CN103775624B

CN103775624B - 空档到前进或倒车的变速器换挡中双态离合器组件控制

Info

Publication number: CN103775624B
Application number: CN201310511324.7A
Authority: CN
Inventors: R.B.德卢戈斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2033-10-25
Also published as: CN103775624A; DE102013221179B4; US9200686B2; DE102013221179A1; US20140121923A1

Abstract

一种车辆，包括发动机、变速器和控制器。变速器具有每一个具有多个节点的齿轮组和双态离合器组件。控制器执行一方法，以检测双态离合器接合的请求事件和响应于该请求事件而命令从发动机到输入构件的校准能量脉冲。能量脉冲减少跨双态离合器组件的转差。控制器在脉冲开始的校准窗中应用双态离合器组件，且可以将变速器换挡到倒车或前进。变速器具有控制器、至少第一、第二和第三齿轮组、选择性地连接到第一齿轮组且连续连接到第二齿轮组的输入构件、和连接到第一和第二齿轮组的双态离合器组件。

Description

空档到前进或倒车的变速器换挡中双态离合器组件控制

技术领域

本发明涉及用于在变速器空档时控制双态离合器组件的系统和方法。

背景技术

机动车辆变速器通常使用互连的齿轮元件和离合器来连接可旋转的变速器输入和输出构件，以由此建立期望的变速器速度比。离合器通常是具有一系列摩擦片的流体促动装置。液压活塞被促动，以便压缩摩擦片，且由此经过接合的离合器传递扭矩，或停止离合器和任何被连接的构件的旋转。片式离合器通常通过可变的转差率控制，从而离合器的状态可在完全应用（fullyapplied）到完全释放的范围内，以及为二者之间的任何状态。在一些变速器中，双态离合器（binaryclutch）组件（包括可选择单向离合器（selectableone-wayclutch）、可锁定的飞轮元件、或爪形离合器）被单独使用或与旋转和/或制动的片式离合器联合使用，以建立一个或多个档位状态。不同于常规片式离合器、双态离合器，如其名称所示，具有正好两个可能的状态：完全应用和完全释放状态。在完全释放时，双态离合器可以沿任一旋转方向空转，且由此双态离合器的一侧相对于另一侧有效地打滑。

发明内容

本文公开一种车辆，其具有带双态离合器组件的变速器。变速器经由发动机或另一原动机驱动，且包括一个或多个齿轮组，其至少一个节点连接到双态离合器组件。本发明的双态离合器组件可以是具有两个状态：完全和完全释放状态的任何扭矩传递装置。例如，如上所述，双态离合器组件可以实施为可选择的单向离合器、飞轮元件或爪形离合器。变速器的控制器与双态离合器组件和发动机通信。控制器检测变速器的请求的空档换挡，其在本文中是指任何请求的对双态离合器状态的改变，其为手动地或自动地请求的，在从空档状态中驱动到前进或倒车时发生。

响应于请求的换挡，通过命令来自发动机的校准的能量脉冲（例如校准的发动机速度或发动机扭矩脉冲），控制器选择性地减少跨双态离合器组件的转差，即减少跨双态离合器组件的相对速度。校准的能量脉冲将连接节点（一个或多个）处的转差减少到大约为零的目标转差，本文使用的“大约”意味着将转差减少到零的小的校准范围中，例如±5RPM，从而在双态离合器组件最终应用/接合时任何干扰被最小化。控制器随后命令双态离合器组件的立即接合。变速器可以其后换挡到请求的前进或倒车档位状态。

具体说，本文公开的车辆包括内燃发动机、变速器和控制器。变速器包括多个齿轮组，其每一个具有多个节点，且还包括输入构件和双态离合器组件。输入构件可以连续地连接到发动机和齿轮组中的一个。双态离合器组件可以连接到与输入构件相同的齿轮组。控制器检测变速器的从空档状态到倒车和前进状态中一个的请求换挡，且随后经由处理器命令从发动机到输入构件的校准能量脉冲。校准能量脉冲具有的增加率足以用于将跨双态离合器组件的转差减少到大约零的目标转差。控制器随后接合双态离合器组件，且其后可以在命令校准能量脉冲开始的校准窗内将变速器从空档换挡到倒车或前进状态。

一种方法包括，经由具有处理器的控制器，检测变速器从空档到前进或倒车的请求换挡，变速器包括每一个具有多个节点的多个齿轮组、连续连接到发动机和其中一个齿轮组的输入构件、和连接到与输入构件所连接的齿轮组相同的齿轮组的双态离合器组件。方法还包括响应于请求的换挡，经由处理器命令来自发动机的校准能量脉冲，以由此将经过双态离合器组件的转差减少到大约为零，即充分地接近零，以使得在应用（apply）双态离合器组件时的干扰最小化，且随后在命令校准能量脉冲的校准窗中令双态离合器组件应用。方法进一步可以包括在应用双态离合器组件之后将变速器换挡到前进或倒车。

