用于自动变速器的液压控制装置的制作方法

专利名称：用于自动变速器的液压控制装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于自动变速器的液压控制装置，并且更具体而言，涉及与故障安全设置相关的技术，该故障安全设置防止自动变速器中所设摩擦耦合装置的部分组合的同时啮合动作的互锁。
背景技术：
已知一种自动变速器，其包括第一组的两个液压操作摩擦耦合装置和第二组的多个液压摩擦耦合装置，并且其被设置成通过一个第一组的摩擦耦合装置和一个第二组的摩擦耦合装置的同时啮合动作来建立具有各自不同速比的多个档位中所选择的一个。JP-2000-249219A公开了此类自动变速器的示例，其中离合器C1和离合器C2构成第一组，而离合器C3和制动器B1与B2构成第二组。此自动变速器通过第一组的离合器C1以及第二组的离合器C3和制动器B1与B2之一的同时啮合动作被置于第一至第三档位之一，通过第一组的两个离合器C1和C2的同时啮合动作被置于第四档位，并且通过第一组的离合器C2以及第二组的离合器C3和制动器B1之一的同时啮合动作被置于第五和第六档位之一。
公布文献JP-2000-249219A还公开了用于防止液压操作摩擦耦合装置的部分组合的同时啮合动作的“互锁”的技术设置。此技术设置包括(a)组合引导信号阀，当组合引导信号阀接收同时产生以啮合第一组的两个液压操作摩擦耦合装置(C1、C2)的啮合液压时，其可操作来产生引导液压，和(b)故障安全阀120，其设置成接收被产生来啮合第二组的多个液压操作摩擦耦合装置(C3、B1、B2)的啮合液压和上述引导液压，并且当接收引导液压和被产生来啮合第二组摩擦耦合装置的啮合液压中至少两个时，此故障安全阀可操作来防止啮合液压施加到摩擦耦合装置中所选择的一个上。故障安全阀与组合引导信号阀协作来防止两个或多个摩擦耦合装置的同时啮合动作的互锁，该同时啮合动作的互锁由于与所讨论摩擦耦合装置相关的旋转元件的速度差而在正常情况下不可能，但由于电磁阀的电气故障或缺陷或者电磁阀的操作故障或缺陷而异常地发生，例如电磁阀的滑阀的粘卡(由于阀结构中捕集到的异物引起的操作异常)。电磁阀被被设置为向摩擦耦合装置施加啮合液压或从摩擦耦合装置消除啮合液压。上述引起互锁的同时啮合动作是摩擦耦合装置用于建立自动变速器的不同档位的那些啮合动作。互锁将导致自动变速器的输出驱动力的不期望变化，或者作用在摩擦耦合装置的摩擦构件上的过大负载，这导致摩擦构件的耐久性的恶化。
但是，用于防止互锁的传统技术设置被设置成故障安全阀接收第二组的多个液压操作摩擦耦合装置的啮合液压，并由此不期望地遭受到故障安全阀的较大数量的液压端口，以及由此遭受故障安全阀的增大的所需直径或长度。所以，故障安全阀趋向于对其滑阀具有较大的滑动阻力，并遭受由此恶化的操作响应性和由此减小的对粘卡其滑阀的抵抗性。
在第二组的摩擦耦合装置数量较大以建立自动变速器的较大数量档位的情况下，这些问题很严重。

发明内容
所以本发明的目的是提供一种用于自动变速器的液压控制装置，其允许故障安全阀的液压端口的所需数量的减小，和增大的对粘卡其滑阀的抵抗性和增大的操作响应性。
根据本发明的以下模式中的任一个都可以实现上述目的。应当理解到，本发明不限于仅出于举例说明目的将说明的技术特征或其任何组合。应当理解到，包括在本发明以下模式任何一个中的多个元件或特征不必要全部一起提供，并且没有针对相同模式说明的某些元件或特征也可以实施本发明。
(1)一种液压控制装置，用于控制自动变速器，所述自动变速器包括第一组的两个液压操作摩擦耦合装置和第二组的多个液压操作摩擦耦合装置，并且所述自动变速器被设置成通过所述第一组的所述两个摩擦耦合装置的同时啮合动作、或者所述第一组的所述摩擦耦合装置中的一个和所述第二组的所述摩擦耦合装置中的一个的同时啮合动作来建立具有各自不同速比的其多个档位中所选择的一个，所述液压控制装置包括(a)第二组啮合切换阀，所述第二组啮合切换阀被设置成接收被产生来分别啮合所述第二组的所述多个液压操作摩擦耦合装置的多个第二啮合液压，并且所述第二组啮合切换阀在接收到所述第二啮合液压中的至少一个时，可操作来产生与所述第二啮合液压中的所述至少一个不同的第二组啮合引导液压；和(b)故障安全阀，所述故障安全阀被设置成接收被产生来分别啮合所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置的两个第一啮合液压中的至少一个，并且所述故障安全阀在同时接收到被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的一个的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压时，可操作来防止所述第一啮合液压施加到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的另一个。
