CN1688460A - 动力换档变速器换档过程的控制方法及动力换档变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可与驱动发动机耦合的动力换档变速器的换档过程的控制方法，该动力换档变速器具有两个摩擦式离合器及多个设有换档离合器的档位以及至少一个用于操作档位的变速器执行机构，其特征在于，它具有以下步骤：驱动发动机的转矩借助配置给待置入的新档位的摩擦式离合器来接收；在待置出的旧档位置出前及在转矩接收前或转矩接收期间借助变速器执行机构将一个预定的预加载力施加在旧档位的换档离合器上；当发动机转矩与离合器转矩平衡时借助施加的加载力使旧档位置出。

Description

动力换档变速器换档过程的控制方法及动力换档变速器

本发明涉及一个可与驱动发动机耦合的动力换档变速器的换档过程的控制方法，该动力换档变速器具有两个摩擦式离合器及多个设有换档离合器的变速器档位以及至少一个用于操作变速器档位的变速器执行机构。此外，本发明还涉及按照该方法工作的动力换档变速器。

除了已公知的用于例如轿车的手动换档变速器——其中换档或换档过程通过由汽车驾驶员操作变速操纵杆来进行——及行星齿轮变速器形式的自动变速器外，还公知了一种例如无中断换档变速器形式的动力换档变速器。这种动力换档变速器具有摩擦式离合器形式的起动部件并具有第二个摩擦式离合器，借助后者可实现：当起动离合器闭合及在变速器输入轴上作用了转矩的情况下实现变速器输入轴与输出轴之间的转矩传递，由此可导致无动力中断的换档过程。

还以双离合器变速器的概念公知了一种变速器，借助它可进行动力换档。这种双离合器变速器可理解为两个交错嵌套的自动换档变速器，其中每个变速器输入轴配置有通过同步的牙嵌式离合器或换档离合器转换的档位对及一个摩擦式离合器。

这样一种双离合器变速器的档或档位可通过至少一个变速器执行机构来转换并且这些离合器通过例如各一个离合器执行机构来转换。

在此，在通常的行驶状态中，内燃机的驱动转矩通过两个离合器之一、所属的变速器输入轴及一个配置给相应的变速器输入轴的档位传送到差速器并由差速器再传递到车轮上。

假如换档过程完成且汽车处于通常行驶状态时，配置给置入档位的摩擦式离合器闭合及而另一摩擦式离合器分离，并可置入所属的目标档位。通过对配置给目标档位的新摩擦式离合器的受控制地接合，该摩擦式离合器确定了转矩通过新目标档位的传递并由此也确定了转矩通过仍在起作用的旧档位的传递。在此情况下，该新摩擦式离合器首先处于打滑状态，该打滑状态随后过渡到附着状态。在由新目标档位或新摩擦式离合器完全接收转矩后，使配置给旧档位的摩擦式离合器分离并由此使相应的分变速器与转矩的传递相分离。在发动机转速与变速器转速之间的同步之后，汽车以新的目标档位行驶且配置给该目标档位的摩擦式离合器不再打滑。

以上描述了所谓的交叉换档，但其中由于不精确的交叠过渡可能导致转矩的冲击，这在最后当换档时可能表现为加速度的改变。

以此为出发点，本发明的任务在于，提出一种用于换档过程控制的方法，它可避免转矩的冲击，并提出一种可按照该方法工作的、可动力换档的变速器。

为了解决该任务，在所作出的本发明的方法方面现在给出了一种可与驱动发动机耦合的动力换档变速器的换档过程的控制方法，该动力换档变速器具有两个摩擦式离合器、多个设有换档离合器的档位以及至少一个用于操作档位的变速器执行机构，其中，一个牵引力力矩或推进力力矩形式的驱动发动机的转矩借助配置给待置入的新档位的摩擦式离合器被接收，在待置出的旧档位置出前及在由新摩擦式离合器的转矩接收前或其转矩接收期间借助变速器执行机构将一个预定的预加载力施加在旧档位的换档离合器上，当发动机转矩与离合器转矩平衡时借助施加的预定加载力使旧档位自动置出。

由此以有利的方式能实现：基于由变速器执行机构施加给旧档位的换档齿轮的预定的预加载力在转矩过零点(新档位的离合器转矩平衡)时，该变速器执行机构可使档平滑地置出，并由此在摩擦式离合器与新档位的换档离合器之间发生交叉换档且不再在两个摩擦式离合器之间发生交叉换档。

根据本发明的另一个构型提出：在旧档位置出后，新摩擦式离合器中的打滑减弱。在此情况下证实有利的是，借助对发动机转矩及离合器转矩的组合干预来减小新摩擦式离合器中的打滑。

