CN1135027A - 汽车有级变速换挡装置中可离合的摩擦连接器的控制机构 - Google Patents

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Abstract

在汽车的自动有级变速器中，即将啮合的摩擦连接器(离合器或制动器)的工作压力，是在换挡开始时通过电控器根据规定的要求变化值而输入的，且此变化值又是修正值的函数。修正值则是作为摩擦连接器传输扭矩的要求值与实际值之间的差值的函数而求取的。

Description

汽车有级变速换档装置中 可离合的摩擦连接器的控制机构
本发明涉及汽车自动有级变速器换档装置中可离合的摩擦连接器的控制机构。
此类机构最早曾在未公开的专利申请书P4432850.8—12中提到过。提出这种机构的目的是：只使用一种由电控装置控制的开环或闭环电磁控制阀，来控制换档时两个摩擦连接器的四种换档状态——两种稳定状态和两种非稳定状态。
在电控变速器中，有待啮合的摩擦连接器在换档时要由一个磁控阀启动，此磁控阀可调节加压时的压力进而启动摩擦连接装置。在这种机构中，磁控阀通常是比例调节阀或脉宽调制阀，在加压阶段结束时电子装置接收不到有关压力大小的反馈信号。然而，压力的大小和连带的扭矩对换档装置的设备却有实际影响。现在通常使用的换档装置的闭环控制器在换档的开始时不起任何作用，因为它只能修正加压阶段之后的速度曲线。
在换档装置接收压力输入时，它的各种设备必须通过准确测定加压超额量而在接触阶段处于最佳状态。为此，需要有一个变量参数以便确定实际压力的大小。
使用压力传感器既复杂又费钱，而且摩擦系数和啮合的摩擦连接装置的压力弹簧反作用力的差异是难以测定的。
因此，本发明的目的，主要是在不使用压力传感器的条件下，使换档装置各设备在换档开始阶段处于最佳状态。
根据本发明，上述目的是通过具备本专利权利要求1中所述特点的先进方法而达到的。
根据本发明所述机构，所加压力是通过接触扭矩而取得的，即通过摩擦连接器以规定压力应传输的扭矩M_Kup_soll和实际有效扭矩M_Kup_ist相比较而得出的。当前，可直接测定扭矩的传感器还不适于在大批量生产中使用，所以，变速器输入端的扭矩还要用扭矩变换器来测定，这就意味着必须测出扭矩变换器输入端和输出端的转速。籍助发动机转速n_M和涡轮机的转速n_T，便可在电控器上得到扭矩变换器输入、输出端的转速信号。又通过扭矩变换器的特性λ＝f(n_M；n_T)和扭矩变换器常数K，涡轮机的扭矩即可由M_T＝k×λ×(n_M)2得出。由于转速波动较大，最好能实施滤波。一般说来，旋转质量θ在扭矩变换器输出端和正在啮合的摩擦连接器之间也要逐渐增大，所以，为了准确测定摩擦连接器处的扭矩，还需要考虑扭矩M_θ。扭矩M_θ可以通过已测得的涡轮机转速的递减率来求取，即：M_θ＝2×π×θ×(dn_T/dt)。
因此，由啮合的摩擦连接器传输的实际扭矩是：M_Kup_ist＝M_T＋M_θ。使摩擦连接器啮合所要求的扭矩M_Kup_soll，可用加压超额量p_füll和几何系数k_Kup求得，即：M_Kup_soll＝k_Kup×p_füll。利用实际的和要求的扭矩，就能求出扭矩差dM和压力差dp，，即：dM＝M_Kup_soll-M_Kup_ist，dp＝dM/k_Kup，对这些差值还要进一步求出平均值。在记录阶段，这些差值在每个控制阶段都要相加一次，待实际记录结束后，将和值用控制阶段次数除，即得出平均值。换档时如果加压之后压力仍大体保持不变，可相应延长扭矩记录阶段的时间，这样可以导致更可靠的结果。在记录期间，正在脱离的摩擦连接器不得因附加的扭矩而使结果失真。使用飞轮(freewheel)换档时，只要使啮合的摩擦连接器的接触扭矩大于发动机扭矩乘上扭矩变换器比率就可以确保这一要求的实现。只是在这种情况下，当加压阶段结束时，飞轮将到达高位。不使用飞轮换档时，正在脱离的摩擦连接器必须及时迅速地被排空。根据以上条件可知，扭矩小时获知新数值才是明智的。换档时用适当负荷取得的修正值，也可用其他负荷输至其他档位，还可将压力修正值移送至其他档位。对某些档位来说，不需要适应期是最可取的，因为在这些情况下扭矩变换器始终处于闭锁状态。将已得出的修正值加到电控器的存储器中，则得出修正值p_Kor。为使算法不受干扰，最好是不要加入全部数值，而只加入一个经阻尼系数k_D衰减的值，即：p_Kor＝k_D×dp。将这些数值存入永久性存储器中是上策，因为在关闭电源后仍然可随时取用。
