CN104132128B - 用于在车库换挡期间控制变速器的方法 - Google Patents

Abstract

用于控制变速器的方法包括以下步骤：施加第一辅助离合器以将第一固定构件相互连接到变速器的第一行星齿轮组；施加第二辅助离合器以将第二固定构件相互连接到变速器的第二行星齿轮组，其中所述第二行星齿轮组联接到变速器的输出构件；施加初级离合器以将第一行星齿轮组相互连接到第三固定构件；将施加到变速器的第一辅助离合器的第一压力降低第一压力校准值；确定是否齿轮游隙已经出现；和降低施加到变速器的第二辅助离合器的第二压力。

Description

用于在车库换挡期间控制变速器的方法

技术领域

本发明涉及控制变速器以在车库换挡期间最小化车库换挡时间并且最小化动力传动系扭矩扰动的系统和方法。

背景技术

通常的多速变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定互连构件的组合来实现多个传动比。行星齿轮组的数量和物理布置通常由封装方式、成本和期望速比控制。

当期望限制或消除滑移时，可能在变速器中使用爪形离合器、带离合器或其他高增益离合器。当分离时，来自爪形离合器或带离合器的旋转损耗份额与多片摩擦离合器相比较较最小。另外，可能期望一些高增益离合器，因为它们可能比摩擦离合器占据更小的空间。

发明内容

本发明涉及控制变速器以在车库换挡期间最小化车库换挡时间并且最小化动力传动系扭矩扰动的系统和方法。在一个实施例中，该方法包括一个或多个以下步骤：检测变速器的车库换挡开始；响应于该检测，施加第一辅助离合器以将第一固定构件相互连接到变速器的第一行星齿轮组；施加第二辅助离合器以将第二固定构件相互连接到变速器的第二行星齿轮组，其中所述第二行星齿轮组联接到变速器的输出构件；施加初级离合器以将第一行星齿轮组相互连接到第三固定构件；将施加到变速器的第一辅助离合器的第一压力降低第一压力校准值；确定是否齿轮游隙已经出现；和在确定是否齿轮游隙已经出现之后，降低施加到变速器的第二辅助离合器的第二压力，以最小化车库换挡期间动力传动系扭矩扰动。

在一个实施例中，确定是否齿轮游隙已经出现的步骤进一步包括以下步骤：监测初级离合器被施加时或车库换挡开始时联接到变速器的变矩器的涡轮转速，以确定最大涡轮转速；和监测车库换挡已经开始之后的涡轮转速，以确定实际涡轮转速。确定是否齿轮游隙已经出现的步骤进一步包括确定是否实际涡轮转速小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值。减小第二压力的步骤包括如果实际涡轮转速不小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值则将施加到第二辅助离合器的第二压力降低第二压力校准值。

在一个实施例中，降低第二压力的步骤包括如果实际涡轮转速小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值则将施加到第二辅助离合器的第二压力降低第三压力校准值，该第三压力校准值大于第二压力校准值。如果自施加初级离合器已经经过预定时间量，则进行将施加到第二辅助离合器的第二压力降低第三压力校准值的步骤，即使实际涡轮转速不小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值。当车库换挡开始时预定时间量可以是变速器输出速度的函数，并且可以为约1秒。降低变速器的第二辅助离合器的步骤在自车库换挡的开始已经经过预定时间量时进行，即使齿轮游隙没有出现。

如果第一压力小于或等于第一预定压力阈值，并且第二压力小于或等于第二预定压力阈值，则将施加到变速器的第一辅助离合器的第一压力降低第一压力校准值的步骤重复。第一预定压力阈值可以是约零。第二预定压力阈值可以是约零。

在一个实施例中，如果第一压力小于或等于第一预定压力阈值，并且第二压力小于或等于第二预定压力阈值，则重复将施加到变速器的第二辅助离合器的第二压力降低的步骤。该初级离合器可以是爪形离合器。

在一个实施例中，控制变速器的方法包括以下步骤中的一个或多个：施加第一辅助离合器以将第一固定构件相互连接到变速器的第一行星齿轮组的第一构件，第一行星齿轮组包括第一构件、第二构件和第三构件；施加第二辅助离合器，以将第二固定构件相互连接到变速器的第二行星组的第一构件；施加初级离合器，以将第一行星齿轮组的第二构件相互连接到第三固定构件；当初级离合器被施加时测量联接到变速器的输入构件的变矩器的涡轮转速，以确定最大涡轮转速；在施加初级离合器之后，将施加到变速器的第一辅助离合器的第一压力降低第一压力校准值；在降低第一压力之后测量涡轮转速，以确定实际涡轮转速；确定是否实际涡轮转速小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值，以确定是否齿轮游隙已经发生；和如果实际涡轮转速不小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值，则将第二辅助离合器的第二压力降低第二压力校准值；和如果实际涡轮转速小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值则将第二辅助离合器的第二压力降低第三压力校准值，以最小化车库换挡期间动力传动系的扭矩扰动。

在一个实施例中，该方法可进一步包括如果第一压力不为零，则重复将施加到变速器的第一辅助离合器的第一压力降低第一压力校准值的步骤。如果实际涡轮转速不小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值，则在自施加初级离合器已经经过预定时间量之后，进行将施加到第二辅助离合器的第二压力降低第三压力校准值的步骤。预定时间量可以是1秒。第二压力校准值大于第一压力校准值。第三压力校准值大于第二压力校准值。该方法可进一步包括在施加第一辅助离合器之前检测车库换挡。

在一个实施例中，控制变速器的方法包括以下步骤：施加辅助离合器以将固定构件相互连接到变速器的行星齿轮组；施加爪形离合器，以将行星齿轮组中的一个的构件相互连接到固定构件中的一个；当初级离合器被施加时测量变速器的旋转构件的旋转速度，以确定最大涡轮转速；在施加初级离合器之后，将施加到变速器的辅助离合器的压力降低第一压力校准值；在将辅助离合器的压力降低第一压力校准值之后测量旋转构件的旋转速度，以确定实际涡轮转速；确定是否实际涡轮转速小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值，以确定是否齿轮游隙已经出现；如果实际涡轮转速不小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值，则将施加到辅助离合器的压力降低第二压力校准值；和如果实际涡轮转速小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值则以将施加到辅助离合器的压力降低第三压力校准值，以最小化车库换挡期间动力传递系扭矩扰动。第三压力校准值大于第二压力校准值。