在一个实施例中，变速器包括每一个具有多个节点的第一、第二和第三齿轮组、输入构件、双态离合器组件和控制器。输入构件选择性地连接到第一齿轮组且连续连接到第二齿轮组，且接收来自原动机（比如发动机）的输入扭矩。双态离合器组件连接到第一和第二齿轮组。控制器配置为命令来自原动机的能量脉冲，如上所述。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是示例性车辆的示意图，其具有带双态离合器组件的自动变速器，经由本发明的控制方法，从空档换挡到前进或倒车时跨所述双态离合器的转差被控制；

图2是在本转差控制方法执行过程中描述被控制的车辆参数的一组迹线；

图3是描述了示例方法的流程图，该示例方法用于在从空档到前进或倒档之前减少跨双态离合器组件的转差。

具体实施方式

参见附图，示例性车辆10示意性地显示在图1中，所示车辆10具有内燃发动机12和自动变速器14。变速器14作为示意性的杆系图被显示，如本领域技术人员可以理解的。变速器14的至少一个节点连接到双态离合器组件25，例如可选择单向离合器、飞轮元件（例如元件F1）、爪形离合器或任何其他具有完全应用/接合和完全释放的双重状态的离合器装置。

控制器60与双态离合器组件25和发动机12通信。控制器60配置为检测从空档状态到前进或倒车的变速器14的需要或请求的换挡。如在本文所述的，控制器60实现校准的发动机能量脉冲（例如速度或扭矩）的选择性使用，以由此利用变速器14的惯性。控制器60通过在变速器14的任何其他惯性部件开始影响连接节点（一个或多个）之前有效地将双态离合器组件25带入或充分地接近零目标转差而实现这一点。双态离合器组件25随后在命令脉冲之后在短校准窗之内应用。用于此的示例性方法100参考图2和3在下文描述，方法100减少双态离合器组件25的应用以及从空档到前进或倒车的随后换挡的噪声、振动和声振粗糙度（NVH），如下所述。

图1的变速器14包括输入构件15和输出构件16。相应输入和输出构件15和16在期望速度比率（speedration）下经由多个齿轮组而选择性地彼此连接。在图1的示例性实施例中，变速器14是6速自动变速器，其具有三个行星齿轮组，即第一齿轮组20、第二齿轮组30和第三齿轮组40。然而，可以使用其他构造而不脱离本发明的范围。从发动机12或另一原动机（例如牵引电动机）而来的输入扭矩（箭头T_I）通过变速器14传递，从而输出扭矩（箭头T_O）最终传递到输出构件16，且其后传递到驱动车轴和驱动车轮（未示出）。

响应于检测的请求换挡，控制器60首先选择性地减少跨双态离合器组件25的转差。即，控制器60通过命令来自发动机12的校准能量脉冲（即速度或扭矩脉冲）而减少跨双态离合器组件25的相对速度。校准发动机能量脉冲将连接节点（一个或多个）处的转差减少到零或接近零，之后，控制器60命令双态离合器组件25的接合。一旦双态离合器组件25被应用/锁定，控制器60可以将变速器14换挡到被命令的档位状态。

图1的第一齿轮组20分别包括第一、第二、和第三节点21、22和23。第二和第三齿轮组30和40也具有相应的第一、第二和第三节点。对于第二齿轮组30，第一、第二和第三节点分别是节点31、32和33。第三齿轮组30包括相应的第一、第二、和第三节点41、42、和43

对于第一齿轮组20，第一节点21经由互连构件18连续地连接到第三齿轮组40的第二节点42。第二节点22经由第一旋转离合器C456选择性地连接到发动机12和输入构件15。同样，第三节点23经由第二旋转离合器C35R选择性地连接到发动机12和输入构件15。第三节点23经由第一制动离合器CB26选择性地连接到变速器的静止构件45。如本文用于所有离合器的字母“C”是指“离合器”，“B”是指“制动器”，且各种附图标记表示具体的向前驱动档位模式，例如“R”为倒车，“1”是第一档位，“2”代表第二档位等，直到第六档位。离合器名称中没有“B”则表示该具体离合器为旋转离合器。