在根据本发明的上述模式(1)的液压控制装置中，所述第二组啮合切换阀被设置成接收被产生来分别啮合所述第二组的所述液压操作摩擦耦合装置的第二啮合液压，并且当由所述第二组啮合切换阀接收到那些所述第二啮合液压中的至少一个时产生将被施加的故障安全阀的第二组啮合引导液压。当所述故障安全阀同时接收到所述第二组啮合引导液压和被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的一个的所述第一啮合液压时，故障安全阀被操作来防止所述第一啮合液压施加到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的另一个，由此防止上述第一组的另一个摩擦耦合装置和第二组的摩擦耦合装置中的至少一个的同时啮合动作的互锁。
被产生来分别啮合所述第二组的所述液压操作摩擦耦合装置的全部第二啮合液压被施加到第二组啮合切换阀，而仅仅第二组啮合引导液压被施加到故障安全阀，没有施加任何第二啮合液压到故障安全阀。所以，故障安全阀的所需端口的数量较小，由此可以减小故障安全阀的所需直径大小和/或轴向长度，结果减小了其滑阀的滑动阻力和相应提高了操作响应性以及增大了对粘卡其滑阀的抵抗性。虽然除了故障安全阀外还需要第二组啮合切换阀，但这些阀按照不同的液压独立于彼此被操作，因此可以减小每个阀的所需直径和轴向长度，由此包括这两个阀的故障安全设置具有提高的操作响应性和增大的对粘卡其滑阀的抵抗性。此外，故障安全阀可以用于具有各自不同数量的档位和各自不同数量的液压操作摩擦耦合装置的不同构造的自动变速器，因此可以减小包括故障安全阀在内的液压控制装置的生产成本。
根据本发明的液压控制装置优选地可应用到行星齿轮式车用自动变速器，其包括多个行星齿轮组，它们的旋转元件由多个液压操作摩擦耦合装置选择性地连接到彼此或固定到静止构件，以选择性地建立档位。自动变速器的每个液压操作摩擦耦合装置可以是多片或单片式离合器或制动器，或者带式制动器，其由液压致动器所啮合并公用于自动变速器。设置来传递用于啮合摩擦耦合装置的加压工作油的油泵可以被例如发动机的车辆驱动源或者专门设置来驱动油泵的电动机所驱动。
通过在换档电磁阀的控制下向液压致动器施加啮合液压或从其撤除啮合液压来啮合或分离每个液压操作摩擦耦合装置。优选地，施加到液压致动器的啮合液压被连续地改变。换档电磁阀优选地是具有电磁阀的线性电磁阀，因此通过连续地改变施加到电磁线圈的电流量来连续地改变由线性电磁阀所产生的啮合液压。但是，换档电磁阀可以是通一断电磁阀，控制其占空比来控制啮合液压。虽然由线性电磁阀或通一断电磁阀产生的啮合液压可以被直接施加到液压操作摩擦耦合装置的液压致动器，由电磁阀产生的液压可以被用来控制适当的控制阀，该控制阀的输出作为啮合液压被施加到摩擦耦合装置。
(2)如上述模式(1)所述的液压控制装置，其中所述第二组的所述多个液压操作摩擦耦合装置由至少三个摩擦耦合装置构成，所述至少三个摩擦耦合装置包括至少一个这样的摩擦耦合装置，其与所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置的啮合动作同时发生的啮合动作将导致所述第二组的所述至少一个摩擦耦合装置和所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置的同时啮合动作的互锁，当所述第二组啮合切换阀接收被产生来分别啮合所述第二组的所述至少三个摩擦耦合装置的至少三个第二啮合液压中的至少一个时，所述第二组啮合切换阀产生所述第二组啮合引导液压。
在根据上述模式(2)的液压控制装置中，所述第二组所述多个液压操作摩擦耦合装置由至少三个摩擦耦合装置构成，但仅有第二组啮合切换阀产生的第二组啮合引导液压被施加到故障安全阀，即被产生来啮合所述第二组的所述至少三个摩擦耦合装置的第二啮合液压中没有一个被施加到故障安全阀，因此减小了故障安全阀的所需输入端口的数量，由此可以减小故障安全阀的直径和轴向尺寸。
(3)如上述模式(1)或(2)所述的液压控制装置，其中在所述第一啮合液压被产生以啮合所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置并且被施加到所述故障安全阀的同时，当被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压被同时施加到所述故障安全阀时，所述故障安全阀防止所述第一啮合液压施加到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个，由此分离此另一个摩擦耦合装置。
在根据上述模式(3)的液压控制装置中设置的故障安全阀被设置成，在被产生以啮合所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压被施加到所述故障安全阀的同时，当被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压被同时施加到所述故障安全阀时，所述故障安全阀防止所述第一啮合液压施加到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个，由此分离此另一个摩擦耦合装置。此设置防止了第一组的两个摩擦耦合装置和第二组的摩擦耦合装置中至少一个的同时啮合动作的互锁。
