right)$

其中和分别是转矩阶段开始时的输出轴转矩和输入轴转矩。Δτ_os和Δτ_in分别表示转矩阶段开始后经过Δt时间时的输出轴转矩和输入轴转矩的变化。将方程(6)代入方程(5)得出：

${\mathrm{\τ}}_{on}=\frac{{\mathrm{\Δ\τ}}_{os,des}+G_{off}{\mathrm{\Δ\τ}}_{in}}{G_{off}-G_{on}}---\left(7\right)$

OCC转矩τ_on可以写为：

${\mathrm{\τ}}_{on}={\mathrm{\τ}}_{{\mathrm{on}}_0}+{\mathrm{\Δ\τ}}_{on}---\left(8\right)$

其中是转矩阶段开始时的OCC最大转矩，Δτ_on是Δt时的OCC转矩变化。将方程(8)代入方程(7)得出：

${\mathrm{\Δ\τ}}_{on}=\frac{{\mathrm{\Δ\τ}}_{os,des}-G_{off}{\mathrm{\Δ\τ}}_{off}}{G_{on}}---\left(9\right)$

其中，Δτ_off＝τ_in-Δτ_on。要注意，方程(9)采用与方程(3)相同的形式，方程(3)是用于确定OCC最大转矩水平的控制方程，该OCC最大转矩水平用于在OGC保持锁定时实现所需输出转矩曲线。

因此，控制方程(5)、(7)和(9)提供了一种系统性策略，用以在转矩阶段中当OGC保持锁定时，自校准用于实现所需输出转矩曲线τ_{os， des}的OCC最大转矩τ_on水平。更具体地，可以规定转矩曲线τ_os，des平顺地连接准备阶段的点90与转矩阶段的点92后之间的输出轴转矩88，从而消除或者减小转矩缺口。

对于附图标记84处的给定的τ_in，方程(5)规定了实现附图标记88处的目标曲线τ_os，des所需的附图标记82处的OCC最大转矩τ_on水平。可选地，对于附图标记82处给定的τ_on，方程(5)可以用于系统地确定实现附图标记88处的τ_os，des所需的附图标记84处的目标τ_in。一旦确定目标水平，可以通过发动机控制τ_in，例如，通过发动机节气门控制、点火正时控制、进气和排气阀正时控制、涡轮增压控制的结合，或者通过例如电动机的辅助转矩源。需要注意，在方程(5)中输入转矩控制耦合到OCC转矩控制。

当OGC释放时，惯性阶段在附图标记92处开始。OGC仅在不明显的水平传输转矩，而OCC传递如附图标记96所示的充足的最大转矩，以将附图标记101所示的输入转速降低到接近附图标记102处的被高挡位比率增大的输出轴转速。图6中的附图标记100处示出了转矩阶段中的输入转速。在此条件下，方程(3)和方程(5)二者可以简化为：

${\mathrm{\τ}}_{on}=\frac{{\mathrm{\τ}}_{os,des}}{G_{on}}---\left(10\right)$

因此，输出轴转矩τ_os94在惯性阶段中主要受附图标记96处的惯性阶段中的OCC最大转矩τ_on影响。此时，OCC最大转矩可以以受控方式减小，直到惯性阶段结束。根据本发明，在惯性阶段中利用方程(10)提供实现从转矩阶段到惯性阶段的无缝输出轴转矩曲线τ_os，des所需要的目标OCC最大转矩τ_on。此外，存在发送机转矩变化的反馈以及效果。

图6示出了惯性阶段中附图标记98处的减小的输入转矩。这在已知的换挡控制方法中是惯常做法。其减小惯性阶段中输入轴减速所产生的惯性转矩，因此容许OCC在目标换挡持续时间内啮合，而不需要过大的最大转矩。当OCC充分啮合以通过高齿轮比将输入轴牢固地耦合到输出轴时，换挡事件完成，当换挡事件完成后，输入转速101与被高挡位的比率增大的输出轴转速102相匹配。在附图标记104处消除发动机转矩减小，并且输出轴转矩回到附图标记106处的水平，该水平对应于高挡位配置下的附图标记108处的输入转矩水平。