在图1的第二齿轮组30中，第一节点31经由双态离合器组件25选择性地连接到第一齿轮组20的第二节点22。双态离合器组件25的接合将节点22和31锁定到变速器14的静止构件45。第二节点32经由另一互连构件28连续地连接到第三齿轮组40的第三节点43。第三节点33直接地或经由另一互连构件26连续连接到输入构件15。第三齿轮组40的第一节点41经由第二制动离合器CB1234选择性地连接到静止构件45。

示意性地显示在图1中的控制器60可以实施为与发动机12和PRNDL（停车、倒车、空档、前进、低速）阀门24通信的数字计算机装置，或为多个这样的装置。控制器60由此直接地或经由发动机控制模块（未示出）接收发动机速度（箭头N_E）和PRNDL设定（箭头17）。控制器60响应于PRNDL阀门24从空档（N）运动到前进（D）或倒车（R）或以其他方式检测到这种请求换挡，而将请求发动机能量脉冲的发动机控制信号（箭头11）进行传递，如在下文描述的。在传递发动机控制信号（箭头11）之后，控制器60等待校准的持续时间，例如一可行实施例为大约0.25s到0.75s，该校准的时间在一可行实施例中可经由计时器确定，且随后经由离合器控制信号（箭头13）命令双态离合器组件25的应用/接合。

结构上，控制器60包括至少一个处理器27以及有形非瞬时存储器29，例如只读存储器（ROM）、闪速存储器、光存储器、辅助磁存储器等。控制器60还可包括随机访问存储器（RAM）、电可编程只读存储器（EPROM）、高速时钟、模拟-数字（A/D）和/或数字-模拟（D/A）电路、和任何的输入/输出（I/O）电路或装置、以及适当的信号控制和缓冲电路。用于执行控制跨双态离合器组件25的转差的方法100的指令被记录在存储器29中，且经由处理器（一个或多个）27被执行。

参见图2，结合图1的结构，一组迹线50示出了用于控制跨双态离合器组件25的转差的两个车辆参数。幅值A绘制在垂直轴线上，而时间t绘制在水平轴线上。第一迹线52是跨双态离合器组件25的相对速度/转差。第二迹线54是发动机速度，即图1的箭头N_E。在t₁时，PRNDL阀门24被设定到空档。跨双态离合器组件25的转差（其与变速器14的所有其他离合器一起在空档是释放的）未被控制，且由此不可预测地改变，所示的第一迹线52图示了这样的变化。

在图2的t₂，PRNDL阀门24可以换挡到倒车（R），以请求进入倒车档位状态的换挡。这种请求的换挡可进入前进（D），如上所述。在请求换挡被控制器60检测之后，控制器60传递发动机控制信号（箭头11），以造成单个能量脉冲，例如发动机速度，如第二迹线54所代表的。在图1的示例性实施例中，来自发动机12的能量脉冲作用在第二齿轮组30的第三节点33。结果，旋转短暂地绕第一节点31逆时针发生，如图1所示。这种瞬间的旋转在变速器14的任何其他惯性部件（在该例子中分别为第一和第三齿轮组20和30）开始影响连接的节点（一个或多个）22和31之前有效地将经过双态离合器组件25的转差减少到充分地接近零。

在发动机能量脉冲开始之后，图1的控制器60随后在校准的接合窗56内将离合器控制信号（图1的箭头13）传递到双态离合器组件25。从图2可明显看出，在等候超过校准接合窗56后，例如在大约t3之后，会随后造成转差的上升，因为变速器14的其他惯性部件开始对脉冲做出反应。因此，等候直到能量脉冲已经达到峰值（t4）和衰退（t5）再应用双态离合器组件25，这会极大地降低通过本控制方法100提供的NVH降低的益处。

参见图3，显示了用于如上所述方法100的示例性实施例。以步骤102开始，图1的控制器60确定变速器14是否运行在所有离合器脱开的空档状态。步骤102包含从PRNDL阀门24接收PRNDL设定（箭头17）、测量PRNDL杆（未示出）的位置、或适用于识别变速器14目前运行在空档状态的任何其他步骤。如果变速器14目前为空档，则方法100前进到步骤104。或者，方法100结束（*）。

在步骤104，控制器60确定换挡已经被命令或请求以从中性状态进入前进或倒车。如同步骤102，步骤104可以包含从图1的PRNDL阀门24接收PRNDL设定（箭头17）、或用于检测命令的双态离合器应用或向所需或请求的档位状态中一种的换挡的任何其他合适的方法。在这样的请求换挡被检测时，方法100前进到步骤106。或者，方法100重复步骤102。

