CN108869723A - 具有冷换挡延迟缓解的变速器 - Google Patents

Abstract

一种操作机动车辆变速器的方法包括：测量变速器的操作温度，其中该变速器具有至少七个扭矩传递机构以及至少三个行星齿轮组，其中各行星齿轮组具有三个齿轮构件；确定变速器是否处于驻车模式中；确定操作温度是否低于预定阈值；在操作温度低于预定阈值且变速器处于驻车模式中的情况下，实施换挡延迟缓解程序，其中该换挡延迟缓解程序包括接合至少七个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构和第五扭矩传递机构，从而使得该第四扭矩传递机构和第五扭矩传递机构锁定至固定件以防止第一行星齿轮组的第一齿轮构件发生移动，进而防止输入扭矩传递至驻车爪。

Description

具有冷换挡延迟缓解的变速器

引言

本公开涉及一种机动车辆变速器。更具体地，本公开涉及一种缓解寒冷环境下驻车挡脱离中的延迟的机动车辆变速器。

典型的自动变速器包括液压控制系统，该液压控制系统用于致动多个扭矩传递机构。例如，这些扭矩传递机构可为布置有多个齿轮组的离合器以及制动器。扭矩传递机构被选择性地接合以获得不同的齿轮比。

液压控制系统通常将加压流体泵送至多个阀和电磁阀，这些阀和电磁阀操作来将加压流体引导至各种子系统，例如，被采用来使变速器换挡至倒车模式或驱动模式的电子变速器挡位选择(ETRS)。在极冷的操作条件期间，由于存在有液压滞后问题，因此，使变速器从驻车挡换挡至倒车模式或驱动模式可能会在变速器实际挂入倒车模式或驱动模式之前引起显著的延迟。

因此，虽然当前的变速器控制系统实现了其预期目的，但仍需要一种用于缓解寒冷环境下驻车挡脱离中的延迟的新的改进系统及方法。

发明内容

根据若干方面，操作机动车辆变速器的方法包括测量变速器的操作温度，其中变速器具有至少七个扭矩传递机构以及至少三个行星齿轮组，其中各行星齿轮组具有三个齿轮构件；确定变速器是否处于驻车模式中；确定操作温度是否低于预定阈值；在操作温度低于预定阈值且变速器处于驻车模式中的情况下，实施换挡延迟缓解程序，其中该换挡延迟缓解程序包括接合至少七个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构和第五扭矩传递机构，从而使得该第四扭矩传递机构和第五扭矩传递机构锁定至固定件以防止第一行星齿轮组的第一齿轮构件发生移动，其中第一行星齿轮组的第一齿轮构件联接至输出驱动轴以防止输入扭矩传递至驻车爪；以及使变速器换挡脱离驻车模式。

在本公开的另一方面中，第一行星齿轮组的第一齿轮构件联接至第一行星齿轮组的第三齿轮构件，其中该第三齿轮构件通过第四扭矩传递机构选择性地联接至固定件。

在本公开的另一方面中，第四扭矩传递机构以及第五扭矩传递机构为离合器。

在本公开的另一方面中，第五扭矩传递机构为可选择单向离合器。

在本公开的另一方面中，输出驱动轴联接至第二行星齿轮组的第一齿轮构件。

在本公开的另一方面中，第二行星齿轮组的第一齿轮构件为环形齿轮。

在本公开的另一方面中，当接合第五扭矩传递机构时，第二行星齿轮组的第二齿轮构件与第三行星齿轮组的第一齿轮构件相联接。

在本公开的另一方面中，第二行星齿轮组的第二齿轮构件为行星齿轮架，且第三行星齿轮组的第一齿轮构件为环形齿轮。

在本公开的另一方面中，第一行星齿轮组的第一齿轮构件为环形齿轮。

根据若干方面，操作机动车辆变速器的方法包括测量变速器的操作温度，其中变速器具有至少七个扭矩传递机构以及至少三个行星齿轮组，其中各行星齿轮组具有三个齿轮构件；确定变速器是否处于驻车模式中；确定操作温度是否低于预定阈值；在操作温度低于预定阈值且变速器处于驻车模式中的情况下，实施换挡延迟缓解程序，其中该换挡延迟缓解程序包括接合至少七个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构和第五扭矩传递机构，从而使得该第四扭矩传递机构和第五扭矩传递机构锁定至固定件以防止第一行星齿轮组的第一齿轮构件发生移动，其中第一行星齿轮组的第一齿轮构件联接至输出驱动轴以防止输入扭矩传递至驻车爪，第一行星齿轮组的第一齿轮构件联接至第一行星齿轮组的第三齿轮构件，且第三齿轮构件通过第四扭矩传递机构选择性地联接至固定件；使变速器换挡脱离驻车模式；确定变速器是否脱离了驻车模式；以及在变速器脱离了驻车模式的情况下，使第四扭矩传递机构从固定件脱开。