在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所附权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述非常显而易见。

附图说明

图1A是十速变速器的杆图；

图1B是另一十速变速器的杆图；

图1C是显示图1-2示出的变速器的可用前进和后退速度或传动比的每一个中各个扭矩传递元件的接合状态的真值表；

图2A是图1A的变速器的杆图，显示了以空挡操作的图1A的变速器；

图2B是图1A和2A的变速器的杆图。

图3是当输入被连接到变矩器时将图1A-1B的变速器换挡的方法的一个实施例的换挡图表；

图4是示出用于将变速器换挡的方法的框图；

图5A是图1A的变速器的杆图，显示了倒退滚动的图1A的变速器；

图5B是图1A和5A的变速器的一部分的杆图。

图6是示出当输入被直接连接到发动机或马达而没有变矩器时将图1A-1B的变速器换挡的方法的换挡图表；

图7A是图1A的变速器的杆图，其中图1A的变速器以空挡操作，并且直接连接到发动机或马达而没有变矩器；

图7B是图1A和7A的变速器的一部分的杆图；

图7C是与图4的方法一起使用的控制系统的示意图；

图7D是示出实施图4的方法的结果的曲线；和

图8是示出控制图1A和7A中所示的变速器的车库换挡的方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的一些形式中，通过使用四个行星齿轮组、四个制动器和三个离合器实现九或十前进速度，从而以相对小的封装形式提供九或十速变速器。但是在其他变形形式中，可添加或省略另外的制动器、离合器、行星齿轮组或其他部件，并且本文所述的方法可用于具有较少或较多数量的档位状态的变速器中，因为车库换挡可独立于存在于变速器中的档位状态的数量。

本文示出的九或十速自动变速器在四个行星齿轮组的元件之间具有永久机械连接装置。如本文所用，联接或相互连接指元件之间例如通过刚性构件或轴的直接、连续和永久联接或相互连接。另一方面，选择性联接或相互连接指通过离合器或制动器的选择性联接，其中离合器或制动器可被接合和分离，以当接合时，选择性联接或相互连接的元件一起旋转，但是当分离时，选择性联接或相互连接的元件独立地自由旋转。

参照附图，其中，相似的附图标记表示相似的部件，图1示出杆图形式中的十速变速器10。杆图为例如自动变速器的机械装置的部件的示意图。每一个单独的杆代表行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件每一个由节点表示。因此，一个杆包括三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮托架，一个用于齿环。在一些情况下，两个杆可组合为具有多于三个节点(通常四个节点)的一个杆。例如，如果两个不同杆上的两个节点通过固定连接部相互连接，则它们可被表示为一个杆上的一个节点。每一个杆的节点之间的相对长度可被用于表示每一个相应齿轮组的齿环与太阳齿轮的比率。这些杆的比率反之被用于改变变速器的传动比，以实现适当的比率和比率系列(progression)。各个行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由细水平线示出，并且例如离合器和制动器的扭矩传递装置图示为相互交叉的指件。

变速器10包括输入轴或构件12、第一行星齿轮组14、第二行星齿轮组16、第三行星齿轮组18、第四行星齿轮组20和输出轴或构件22。在图1A的杆图中，第一行星齿轮组14具有三个节点：第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C。第二行星齿轮组16具有三个节点：第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C。第三行星齿轮组18具有三个节点：第一节点18A、第二节点18B和第三节点18C。第四行星齿轮组20具有三个节点：第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C。

输入构件12可以是旋转构件，并且被连续地联接到第二行星齿轮组16的第一节点16A和第一行星齿轮组14的第三节点14C。输出构件22可以是旋转构件，并且被连续地联接到第三行星齿轮组18的第三节点18C和第四行星齿轮组14的第二节点20B。第四行星齿轮组20的第一节点20A联接到第二行星齿轮组16的第二节点16B。第四行星齿轮组20的第二节点20B联接到第三行星齿轮组18的第三节点18C。第四行星齿轮组20的第三节点20C联接到第一行星齿轮组14的第二节点14B。第二行星齿轮组16的第三节点16C联接到第三行星齿轮组18的第二节点18B。

第一扭矩传递装置，例如第一制动器36，选择性地连接第一行星齿轮组14的第一节点14A和固定构件或变速器壳体50。第二制动器34选择性地将第四行星齿轮组20的第三节点20C和第一行星齿轮组14的第二节点14B与固定构件或变速器壳体50连接。第一制动器36可被称为第一辅助离合器。

第二制动器34为高增益离合器，例如爪形离合器，或带离合器。替代地，第二制动器34可以是初级离合器，其继而可以是爪形离合器。例如，第二制动器34可甚至在低压力施加到其的情况下表现出高扭矩。高增益离合器34可能够在完全接合之后承载高水平扭矩。高增益离合器34的示例包括具有接近或可几近于零旋转损耗的爪形离合器。爪形离合器可具有齿，齿具有形成在其中的凹槽，其可选择地与形成在固定构件50的表面上的另一组齿中的第二组凹槽接合；但是，爪形离合器可具有任何其他适当形状。因而，爪形离合器可具有两个半体，两个半体具有相对的齿和凹槽，一个半体连接到固定构件50或另一个构件，另一个半体连接到轴42。爪形离合器不是通过摩擦接合，而是通过爪形离合器的半体的齿和凹槽的干涉和啮合接合。在另一种变形形式中，高增益离合器34可以是带离合器，所述带离合器具有摩擦带或非摩擦带，其围绕例如轴或鼓紧固。第二制动器34可以是任何类型的摩擦初级离合器。因而第二制动器34可被通常称为初级离合器。