上述方案与驱动发动机转矩不变的情况下调制离合器转矩相比具有其优点，即不会感到汽车加速度的改变。一个替换的方案、即在离合器转矩保持恒定的情况下进行发动机干预也可能具有缺点，因为内燃机由于其惯性调节相对困难。

通过上述对发动机转矩与离合器转矩的组合干预能实现：发动机转矩仅需以基准预定值形式受控制，其中该基准预定值根据一个有利的实施形式这样进行，即在离合器转矩不变的情况下差值转矩的积分引起转速匹配。这里该差值转矩应理解为根据下关系式的发动机转矩与离合器转矩之间的差值：

$\frac{1}{J_{\mathrm{Motor}}}\underset{T_{\mathrm{Beginn}}}{\overset{T_{\mathrm{End}}}{\∫}}(M_{\mathrm{Motor}}-M_{\mathrm{Kupplung}})\mathrm{dt}=\mathrm{\Δ\ω}$

在此情况下，根据本发明的另一个有利构型提出，在打滑减小开始时，使给定发动机转矩根据一个阶跃函数改变，然后在换档过程后极其线性地与驾驶员所期望的转矩匹配。

在本发明的另一个构型中，在发动机转矩极其接近离合器转矩后，在此这样控制新摩擦式离合器，即，使新摩擦式离合器的打滑状态向其附着状态软过渡。在此情况下，发动机干预实现得愈好，离合器转矩必需的调制愈小，且作用在输出端的转矩表现愈平缓。

由于在汽车上通常遇到的电子油门踏板(E-Gas)可实现：取消油门踏板与节气阀角之间的直接相关性，由此调节不同的发动机转矩。因此可实现：作用在车轮上的驱动转矩在换档过程前后尽量保持恒定。在此，另一个方案被证实是有利的，即根据该方案，在转矩接收期间通过新摩擦式离合器来改变发动机转矩。因此可实现：在第二摩擦式离合器加载时通过发动机转矩的协调上升可补偿由于变速器中负载转移引起的、作用在输出端上的加速度的减小。

根据本发明还提出一种用于借助带有可与之离合的动力换档变速器的驱动发动机进行汽车起动过程的方法，根据该方法，起动过程借助一个高变速的第一档位来进行，在配置给第一档位的旧摩擦式离合器的打滑状态结束前或在具有第一档位的变速器输入轴的转速达到发动机转速前，发动机转矩被新摩擦式离合器接收。

换句话说，这意味着：用一个快变速的第一档进行起动过程，这导致起动时的大的加速度，及在配置给第一档位的旧摩擦式离合器的打滑状态(在起动时配置给第一档位的旧摩擦式离合器处于打滑状态)结束前或在第一档位的变速器输入轴的转速达到发动机转速前，发动机转矩已由配置给第二档位的新摩擦式离合器接收。一方面，这导致高的起动加速度，且在接着从第一向第二档位的换档过程中不会引起舒适性变坏，因为当配置给第一档位的旧摩擦式离合器仍处于打滑状态时或在具有设置在其中的第一档位的变速器输入轴达到发动机转速前，配置给第二档位的新摩擦式离合器已接收了发动机转矩。

本发明还提出一种动力换档变速器，它具有两个摩擦式离合器、多个设有换档离合器的变速器档位以及至少一个用于操作变速器档位的变速器执行机构，其中在转矩接收前或转矩接收期间，变速器执行机构通过一个配置给待置入档位的新摩擦式离合器将一个预定的预加载力施加在待置出的旧档位的换档离合器上，且当发动机转矩与离合器转矩平衡时通过预加载力置出旧档位。

这样构成的动力换档变速器允许旧档位在发动机转矩与新档位的离合器转矩平衡的瞬间快速置出，由此将发生摩擦式离合器与新档位的换档离合器之间的交叉换档及不再是两个摩擦式离合器之间的交叉换档，这导致：旧摩擦式离合器的离合器转矩的调制可不再在汽车的加速度变化中表现出来。

根据本发明的另一个构型，动力换档变速器设有用于起动过程的一个高变速的第一档位及一个摩擦式离合器，在配置给第一档位的旧摩擦式离合器的打滑状态结束前或在具有第一档位的变速器输入轴的转速达到发动机转速前，该摩擦式离合器从配置给第一档位的摩擦式离合器接收发动机转矩。

因此该变速器使具有大的汽车加速度及好的换档舒适性的起动过程成为可能，因为在第一档中避免了直到加速行驶结束时的显著的加速度变化，这是由于在配置给第一档的摩擦式离合器的打滑状态结束前或在具有第一档位的变速器输入轴的转速达到发动机转速前，就已通过配置给第二档位的离合器接收了发动机转矩。

