CN105020384A - 用于控制滚动接合的车辆及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于控制滚动接合的车辆及方法。当车辆正在以高于阈值速度的速度运动时车辆驾驶员命令运动方向改变时，控制器首先施加制动力以使车辆减速至低于阈值速度，然后建立与相反的运动方向相关联的动力流动路径。制动力可通过车轮制动器被施加，或者在一些情况下，可通过变速器离合器被施加。这种方法防止发动机熄火、即将接合的离合器过热和过度的延迟。

Description

用于控制滚动接合的车辆及方法

技术领域

本公开涉及自动变速器控制领域。更具体地讲，本公开涉及一种在施加相反方向档位传动比之前使用制动系统来降低车速的方法。

背景技术

许多车辆在很宽的车速范围(包括前进运动和倒车运动两者)内使用。然而，某些类型的发动机能够仅在很窄的车速范围内高效地运转。因此，经常使用能够以各种传动比高效地传递动力的变速器。变速器传动比是输入轴转速与输出轴转速之比。当车辆处于低速时，变速器通常以高的传动比运转，这样，变速器使发动机扭矩倍增从而提高加速度。在车速高时，使变速器以低的传动比运转允许发动机转速与安静、高燃料效率的巡航相关联。通常，变速器包括在驾驶员选择倒档时施加的至少一个负传动比。

许多自动变速器实现离散数量的不同传动比，其中，通过接合特定子集的离合器来建立各个传动比。离合器可包括使两个旋转元件彼此结合的装置以及将旋转元件结合到静止元件的装置。为了从一个传动比切换到另一传动比，一个离合器(称为即将分离的离合器)释放，另一离合器(称为即将接合的离合器)接合。为了维持升档期间的动力传递，即将接合的离合器必须吸收能量。将离合器设计成吸收然后散发该能量可能涉及增加摩擦面积或流体流量，上述要求仅仅是为了具有足够的扭矩容量。增加摩擦面积和流体流量使得当离合器打开时寄生阻力增加，从而降低燃料效率。某些类型的离合器(诸如，牙嵌式离合器)不具备吸收能量的能力。当即将接合的离合器是牙嵌式离合器时，在接合之前，将通过该牙嵌式离合器被结合的元件必须处于相同转速。

当车辆静止时，即使对于非常高的传动比，齿轮箱输入轴也是静止的。由于内燃发动机在曲轴转速为零时不能产生扭矩，因此需要起步装置来使得发动机旋转并将扭矩传递到齿轮箱输入轴。许多自动变速器使用具有由发动机曲轴驱动的泵轮以及驱动齿轮箱输入轴的涡轮的变矩器。每当泵轮旋转得比涡轮快时，扭矩便从泵轮传递到涡轮。当涡轮旋转得比泵轮快时，扭矩沿相反的方向传递。

当车辆正在向前运动时驾驶员从前进档换至倒档或者当车辆正在向后运动时驾驶员从倒档换至前进档时，齿轮箱输入轴和涡轮反向旋转。涡轮反向旋转时发动机上的负荷比涡轮静止时发动机上的负荷高。如果涡轮的反向转速太高，则发动机上的负荷可能会导致发动机熄火。由于涡轮的反向转速与车速成比例，因此控制器可在车速低于阈值之前禁止换档，同时将变速器置于空档。然而，因为车辆在空档时的减速速率低，所以这种方法会使期望档位传动比的施加延迟过多的时间。一种替代方法是逐渐应用即将接合的离合器以避免在发动机上施加过多的负荷。然而，这种方法会迫使即将接合的离合器吸收和散发比其能够吸收和散发的能量更多的能量。

发明内容

一种车辆包括变速器、制动系统和控制器。制动系统可包括摩擦制动器，摩擦制动器位于每个车轮处并被布置为响应于来自控制器的命令而施加制动扭矩。响应于来自驾驶员的命令(诸如，通过踩下制动踏板)，控制器命令制动系统使车辆减速。控制器还被配置为响应于当车辆正在运动时驾驶员移动变速杆而命令制动系统使车辆减速。例如，如果当车辆正在以高于阈值的速度向前运动时驾驶员将变速杆从前进档移动至倒档，则控制器命令制动系统使车辆减速。类似地，如果当车辆正在以高于阈值的速度向后运动时驾驶员将变速杆从倒档移动至前进档，则控制器命令制动系统使车辆减速。

一种控制车辆的方法包括：通过在接合第二摩擦元件而建立命令的动力流动路径之前应用第一摩擦元件使车辆减速至低于阈值的速度，而对变速杆的档位从与一个运动方向相对应的档位到与相反的运动方向相对应的档位的变化作出响应。变速杆的档位的变化可从前进档到倒档或者从倒档到前进档。第一摩擦元件可以是车轮制动器。

