CN103791073A - 双态离合器组件的移库换挡控制 - Google Patents

Abstract

一种车辆，包括内燃发动机、配置为响应于制动命令而减慢车辆的制动器促动器、和变速器。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节点的输入构件、倒车离合器、双态离合器组件和控制器。双态离合器组件至少连接到输入构件所连接的同一齿轮组，且在进入倒车档位状态时与倒车离合器应用。控制器执行一方法，以在车辆在校准速度阈值以上前进时响应于请求的到倒车档位状态的移库换挡而将制动命令传递到制动器促动器，且由此减慢车辆直到获得跨双态离合器组件的校准目标转差。

Description

双态离合器组件的移库换挡控制

技术领域

本发明涉及双态离合器组件的移库换挡（garage shift）控制。

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，以联接可旋转变速器输入和输出构件，以由此建立期望的变速器速度比。离合器被可以配置为具有一系列间隔开的摩擦片的流体促动装置。液压活塞被促动，以便将摩擦片压缩一起，且由此经过接合的离合器传递扭矩，或停止离合器一侧和任何互连齿轮元件或节点的旋转。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从完全应用（fully applied）到完全释放以及二者之间的任何状态变化。

在一些变速器中，双态离合器组件（包括可选择单向离合器、飞轮元件、和/或爪形离合器）被单独使用或与旋转和/或制动片式离合器联合使用，如上所述，以建立一个或多个档位状态。不同于常规的片式离合器，双态离合器组件具有正好两个可能的状态：完全应用和完全释放状态。在被应用（applied）时，阻止双态离合器组件沿两旋转方向的旋转。在释放时，双态离合器组件沿一个旋转方向空转（freewheel），且由此双态离合器的一侧相对于另一侧可以有效地滑动。

发明内容

本文公开一种车辆，其包括具有双态离合器组件和制动器促动器组，后者可以经由防抱死制动系统（ABS）逻辑而被控制。变速器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。控制器自动地检测变速器的被请求的移库换挡。如在本文使用的，术语“移库换挡”意思是任何变速器到倒车档位状态的手动请求或自动请求的命令换挡。在做出这种请求时，控制器确定车辆是否以低阈值速度以上的速度前进。如果是，则控制器启动制动器促动器，从而以限定的速率将车辆到低于阈值速度，且随后例如经由ABS逻辑的执行来命令双态离合器组件的应用。以这种方式做出的制动器应用的目的是模拟主动接合倒车离合器（即常规的摩擦片离合器）的感觉，同时延迟倒车离合器的接合。

本方法的核心是在执行请求的移库换挡之前对双态离合器组件进行自动转差控制。在阈值速度以上请求移库换挡时，双态离合器组件的应用和倒车离合器的随后或同时的接合被延迟。这样的目的是有助于使得双态离合器组件上的过早接合的影响最小化。同时，限定速率下的自动制动器控制模拟倒车离合器的立即接合的感觉，同时还使得双态离合器组件的请求应用执行期间和随后的到倒车的换挡期间司机感受的任何噪声、振动和不顺性最小化。

具体说，本文公开的车辆包括内燃发动机、配置为响应于制动命令而减慢车辆的制动器促动器组、和具有控制器的变速器。变速器包括每一个具有多个节点的多个齿轮组、和连续连接到发动机和齿轮组中一个的节点的输入构件。变速器还包括倒车离合器，即常规的旋转摩擦片离合器，其选择性地将连接到齿轮组中一个的另一节点。变速器的双态离合器组件至少连接到与输入构件所连接的齿轮组相同的齿轮组，且在进入到倒车档位状态时被应用。

控制器与发动机、倒车离合器和双态离合器组件通信，且包括处理器。控制器可操作为，在车辆以校准阈值以上的速率行进时，经由处理器响应于到倒车档位状态的请求移库换挡而将制动命令传递到制动器促动器组，以由此以限定速率减慢车辆，直到获得跨双态离合器组件的校准目标转差。

还公开一种方法，其包括，当车辆以阈值速度以上的速度前进时，经由控制器在车辆中检测如上所述的变速器的到倒车档位状态的请求换挡。方法还包括，响应于到倒车档位状态的请求移库换挡将制动命令传递到制动器促动器组，和经由制动器促动器以限定的速率减慢车辆直到获得跨双态离合器组件的校准目标转差。该方法继续经由控制器应用双态离合器组件和接合倒车离合器，以由此将变速器换挡到倒车档位状态。

一个实施例中的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、倒车离合器、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，且还接收来自发动机的输入扭矩。倒车离合器选择性地连接输入构件到第一齿轮组的节点。双态离合器组件至少连接到输入构件所连接的同一齿轮组，且选择性地在变速器换挡到倒车档位状态时被应用。