(4)如上述模式(1)-(3)中任一项所述的液压控制装置，其中所述自动变速器的所述多个档位包括第一至第八档位，并且所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个是被啮合来建立所述第一至第五档位的第一离合器，并且所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个是被啮合来建立所述第五至第八档位的第二离合器，而所述第二组的所述多个液压操作摩擦耦合装置至少包括被啮合来建立所述第三至第七档位的第三离合器、被啮合来建立所述第四和第六档位的第四离合器和被啮合来建立所述第二和第八档位的第一制动器。
(5)如上述模式(1)-(4)中任一项所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀连接到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个，并且具有用于接收被产生来啮合所述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压的输入端口、所述接收到的第一啮合液压通过其被施加到所述另一个摩擦耦合装置的输出端口、和用于排出所述接收到的第一啮合液压的排出端口，所述故障安全阀可在正常状态和故障安全状态之间切换，在所述正常状态中所述输入端口和所述输出端口保持彼此连通以允许所述接收到的第一啮合液压施加到所述另一个摩擦耦合装置，同时所述排出端口保持不与所述输出端口连通，在所述故障安全状态中所述输出端口和所述排出端口保持彼此连通以排出所述接收到的第一啮合液压从而分离所述另一个摩擦耦合装置，同时所述输入端口保持不与所述输出端口连通。故障安全阀可以包括滑阀，其可在相反轴向中的一个轴向上移动来建立正常状态，而在另一个轴向上移动来建立故障安全状态。
(6)如上述模式(5)所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀包括可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，和用于在所述第一轴向上偏置所述滑阀的偏置装置(例如，弹簧或可操作来产生诸如管路压力PL的液压的设备)；并且所述故障安全阀具有切换输入端口，用于接收被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个的第一啮合液压，使得所述接收到的第一啮合液压在第二轴向上作用在所述滑阀上，和引导压力输入端口，用于接收所述第二组啮合引导液压，使得所述接收到的第二组啮合引导液压在所述第二方向上作用在所述滑阀上；所述故障安全阀在所述偏置装置的偏置作用下被正常保持在所述正常状态中，并且在所述滑阀逆着所述偏置装置的所述偏置作用在所述第二方向上移动时被切换到所述故障安全状态，例如，在被产生以啮合所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压被施加到所述故障安全阀的同时，当被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压被同时施加到所述故障安全阀时，如针对模式(3)所述。例如，滑阀具有接收上述切换输入端口和引导压力端口并且具有各自不同直径大小的压力承受部分，使得由压力承受部分所承受的第一啮合液压和引导液压在第二方向上作用在滑阀上。
(7)如上述模式(3)所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀具有可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，并被设置成除了被产生来啮合所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置中的所述一个的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压外还接收被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个的所述第一啮合液压，当所述故障安全阀同时接收被产生来啮合所述第一组的所述一个和所述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压时，所述故障安全阀的所述滑阀在所述第二轴向上被移动以将所述故障安全阀置于故障安全状态中来防止所述第一啮合液压施加到所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置。