在本发明所述机构中，关键是为尔后换档所加的压力必须用记忆算法进行修正，修正值则是用接触阶段啮合的摩擦连接器传输的扭矩获得的。在本发明所述机构中，记录的啮合的摩擦连接器的扭矩是变速器输入端的扭矩。当输入扭矩较小时，可以将记录时间延长到换档装置的转速发生变化的阶段。在本发明所述机构中，变速器输入端的扭矩还需要用扭矩变换器和摩擦连接器之间的惯性力矩进一步修正。在本发明所述机构中，其先进点在于正在脱离的摩擦连接器在记忆阶段不传输扭矩，这一则是因为使用了飞轮，二则是因为变速器输入端的扭矩小于啮合的摩擦连接器的接触扭矩，而且摩擦连接器得以及时迅速的排空。在本发明所述机构中，另一个关键点在于：扭矩的记录应通过扭矩变换器的转速而实现，而且扭矩信号还需要籍助滤波器予以平滑。在本发明所述机构中，一次换档的结果可以转移到其他档位，但不能进入记忆(由于诸如扭矩变换器处于闭锁状等缘故)。
下面，结合附图所示的实施例对本发明进行详尽介绍。
图1(a)，第一档时压力随时间变化的示意图。
图1(b)，一次换档时变速器输入端转速随时间变化的示意图。
图1(c)，一次换档时扭矩随时间变化的示意图。
图2(a)，第二档时压力随时间变化的示意图。
图3，本发明所述机构实施例的电路框图。
图4，图3所示机构中记录扭矩差的流程图。
图5，图3所示机构中产生修正值的流程图。
图6，图3所示机构工作方式流程图。
当在图1(a)中的时间t_o点出现换档信号时，根据换档时间阶段T中加压阶段(8)期间的规定的要求变化值(7)，启动一个电磁闭环压力控制阀，即可输入工作压力p_Kup。加压阶段(8)由出现换档信号的时间算起，而时间阶段T则以时间t_o为起点，以时间t_3为终点(在此点，变速器输入端转速n_T达到相应于新档位的转速)。在时间t_3时，闭环压力控制阀输出的压力p_Ventil_ist沿路线(12)走向，而输入摩擦离合器连接器启动装置的工作压力p_Kup沿路线(13)走向。在时间t_l点，工作压力p_Kup和输出压力p_Ventil_ist都达到相同的接触压力值(10)，因此，变速器输入端的转速n_T发生变化，从而继加压阶段(8)之后出现了一个换档转速适应期(9)，即时间t。此适应期(9)以达到相应于t_3点新档位的转速值而结束(见图1(b))。如图1(a)所示，路线(7)和路线(12)二者相距较远。图1(c)表示出变速器输出端的扭矩M_T(即扭矩变换器涡轮机的扭矩)的变化情况，摩擦连接器传输扭矩Kup的要求值M_Kup_Soll，旋转质量的惯性力矩M_θ。从图1(c)中还可以看到扭矩差的求取过程。
图2(a)清楚地显示了离合器启动器的工作压力变化和阀门的压力变化，是如何通过要求值路线7和11的修正而达到相互适应的。
图3则通过本发明的一种可行结构的线路框图基本再现了本机构设计的特点。具体说，它包括了扭矩变换器的特性“λ”(14)，进行发动机转速平方运算的乘法器(15)，考虑倍增系数“k”的比例调节装置(16)和根据(16)和“λ”的输出计算扭矩变换器扭矩M_T的乘法器(17)，还包括一个推导涡轮转速的微分计算装置(18)，根据推导出的涡轮转速求取惯性力矩M_θ的比例调节装置(19)，将M_T与M_θ相加而求取M_Kup_ist的加法器(20)，根据离合器压力求取要求的离合器据矩M_Kup_soll的比例调节装置(21)，求取扭矩差dM的加法器(22)和求取差值总和的积分装置(23)。记录之后的差值计算是用虚线表示的矩形部分(24)，其中包括均值计算单元(25)、进行阻尼用的滤波器(26)和求取各档位差值总和的积分装置(27)。
积分装置(27)的输出通过一个求和装置(28)与当时档位的离合器压力相加。图3还显示了阀门特性(29)和表示变速器工作情况的“液压机械”(30)。
图4至图6显示的是以下工作程序：
啮合的摩擦连接器的作用取决于压力p_füll，产生这种压力的阀门电流I_RV由特性图决定。发动机转速n_M和涡轮机转速n_T由另外的液压和变速器机构调节后测出。由变扭器输出的涡轮机扭矩M_T可用变扭器特性“λ”与转速差n_M/nT的函数关系来求取。为了计算啮合的摩擦连接器的实际扭矩M_Kup_ist，摩擦连接器和涡轮机之间部分的惯性力矩M_θ，也必须通过对涡轮机转速n_T的微分来求取。然后将M_Kup_ist与要求的扭矩M_Kup_soll进行比较，后者可使用压力p_füll得出，再将二者之间的差值dM在当时的档位期间进行相加。在一个档位期间的记录完成后，再对差值总和进行评估。压力修正量dp_f的变化则通过求取整个记录期间的平均值和滤波来获得，再将此变化值与前一档位的原有修正值p_kor相加。在下一档位期间，压力p_K都要用p_kor值予以修正。