在该实施例中，控制器与发动机、倒车离合器和双态离合器组件通信，包括处理器，且可操作为在车辆以校准阈值速度以上的速率前进时响应于到倒车档位状态的请求移库换挡而将一组制动命令传递到制动器促动器组。控制器继续传递制动命令，直到跨双态离合器组件获得校准目标转差。其后，控制器将离合器控制信号传递到双态离合器组件和倒车离合器，且仅在跨双态离合器组件获得校准目标转差之后由此将变速器换挡到倒车档位状态。

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是具有自动变速器和控制器的示例性车辆的示意图，所述控制器在如本文所述的移库换挡期间控制变速器的双态离合器组件的状态；

图2是图1的变速器的示例性实施例的示意图；

图3是描述在本方法执行中被控制的车辆参数的一组迹线；

图4是描述用于响应于请求移库换挡而将图2的变速器换挡为倒车的方法的流程图。

具体实施方式

参见附图，其中几幅图中相似的附图标记指示类似部件，示例性车辆10示意性地显示在图1中。车辆10包括内燃发动机12或其他原动机、自动变速器14和控制器50。控制器50配置为控制变速器14的移库换挡，即变速器14从停止或从前进状态到倒车的换挡。在将车辆10倒退到车库以外时通常不必须执行这种操作，但是使用本方法可以控制任何倒车换挡。

控制器50执行实施方法100的指令或逻辑，其例子显示在图4中且额外参考图3在下文中描述。控制器50执行方法100，以精确地经由离合器命令（箭头11）为图2的双态离合器组件的应用计时，且由此使得特别是移库换挡期间作用在双态离合器组件25上的力的影响最小化。在下文中参考图2描述这种双态离合器组件25。相对于常规的方法，本方法100的执行有助于在换挡到倒车期间减少车辆10中的噪声、振动和不顺性水平。

在图1所示的车辆10的发动机12可以经由液压动力扭矩转换器组件（未示出）或经由另一扭矩传递机构（例如输入离合器）联接到变速器14。变速器14的输入构件13从发动机12接收输入扭矩（箭头T_I）。变速器14最终经由输出构件15将输出扭矩（箭头T_O）输送到两轮、四轮或全轮驱动构造中的一些或所有车轮19。

车辆10还包括制动器促动器组36，其对来自控制器50的一组制动命令（箭头B₁、B₂、B₃、B₄）做出响应。制动器促动器36按照需要被控制，以应用摩擦制动垫、制动鼓和/或摩擦于电子制动部件的任何其他合适的组合来以限定速率让车辆10减速。与变速器14和制动器促动器36每一个通信的控制器50被防抱死制动系统（ABS）逻辑52程控，或可存取所述逻辑52。

在可行实施例中，控制器50可以从一组速度传感器54接收各个车轮的速度（箭头N₁、N₂、N₃、N₄），且由此可计算每一个车轮19和道路表面之间的转差率。控制器50自动地在需要时启动ABS逻辑52，以经由制动命令（箭头B_1-B₄）快速循环制动器促动器36且由此防止车轮15抱死，如本领域已知的。

当需要时，图1的控制器50还在低阈值速度以上进行移库换挡期间选择性地启动ABS逻辑52。制动器促动器36经由ABS逻辑52的应用在应用本文所述的双态离合器组件25之前以限定速率减少车辆速度，例如参考图2。因此，控制器50可以与停车、倒车、空档、前进、低速（PRNDL）阀门24通信，从而控制器50直接地或经由发动机控制模块（未示出）接收PRNDL设定（箭头17）。使用传感器54或其他传感器，控制器50还确定车辆速度（箭头N₁₀），其在如下所述的方法100执行时被使用。

结构上，控制器50可以包括至少一个处理器53以及实体的、非瞬时存储器55，例如只读存储器（ROM）、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、以及信号调制和缓冲电路。用于执行控制双态离合器组件25的转差的方法100的指令记录在存储器55中且经由处理器（一个或多个）53执行。

参见图2，图1的变速器14的示例性实施例显示为示意性的杆系图，如本领域技术人员所理解的。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离合器装置，其具有完全应用/接合和完全释放的双态状态，如上所述。

如上所述，控制器50检测变速器14的请求移库换挡。这种移库换挡要求双态离合器组件25与一个或多个倒车离合器相关联地应用。然而，双态离合器组件25不能总是一旦被请求就应用。例如，跨双态离合器组件25的转差在移库换挡请求时可能会太高，或车辆速度可能太高，从而双态离合器组件25的立即应用会影响双态离合器组件25和/或造成移库换挡的不可接受不顺性。控制器50经由执行方法100的指令而解决该具体的控制问题，所述方法包括选择性启动图1所示的ABS逻辑52。图1的ABS逻辑52的选择性使用由此模拟了立即换挡到倒车的期望的片式离合器感觉。