在本公开的另一方面中，第四扭矩传递机构以及第五扭矩传递机构为离合器。

在本公开的另一方面中，第五扭矩传递机构为可选择单向离合器。

在本公开的另一方面中，输出驱动轴联接至第二行星齿轮组的第一齿轮构件。

在本公开的另一方面中，第二行星齿轮组的第一齿轮构件为环形齿轮。

在本公开的另一方面中，当接合第五扭矩传递机构时，第二行星齿轮组的第二齿轮构件与第三行星齿轮组的第一齿轮构件相联接。

在本公开的另一方面中，第二行星齿轮组的第二齿轮构件为行星齿轮架，且第三行星齿轮组的第一齿轮构件为环形齿轮。

在本公开的另一方面中，第一行星齿轮组的第一齿轮构件为环形齿轮。

根据若干方面，操作机动车辆变速器的方法包括测量变速器的操作温度，其中变速器具有至少七个离合器以及至少三个行星齿轮组，其中各行星齿轮组具有环形齿轮、行星齿轮架以及太阳齿轮；确定变速器是否处于驻车模式中；确定操作温度是否低于预定阈值；在操作温度低于预定阈值且变速器处于驻车模式中的情况下，实施换挡延迟缓解程序，其中该换挡延迟缓解程序包括接合至少七个离合器中的离合器以及可选择单向离合器，从而使得该离合器以及可选择单向离合器锁定至固定件以防止第一行星齿轮组的环形齿轮发生移动，其中第一行星齿轮组的环形齿轮联接至输出驱动轴以防止输入扭矩传递至驻车爪，第一行星齿轮组的环形齿轮联接至第一行星齿轮组的太阳齿轮，且第一行星齿轮组的太阳齿轮通过离合器选择性地联接至固定件；使变速器换挡脱离驻车模式；确定变速器是否脱离了驻车模式；以及在变速器脱离了驻车模式的情况下，使离合器从固定件脱开。

通过本文提供的说明，其他可应用领域将变得显而易见。应理解的是，本说明书以及特定示例仅用于说明的目的，而并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文所描述的附图仅用于说明的目的，而并非旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是示出了根据本发明原理的机动车辆变速器的杠杆图；

图2是示出了呈现出各种扭矩传递机构在图1所示的变速器的各可用前进挡或倒挡速度或齿轮比中的接合状态的真值表；

图3示出了用于在冷启动环境下操作如图1所示的变速器的流程图；以及

图4示出了与图1所示的变速器在冷启动环境下的操作相关联的多层保护策略。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，其并不旨在限制本公开或其应用或用途。

现参照图1，机动车辆变速器10的实施例以杠杆图格式示出。杠杆图是示出了机械装置(例如，自动变速器)的部件的示意图。各单独杠杆代表行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本机械部件均由节点表示。因此，单个杠杆包括三个节点：一个代表太阳齿轮，一个代表行星齿轮架，而另一个代表环形齿轮。各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连由细线示出。杠杆图的格式、目的及用途的进一步解释可参见Benford和Leising发表在《SAE Paper 810102》中的论文《杠杆类比：变速器分析的新工具》(“The Lever Analogy:ANew Tool in Transmission Analysis”)，其中该论文以引用的方式完全结合至本发明中。

变速器10包括：输入轴或构件16；第一行星齿轮组30，其中该第一行星齿轮组具有三个节点：第一节点86、第二节点88和第三节点90；第二行星齿轮组32，其中该第二行星齿轮组具有三个节点：第一节点92、第二节点94和第三节点96；第三行星齿轮组34，其中该第三行星齿轮组具有三个节点：第一节点98、第二节点100和第三节点102；第四行星齿轮组36，其中该第四行星齿轮组具有三个节点：第一节点104、第二节点106和第三节点108；以及输出构件或驱动轴18。驻车爪27与驱动轴18选择性地相联接。在变速器10的操作期间，输入扭矩12作为输出14选择性地传递至机动车辆的一组驱动车轮。在某些布置中，第一行星齿轮组30的第一节点86、第二节点88以及第三节点90分别为环形齿轮86、具有一组行星齿轮的行星齿轮架88以及太阳齿轮90；第二行星齿轮组32的第一节点92、第二节点94以及第三节点96分别为环形齿轮92、具有一组行星齿轮的行星齿轮架94以及太阳齿轮96；第三行星齿轮组34的第一节点98、第二节点100以及第三节点102分别为环形齿轮98、具有一组行星齿轮的行星齿轮架100以及太阳齿轮102；且第四行星齿轮组36的第一节点104、第二节点106以及第三节点108分别为太阳齿轮104、具有一组行星齿轮的行星齿轮架106以及环形齿轮108。