(8)如上述模式(1)、(2)和(4)-(6)所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀具有可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，并被设置成接收被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压，当所述故障安全阀同时接收被产生来啮合所述第一组的所述一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压时，不论所述第一啮合液压是否被产生来啮合所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置，所述故障安全阀的所述滑阀在所述第二轴向上被移动以将所述故障安全阀置于故障安全状态中来防止所述第一啮合液压施加到所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置。当不产生啮合所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置的第一啮合液压时，此另一个摩擦耦合装置处于分离状态。所以，在上述另一个摩擦耦合装置的分离状态中，故障安全阀不需要被置于故障安全状态。换言之，仅当产生啮合上述另一个摩擦耦合装置的第一啮合液压时，即仅当此摩擦耦合装置被啮合时，要求将故障安全阀置于故障安全状态。
因此，要求故障安全阀至少接收被产生来啮合所述第一组的所述一个摩擦耦合装置的第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压。当然，故障安全阀的滑阀可以接收诸如被产生来啮合所述第一组的上述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压的任何其他液压。本质上，当故障安全阀同时接收被产生来啮合所述第一组的所述一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压和所述第二组啮合引导液压时，要求故障安全阀被置于故障安全状态来分离第一组的上述另一个摩擦耦合装置。当不产生啮合上述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压时，故障安全阀可以被置于正常状态或者故障安全状态。当产生啮合上述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压时，故障安全阀必须被置于故障安全状态以防止第一啮合液压施加到上述另一个摩擦耦合装置。
(9)如上述模式(1)-(8)中任一项所述的液压控制装置，其中所述第二组啮合切换阀具有用于接收输入液压的输入端口、所述接收到的输入液压通过其被作为所述第二组啮合引导液压施加到所述故障安全阀的输出端口、和用于排出所述接收到的输入液压的排出端口，所述第二组啮合切换阀可在引导压力产生状态和引导压力不产生状态之间切换，在所述引导压力产生状态中所述输入端口和所述输出端口保持彼此连通以将所述第二组啮合引导液压施加到所述故障安全阀，同时所述排出端口保持与所述输出端口不连通，在所述引导压力不产生状态中所述输出端口和所述排出端口保持彼此连通以排出所述第二组啮合引导液压，同时所述输入端口保持与所述输出端口不连通。输入液压可以是管路压力、由手动阀(可操作地连接到对自动变速器换档的换档手柄)产生的液压或者由调节阀产生的液压。第二组啮合切换阀可以包括滑阀，其可在相反轴向方向中的一个轴向上移动以建立引导液压产生状态，和在另一个轴向上移动以建立引导液压不产生状态。
(10)如上述模式(9)所述的液压控制装置，其中所述第二组啮合切换阀包括可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，和用于在所述第一轴向上偏置所述滑阀的偏置装置；并且所述第二组啮合切换阀具有用于接收所述多个第二啮合液压的多个切换输入端口，使得所述接收到的第二啮合液压在所述第一轴向上作用在所述滑阀上，和用于接收输入液压的输入液压端口，使得所述接收到的输入液压在所述第二轴向上作用在所述滑阀上；当所述第二啮合液压中没有一个被施加到所述第二组啮合切换阀时，利用通过所述偏置装置的偏置力使所述滑阀在所述第二轴向上的移动将所述第二组啮合切换阀切换到所述引导压力不产生状态，并且当所述第二啮合液压中至少一个被施加到所述第二组啮合切换阀时，利用所述滑阀逆着所述偏置装置的所述偏置力在所述第一轴向上的移动将所述第二组啮合切换阀切换到所述引导压力产生状态。例如，所述滑阀具有接收上述切换输入端口并具有各自不同直径大小的压力承受部分，使得由所述压力承受部分所承受的第二啮合液压在所述第一方向上作用在滑阀上。
第二组啮合切换阀被要求接收产生来啮合第二组的液压操作摩擦耦合装置的多个第二啮合液压，并可以设置来接收任何其他液压，只要在当至少一个第二啮合液压被施加到一个或多个切换输入端口时滑阀在所述第一轴向上被移动的情况下，切换阀从引导压力不产生状态切换到引导压力产生状态。