一种控制器包括输入通信通道、输出通信通道和控制逻辑。输入通信通道接收来自变速杆的信号，并且还可接收来自制动踏板的信号。输出通信通道向变速器发送命令信号，并且还可向一组车轮制动器发送命令信号。控制逻辑被配置为：通过命令制动系统降低车速，然后当车速低于阈值时，通过命令变速器建立与相反的车辆运动方向相对应的动力流动路径，而对当车辆正在运动时指示预期的运动方向的变化的变速杆的移动作出响应。

根据本发明，提供一种控制车辆的方法，所述方法包括：通过应用第一元件以使车辆减速，然后，在车速降低至阈值之后使第二元件接合，以建立与第二个档位相关联的动力流动路径，而对变速杆的档位从与当前的运动方向相对应的第一个档位到与相反的运动方向相对应的第二个档位的变化作出响应。

根据本发明的一个实施例，当前的运动方向是前进方向，第一个档位是前进档，第二个档位是倒档。

根据本发明的一个实施例，当前的运动方向是后退方向，第一个档位是倒档，第二个档位是前进档。

根据本发明的一个实施例，第一元件是车轮制动器。

根据本发明的一个实施例，第二元件是牙嵌式离合器。

根据本发明的一个实施例，所述阈值是非零的。

根据本发明，提供一种控制器，所述控制器包括：输入通信通道，被配置为接收来自变速杆的信号；输出通信通道，被配置为向变速器发送命令信号；控制逻辑，被配置为：通过命令制动系统降低车速，然后当车速低于阈值时，通过命令变速器建立与相反的车辆运动方向相对应的动力流动路径，而对变速杆的从与当前的车辆运动方向相对应的档位到与相反的车辆运动方向相对应的档位的移动作出响应。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还包括：输入通信通道，被配置为接收来自制动踏板的信号；输出通信通道，被配置为向多个车轮制动器发送命令信号，其中，命令制动系统降低车速包括向车轮制动器发送施加扭矩的命令。

根据本发明的一个实施例，当前的车辆运动方向是前进方向，相反的车辆运动方向是后退方向，动力流动路径建立倒档传动比。

根据本发明的一个实施例，当前的车辆运动方向是倒车方向，相反的车辆运动方向是前进方向，动力流动路径建立前进档传动比。

附图说明

图1是车辆动力传动系统和制动系统的示意图。

图2是齿轮箱布置的示意图。

图3是在倒车运动时挂前进档的方法的流程图。

图4是在前进运动时挂倒档的方法的流程图。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，其他实施例可采取多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定组件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其他附图中示出的特征组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。

在图1中示意性地示出了前轮驱动(FWD)车辆的动力传动系统10。机械连接由实线指示，信号由虚线指示。动力由内燃发动机12提供。变矩器14包括由发动机曲轴驱动的泵轮以及涡轮。涡轮固定到齿轮箱16的输入轴。变矩器还包括选择性地将泵轮结合到涡轮的旁通离合器。当旁通离合器接合时，扭矩通过旁通离合器进行传递。当旁通离合器分离时，扭矩在泵轮和涡轮之间液力地传递。齿轮箱16包括互相连接的多个行星齿轮组和离合器，以通过离合器的选择性接合而建立各自具有不同传动比的多个动力流动路径。动力从齿轮箱16的输出元件传递到差速器18。动力可通过啮合齿轮或通过链进行传递。通过固定的主减速比，传递还可使扭矩倍增并使转速降低。差速器将动力分配至左前车轮20和右前车轮22，从而在车辆转弯时允许轻微的转速差。变矩器、齿轮箱和差速器可被统称为驱动桥或横置式变速器。后轮驱动车辆的动力传动系统具有类似的组件，但是发动机、变矩器、齿轮箱和差速器沿着车辆中心线定位并驱动后车轮26和28。本发明适用于前轮驱动的动力传动系统构造和后轮驱动的动力传动系统构造两者。

发动机和齿轮箱对来自控制器30的命令作出响应。控制器向齿轮箱16发送应用特定的离合器的信号。控制器向发动机12发送指示产生多少量的扭矩的信号。控制器30接收来自变速杆32、加速踏板34和制动踏板36的信号。驾驶员在若干档位之间移动变速杆32，以指示期望的行驶方向。D档位指示希望向前运动。R档位指示希望向后运动。N档位指示希望挂空档。P档位指示希望挂驻车档。术语“变速杆”在此用于表示意在指示这些选择的任何用户界面元件，包括例如安装在控制台的杆、安装在方向盘的杆或触摸屏。控制器30可被实现为例如单个微处理器或者通信的多个微处理器。

各个车轮与摩擦制动器38、40、42和44相连，摩擦制动器38、40、42和44响应于来自控制器30的命令而施加扭矩以使车轮减速。通常，控制器30将响应于驾驶员踩下制动踏板36而发出这样的命令。然而，制动系统命令不一定与制动踏板的踩下相称。控制器可限制制动扭矩以避免车轮打滑，或者在混合动力电动车辆中，控制器可使摩擦制动扭矩与由马达提供的再生制动相协调。