第一离合器26选择性地将输入构件或轴12、第二行星齿轮组16的第一节点16A和第一行星齿轮组14的第三节点14C与第三行星齿轮组18的第一节点18A连接。第二离合器28选择性地将输入构件或轴12、第二行星齿轮组16的第一节点16A和第一行星齿轮组14的第三节点14C与第三行星齿轮组18的第二节点18B和第二行星齿轮组16的第三节点16C连接。

第三制动器30选择性地将第三行星齿轮组18的第一节点18A和固定构件或变速器壳体50连接。第四制动器32选择性地将第二行星齿轮组16的第三节点16C和第三行星齿轮组18的第二节点18B与固定构件或变速器壳体50连接。第三制动器30也可被称为保持离合器。第四制动器32也可被称为第二辅助离合器。

第一和第二离合器26,28以及第一、第三和第四制动器36,30,32可以是摩擦盘离合器，例如离合器组件中的多个交叉的摩擦和/或非摩擦盘。当被施加时，摩擦离合器可具有滑移，提供平滑换挡准换。

现在参照图1B，杆式图图示了十速变速器10A的实施例的示意性布置图。在图1B中，继续图1A的杆图的编号。离合器和联接器被相应地图示，而行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的部件，例如太阳齿轮、齿环、行星齿轮和行星齿轮托架。图1B是图1A的杆图中示出的变速器的一个可能的实施例。

例如，行星齿轮组20包括太阳齿轮构件20C、齿环构件20A和行星齿轮托架构件20B，行星齿轮构件20B可旋转地支撑一组行星齿轮20D(仅其中一个被显示)。第四行星齿轮组20在该变形形式中为简单的行星齿轮组。但是，第四行星齿轮组20可替代地为复合行星齿轮组。太阳齿轮构件20C连接用于与第一轴或相互连接构件42共同旋转。齿环构件20A连接用于与第二轴或相互连接构件44共同旋转。行星托架构件20B连接用于与输出轴或构件22共同旋转。在该实施例中，行星齿轮20D每一个配置为与太阳齿轮构件20C和齿环构件20A相互啮合。

行星齿轮组16包括太阳齿轮构件16A、齿环构件16C和行星齿轮托架构件16B，行星齿轮托架构件16B可旋转地支撑一组行星齿轮16D(仅其中一个被显示)。第二行星齿轮组16在该变形形式中为简单的行星齿轮组，但是在本发明的其他变形形式中，第二行星齿轮组16可以是复合行星齿轮组。太阳齿轮构件16A连接用于与输入轴或构件12共同旋转。齿环构件16C连接用于与第三轴或相互连接构件46共同旋转。行星托架构件16B连接用于与第二轴或相互连接构件44共同旋转。在该实施例中，行星齿轮16D每一个配置为与太阳齿轮构件16A和齿环构件16C两者相互啮合。

行星齿轮组18包括太阳齿轮构件18A、齿环构件18C和行星齿轮托架构件18B，行星齿轮托架构件18B可旋转地支撑一组行星齿轮18D(仅其中一个被显示)。第三行星齿轮组18在该变形形式中为简单的行星齿轮组，但是在本发明的其他变形形式中，第三行星齿轮组18可以是复合行星齿轮组。太阳齿轮构件18A连接用于与第四轴或相互连接构件48共同旋转。齿环构件18C连接用于与输出轴或构件22共同旋转。行星托架构件18B连接用于与第三轴或相互连接构件46以及第五轴或相互连接构件52共同旋转。在该变形形式中，行星齿轮18D每一个配置为与太阳齿轮构件18A和齿环构件18C相互啮合。

行星齿轮组14包括太阳齿轮构件14B、齿环构件14A和行星齿轮托架构件14C，行星齿轮托架构件14C可旋转地支撑一组行星齿轮14D(仅其中一个被显示)。第一行星齿轮组14在该变形形式中为简单的行星齿轮组，但是在本发明的其他变形形式中，第一行星齿轮组14可以是复合行星齿轮组。太阳齿轮构件14B连接用于与第一轴或相互连接构件42共同旋转。齿环构件14A连接用于与第六轴或相互连接构件54共同旋转。行星托架构件14C连接用于与输入轴或构件12共同旋转。在该实施例中，行星齿轮14D每一个配置为与太阳齿轮构件14B和齿环构件14A相互啮合。

输入轴或构件12连续地连接到发动机(未示出)、连接到变矩器的涡轮(未示出)或连接到电动机(未示出)。输出轴或构件22与最终驱动单元或变速箱(未示出)连续地连接。

扭矩传递机构或离合器26,28以及制动器30,32,34和36允许轴或相互连接构件、行星齿轮组的构件和变速器壳体选择性地相互连接。例如，第一离合器26可选择性地接合以连接输入轴或构件12与第四轴或相互连接构件48。第二离合器28可选择性地接合以连接输入轴或构件12与第三轴或相互连接构件46。

第三制动器30可选择性地接合以连接第四轴或相互连接构件48与静止元件或变速器壳体50，以限制构件48相对于变速器壳体50旋转。第四制动器32可选择性地接合以连接第五轴或相互连接构件52与静止元件或变速器壳体50，以限制构件52相对于变速器壳体50旋转。第二制动器34，其为例如爪形离合器或带离合器的高增益离合器，可选择性地接合以连接第一轴或相互连接构件42与固定元件或变速器壳体50，以限制构件42相对于变速器壳体50旋转。第一制动器36可选择性地接合以连接第六轴或相互连接构件54与静止元件或变速器壳体50，以限制构件54相对于变速器壳体50旋转。

现在参照图1B和1C，将描述十速变速器10A的操作。将意识到，变速器10A能够以至少十个前进速度扭矩比和至少一个倒退速度或扭矩比将来自输入轴或构件12的扭矩传递到输出轴或构件22。每一个前进和倒退速度或扭矩比通过一个或多个扭矩传递机构(即，第一离合器26、第二离合器28、第一制动器36、第二制动器34、第三制动器30和第四制动器32)的接合获得，如下面所说明的。