在图2所示的示例性构造中，变速器14可以分别包括第一、第二、和第三齿轮组20、30、和40。第一齿轮组20可以包括相应的第一、第二、和第三节点21、22、和23。第二和第三齿轮组30和40也可以类似地具有相应第一、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40包括相应的第一、第二、和第三节点41、42、和43。

相对于第一齿轮组20，第一节点21经由互连构件18连续连接到第三齿轮组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13。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13。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。

如针对所有离合器而在本文使用的，字母“C”是指“离合器”，“B”是指“制动器”，且各种附图标记是指具体的向前驱动档位模式，例如“R”为倒车，“1”是第一档位，“2”代表第二齿轮等，直到第六档位。离合器中没有“B”则是指具体离合器为旋转离合器。因此，离合器C35R用作图2实施例中的倒车离合器，且需要在移库换挡期间在将变速器14换挡到倒车时接合。

在图2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直接地或经由再一互连构件26连续连接到输入构件13。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。在输出构件15执行如上所述的输出扭矩（箭头T_O）的情况下，第二节点42连续连接到变速器14的输出构件15。

控制器50示意性地如图2所示，如上所述，可以实施为与发动机12和PRNDL阀门24通信的任何数字计算机装置或多个这样的装置。在该示例性离合器C35R中，控制器50由此接收PRNDL设定（箭头17），且选择性地传递离合器控制信号（箭头11），以按照需要应用双态离合器组件25，以及倒车离合器。

在传递离合器控制信号（箭头11）之后，在应用双态离合器组件25之前，控制器50等待直到跨双态离合器组件25的转差达到阈值的低转差，例如为0RPM±5RPM或尽可能接近零。制动命令（箭头B_X），其共同代表图1所示的制动器命令（箭头B_1-B₄），最终经由控制器50传递到制动器促动器36，出于简单的目的其中仅一个制动器促动器在图2被显示。目标转差可以被确定为在获得目标车辆速度时出现，如参考图3和4描述的。

参见图3，一组迹线60示出了在请求移库换挡执行期间用在图2的双态离合器组件25控制中的两个车辆控制参数。第一参数是车辆速度，其显示为迹线N10。第二参数是制动命令（一个或多个）（迹线BX），其可以实施为四种不同的制动命令，即针对图1所示的每一个车轮19具有一个制动命令。水平轴线代表时间（t），而垂直轴线代表量值（M）。

在t₀，图1的车辆10以低速率前进。在约t₁，司机可以在车辆10仍然在前进的同时请求换挡到倒车，通常通过将PRNDL杆移动到倒车（R）。因为车辆速度（迹线N10）仍然相对较高，在本方法中双态离合器组件25和倒车离合器（例如图2的离合器C35R）不立即被应用。

代替地，在较短时间之后约t₂时刻，图1和2的控制器50将制动命令（迹线BX）传递到图1所示的各种制动器促动器36。在制动器促动器36对接收制动命令（迹线BX）造成响应之后，图1的车辆10以限定的速率（经校准的或是经计算的）减慢，如图3的t₂和t₅之间所示。在车辆10在约t5时停止之前或同时，图2的双态离合器组件25被应用，例如在t₃。实际的实际时刻可以以这样的方式确定，使得在应用的时刻跨双态离合器组件25发生的转差水平最小化，例如在一个实施例为0±5RPM。

参考图4描述了用于在移库换挡期间控制图2的双态离合器组件25的示例性方法。在初始化（*）时，控制器50执行步骤102，其中请求移库换挡被检测。步骤102可以实现PRNDL阀门设定（图1和2的箭头17）的测量或任何其他合适的信号的接收/测量。控制器50循环重复步骤102直到该状态被检测，且随后前进到步骤104。

在步骤104，控制器50接下来检测车辆10的当前速度，例如通过经由图1的传感器54测量、和/或经由变速器输出速度传感器51测量、通过计算、或使用其他合适的手段测量各车轮的速度。一旦车辆速度已经被确定，则方法100前进到步骤106。

在步骤106，在请求移库换挡到倒车时，控制器50确定车辆10是否以高于校准阈值速度的速度前进。若如此，则方法100前进到步骤108。否则，方法100前进到步骤112。

步骤108可以实现图1示意性地所示的ABS逻辑52的启动。因此，图1的制动器促动器36接收制动命令（图1的箭头B_1-B₄），且因此，其被命令为以限定的速率（例如校准或计算的速率）来应用制动器，以减慢车轮19。方法100随后前进到步骤110。