在图2中示出了齿轮箱16的示例性布置。齿轮箱16包括由变矩器涡轮驱动的输入轴50、输出元件52和固定到车辆结构的变速器壳54。齿轮箱16还包括四个简单行星齿轮组60、70、80和90。每个简单行星齿轮组包括具有外齿轮齿的中心齿轮、具有内齿轮齿的环形齿轮以及支撑与中心齿轮和环形齿轮两者啮合的一组行星齿轮的行星齿轮架。最后，齿轮箱16包括具有液压致动的摩擦离合器100、102、104、106、108和110的一组离合器以及被动单向离合器112。行星齿轮架72固定地结合到输入轴50。行星齿轮架82(为齿轮组80和90所共用)、环形齿轮68和中心齿轮76彼此固定地结合。中心齿轮86固定地结合到环形齿轮98。中心齿轮66固定地结合到变速器壳54。输出轴52通过离合器100选择性地结合到行星齿轮架62，并通过离合器102选择性地结合到环形齿轮78。输入轴50通过离合器104选择性地结合到环形齿轮98和中心齿轮86，并通过离合器106选择性地结合到中心齿轮96。中心齿轮96通过离合器108选择性地保持不旋转。环形齿轮88通过离合器110选择性地保持不旋转，并通过单向离合器112被动地限制其沿一个方向旋转。齿轮箱16的离合器以其中三个的组合接合，以建立九个前进档传动比动力流动路径和一个倒档传动比动力流动路径，如表1中所示。

表1

在图3中示出了从倒档到前进档的方向变化期间控制车辆的方法。该方法始于120处，在120处，车辆正在向后运动，变速杆处于倒档。在倒档，控制器30使离合器100、106和110接合。术语“接合”在此用于表示在整个离合器中不允许相对旋转。在倒档，变矩器旁通离合器通常是分离的。响应于驾驶员将变速杆移动至前进档，控制器在122处降低发动机扭矩，并在124处释放即将分离的离合器而将变速器置于空档状态。在126处，控制器检查以确定车速是否低于阈值。不管车辆是正在向前运动还是正在向后运动，车速都被认为是正的。如果车速不低于阈值，则在128处应用制动器，直到车速低于阈值为止。术语“应用”在此用于表示扭矩被传递但仍有可能发生相对旋转。应用制动器可涉及应用摩擦制动器38、40、42和44。或者，在混合动力车辆中，制动系统可包括能够降低车速的一个或更多个马达。只要建立倒档传动比的离合器保持被接合，变速器离合器102或108便还可被认为是制动系统的一部分，这是因为应用它们两者中的任何一个均使车速降低。如果变速器控制器没有被配置为控制车轮制动器，则使用变速器离合器作为车辆制动器会是可取的。由于这两个离合器均被设计成在升档期间作为即将接合的离合器，因此它们可比离合器104具有更多的热容量。一旦车辆已经减速到低于阈值速度，便在130处接合离合器104，以建立一档传动比。如果即将接合的离合器104为牙嵌式离合器，则会希望阈值速度接近于零。一旦已经建立了一档传动比，控制器便在132处继续基于加速踏板位置命令发动机扭矩。

在图4中示出了从前进档到倒档的方向变化期间控制车辆的方法。该方法始于140处，在140处，车辆正在向前运动，变速杆处于前进档。变速器可处于任何前进档。取决于车速，变矩器旁通离合器可接合或者可不接合。响应于驾驶员将变速杆移动至倒档，控制器在142处降低发动机扭矩，并在144处释放至少一个即将分离的离合器。在146处，控制器检查变矩器旁通离合器是否接合。如果是，则在148处使变矩器旁通离合器分离。在150处，控制器检查以确定车速是否低于阈值。如果车速不低于阈值，则在152处应用制动器，直到车速低于阈值为止。一旦车辆已经减速到低于阈值速度，便在154处接合至少一个即将接合的离合器，以建立倒档传动比。一旦已经建立了倒档传动比，控制器便在156处继续基于加速踏板位置命令发动机扭矩。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以作出各种改变。如上所述，可以组合多个实施例的特征以形成本发明没有明确描述或说明的进一步的实施例。尽管多个实施例可能已经被描述为提供优点或者在一个或更多个期望特性方面优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，取决于具体应用和实施方式，为了实现期望的整体系统属性，可以折衷一个或更多个特征或特性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术的实施方式合意的实施例也未超出本公开的范围，并且可期望用于特定应用。

Claims (4)

1.一种车辆，包括：

变速器，被构造成选择性地建立多个动力流动路径；

制动系统，被构造成响应于驾驶员命令而使车辆减速；以及

控制器，被配置为通过在命令变速器建立与当前方向相反的方向相对应的动力流动路径之前命令制动系统使车辆减速，而对车辆正在沿当前方向运动时的变速杆的移动作出响应。

2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述制动系统包括摩擦制动器，命令制动系统使车辆减速包括命令应用摩擦制动器。

3.如权利要求1所述的车辆，其中，当前方向是前进方向，相反方向是倒车方向。

4.如权利要求1所述的车辆，其中，当前方向是倒车方向，相反方向是前进方向。