第一扭矩传递机构24通过第一互连构件22和第二互连构件38选择性地将输入构件16连接至第一行星齿轮组30的第二节点88。第二扭矩传递机构28通过第三互连构件21和第四互连构件40选择性地将输入构件16连接至第二行星齿轮组32的第三节点96。第五互连构件20将输入构件16连接至第三行星齿轮组34的第三节点102。

第六互连构件52使第一行星齿轮组30的第一节点86与第二行星齿轮组32的第一节点92相连接。第七互连构件50使第一行星齿轮组30的第二节点88与第二行星齿轮组32的第二节点94相连接。第三扭矩传递机构46通过第八互连构件48和第九互连构件54选择性地将第一行星齿轮组30的第三节点90连接至第二行星齿轮组32的第二节点94。第四扭矩传递机构44通过第十互连构件42和第十一互连构件43选择性地将第一行星齿轮组30的第三节点90连接至固定件70(例如，诸如，变速器10的壳体)。

第五扭矩传递机构68通过第十二互连构件58和第十三互连构件66选择性地将第二行星齿轮组32的第二节点94以及第三行星齿轮组34A的第一节点98连接至固定件70。

第六扭矩传递机构72通过第十四互连构件60和第十五互连构件74选择性地将第二行星齿轮组32的第三节点96连接至固定件70。第七扭矩传递机构80通过第十六互连构件78和第十七互连构件82将第四行星齿轮组36的第一节点104连接至固定件70。第十八互连构件76将第三行星齿轮组34的第二节点100连接至第四行星齿轮组36的第三节点108。

在各种布置中，第一扭矩传递机构24、第二扭矩传递机构28、第三扭矩传递机构46、第四扭矩传递机构44、第五扭矩传递机构68、第六扭矩传递机构72以及第七扭矩传递机构80为离合器，并且，在其他布置中，一个或多个为制动器。在某些布置中，第六扭矩传递机构66为可选择单向离合器。

变速器10由具有加压液压流体的液压控制系统进行实现，其中该液压控制系统与电子变速器挡位选择(ETRS)子系统进行通信。ETRS用于为机动车辆的操作选择期望的挡位，例如，驻车挡、倒车挡以及前进挡。除了其他部件以外，ETRS还包括多个阀及电磁阀。该多个阀及电磁阀包括驻车伺服阀，该驻车伺服阀联接至驻车机构(例如，驻车爪27)以机械接合或脱开驻车爪27。驻车爪27还连接至驻车挡脱离电磁阀，该驻车挡脱离电磁阀可致动以防止驻车爪27在发动机停止-启动事件期间发生接合。当期望机动车辆在倒挡状态或前进挡驱动状态下进行操作时，驻车挡脱离电磁阀还可用于脱开驻车伺服阀。

现参照图2，下文将对变速器10的操作进行描述。将理解的是，如所述表左侧垂直列出的变速器挡位所示，变速器10能够以至少九个前进挡速度或扭矩比以及至少一个倒挡速度或扭矩比将扭矩从输入构件16传递至输出构件18。前进挡速度或扭矩比以及倒挡速度或扭矩比均通过沿着所述表的顶部水平列出的扭矩传递机构(即扭矩传递机构80、44、72、46、28、24和68)中的一个或多个的接合来获得。因此，图2是示出了扭矩传递机构的各种组合的真值表，其中这些扭矩传递机构被启动或接合以获得各种挡位状态。方格中的“X”表示，接合特定的扭矩传递机构以获得期望的挡位状态。各种齿轮比可根据齿轮直径、轮齿数以及所选的齿轮结构来获得。

例如，为了建立倒挡，接合或启动第五扭矩传递机构68；而且，为了建立第一前进挡，接合或启动第七扭矩传递机构80以及第五扭矩传递机构68。同理，其他前进挡速度或挡位状态通过扭矩传递机构的不同组合来获得，如图2所示。

现参照图3，在ETRS中实施程序200，以对缓解寒冷操作环境下发生的换挡延迟的变速器10进行操作。在第一步骤202中，程序200确定变速器10的操作温度状况。若操作温度极低，即低于预定阈值(例如，低于-20°F)，则程序200进行到步骤204，在该步骤中，程序200确定机动车辆的发动机是否处于操作状态中，以及变速器10的挡位选择器是否处于驻车模式中。如果如此，则程序200进行到步骤206，在该步骤中，固定扭矩传递构件被启动或接合。换言之，第四扭矩传递机构44和第五扭矩传递机构68被接合，从而使得这两个扭矩传递机构锁定至固定件70。如此，第一行星齿轮组30的第一节点或环形齿轮86无法移动，这可防止输入扭矩12被传递至驻车爪27，从而使得该驻车爪不会移动并锁定在空挡空载状态中。