图1C是图示被致动或接合来获得各个档位状态的扭矩传递机构的多个组合的真值表。表格中的“X”指特定的离合器或制动器被接合以实现期望的档位状态。“O”表示特定的扭矩传递装置(即制动器或离合器)接通或激活，但是没有承载扭矩。图1C中没有使用“O”。还图示了各个档位状态的实际数值传动比，但是应意识到，这些数值仅是示例性的，并且其可被在大范围内调节，以适应变速器10A的各种应用和操作标准。当然，其他传动比可实现，取决于所选的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造。

例如，为了建立倒档，第一离合器26和第四制动器32接合或致动。第一离合器26连接输入轴或构件12与第四轴或相互连接构件48。第四制动器32连接第五轴或相互连接构件52与静止元件或变速器壳体50，以限制相互连接构件52相对于变速器壳体50旋转。同样，十个前进比通过离合器和制动器接合的不同组合实现，如图1C中所示。

将意识到，十速变速器10A的操作和档位状态的前述说明假设首先所有在指定档位状态下没有特别提及的离合器是未激活或分离的，其次在换挡期间，即档位状态在至少相邻的档位状态之间变化期间，在两个档位状态中接合或致动的离合器将保持接合或致动。

现在参照图2A，2B，3和4，将描述变速器10A的操作方法。图2A示出车辆发动机或电动机接通时变速器10或10A的杆图。在该实施例中，图2A示出用于具有变矩器11的动力总成的变速器。变矩器11可包括涡轮13，并且操作地将发动机或马达连接到输入构件12。因此，输入构件12通过变矩器11接收来自发动机或马达的扭矩，并且将扭矩传递通过变速器10，10A的齿轮组14,16,18,20。杆从其垂直位置的角位移指示从与每一个杆相关联的垂直线移动的节点的运动。与其杆相关联的垂直线左侧的节点沿负方向旋转，并且与其杆相关联的垂直线右侧的节点沿正方向旋转。

在图2A中，车辆处于空挡。如图2A中所示，当车辆启动并且处于空挡时，下面的节点经受运动：14A,14B,14C,20A,20C,16A,和16B，因为这些节点中的每一个从与其杆相关联的垂直线移动。更具体地，节点14A，14C，20A，16A和16B沿正方向旋转；并且节点14B和20C沿负方向旋转。当车辆处于空挡时，输出轴22不旋转，并且同样，节点18A，18B，18C，16C和20B在空挡不旋转。在一些实施例中，第四制动器32(图1A和1B)可在全部倒退、驱动和空挡中以稳态方式施加到节点18B和16C。

如上面关于高增益离合器34所说明的，可能期望在零或低旋转速度下接合高增益离合器34，以接合高增益离合器34的相对的表面(如果为爪形离合器)和/或接合高增益接合器34而没有对于车辆乘客明显的猛烈换挡的突然感觉。该猛烈换挡的突然感觉可由但不限于齿轮游隙、变速器部件的快速加速/减速等造成。因此，可能期望在施加高增益离合器34之前，使高增益离合器34作用其上的节点14B减速或停止。

因此，用于将变速器(例如机动车辆的变速器10)换挡的方法100显示在图4中。方法100可与上面所述的变速器10,10A或其他变速器一起使用。为了便于参考，方法100将首先描述与变速器10一起使用。但是，方法100也可与变速器10A或任何其他适当的变速器一起使用。方法100包括施加扭矩传递装置(例如第一制动器36)的步骤102，以相互连接多个行星齿轮组的第一构件与另一构件。因此，在变速器10中，方法100可通过将第一制动器36施加到第一行星齿轮组14的第一节点14A来实施。

如图2B所示，当第一制动器36被施加时，第一节点14停止旋转，并且第一杆的其他节点14C，14B也停止旋转。因此第二节点14B被停止；换句话说，在待接合的高增益离合器34上的滑移速度为零或几近为零，并且高增益离合器34(其可以是爪形离合器或带离合器)可被容易地并且平滑地施加到零速或非常低速的节点14B。因而，方法100包括施加高增益离合器34来相互连接第一行星齿轮组14的第二构件14与固定构件50且同时施加第一制动器36的步骤。当第三节点14C被连接到其时，输入构件12也被通过将第一制动器36施加在空挡中而被停止。

在该实施例中，并且在本文所述的其他实施例中，扭矩传递装置可具有施加到其而没有使其完全接合的压力，以实施本发明的方法100。例如，在一些变形形式中，第一制动器36可具有施加到其以部分地但不完全地接合第一制动器36的压力，由此使节点14A减速，但是允许一些滑移。在该情况下，第二节点14B将减速，但不一定完全停止。在其他实施例中，第一制动器36可在第二制动器34被施加之前完全接合并且锁定。

在图1B的实施例中，第一节点14A为齿环构件14A，第二节点14B为太阳齿轮构件14B，并且第三节点14C为行星齿轮托架构件14C。因此，第一制动器36被施加到齿环构件14A，以停止第一行星齿轮组14的节点14A，14B，14C，然后第二制动器34(其为高增益离合器，例如爪形离合器或带离合器)可被平滑地施加到太阳齿轮构件14B。

参照图1C，第一制动器36通常不在以空挡、第一档位或倒档传送比中被施加。因此，在高增益离合器34被施加之后，方法100包括释放被首先被施加的扭矩传递机构的步骤106。在该实施例中，步骤106包括在高增益离合器34，即第二制动器34被施加之后释放第一制动器36。

现在参照图3，换挡图表示出用于将连接到变矩器的变速器10换挡的方法100的应用。为了从空挡换挡到前进档位，第一制动器36可被施加，然后第二制动器34被施加，如上面所说明的。第一制动器36可被完全接合，或其可仅具有施加到其以使其被部分地接合并且滑移的压力。换句话说，第一制动器36可被施加，但是没有被完全接合或锁定，但是在其他变形形式中，其可被完全应用并且锁定。