图7示出了当OGC在转矩阶段110锁定时本发明的实施例的控制流程图。其阐明了执行图6所描述的换挡控制的系统方法。在转矩阶段110，如框112所示，控制器首先选择所需水平的输出轴转矩τ_os，des。如框114所示，控制器还选择(在离合器的情况下)或者估计(在单向离合器的情况下)所需的OGC最大转矩。如框115所示，调节OGC促动器以确保OGC不滑移。如果OGC是单向离合器，转矩由OCC最大转矩决定。如果OGC是离合器或者其他摩擦元件，通过其促动器位置或促动力的闭环控制或者开环控制调节OGC最大转矩。

如框116所示，控制器根据前序离合器(OGC)转矩的测量值计算前馈OCC转矩(τ_on，ff(k))。可选地，根据其他位置，例如输出轴，的转矩传感器的转矩测量值，可以从计算的OGC转矩确定(τ_on，ff)(k))。

如框117所示，根据后继离合器(OCC)转矩测量值计算反馈转矩校正(τ_on，fb(k))。可选地，根据其他位置，例如输出轴，的转矩传感器的转矩测量值，可以从计算的OCC转矩确定(τ_on，fb(k))。如框117所示，可以使用反馈校正补偿离合器转矩增加中的固有偏差。如图6中附图标记82所示，用于同步离合器到离合器的升挡的增加的后继离合器(OCC)转矩基于理论模型。在实际应用中，离合器促动器对于压力指令的响应受环境因素影响。离合器转矩易变性可能是由于温度变化、粘度变化、促动器结构中的机械元件磨损、碎屑、促动器液体冷却速率、或者任何其他无法预料的或不寻常的变量、或者离合器促动器传递函数的不规则性。

如框116所示，控制器计算前馈后继离合器转矩。如图6中附图标记83所示的曲线由不规则的虚线转矩校正叠加到直线82表示。校正是对抗瞬变转矩干扰的反馈项或信号。虚线83所示的校正反馈可以由例如转矩传感器测量值获得。对应于图5中附图标记58所示的实时跟踪，直线82是后继离合器(OCC)压力或者给定离合器系统的任何适当的促动参数的理论线性实时跟踪。本发明的控制系统将降低转矩瞬变，使得最终的后继离合器(OCC)压力跟踪更类似于图6中所示的直线82。后继离合器转矩校正是以实际转矩值为基准，该实际转矩值使用图1中所示的一个或多个转矩传感器33、35测量。转矩传感器33测量输入轴转矩，转矩传感器35测量输出轴转矩。如果与前序离合器相关的齿轮比(Goff)以及与后继离合器相关的齿轮比(Gon)是已知的，可以使用转矩传感器测量值。图7中框116表示基于所需的OGC转矩的前馈后继离合器(OCC)转矩的计算。

也可以使用其他传感器，例如输入轴转速和输出轴转速，计算后继离合器反馈转矩。因此，可以根据输入轴转矩传感器读数、输出轴传感器读数、输入轴转速传感器读数、以及输出轴转速传感器读数表示后继离合器反馈转矩。实现此目标的代表性方程在前述共同待审的专利申请中提出；即专利申请号12/861,387和专利公开号2010/0262344的专利申请，其已转让予本申请的受让人。

如框116所示，控制器使用方程(3)自校准所需的OCC最大转矩水平。然后，如框118所示，控制器可以调节OCC促动器以实现所需的OCC最大转矩。之前的处理器控制回路(k-1)中的命令转矩与当前处理器控制回路(k)中的当前测量值之间的差值的校正在图7中的附图标记118处执行。

如框120所示，根据命令OCC最大转矩和OGC转矩(变速器传动装置输入所反映的由前序离合器传输的实际转矩)，控制器计算维持当前输入转速加速所需的输入转矩。如框122所示，然后控制器调节转矩生成装置(通常是发动机)以生成计算的输入转矩量。