以下借助附图来详细描述本发明。附图为：

图1：换档过程中发动机转矩与离合器转矩相对时间变化的曲线图；

图2：表示发动机干预的曲线图；及

图3A-C：用于解释一个换档过程的流程图。

附图中的图1概要地表示换档过程中发动机转矩及离合器转矩相对时间变化的曲线图。在该概示图中发动机转矩1在换档过程中保持恒定。并且在该概示图中配置给待置出的旧档位的摩擦式离合器的离合器转矩2也保持恒定并相对发动机转矩具有一个超出量。在概示的该图中，配置给新档位的新摩擦式离合器3的离合器转矩3在转矩接收时极其线性地上升，然后接近转矩1。

在阶段t₁中，通过变速器执行机构将预定的预加载力施加在待置出的旧档位的换档离合器上，以便在新的摩擦式离合器上的转矩平衡的瞬间，变速器执行机构可容易并快速地打开预加载的换档齿轮。通过该方案可实现向理想状态的接近，假如在发动机转矩与在新档的离合器中的摩擦转矩相平衡的瞬间，旧的档可无限迅速地被分离，这种理想状态就达到了。通过旧档位的换档齿轮上的预定的预加载力可实现旧档位的迅速置出，并避免可能发生的转矩冲击的出现，该转矩冲击例如在两个摩擦式离合器之间交叉换档的情况下可能出现。

附图中的图2则表示在发动机同步时一个受控制的发动机干预曲线图。

在此情况下，这样精确地选择发动机给定转矩，即在发动机干预的时间上，发动机转矩减离合器转矩的差值转矩的积分值在离合器转矩不变的情况下对发动机同步时的转速匹配产生影响。

配置给新档位的离合器的离合器转矩3在时刻t_A前上升，直到离合器转矩3达到实际发动机转矩1。在时刻t_A，旧档位被置出，且发动机同步过程开始，即配置给新档的离合器中的打滑必须减弱。为此目的，给定发动机转矩在时刻t_A以阶跃形式变化，且接着以斜坡形式对驾驶员所需的转矩进行补偿，驾驶员所需的该转矩例如可相当于在干预前的发动机转矩值。在图2中阴影线的面积这在此相当于上述的发动机转矩与离合器转矩的差值转矩的积分，且由此相应于发动机惯性矩乘以发动机同步期间的转速变化量。

如图2所示，在发动机干预结束的时刻t_B前，配置给新的目标档位的摩擦式离合器的离合器转矩3稍微上升，由此，离合器的打滑状态向其附着状态软过渡。

以下参照作为车加速换档时的换档过程的例子的图3A、3B及3C来说明这个换档过程的总流程，其中所涉及的变量如下：

Gang_x：    档序号

MR_x：  由配置给下标指示的档的离合器中的摩擦转矩

Z_x：   由下标指示的档的换档状态(1＝已换档；0＝未换档)

ME_x：  发动机转矩(当前给定转矩，当前转矩或目标转矩)

FS_x：  由下标指示的档的换档力

DM：    转矩阈值

DN：    转速阈值

NE：    发动机转速

NG_x：  由下标指示的档所属的变速器输入轴的转速

->      一个控制参数的变化(随时间的变化)

＝      变量赋值，相等性询问

在第一步骤S1检验新的目标档位是否相应于一个加速换档请求。如果是，则在步骤S2中请求分离配置给新目标档的离合器，即使得配置给新目标档的离合器中的摩擦转矩退回到零，然后在下一步骤S3中检验：该离合器的摩擦转矩是否已退回到零。如果是，则在下一步骤S4中请求：将新目标档的换档状态置为1，即导致该档换入的状态。然后在下个步骤S5中检验当前的换档状态，以便在下个步骤S6中当满足条件：换档状态＝1时可进行程序控制的转移。

在开始于步骤S6的第二部分程序中由所属离合器接收转矩。为此，在步骤S6中首先检验：是否在要换档过程后为了匹配作用在驱动轮上的车轮转矩进行发动机转矩的校正。这种发动机转矩的匹配可在当发动机目标转矩不在由发动机可达到的转矩范围以外时实现，而发动机例如还未运行在全负载下。在步骤S7中，发动机转矩及离合器转矩在换档后协调地上升到目标转矩值，及当发动机转矩不可能或不希望匹配时，在步骤S8中使离合器转矩上升到当前发动机实际转矩值。

在步骤S9中同时施加用于置出旧档的预定预加载力，因为该旧档位仍是当前的实际档位。在下个步骤S10中置出该旧档位，并在另一步骤S11中更新变速器变量。

在步骤S11完成后进行流程图向第三部分程序的转移，在该第三部分程序中进行驱动发动机的同步。

为此，首先在步骤S12中根据当前发动机的工作状态求得用于上述受控制的发动机干预的给定变化曲线。紧接着进入步骤S13，在其中求得作为时间函数的给定发动机转矩，并在步骤S14中根据属于新目标档的变速器输入轴转速及给定发动机转矩求得在配置给新目标档位的离合器中的离合器转矩。在步骤S15中检验：是否在发动机转速与属于新档位的变速器输入轴转速之间存在差值及该转速差值是否小于一个转速阈值，即同步过程是否结束。当情况为否定时，则程序回跳到步骤S13中，并在一个新的程序过程后在步骤S15中进行另一检验。当在步骤S15中的检验得到：转速差值变得小于一个预定的转速阈值，则发动机同步结束。