现在参照图5A-5B，用于滚动车库换挡，当变速器以倒档传动速比滚动时，驾驶员将变速器10放置在驱动档位，以使变速器10必须改变到第一档位。在该情况下，方法100包括在施加具有高增益离合器的第二制动器34之前施加第三制动器30的另一步骤。这是因为在倒档传动速比中，输出构件22旋转，并且因此连接到输出构件22的节点18C和20B旋转。将制动器施加到第三行星齿轮组的第一构件18A与其他被施加的制动器一起有助于将第一行星齿轮组14的第二节点14B的滑移速度降低到低于第一速度阈值，这在接合第二制动器34(其为爪形离合器或带离合器)之前是期望的。在第二制动器34被施加之后，方法100可包括释放第三制动器30的步骤。

在例如该变矩器应用中，第四制动器32可在全部空挡、倒档和第一档位比以稳态方式施加。换句话说，第四制动器32被施加到第三行星齿轮组18的第二节点18B和第二行星齿轮组16的第三节点16C。因此，第四制动器32在全部倒档、空挡和第一档位保持接合。换句话说，第四制动器32在施加第一、第二和第三制动器36,34,30的步骤以及释放第一和第三制动器36,30的步骤期间保持被施加。因此，当第三制动器30被施加时，结果是输出构件22将由于第三节点18C被连接到输出构件22而停止旋转，并且第三行星齿轮组18的另两个节点18A，18B被通过第三和第四制动器30,32停止。

例如，参照图5A，输出构件22显示沿倒退方向旋转。因此，图5A示出当沿倒退方向运动时，在换挡到驱动档位之前的杆节点。输入构件12和输出构件22都在旋转，如节点18A，18C，16A，16B，20A，20C，14A，14B和14C。更具体地，节点18C，20C和14B沿负方向旋转，并且节点18A，16A，16B，20A，14A和14C沿正方向旋转。

参照图5B，步骤102被执行来施加第一制动器36，其将第一行星齿轮组14的第一节点14A(或第一构件)停止旋转。第四制动器32在图5B中也被作为稳态制动器施加，这将节点18B和16C停止旋转。但是这不会导致将第一行星齿轮组14的第二构件14B停止旋转。如上所述，用于接合高增益离合器34的目标是使第二构件14B处于零速、几近于零速或低速。如图5B所示，接合第一制动器36具有将第二构件14B减速的作用(与图5A相比较，其中当与图5A中的相同的箭头相比较时，用于第一行星齿轮组14的从垂直线到杆的箭头在图5B中更短，表明第二构件14B在第一制动器36施加之后，在较低的速率下旋转)。但是，第二构件14B仍在高于希望用于致动高增益离合器34的速度的速度下旋转，因为如果仅第一制动器36被在施加高增益离合器34之前施加，将导致“困难换挡”(虽然不是很困难)。在本发明的一些变形形式中，略微不困难的换挡将可以接受，并且这构成本发明的一种变形形式。

但是，在其他变形形式中，可能希望在施加高增益离合器34之前将第二构件14B进一步减速到零或接近零滑移速度。因此，除了施加第一制动器36，并且在第四制动器32被以稳态施加时，第三制动器30也被施加。第三制动器30将第三行星齿轮组18的第一节点18A停止旋转。因此，由于第四制动器32也被作为图5B中所示的稳态离合器施加，因此第三行星齿轮组18的三个节点中的两个被制动(18A和18B)。因为第三行星齿轮组18的前两个节点18A，18B被制动，因此第三行星齿轮组18的第三节点18C也将停止旋转。由于第三节点18C被连接用于与输出构件22共同旋转，因此结果是输出构件22也停止旋转。本质上，车辆可通过将第四制动器32施加到第三行星齿轮组18的第二节点18B并且将第三制动器30施加到第三行星齿轮组的第一节点18A被停止。在输出构件22处于零(或接近零)速下，则第一制动器36在使第二构件14B停止旋转时起作用，如上面关于图2A和2B所示和说明的。

图3还显示出第一离合器26在从倒档换挡到驱动挡位时被施加。这是因为，根据图1C中的真值表，第一离合器26被接合，而变速器10处于倒档传动比。

在另一种变形形式中，代替或除了在执行从倒档到前进挡位的滚动车库换挡时施加第三制动器30，车辆可在施加第二制动器(高增益离合器)34之前仅通过车辆制动系统被制动。例如，在倒档-驱动挡换挡命令被接收之后，车辆制动命令可被发送以停止车辆以倒档滚动。在该情况下，第三行星齿轮组18的第三节点18C由于车辆制动器被施加而基本上被从输出轴22制动。因此，在本变形形式中，第一制动器36被施加，并且车辆被通过制动系统制动。第四制动器32也可被持续地施加，如上面所述说明的。结果是跨第一行星齿轮组14的第二节点14B的滑移速度为零或几近为零，并且高增益离合器(第二制动器34)可于是被平滑地施加。为了实现该变形形式无需用户干预，该方法100可包括发送信号到车辆制动系统，以使车辆自动地制动机动车辆，例如通过车辆牵引控制系统。因此，驾驶员可以倒档滚动，并且然后将车辆放置在驱动挡位中，并且高增益离合器34将被平滑地施加，对驾驶员几乎没有或没有可察觉的换挡作用。

在又一个变形形式中，变矩器被省略，并且扭矩传递机构中的一个被用于起动车辆。参照图6，换挡图表示出在不同的换挡情形下以主动或稳态方式施加的各扭矩传递机构。在图6中所示的实施例中，第四制动器32被用于使用变速器10起动车辆。第四制动器32被在空挡和驱动挡位中施加，高增益离合器34被施加。

当执行车库换挡时，其中车辆被以倒档停止或以倒档在滚动，并且其中驾驶员将车辆放置到驱动挡位中，如果高增益离合器34被仅与第四制动器32一起施加，则可能由于应用高增益离合器34而导致“困难换挡”。因此，方法100被使用，其中第一制动器36被在施加第二制动器34(步骤104)之前施加(步骤102)，然后第一制动器36被在第二制动器34被施加(步骤106)之后释放。每一个扭矩传递装置可被通过使流体施加到其而没有使其完全接合并且锁定，而被部分地接合；或在其他实施例中，扭矩传递装置可被完全接合。