Claims (4)

1.压力中介启动器的工作压力控制机构，供汽车自动有级变速器的换档装置使用，用于启动可与离合器各相关部件离合的摩擦连接器(离合器或制动器)，当出现换档信号时，通过启动一个电控器中的电磁闭环控制阀，根据规定的换档期间加压阶段的时间变化，确定要求的工作压力值，加压阶段直到当启动器的工作压力和相连接的闭环控制阀输出压力具有相同接触压力值时结束，其特征在于在加压阶段(8)中，规定要求值的变化值用修正值(p_Kor)进一步求取，修正值(p_Kor)是根据摩擦连接器(Kup)传输的扭矩(M_Kup)的实际值(M_Kup_ist)和要求值(M_Kup_soll)之间的差值(dM)所相应的压差(dp)而形成的；传输扭矩(M_Kup)的要求值(M_Kup_soll)是从规定的变化值(7)的要求压力值(31)和几何系数(K_Kup)求得的，即，
M_Kup_soll＝K_Kup×P_soll(7)    ……(1)其中，几何系数(K_Kup)的大小取决于摩擦连接器(Kup)几何尺寸的大小；传输扭矩(M_Kup)的实际值(M_Kup_ist)是用变速器输入轴的扭矩(M_T)和旋转质量(θ)的惯性力矩(M_θ)求得的，即，
M_Kup_ist＝M_T＋M_θ                              ……(2)惯性力矩(M_θ)是用变速器输入轴的旋转质量(θ)和旋转速度n_T求得的，即，
M_θ＝2×D×θ×(dn_T/dt)            ……(3)变速器输入轴的扭矩(M_T)是用驱动发动机的转速(n_Mot)、液压驱动并与变速器输入轴相连接的涡轮机的精速、相对发动机转速(n_Mot)和涡轮机转速(n_T)等有关参数的扭矩变换器特性数“λ”和扭矩变换器常数“k”求得的，即，
M_T＝k×λ×(n_Mot)2                ……(4)工作压力(P)的压差(dp)是用传输扭矩(M_Kup)的据矩差(dM)和摩擦连接器(Kup)的几何系数k_K求得的，即 dp = dM k _ Kup - - - - ( 5 )
2.根据权利要求1所述机构，其特征在于，变速器输入轴的扭矩(M_T)较小时，如由于工作压力(p)的接解压力值(p_10)的缘故，扭矩(M_T)等于或稍稍大于摩擦连接器(Kup)传输的扭矩(M_Kup)时，用修正值(p_Kor)另行求出工作压力(p)的第二个规定的要求变化值(11)，且此修正值也是换档时间(T)中继加压阶段(8)之后的转速适应阶段(9)时间(t)的函数，即，p＝f(M_Mot；n_ab)；工作压力的第二个规定的要求变化值取决于驱动发动机的扭矩(M_Mot)和变速器的输出转速(n_ab)；在求取转速适应阶段(9)的修正值时，要考虑摩擦连接器传输扭矩(M_Kup)的要求值(M_Kup_soll)，即，
M_Kup_soll＝k_Kup×p_soll(11)    ……(1a)其中，根据第二个规定的要求变化值(11)p＝f(M_Mot；n_ab)，P_soll等于工作压力的当前要求值；在加压阶段(8)和转速适应阶段(9)除公式(1)所述条件外，在公式(2)至(5)的相同条件下都求取出修正值(p_Kor)。
3.根据权利要求1或2所述机构，其特征在于：修正值(p_Kor)是从摩擦连接器(Kup)传输扭矩(M_Kup)的大量差值中求出的平均值，而这些差值又是在每个时间阶段分别测得的。
4.根据权利1至3所述机构，其特征在于：修正值(p_Kor)是用压差(dp)和阻尼系数(k_D)求取的，即，
p_Kor＝(dp)×k_D    ……(6)和
O＜k_D＜1           ……(7)。
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