因此，通过使用了摩擦式离合器与单个档位的换档齿轮之间的交叉换档使驾驶员丝毫不感到或不再感觉到换档过程，由此随之得到了换档的高舒适性。

此外，对于以上细节中未详细描述的本发明的特征可明确地参考权利要求书。

与本申请一起提交的权利要求书是一种撰写建议而没有预见到获得尽可能宽的专利保护范围。本申请人仍保留：将至今仅公开在说明书和/或附图中的特征组合继续提出保护。

在从属权利要求中使用的回引指示：通过相应从属权利要求的特征对独立权利要求的主题进一步地构型；它们不应被理解为对回引的从属权利要求的特征组合放弃实现一个独立的具体保护。

因为相对优先权日的现有技术，这些从属权利要求的主题是特有的且可构成独立的发明，本申请人仍保留：将它们作为独立权利要求的主题或分案说明。它们还可以包含其它的独立发明，这些独立发明具有与上述从属权利要求的主题无关的构型。

这些实施例不应被看作对本发明的限制。而在本发明公开的范围内可具有多种变更及修改，尤其是一些变型、单元及组合和/或材料，它们例如通过个别特征与一般说明及实施形式和权利要求中所描述的及附图中包含的特征或单元或方法步骤的组合或变换，对于专业人员鉴于解决其任务来说是可推知的，或通过可组合的特征导致一个新的主题或新的方法步骤或方法步骤顺序，并且是就它们涉及制造、检验及工作方法而言。

Claims (11)

1.可与驱动发动机耦合的动力换档变速器的换档过程的控制方法，该动力换档变速器具有两个摩擦式离合器及多个设有换档离合器的档位以及至少一个用于操作这些档位的变速器执行机构，其特征在于，它具有以下步骤：

驱动发动机的转矩借助配置给待置入的新档位的新摩擦式离合器来接收；

在待置出的旧档位置出前及在所述转矩接收前或转矩接收期间，借助变速器执行机构将一个预定的预加载力施加在旧档位的换档离合器上；

当发动机转矩与离合器转矩平衡时，借助施加的加载力使旧档位置出。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在旧档位置出后减小新摩擦式离合器中的打滑。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：借助对发动机转矩及离合器转矩的组合干预来减小新摩擦式离合器中的打滑。

4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于：根据以下关系来预选择给定发动机转矩：

$\frac{1}{J_{\mathrm{Motor}}}\underset{T_{\mathrm{Beginn}}}{\overset{T_{\mathrm{End}}}{\∫}}(M_{\mathrm{Motor}}-M_{\mathrm{Kupplung}})\mathrm{dt}=\mathrm{\Δ\ω}$

5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于：在打滑减小的开始，使给定发动机转矩根据一个阶跃函数变化，然后在换档过程后尽可能线性地匹配驾驶员所期望的转矩。

6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于：在发动机转矩尽可能地接近离合器转矩后这样控制新摩擦式离合器，即进行新摩擦式离合器的打滑状态向附着状态的软过渡。

7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于：这样改变发动机转矩，使得作用在车轮上的驱动转矩在换档过程的前后尽可能地相等。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于：在新摩擦式离合器接收发动机转矩期间，改变发动机转矩。

9.根据权利要求1至8之一的方法，用于进行汽车的起动过程，该汽车具有一个驱动发动机及可与它耦合的动力换档变速器，其特征在于：该起动过程借助一个高变速的第一档位来进行，且在配置给第一档位的旧摩擦式离合器的打滑状态结束前或在具有第一档位的变速器输入轴的转速达到发动机转速前，发动机转矩被新摩擦式离合器接收。

10.动力换档变速器，具有两个摩擦式离合器及多个设有换档离合器的档位以及至少一个用于操作这些档位的变速器执行机构，其特征在于：在通过一个配置给待置入档位的新摩擦式离合器接收转矩前或接收转矩期间，变速器执行机构将一个预定的预加载力施加在待置出的旧档位的换档离合器上，且当发动机转矩与离合器转矩平衡时通过该预加载置出旧档位。

11.根据权利要求1或10的动力换档变速器，其特征在于：设有用于起动过程的一个高变速的第一档位及一个摩擦式离合器，在配置给该第一档位的摩擦式离合器的打滑状态结束前或在具有第一档位的变速器输入轴的转速达到发动机转速前，该摩擦式离合器从该配置给第一档位的摩擦式离合器接收发动机转矩。

Images