如框126所示，根据OGC转矩变得足够小或者低于预先指定的阈值τoff，thresh，控制器评估是否达到转矩阶段结尾。如果未达到阈值OGC转矩，或者换句话说，测量的OGC转矩仍然大于预先指定的阈值，控制器重复控制回路124。控制器如框112所示重新估计所需的输出轴转矩，并且如框114所示为下一控制时间步骤k+1等等选择(或者在非同步换挡的情况下估计)OGC转矩。当OGC转矩变得足够小或者低于附图标记126处预先指定的阈值τoff，thresh时，达到转矩阶段末尾。

当达到转矩阶段末尾时，控制器如框128所示释放OGC(假定OGC不是单向离合器)，并且如框130所示进入惯性阶段控制。如框130所示，利用方程(10)确定从转矩阶段到惯性阶段的无缝输出轴转矩转换的目标OCC转矩。

图8示出了减少或者消除前述输出轴转矩干扰的本发明的可选实施例。图8示出了当OGC在转矩阶段锁定以容许图6所描述的换挡控制时本发明的同步换挡控制的另一实施例的控制流程图。图8示出了与图7有所不同的控制策略，该不同在于图8中控制器选择所需的输入转矩，而在图7中控制器选择所需的OGC转矩。

在图8中框132所表示的转矩阶段中，控制器首先如框134所示选择所需的输出轴转矩水平，还如框136所示选择输入转矩。

如框137所示，控制器使用任何可用控制参数使输入转矩达到所需水平。例如，如果转矩生成装置是发动机，控制器通过控制若干变量可以使输入转矩达到所需的水平，该若干变量包含但是不限于：节气门位置、火花/点火正时、进气和排气阀正时、涡轮增压等等。

如框138所示，确定基于测量的OCC转矩(转矩传感器输出)的反馈校正τ_on，fb(k)。可选地，可以由计算的OCC转矩确定(τ_on，fb)(k))，该计算的OCC转矩基于其他位置，例如输出轴，的转矩传感器的转矩测量值。如上所述，如框138所示的校正反馈可以用于调节离合器转矩增加中的易变性。

随后，如框140所示，控制器计算前馈后继离合器转矩。如上所述，后继离合器转矩的校正基于使用图1所示的一个或多个转矩传感器33、35测量的实际转矩值。转矩传感器33测量输入轴转矩，转矩传感器35测量输出轴转矩。如果与前序离合器相关的齿轮比(Goff)以及与后继离合器相关的齿轮比(Gon)是已知的，可以使用转矩传感器测量值。图8中框140表示基于所需的OGC转矩的前馈后继离合器(OCC)转矩的计算。

然后，如框142所示，在附图标记230处调节OCC促动器，以获得τ_on(k)，该τ_on(k)等于τ_on，ff(k)+τ_on，fb(k)。如果OGC不是单向离合器，并且如果OGC具有用于容量控制的促动器，控制器可以如框144所示调解或者减小OGC最大转矩，同时确保OGC保持锁定而不造成滑移。可选地，控制器可以不减小容量，当传输的转矩降低时通过OCC“得到”转矩而保持OGC锁定。

如框146所示，控制器根据OGC转矩水平评估是否达到转矩阶段结尾。如上所述，如框146所示，控制器根据OGC转矩变得足够小或者低于预先指定的阈值τoff，thresh的时间评估是否达到转矩阶段结尾。如果τ_off大于校准阈值，重复控制回路147，程序将回到开始，然后在下一控制回路k+1中重复。否则，将如框148所示释放OGC，并且如框150所示进入惯性阶段控制。如框150所示，利用方程(10)确定从转矩阶段到惯性阶段的相对无缝输出轴转矩转换的目标OCC转矩。

图9示出了当OGC在转矩阶段锁定时本发明的同步换挡控制的第三个可能的实施例的控制流程图。图9的控制流程图有些类似于图7和图8所示的流程图，除了例如在框152所示的转矩阶段起始后选择所需的目标后继离合器转矩。如框154所示，控制器首先选择所需水平的输出轴转矩。如框156所示，控制器还选择所需的OCC最大转矩(τ_on(k))。