在步骤110，控制器50确定跨图2的双态离合器组件25的转差是否等于或低于阈值，即校准的目标转差。在示例性实施例中步骤110可以包括监测车辆速度（图3的迹线N10），以确定该值何时下降到低校准速度阈值以下。通在可能的车辆速度范围内测量或计算跨双态离合器组件25的转差水平，这种阈值可脱机（offline）确定为校准值。替换地，跨双态离合器25的转差可以实时地计算。如本领域技术人员所理解的，在多齿轮组变速器中，例如图2的示例性变速器14中，得知变速器14的任何三个节点的速度允许控制器50确定任何其他节点的速度。如果跨双态离合器组件25的转差低于校准阈值，则方法100前进到步骤112。或者，重复步骤108。

在步骤112，控制器50传递离合器控制信号（图1和2的箭头11），且由此应用图2的双态离合器组件25。步骤112还可以包括在双态离合器组件25的应用的同时或其后立刻应用倒车离合器，该离合器是图2所示示例性实施例中的离合器C35R。方法100随后前进到步骤114。

在步骤114，控制器50可以关闭图1的ABS逻辑52。在步骤112，倒车离合器的接合允许涡轮速度下降，且由此车辆将继续在变速器14响应于换挡到倒车而将输出扭矩方向逆转（图1和2的箭头T_O）时减慢。这种效果在图3中显示在t₄和t₅之间。t₅之后，图1的车辆10可以响应于司机的请求输出扭矩（例如加速器踏板（未示出）的下压）再次开始提高速度。其后，变速器14的运行经由现有的控制算法控制。

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 (10)

1.一种车辆，包括：

内燃发动机；

制动器促动器组，配置为响应于制动命令减慢车辆；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的节点；

倒车离合器，选择性地将输入构件连接到其中一个齿轮组的另一节点；

双态离合器组件，至少连接到输入构件所连接的同一齿轮组，且在变速器换挡到倒车档位状态时与倒车离合器应用；和

控制器，与发动机、倒车离合器和双态离合器组件通信，其中控制器包括处理器且可操作为：

在车辆以高于校准阈值的速率前进时，响应于请求的到倒车档位状态的移库换挡而将制动命令传递到制动器促动器组；

经由制动器促动器组，以限定的速率减慢车辆，直到获得跨双态离合器组件的校准目标转差；和

在获得目标转差时应用双态离合器组件。

2.如权利要求1所述的车辆，进一步包括停车、倒车、空档、前进、低速（PRNDL）阀门，其中控制器与PRNDL阀门通信且配置为通过经由处理器处理来自PRNDL阀门的信号而检测请求的移库换挡。

3.如权利要求1所述的车辆，其中控制器包括记录的防抱死制动系统（ABS）逻辑，且响应于检测的请求移库换挡，通过启动ABS逻辑而选择性地将制动命令传递到制动器促动器组。

4.如权利要求1所述的车辆，其中控制器进一步配置为在传递制动命令时连续计算跨双态离合器组件的转差水平，且在计算的转差低于校准目标转差时应用双态离合器组件。

5.如权利要求1所述的车辆，其中控制器配置为在应用双态离合器组件之后传递控制信号到倒车离合器，以由此接合倒车离合器。

6.一种用于车辆的变速器，所述车辆具有发动机和制动器促动器组，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发动机的输入扭矩；

倒车离合器，选择性地将输入构件连接到第一齿轮组的节点；

双态离合器组件，至少连接到输入构件所连接的同一齿轮组，其中双态离合器在变速器换挡到倒车档位状态时选择性地应用；和

控制器，与发动机、倒车离合器和双态离合器组件通信，其中控制器包括处理器且可操作为：

在车辆以高于校准阈值速度的速率前进时，响应于请求的到倒车档位状态的移库换挡而将一组制动命令传递到制动器促动器组；

继续传递制动命令，以通过限定的速率减慢车辆，直到获得跨双态离合器组件的校准目标转差；和

传递相应的离合器控制信号到双态离合器组件和倒车离合器，以由此仅在获得跨双态离合器组件的校准目标转差之后将变速器换挡到倒车档位状态。

7.如权利要求6所述的变速器，其中双态离合器组件连接到第一和第二齿轮组。

8.如权利要求6所述的变速器，进一步包括与控制器通信的变速器输出速度传感器，且其中所述控制器可操作为至少部分地通过处理来自变速器输出速度传感器的速度信号而确定车辆何时以高于校准阈值速度的速率前进。

9.如权利要求6所述的变速器，其中控制器包括实体非瞬时存储器，其上记录了防抱死制动系统（ABS）逻辑，且其中控制器配置为选择性地启动ABS逻辑以传递制动命令。

10.如权利要求6所述的变速器，进一步包括与控制器通信的停车、倒车、空档、前进、低速（PRNDL）阀门，其中所述控制器配置为，至少部分地通过经由控制器处理来自PRNDL阀门的信号而检测请求的移库换挡。

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