第二组啮合切换阀优选地被设置成接收与第二组的各个摩擦耦合装置相对应的全部多个第二啮合液压。在第二组包括仅当发动机制动或任何其他驱动动力源制动被应用到车辆时啮合的摩擦耦合装置的情况下，切换阀不需要接收与此摩擦耦合装置相对应的第二啮合液压，移位此摩擦耦合装置的啮合动作的频率很低，并且此摩擦耦合装置和第一组的两个摩擦耦合装置之一的同时啮合动作互锁的可能性相应地很低。
在第二组由较大数量的液压操作摩擦耦合装置构成的情况下，第二组的这些摩擦耦合装置被分组为多个子组，并且设置多个第二组啮合切换阀，使得这些切换阀被设置为接收与第二组的摩擦耦合装置的各个子组相对应的第二啮合液压的各个组。在此情况下，切换阀被连接到故障安全阀，使得由每个切换阀产生的第二组啮合引导液压被施加到故障安全阀。
被施加到故障安全阀的第一啮合液压和被施加到第二组啮合切换阀的第二啮合液压是被施加到液压操作摩擦耦合装置的液压致动器的液压。在液压致动器被供应由按照接收自换档电磁阀的输出液压来操作的各个控制阀所控制的液压的情况下，换档电磁阀的这些输出液压可以被用作第一和第二啮合液压。本质上，根据换档电磁阀的操作状态而变化以选择性地啮合和分离摩擦耦合装置的任何液压都可以被用作施加到故障安全阀和切换阀的液压。
虽然第二离合器是第一组的两个液压操作摩擦耦合装置中的上述一个，而第一离合器是第一组的两个液压操作摩擦耦合装置中的上述另一个，第一和第二离合器可以分别是第一组的两个液压操作摩擦耦合装置中的上述一个和另一个。
(11)如上述模式(4)所述的液压控制装置，其中所述自动变速器包括(a)主要由具有第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈的第一行星齿轮组构成的第一传动部分，和(b)主要由具有第二太阳轮、第二行星轮架和第二齿圈的第二行星齿轮组和具有第三太阳轮、第三行星轮架和第三齿圈的第三行星齿轮组构成的第二传动部分，并且其中所述第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈中的一个被固定到静止构件，和所述第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈中的另一个被固定到所述自动变速器的输入构件，而所述第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈中的剩余一个用作其速度相对于所述输入构件的速度被减小的减速输出构件，所述第二和第三太阳轮、所述第二和第三行星轮架以及所述第二和第三齿圈中所选择的多个元件被固定到彼此以提供第一至第四旋转元件，所述第一旋转元件通过所述第一制动器选择性地固定到所述静止构件，所述第二旋转元件通过被啮合来建立第一档位的第二制动器选择性地固定到所述静止构件，所述第四旋转元件通过所述第一离合器选择性地连接到所述减速输出构件，所述第二旋转元件通过所述第二离合器选择性地连接到所述输入构件，所述第一旋转元件通过所述第三离合器选择性地连接到所述减速输出构件并通过所述第四离合器选择性地连接所述输入构件，所述第三旋转元件固定到所述减速输出构件。允许第二旋转元件向前旋转(在输入构件的旋转方向上)并禁止第二旋转元件向后旋转的单向离合器可以布置成与所述第二制动器并联，或者在不要求向车辆应用驱动动力源制动的情况下取代第二制动器。
在针对模式(11)的上述自动变速器中，通过啮合第一离合器和第二离合器建立具有最高速比(＝输入构件的转速/输出构件的转速)的第一档位，并且通过啮合第一离合器和第一制动器建立其速比低于第一档位的速比的第二档位。通过啮合第一离合器和第三离合器建立其速比低于第二档位速比的第三档位。通过啮合第一离合器和第四离合器建立其速比低于第三档位速比的第四档位，并且通过啮合第一离合器和第二离合器建立其速比低于第四档位的第五档位。通过啮合第二离合器和第四离合器建立其速比低于第五档位速比的第六档位，并且通过啮合第二离合器和第三离合器建立其速比低于第六档位的第七档位。通过啮合第二离合器和第一制动器建立其速比低于第七档位的第八档位。
(12)如上述模式(11)所述的液压控制装置，其中所述第一传动部分的所述第一行星齿轮组是双级行星齿轮式的行星齿轮组，其中所述第一太阳轮和所述第一行星轮架中的一个被固定到静止构件并且所述第一太阳轮和所述第一行星轮架中的另一个被固定到所述输入构件，同时所述第一齿圈用作其速度相对于所述输入构件的速度被减小的所述减速输出构件。
所述第一传动部分的所述第一行星齿轮组可以是单级行星齿轮式的行星齿轮组，其中所述第一太阳轮和行星轮架中的一个被固定到静止构件并且所述第一太阳轮和行星轮架中的另一个被固定到所述输入构件，同时所述第一齿圈用作其速度相对于所述输入构件的速度被减小的所述减速输出构件。
(13)如上述模式(11)或(12)所述的液压控制装置，其中所述第二传动部分的所述第二和第三行星齿轮组分别是单级行星齿轮式的行星齿轮组和双级行星齿轮式的行星齿轮组，并且所述第一旋转元件由所述第二行星齿轮组的所述第二太阳轮构成，并且所述第二行星齿轮组的所述第二行星轮架和所述第三行星齿轮组的所述第三行星轮架固定到彼此并协作来构成所述第二旋转元件，所述第二行星齿轮组的所述第二齿圈和所述第三行星齿轮组的所述第三齿圈固定到彼此被协作来构成所述第三旋转元件，所述第四旋转元件由所述第三行星齿轮组的所述第三太阳轮构成。