接下来，程序200在步骤208中确定驾驶员是否已将挡位选择器改变至倒挡状态或前进挡状态。若步骤208处的确定是肯定的，则程序200进行到步骤210，在该步骤中，合适的扭矩传递机构被应用。例如，如果倒挡状态已被选择，则第五扭矩传递机构68保持处于启动或接合状态中；而且，如果第一前进挡状态已被选择，则第七扭矩传递机构80同样处于启动或接合状态中。接下来，程序200在步骤212中确定变速器10是否已实际脱离驻车挡状态。如果上述确定是否定的，则程序200进行到步骤216，在该步骤中，程序200使固定扭矩传递机构44和68保持在启动或接合状态中，从而使得这两个扭矩传递机构锁定至固定件70。如果上述确定是肯定的，则程序200进行到步骤214，在该步骤中，在允许驻车伺服释放驻车爪27的同时，释放合适的固定扭矩传递机构。例如，如果挡位选择器已移动至第一挡位状态，则释放第四扭矩传递机构44，从而使得该第四扭矩传递机构从固定件70解除锁定。

当使用程序200时，程序200可最大限度地减少与变速器10的冷操作相关联的驻车挡脱离延迟，即与从特定驻车挡脱离被选择开始，到变速器实际挂入期望挡位之间的时间相关联的延迟。例如，在不使用程序200的情况下，冷换挡延迟(即从变速器10的挡位选择器移出驻车挡开始，到变速器实际挂入期望挡位之间的时间)可高达5～6秒；然而，在使用程序200的情况下，冷换挡延迟可降低2～3秒。因此，通过程序200实施电子变速器挡位选择，得以显著提高执行较快的冷变速器温度换挡操作的能力，而不会引起任何换挡质量问题或驻车爪的潜在负载交互，因为驻车爪27已被锁定在空挡空载状态中。

此外，程序200提供了多层保护策略300，如图4所示。在如上所述的固定扭矩传递机构不锁定的情况下，程序200仍然能够：在驾驶员发起任何命令之前确认所有部件在当前操作状态中的期望性能(层302)；以及确认所有部件在最终操作状态中的期望性能(层308)。当程序200锁定固定扭矩传递机构时，程序200进一步实施层304和306的其他特征，即：

层304：在挡位转换事件期间，程序200主动地对所有动作发起命令，从而使得：

1)在无故障的情况下，挡位转换以平稳且高效的方式完成；

2)在检测到单个元件发生故障的情况下，驾驶员不会在挡位转换完成期间或挡位转换完成时处于危险状态中。

层306：在挡位转换期间检测到不期望事件的情况下，

1)如果可能，则程序200对命令进行修改以获得驾驶员预期的状态。

2)如果特征1.)不可行，则程序200对命令进行修改以使驾驶员处于安全状态中。

值得注意的是，层304的特征2.)以及层306的特征1.)和2.)考虑了所有单个元件的故障在挡位转换期间的影响，而且这些特征确保命令被引导成使得可在所有的状况期间避免任何危险状态。

本公开的说明书本质上仅仅是示例性的，而且，不偏离本公开的要点的变型旨在落入本公开的范围内。此类变型并不应被认为偏离本公开的精神及范围。

Claims (9)

1.一种操作机动车辆变速器的方法，所述方法包括：

测量所述变速器的操作温度，所述变速器具有至少七个扭矩传递机构以及至少三个行星齿轮组，各行星齿轮组具有三个齿轮构件；

确定所述变速器是否处于驻车模式中；

确定所述操作温度是否低于预定阈值；

如果所述操作温度低于所述预定阈值且所述变速器处于所述驻车模式中，那么实施换挡延迟缓解程序，所述换挡延迟缓解程序包括：

接合所述至少七个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构和第五扭矩传递机构，从而使得所述第四扭矩传递机构和所述第五扭矩传递机构锁定至固定件以防止第一行星齿轮组的第一齿轮构件发生移动，其中所述第一行星齿轮组的所述第一齿轮构件联接至输出驱动轴以防止输入扭矩传递至驻车爪；以及

使所述变速器换挡脱离所述驻车模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一行星齿轮组的所述第一齿轮构件联接至所述第一行星齿轮组的第三齿轮构件，其中所述第三齿轮构件通过所述第四扭矩传递机构选择性地联接至所述固定件。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第四扭矩传递机构以及所述第五扭矩传递机构为离合器。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第五扭矩传递机构为可选择单向离合器。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述输出驱动轴联接至所述第二行星齿轮组的第一齿轮构件。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二行星齿轮组的所述第一齿轮构件为环形齿轮。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，当接合所述第五扭矩传递机构时，所述第二行星齿轮组的第二齿轮构件与第三行星齿轮组的第一齿轮构件相联接。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二行星齿轮组的所述第二齿轮构件为行星齿轮架，且所述第三行星齿轮组的所述第一齿轮构件为环形齿轮。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一行星齿轮组的所述第一齿轮构件为环形齿轮。