然后，如框157所示，进行OCC反馈校正。图9中框157和159所执行的步骤分别对应于图8中所述的步骤138和142。

然后，如框158所示，控制器利用方程(5)自校准所需水平的输入转矩。可选地，也可以利用方程(7)或(9)替代方程(5)，以根据Δτ_on和Δτ_os，des计算在在转矩阶段开始后经过时间Δt后所需的输入转矩增加Δτ_in。

如框160所示，控制器使用任何可用控制参数使输入转矩达到所需水平。如果转矩生成装置例如是发动机，这可以包含前述的任何控制技术。如果OGC不是单向离合器(OWC)并且具有用于容量控制的促动器，如前面针对图8所解释的，控制器可以如框162所示减小OGC最大转矩而不产生滑移。可选地，如前面针对图8所解释的，其可以不减少容量，当传输的转矩减小时保持OGC锁定。

如框164所示，控制器使用关系：τ_off(k)＜τoff，thresh根据OGC转矩水平评估是否达到转矩阶段结尾。如果τ_off(k)不低于τoff，thresh，重复控制回路155。然后控制器为下一个控制时间步骤k＝k+1在附图标记154处选择所需的输出轴转矩，并且在附图标记156选择所需的OCC转矩，等等。当OGC转矩变得低于预先指定的阈值τoff，thresh时，达到转矩阶段结尾。如框166所示，控制器释放OGC，并且进入惯性阶段控制。使用方程(10)确定用于从转矩阶段到惯性阶段的相对无缝输出轴转矩转换的附图标记168处的目标OCC转矩。

在执行本发明的控制策略的过程中，精确地控制发动机转矩和到变速器的输入转矩，以确立离合器啮合和离合器释放的同步化。在转矩阶段结尾，此控制将模仿具有超越联轴器而不是前序离合器的变速器的运行，其影响非同步的升挡。如果转矩转换发生过快，发送机将倾向于经历发动机速度“爆发”。如果前序离合器释放过晚，动力系将经历离合器“停滞”，其将引起由于离合器同步啮合而产生的转矩干扰。增加转矩传感器后，由于传感器可以给予更多的离合器转矩的即时反馈并且减少使离合器啮合和释放同步所需的时间，转矩阶段的持续时间也可以减少。例如图6示出了大约4毫秒的转矩阶段，然而，此时间可以减少。

在准备阶段中进行前序离合器容量的初始减少，以避免过度的前序离合器容量。仅仅需要保持前序离合器容量以避免滑移。

尽管以上示出了示例性实施例，但不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能方式。相反，说明书所使用的文字是说明性文字而不是限制，应当理解，可以做出各种改变而不脱离本发明的精神和范围。此外，可以组合各种执行实施例的特征以形成本发明的进一步实施例。

Claims (6)

1.一种变速器，其特征在于，包含：

输入轴；

输出轴；

在不连续的齿轮比之间升挡过程中被促动的第一和第二离合器，其中，在升挡的转矩阶段中锁定第一离合器；以及

响应输入轴和输出轴中的一个的测量转矩，在转矩阶段中调节第二离合器最大转矩的促动器。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，进一步包含行星齿轮系统。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，进一步包含：

转矩传感器，该转矩传感器设置为测量输入轴和输出轴其中一个传输的转矩并且提供测量的转矩信号。

4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，进一步包含第二转矩传感器，该第二转矩传感器设置为测量输入轴和输出轴中的另一个传输的转矩。

5.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，第一转矩传感器提供输入轴的测量转矩，第二转矩传感器提供输出轴的测量转矩。

6.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，由输入轴的测量转矩与第一离合器和第二离合器其中一个的计算转矩值之间的差值确定第一和第二离合器其中一个的实际转矩值，其中，由输入轴和输出轴其中一个的测量转矩确定计算转矩值。