但是，当从倒档或滚动倒退换挡到驱动挡位时，方法100的附加步骤可用于没有联接到变矩器并且相反直接联接到马达或发动机输出轴的变速器10。这是因为应用第一制动器36将不具有使第一行星齿轮组14的第三节点14C或第二节点14B停止旋转的作用，因为输入构件12不可能被停止(在没有使马达/发动机停止转动的情况下)。因此，在没有变矩器的情况下，输入构件12将需要与马达或发动机输出一起保持运动。

例如，参照图7A-7B，示出用于变速器10的杆图，其中，在变矩器没有布置在发动机和变速器10之间的情况下，输入构件12被直接通过马达或发动机驱动。图7A显示了车辆处于空挡时变速器节点、输入和输出的运动。因此，输出构件22不运动，并且输入构件12必须持续旋转，以避免使马达或发动机停止。节点18A,18B,16A,16B,20A,14C,和14A沿正方向旋转，并且节点20C和14B沿负方向旋转。

因此，类似于上面所示和所述的变形形式，第一行星齿轮组14的第二构件14B沿负方向旋转，这可能对于应用高增益离合器34是不期望的。为了平滑地接合高增益离合器34(以使变速器10可行进到第一档位)，可能期望将第二构件14B停止旋转。方法100可被用于在施加第二制动器(高增益离合器)34之前施加第一制动器36。但是参照图7B，在该实施例中，输入构件12不可能停止旋转(在不停止转动的情况下)，并且第一行星齿轮组14的第三节点14C被持续地连接以与输入构件12共同旋转，因此第三构件14C也不停止旋转。因而，第二构件14B必须也持续旋转，并且不能被停止。因此，当第一制动器36被施加到第一构件14A时，第二和第三构件14B，14C两者持续旋转，但是第一行星齿轮组14的第二构件14B从负旋转经过零速变化为正旋转。

因此，在该实施例中，方法100包括当第二构件14B在其沿图7B中所示的正方向旋转之前达到零或接近零速时，施加第二制动器(高增益离合器)34。因此，现在参照图7C，可使用算法和闭环控制系统200来确定何时第二构件14B处于零或接近零速。预定用于期望的第二节点14B速度的上限阈值202被输入到控制系统200。在一些变形形式中，预定上限阈值速度202接近零。

为了使第二构件14B达到处于或低于预定上限阈值202的速度，压力被施加到第一制动器36，而不完全接合第一制动器36。如图7A和7B中所示，当第一制动器36没有被施加时，第二节点14B沿负方向(图7A)旋转，并且当第一制动器36完全被接合(图7B)时，第二节点14B沿正方向旋转；因此，当第一制动器36被部分接合时，施加大小低于其完全接合压力的一定量压力(在图7A中施加的压力(零)和在图7B中施加的压力(完全接合)之间)。为了导致被施加到第一制动器36的期望大小的压力，控制系统200可被使用(参见图7C)。

因而，方法100包括在控制系统中框204处确定第二构件14B的实际速度的附加步骤。该实际速度可以任何适当方式确定，例如通过测量或估算。方法100包括比较第二构件14B的实际速度的绝对值与预定的上限阈值速度202。该方法100可包括例如提供第二构件14B的实际速度和预定上限阈值204给控制器206，例如比例-积分-微分控制器(PID控制器)。

如果第二构件14B的施加速度的绝对值(或大小)超过预定上限阈值202，则控制器206估计将通过变速器10施加到第一制动器36的压力大小或压力中的变化的大小。因此，控制器206发送信号到变速器10，以命令变速器10将估计的期望流体压力施加到第一制动器36，这基于第二构件14B的实际速度和预定上限阈值202。

在一些变形形式中，控制器206没有被用于确定估算的压力，但是使用控制器206的强命令曲线可辅助将实际速度移动至更接近零或趋近零，而没有过冲到正旋转范围，这有助于使结果稳定。例如，如图7D中所示，速度S示出在垂直轴上，其中时间T示出在水平轴上。实际速度曲线A在时间T轴线下方，因为第二构件14B沿负方向旋转(除非其过冲超过零目标，这在图7C中未示出)。控制器206可使第二构件14B的实际速度A接近零(或预定上限阈值202，其优选近似零)而没有过冲到正速度范围内。

确定第二构件14B的实际速度A、比较实际速度A的绝对值与预定上限阈值202的步骤和调节施加到第一制动器36的流体压力的步骤重复，直到实际速度A的绝对值低于或等于预定上限阈值202。

返回参照图6，示出用于变速器10的多种情形的换挡表，变速器10没有连接到变矩器。例如，当从倒档换挡到驱动挡位时，第一离合器26、第一制动器36、第四制动器32和第二制动器34被施加。在施加第二制动器34之前，第一制动器36被接合，如上面所说明的，并且控制器，例如控制器206确定多大的流体液体被施加到第一制动器36以导致跨第二构件14B的零或接近零滑移速度。一旦期望的滑移速度存在，则第二制动器34被施加。然后，释放第一制动器36。第四制动器32和第一离合器26也被释放，并且其可在第二制动器34被施加之前或之后被释放。

如图6中所示，当车辆以倒档滚动时，以及车辆被换挡到驱动挡位时，施加附加的制动器(第三制动器30)。这发生以制动输出构件22，类似于上面关于图5A和5B所述的情形，只是图6适用于没有与变矩器11一起使用的变速器10的情况，如图7A-7D中所示。因此，第一和第三制动器36,30被在施加第二制动器34之前施加，然后第一和第三制动器36,30被释放。在替代实施例中，输出构件22可通过车辆制动系统制动，如上面所述。对于至第一档位起动的驱动，第二制动器34被以稳态方式施加，并且第四制动器32被施加。对于至第一档位稳态换挡的驱动，第二和第四制动器34,32被以稳态方式施加。