在步骤106，控制器60经由发动机控制信号（箭头11）自动地请求来自发动机12的校准发动机速度脉冲。能量脉冲的大小取决于变速器14的构造，尤其是接收发动机能量脉冲的元件的惯性。步骤106的关键在于能量脉冲的增加率，即发动机能量脉冲产生的速度，这与用作脉冲峰值的目标速度或扭矩相反。即，发动机脉冲必须上升得足够快速以使得连接的齿轮组旋转，所述齿轮组例如图1的示例性实施例的第二齿轮组30。步骤106通常涉及传递单个校准脉冲。一旦发动机脉冲已经被命令，则方法100前进到步骤108。

在步骤108，控制器60可以启动计时器，以由此在校准的持续时间内计数。持续时间应该在步骤106命令能量脉冲之后允许经过足够量的时间，以改变连接杆的旋转方向，例如第二齿轮组30。步骤108确保已经经过足够的时间，用于图2的校准接合窗56的开始。步骤106和108可以循环地重复，直到控制器60在步骤108确定计时器已经到时间，或以其他方式适当继续，此时方法100前进到步骤110。

在步骤110，双态离合器组件25在图2的校准接合窗56接合。一旦接合，则控制器60开始将变速器14换挡到被命令状态，其是前进或倒车。相对于常规的方法，随之而来的换挡应该在双态离合器组件25接合期间具有减小水平的NVH，其在空档时对双态离合器组件25的转差没有控制。

如本领域技术人员所理解的，本方法可以用于具有控制节点和影响另一节点上的反应的能力的任何变速器，其中各种互连齿轮组的枢转点往往保持惰性或具有更高摩擦力（拖曳或损失）。在这样的变速器中，在本文描述为，控制和反应节点可使用来自图1的发动机12能量脉冲（即发动机速度或扭矩脉冲）而从中性状态可预测地控制。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims

1.一种车辆，包括：

内燃发动机；和

变速器，具有：

多个齿轮组，每一个具有多个节点；

输入构件，其连续连接到发动机和其中一个齿轮组；

双态离合器组件，其与输入构件连接到同一齿轮组；和

控制器，与发动机和双态离合器组件通信，其中控制器包括处理器，所述处理器可操作为：

检测变速器的从空档状态到倒车和前进状态中一个的请求换挡；

响应于检测到的请求换挡，经由处理器命令从发动机到输入构件的校准能量脉冲，其中校准能量脉冲具有的增加率足以用来将跨双态离合器组件的转差减少到大约为零的目标转差；和

在命令校准能量脉冲之后，应用双态离合器组件达到校准的持续时间。

2.如权利要求1所述的车辆，其中控制器进一步操作为，在应用双态离合器组件之后，将变速器换挡到倒车或前进状态。

3.如权利要求1所述的车辆，其中校准能量脉冲是校准发动机速度脉冲和校准发动机扭矩脉冲中的一个。

4.如权利要求1所述的车辆，其中变速器包括第一和第二齿轮组，且其中双态离合器组件连接在第一和第二齿轮组的节点之间。

5.如权利要求4所述的车辆，其中变速器包括一对旋转离合器，其每一个选择性地将发动机连接到第一齿轮组的不同节点。

6.一种变速器，包括：

第一、第二和第三齿轮组，每一个具有多个节点；

输入构件，其选择性地连接到第一齿轮组且连续连接到第二齿轮组，其中输入构件接收来自原动机的输入扭矩；和

双态离合器组件，其连接到第一和第二齿轮组；和

控制器，与原动机和双态离合器组件通信；

其中控制器包括处理器和实体非瞬时存储器，该实体非瞬时存储器上记录了为变速器从空档换挡到倒车或前进做准备而控制跨双态离合器组件的转差的指令，且其中控制器配置为执行来自存储器的指令，以由此进行：

检测请求的换挡；

响应于检测的请求换挡，经由处理器命令从发动机到输入构件的校准能量脉冲，其中校准能量脉冲具有的增加率足以用来将跨双态离合器组件的转差减少到大约为零的目标转差；和

在命令校准能量脉冲之后，应用双态离合器组件达到校准持续时间。

7.如权利要求6所述的变速器，其中控制器进一步配置为，在应用双态离合器组件之后，将变速器换挡到倒车或前进状态。

8.如权利要求6所述的变速器，其中校准能量脉冲是校准发动机速度脉冲和校准发动机扭矩脉冲中的一种。

9.如权利要求6所述的变速器，其中双态离合器组件包括可选择单向离合器、飞轮元件和爪形离合器中的一种。

10.如权利要求6所述的变速器，其中控制器包括计时器，且配置为在命令校准能量脉冲之后经由该计时器确定校准持续时间。