通过结合附图阅读对本发明优选实施例的以下详细说明，将更好地理解本发明的以上和其他目的、特征、优点以及技术和工业重要性，附图中图1A是图示由根据本发明一个实施例构造的液压控制装置所控制的车用自动变速器的示意图；图1B是表示图1A的自动变速器的档位和液压操作摩擦耦合装置为建立各个档位的工作状态组合之间的关系的表；图2是用直线来表示置于各个档位下的图1A的车用自动变速器的多个旋转元件的相对转速的共线图；图3是示出用于控制图1A的车用自动变速器的控制系统的主要元件的框图；图4是图示图3所示液压控制单元的主要元件的液压回路图；图5是图示图3所示换档手柄的一个示例的立体图；图6是表示由换档边界线图所表示的升档和降档边界线示例的视图，该换档边界线图用于图1A的车用自动变速器根据车辆行驶状态进行的自动换档；图7是表示通过操作换档手柄而选择性建立的车用自动变速器的换档范围的视图；图8是图示在图4所示的液压控制单元中为第一离合器C1设置的故障安全阀以及位于故障安全阀附近的一些元件的液压回路图；和图9是图示在本发明的另一个实施例中为第一离合器C1设置的故障安全阀的液压回路图。
具体实施例方式
首先参考图1A的示意图，图示了车辆自动变速器10的基本布置，该自动变速器10被根据本发明的液压控制装置所控制，并且适当地用于发动机前置后驱车辆(FR车辆)上，以使得自动变速器10的轴向平行于车辆的纵向或行驶方向。如图1A所示，自动变速器10包括主要由两级行星齿轮式的第一行星齿轮组12构成的第一传动部分14、以及主要由单级行星齿轮式的第二行星齿轮组16和两级行星齿轮式的第三行星齿轮组18构成的第二传动部分20。第一传动部分14和第二传动部分20彼此共轴布置并连接到输入轴22，并且第二传动部分20连接到输出轴24，以使得由第一传动部分14和第二传动部分20将输入轴22的旋转运动速度改变成输出轴24的旋转运动速度。作为自动变速器10的输入构件的输入轴22是由采用发动机30形式的车辆驱动动力源所旋转的变矩器32的涡轮轴，而输出轴24是自动变速器10的输出构件，其通过传动轴和差速齿轮装置(未示出)而可操作地连接到车辆的左右驱动轮。因为自动变速器10被构造成相对于其轴线对称，所以在图1A的示意图中省略了自动变速器10位于轴线之下的下半部分。
第一传动部分14的第一行星齿轮组12具有形式为太阳轮S1、行星轮架CA1和齿圈R1的三个旋转元件。太阳轮S1固定到变速器壳体26以使得太阳轮S1相对于变速器壳体26不可旋转。行星轮架CA1一体固定到输入轴22并与输入轴22一起旋转，使得相对于输入轴22的速度减小作为减速输出构件的齿圈R1的速度。第二传动部分20的第二行星齿轮组16和第三行星齿轮组18具有其中某些彼此固定以提供四个旋转元件RM1-RM4的旋转元件。具体而言，第二行星齿轮组16具有作为第一旋转元件RM1的太阳轮S2，并具有固定到第三行星齿轮组18的行星轮架CA3并与该行星轮架CA3协作来构成第二旋转元件RM2的行星轮架CA2。第二行星齿轮组16还具有固定到第三行星齿轮组18的齿圈R3并与该齿圈R3协作来构成第三旋转元件RM3的齿圈R2。第三行星齿轮组18还具有作为第四旋转元件RM4的太阳轮S3。第二行星齿轮组16和第三行星齿轮组18使用单个构件作为行星轮架CA2和行星轮架CA3以及另一个单个构件作为齿圈R2和齿圈R3，并且协作来构成拉威挪(Ravigneaux)式行星齿轮系，其中第二行星齿轮组16的小齿轮也用作两级小齿轮中的一个，即第二小齿轮。
第一旋转元件RM1(太阳轮S2)通过第一制动器B1而选择性地固定到变速器壳体26，并且第二旋转元件RM2(行星轮架CA2、CA3)通过第二制动器B2而选择性地固定到变速器壳体26。第四旋转元件RM4(太阳轮S3)通过第一离合器C1而选择性地连接到形式为第一行星齿轮组12的齿圈R1的减速输出构件，并且第二旋转元件RM2(行星轮架CA2、CA3)通过第二离合器C2而选择性地连接到输入轴22。第一旋转元件RM1(太阳轮S2)通过第三离合器C3而选择性地连接到形式为齿圈R1的减速输出构件，并通过第四离合器C4而选择性地连接到第一行星齿轮组12的行星轮架CA1，即连接到输入轴22。第三旋转元件RM3(齿圈R2、R3)一体固定到输出轴24，以提供输出旋转运动。在第二旋转元件RM2(行星轮架CA2、CA3)和变速器壳体26之间，布置有与第二制动器B2并联的单向离合器F1。该单向离合器F1允许第二旋转元件RM2在向前方向(在输入轴22的旋转方向上)上的旋转运动，但禁止第二旋转元件RM2在相反方向上的旋转运动。