控制器206被配置为控制例如变速器10的动力总成系统的一个或多个部件的操作。控制器206可包括动力总成控制模块(PCM)，并且可执行发动机控制器和变速器控制器的功能；但是，这两个控制功能可通过一个装置或多个通讯连接的装置执行。控制模块、模块、控制器、控制单元、处理器和类似术语指专用集成电路(ASIC)(一个或多个)、电子电路(一个或多个)、执行一种或多种软件或固件程序的中央处理单元(一个或多个)(优选微处理器(一个或多个))和相关的内存和存储器(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)、组合逻辑电路(一个或多个)、输入/输出电路(一个或多个)和装置、适当的信号调制和缓冲电路以及适于提供所述功能的其他部件。因而，控制器206可包括一个或多个处理器和一个或多个存储程序指令的计算机可读介质。控制器206具有一组控制算法，包括存储在存储器中并且执行来提供期望功能的本地软件程序指令和校准。算法优选在预设循环周期期间执行。算法被例如通过中央处理单元执行，并且可操作来监控来自感测装置或其他网络控制模块的输入，并且执行控制和诊断程序来控制例如发动机致动器的致动器的操作。循环周期可在正在进行的发动机和车辆操作期间以等间隔执行，例如每1,10和100微秒。替代地，算法可响应于事件的发生来执行。

参照图8，控制器206可被用于执行控制变速器10或10A(或任何其他适当变速器)的方法300。方法300可在特定条件下超驰常态发动机和变速器控制方法，以减少由于车库换挡造成的动力传动系扭矩扰动。如上面所讨论的，机动车辆自动变速器包括多个档位元件和摩擦元件，例如离合器，其被根据用于在变速器输入和输出轴之间建立期望传动比的预定方案选择地接合或分离。在档位换挡中，多个机构，例如液压或电动液压机构被设计用于控制离合器流和压力，以使换挡基本上对于车辆乘客感觉不到。这在范围换挡(range shift)或车库换挡情况下特别重要，因为档位元件游隙可能较大(特别在全车轮驱动车辆中)，并且可能发生令人反感的动力传动系扭矩扰动。因此期望在具有高增益离合器的变速器(例如变速器10或10A)的车库换挡期间最小化动力传动系扭矩扰动。还期望在车库换挡期间最小化换挡时间。

控制器206可执行方法300以在包括例如高增益离合器34的高增益离合器的变速器10或10A或任何其他适当变速器的车库换挡期间最小化动力传动系扭矩扰动和换挡时间。

方法300开始于步骤302。首先，在步骤304中，方法300包括确定是否已经发生车库换挡。换句话说，在步骤304中，系统控制器206检测通过变速器10的车库换挡的开始。如本文中所用，车库换挡被限定为从空挡或停车到倒档或例如驱动档位或低档位等前进档位的变速器换挡(或反之亦然)。另外，车库换挡包括从前进档位，例如驱动档位或低档位到倒档变化的变速器换挡(或反之亦然)。控制器206在接收到来自档位选择器(未示出)或车辆的任何其他适当部件的车库换挡信号时确定车库换挡的开始已经发生。如果控制器206没有接收到车库换挡信号，则控制器206确定车库换挡没有发生，并且方法300返回到开始步骤302。

另一方面，如果控制器206接收到档位选择器输入信号，并且因此确定车库换挡已经发生，则控制器206确定是否第二节点14B在步骤306中被停止。换句话说，在步骤306中，方法300包括确定是否跨将接合的高增益离合器34的滑移速度由于施加第一辅助离合器1AC(例如第一制动器36)、第二辅助离合器(例如第四制动器32)、保持离合器(例如第三制动器30)或其组合而为零或几近为零，如上面详细讨论的。如上面所讨论的，响应于检测到车库换挡开始，第一辅助离合器1AC，例如第一制动器36，可被施加到第一行星齿轮组14的第一节点14A，以将固定构件50相互连接到第一节点14A，第一节点14A可以是齿轮、太阳齿轮或行星齿轮构件。而且，响应于检测到车库换挡的开始，第二辅助离合器，例如第四制动器32，可被施加到第二行星齿轮组16的第三节点16C，以将固定构件50与第三节点16C相互连接。保持离合器，例如第三制动器30，可被施加到第一行星齿轮组18的第一节点18A，以相互连接固定构件50与第一节点18A。当第一辅助离合器、第二辅助离合器和保持离合器被施加时，输出构件22停止旋转，如上面所述。

如果跨将接合的高增益离合器34的滑移速度没有大约低于速度阈值，则方法300返回到步骤304。如果跨将接合的高增益离合器34的滑移速度大约低于速度阈值，则高增益离合器34在步骤308中被施加到零速或非常低速节点14B，如上面详细讨论的。随后，在步骤310中，当应用高增益离合器34时，计时器被设置为零，游隙检测标志被设置为伪，并且最大涡轮转速tbn_max被设置为等于测得的变矩器11的涡轮的涡轮转速。步骤310包括在爪形离合器34已经被施加之后，但是在第一辅助离合器1AC的压力被降低之前测量和监测涡轮转速。测量的涡轮转速也可被称为实际涡轮转速，其可被使用任何适当的速度传感器测量。如果变速器被直接连接到发动机或马达(即没有经由变矩器)，则输入轴12的速度可被测量。由此，方法300的步骤312包括将第一辅助离合器1AC(例如第一制动器36)的压力降低第一压力校准值X1的方法300。替代地，第一辅助离合器1AC的压力以第一压力速率变化。第一压力校准值X1可通过检测车辆确定，并且其取决于变速器流体温度等。第一辅助离合器1AC的压力不应低于零，并且可被称为第一压力。随后，控制器206在步骤314中确定是否游隙检测标志为伪，或是否计时器值T(即从计时器开始运转而经过的时间)大于预定时间限制Tlimit。预定时间限制可以是例如约1秒。例如，预定时间限制可在0.85至1.25秒范围内。该预定时间限制可以是变速器功率流、换挡之前的车辆速度、车库换挡开始时的变速器输出速度、档位状态等的函数。