图2的共线图用直线来表示在自动变速器10的各个档位下第一传动部分14和第二传动部分20的每个元件的转速。该共线图下方的水平直线表示速度“0”，而上方的水平直线表示速度“1.0”，即输入轴22的转速。该共线图还具有与第一传动部分14相对应的三条垂直直线以及与第二传动部分20相对应的四条垂直直线。与第一传动部分14相对应的三条垂直直线从左向右依次分别表示太阳轮S1、齿圈R1和行星轮架CA1。这三条垂直直线中相邻直线之间的距离由第一行星齿轮组12的传动比ρ1确定，该传动比为太阳轮S1的齿数对齿圈R1的齿数的比值。与第二传动部分20相对应的四条垂直直线从左向右依次分别表示第一旋转元件RM1(太阳轮S2)、第二旋转元件RM2(行星轮架CA2、CA3)、第三旋转元件RM3(齿圈R2、R3)和第四旋转元件RM4(太阳轮S3)。这四条垂直直线中相邻直线之间的距离由第二行星齿轮组16的传动比ρ2和第三行星齿轮组18的传动比ρ3确定。
如图1B所示，当啮合第一离合器C1和第二制动器B2时，将自动变速器10置于第一档位“1st”。第一档位“1st”具有最高速比(输入轴22的转速NIN对输出轴24的转速NOUT的比值)。在此第一档位下，第四旋转元件RM4和形式为齿圈R1的减速输出构件在降低的速度下一起旋转，同时第二旋转元件RM2保持静止，使得连接到第三旋转元件RM3的输出轴24在由图2的共线图中标为“1st”的倾斜直线所表示的速度下旋转。当啮合第一离合器C1和第一制动器B1时，将自动变速器10置于速比低于第一档位“1st”的第二档位“2nd”。在第二档位“2nd”下，第四旋转元件RM4和齿圈R1在降低的速度下一起旋转，同时第一旋转元件RM1保持静止，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“2nd”的倾斜直线所表示的速度下旋转。当啮合第一离合器C1和第三离合器C3时，将自动变速器10置于速比低于第二档位“2nd”的第三档位“3rd”。在第三档位“3rd”下，第二传动部分20和齿圈R1在降低的速度下一起旋转，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“3rd”的水平直线所表示的速度下旋转，即在与齿圈R1相同的速度下旋转。当啮合第一离合器C1和第四离合器C4时，将自动变速器10置于速比低于第三档位“3rd”的第四档位“4th”。在第四档位“4th”下，第四旋转元件RM4和齿圈R1在降低的速度下一起旋转，同时第一旋转元件RM1和输入轴22一起旋转，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“4th”的倾斜直线所表示的速度下旋转。当啮合第一离合器C1和第二离合器C2时，将自动变速器10置于速比低于第四档位“4th”的第五档位“5th”。在第五档位“5th”下，第四旋转元件RM4和齿圈R1在降低的速度下一起旋转，同时第二旋转元件RM2和输入轴22一起旋转，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“5th”的倾斜直线所表示的速度下旋转。
当啮合第二离合器C2和第四离合器C4时，将自动变速器10置于速比低于第五档位“5th”的第六档位“6th”。在第六档位“6th”下，第二传动部分20和输入轴22一起旋转，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“6th”的水平直线所表示的速度下旋转，即在与输入轴22相同的速度下旋转。第六档位“6th”的速比等于1.0。当啮合第二离合器C2和第三离合器C3时，将自动变速器10置于速比低于第六档位“6th”的第七档位“7th”。在第七档位“7th”下，第二旋转元件RM2和输入轴22一起旋转，同时第一旋转元件RM1和齿圈R1在降低的速度下一起旋转，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“7th”的倾斜直线所表示的速度下旋转。当啮合第二离合器C2和第一制动器B1时，将自动变速器10置于速比低于第七档位“7th”的第八档位“8th”。在第八档位“8th”下，第二旋转元件RM2和输入轴22一起旋转，同时第一旋转元件RM1保持静止，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“8th”的倾斜直线所表示的速度下旋转。第一档位“1st”至第八档位“8th”是前驱档位。
当啮合第二制动器B2和第三离合器C3时，将自动变速器10置于第一倒车档位“Rev1”，其中第二旋转元件RM2保持静止，同时第一旋转元件RM1和齿圈R1在降低的速度下旋转，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“Rev1”的倾斜直线所表示的速度下反向旋转。当啮合第二制动器B2和第四离合器C4时，将自动变速器10置于第二倒车档位“Rev2”，其中第二旋转元件RM2保持静止，同时第一旋转元件RM1和输入轴22一起旋转，使得第三旋转元件RM3在由共线图中标为“Rev2”的倾斜直线所表示的速度下反向旋转。