在方法300的第一循环中，可能在步骤314中间隙检测标志为真，并且时间值T不大于预定时间限值Tlimit。如果间隙检测标志为伪，并且计时器值T不大于预定时间限值Tlimit，则控制器206在步骤316中确定是否变矩器的测量的涡轮转速tbn大于最大涡轮转速tbn_max。因而，步骤316还包括在爪形离合器被施加时测量变矩器11的涡轮13的涡轮转速和将第一压力减小第一校准值X1。如果在步骤318中测量的涡轮转速tbn大于最大涡轮转速tbn_max，则最大涡轮转速被设置为等于测量的涡轮转速tbn。之后，方法300继续到步骤320。另一方面，如果测量的涡轮转速tbn大于最大涡轮转速tbn_max，则方法300直接继续到步骤320。

在步骤320中，确定是否测量的涡轮转速小于最大涡轮转速tbn_max和涡轮校准值tbn_delta之间的差值。因而，步骤320包括监测实际涡轮转速。如果在步骤322中测量的涡轮转速小于最大涡轮转速tbn_max和涡轮校准值tnb_delta之间的差值，则游隙检测标志被设置为真，由此确定已经发生档位游隙。相反地，如果测量的涡轮转速不小于最大涡轮转速tbn_max和涡轮校准值tnb_delta之间的差值，则在步骤324中第二辅助离合器(例如第四制动器32)的压力被降低第二压力校准值X2，并且计时器值T增大预定循环时间值t_delta。替代地，在步骤324中，第二辅助离合器(例如第四制动器32)的压力被以第二压力变化速率降低，并且计时器值T被增大预定循环时间值t_delta。预定循环时间值t_delta可通过检测确定。预定循环时间值t_delta可例如为二十微秒。之后，方法300继续到步骤326。

返回到步骤322，在游隙检测标志被在步骤322中设置为真之后，第二辅助离合器2AC(例如第四制动器32)的压力被在步骤328中降低以第三压力校准值X3。第三校准值X3可大于第二校准值X2。另外，第三校准值X3可通过检测车辆确定，并且其取决于变速器流体温度等。替代地，第二辅助离合器2AC的压力可减小第三变化速率值。第二辅助离合器2AC的压力不应低于零，并且可被称为第二压力2AC。之后，方法继续到步骤326。

返回步骤314，如果游隙检测标志为真，或如果计时器值T(即从计时器开始运转而经过的时间)大于预定时间限制Tlimit，则步骤328如上所述执行。即，第二辅助离合器2AC(例如第四制动器32)的压力减小第三压力校准值X3。

在步骤324或328被执行之后，该方法继续到步骤326。在步骤326中，确定是否第一辅助离合器1AC的压力小于或等于第一预定压力阈值1AC_threshold，以及是否第二辅助离合器2AC的压力(例如第四制动器32)小于或等于第二预定压力阈值2AC_threshold。第一和第二预定压力阈值1AC_threshold，2AC_threshold可每一个为约零。如果第一辅助离合器1AC的压力大于第一预定压力阈值1AC_threshold，或如果第二辅助离合器2AC的压力大于第二预定压力阈值2AC_threshold，则方法300返回到步骤312。即，第一辅助离合器1AC的压力再次减小第一压力校准值X1。

如果第一辅助离合器1AC的压力小于或等于第一预定压力阈值1AC_threshold，并且如果第二辅助离合器2AC的压力小于或等于第二预定压力阈值2AC_threshold，则方法300终止于步骤330，并且车库换挡完成。虽然上面所述的示例性方法采用两个辅助离合器，但是可预见，该方法可仅使用一个辅助离合器或多于两个辅助离合器。

详细的描述和图或附图是对本发明的支持和描述，但是本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了实现要求保护的本发明的最佳模式和其他实施例，但是存在多种可替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本发明。

Claims (10)

1.一种控制变速器的方法，包括：

检测变速器的车库换挡的开始；

响应于该检测，施加第一辅助离合器以将第一固定构件相互连接到变速器的第一行星齿轮组；

施加第二辅助离合器以将第二固定构件相互连接到变速器的第二行星齿轮组，其中，第二行星齿轮组被联接到变速器的输出构件；

施加初级离合器以将第一行星齿轮组相互连接到第三固定构件；

将施加到变速器的第一辅助离合器的第一压力减小第一压力校准值；

确定是否已经出现齿轮游隙；和

在确定是否已经出现齿轮游隙之后，减小施加到变速器的第二辅助离合器的第二压力，以最小化车库换挡期间的动力传动系扭矩扰动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是否已经出现齿轮游隙进一步包括：

监测初级离合器被施加时联接到变速器的变矩器的涡轮转速以确定最大涡轮转速；和

监测车库换挡已经开始之后的涡轮转速以确定实际涡轮转速。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定是否已经出现齿轮游隙进一步包括确定实际涡轮转速是否小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中减小第二压力包括如果实际涡轮转速不小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值则将施加到第二辅助离合器的第二压力降低第二压力校准值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中减小第二压力包括如果实际涡轮转速小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值则将施加到第二辅助离合器的第二压力降低第三压力校准值，该第三压力校准值大于第二压力校准值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中如果自应用初级离合器已经经过预定时间量，则将施加到第二辅助离合器的第二压力降低第三压力校准值，即使实际涡轮转速不小于最大涡轮转速和涡轮转速校准值之间的差值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当车库换挡开始时，该预定时间量为变速器输出速度的函数。

8.根据权利要求6所述的方法，其中降低变速器的第二辅助离合器的第二压力的步骤在自初级离合器已经施加经过预定时间量时进行，即使齿轮游隙没有出现。

9.根据权利要求1所述的方法，其中如果第一压力小于或等于第一预定压力阈值，并且第二压力小于或等于第二预定压力阈值，则重复将施加到变速器的第一辅助离合器的第一压力降低所述第一压力校准值的步骤。

10.根据权利要求1所述的方法，其中如果第一压力小于或等于第一预定压力阈值，并且第二压力小于或等于第二预定压力阈值，则重复将施加到变速器的第二辅助离合器的第二压力降低的步骤。