图1B的表表示自动变速器10的档位与离合器C1-C4和制动器B1、B2的各个工作状态组合之间的关系。在该表中，“○”表示离合器和制动器的啮合状态，而“(○)”表示建立来向车辆应用发动机制动的制动器B2的啮合状态。在存在与被啮合来建立第一档位“1st”的第二制动器B2并联布置的单向离合器F1的情况下，不需要啮合第二制动器B2来起动或加速自动变速器10置于第一档位“1st”的车辆。由第一行星齿轮组12的传动比ρ1、第二行星齿轮组16的传动比ρ2和第三行星齿轮组18的传动比ρ3来确定各个档位的速比。
上述离合器C1-C4和制动器B1与B2是液压操作摩擦耦合装置，其中每个都可以是具有相互叠置多个摩擦片的多片式离合器或制动器，多个摩擦片由液压致动器彼此压紧。第一离合器C1和第二离合器C2是第一组的两个液压操作摩擦耦合装置，而第三离合器C3、第四离合器C4、第一制动器B1和第二制动器B2是第二组的多个液压操作摩擦耦合装置。当第一组的两个液压操作摩擦耦合装置C1、C2被同时啮合时，自动变速器10被置于第五档位。当第一组摩擦耦合装置的一个(离合器C1或C2)和第二组摩擦耦合装置的一个(离合器C3或C4、或制动器B1或B2)被同时啮合时，自动变速器10被置于其他七个档位中相对应的一个中，即第一档位1st、第二档位2nd、第三档位3rd、第四档位4th、第六档位6th、第七档位7th或第八档位8th。
这些离合器C1-C4和制动器B1、B2通过激励和去激励包括在图3框图所示的液压控制单元98中的各个线性电磁阀SL1-SL6的电磁线圈而啮合和分离，并通过控制施加到电磁线圈的电流来控制其啮合和分离动作期间离合器C和制动器B的瞬时流体压力。图4的液压控制图示出了液压控制单元98的主要元件，其包括用于各个离合器C1-C4和制动器B1、B2的形式为液压缸的液压致动器34、36、38、40、42和44。液压缸34-44被供应具有管路压力PL的受压工作油，其从液压源46传输过来并由各个线性电磁阀SL1-SL6来调节，使得向相应的液压致动器34-44施加调节好的流体压力。液压源46包括由发动机30驱动的机械式油泵48(如图1A所示)，以及可操作来根据作用在发动机30上的负荷来调节管路压力PL的调节阀。线性电磁阀SL1-SL6是换档控制电磁阀。
参考图示设置来控制车辆的自动变速器10和其他装置的控制系统的图3的框图，该控制系统包括加速踏板传感器52，其可操作来检测采用作为车辆加速构件的加速踏板50的操作量ACC形式的车辆驾驶员所需的发动机30的输出；发动机速度传感器58，其可操作来检测发动机30的速度NE；进气量传感器60，其可操作来检测发动机30的进气量Q；进气温度传感器62，其可操作来检测进气的温度TA；配备有发动机怠速开关的节气门传感器64，其可操作来检测电子节气门的开度θTH以及电子节气门的全关状态(发动机30的怠速状态)；车速传感器66，可操作来检测车辆的行驶速度V(输出轴24的转速NOUT)；发动机水温传感器68，其可操作来检测发动机30的冷却水的温度TW；制动器开关70，其可操作来检测车辆主制动系统的操作；换档手柄位置传感器74，其可操作来检测形式为换档手柄72的手动可操作构件的当前所选位置PSH；涡轮速度传感器76，其可操作来检测变矩器32的涡轮转速NT(输入轴22的转速NIN)；油温传感器78，其可操作来检测液压控制单元98的工作油的温度TOIL；升档开关80，其可操作来产生用于使自动变速器10升档的升档命令RUP；和降档开关82，其可操作来产生用于使自动变速器10降档的降档命令RDN。电子控制单元90接收这些传感器和开关的表示加速踏板操作量ACC、发动机速度NE、进气量Q、进气温度TA、节气门开度θTH、车速V、发动机水温TW、主制动系统的操作、换档手柄位置PSH、涡轮速度NT、流体温度TOIL、升档命令RUP、降档命令RDN的输出信号。
换档手柄72布置在车辆的车辆驾驶员座附近，并具有四个位置倒车位置R、空档位置N、驱动位置D(自动换档位置)和顺序位置S(手动换档位置)，如图6所示。选择倒车位置R来在向后或倒车方向上驱动车辆。在空档位置N中，车辆驱动动力不从发动机30传递到驱动轮。选择驱动位置D以在自动变速器10的自动换档动作下在向前方向上驱动车辆。选择顺序位置S来在向前方向上驱动车辆，使得可以通过操作换档手柄72从顺序位置S到图5所示的升档位置“+”或降档位置“-”来使自动变速器10升档或降档。如下面参考图7详细描述的那样，可以通过操作换档手柄72到升档位置“+”或降档位置“-”而选择八个换档范围L、2-7和D中的一个，来选择自动变速器10可用于自动换档的档位数。如上所述，换档手柄位置传感器74检测换档手柄72的位置R、N、D和S中当前所选择的一个。
当换档手柄72操作到驱动位置(自动换档位置)D或顺序位置(手动换档位置)S时，在自动变速器10到八个前驱档位“1st”至“8th”中恰当一个的自动换档动作下，车辆在向前方向上被驱动。当换档手柄位置传感器74检测到换档手柄72操作到驱动位置D时，电子控制单元90命令液压控制单元98将自动变速器10置于自动换档模式，在该模式下，基于车辆的行驶状况并根据存储在电子控制单元90的ROM中的形式为换档边界线图的预定换档规则，在通过激励和去激励线性电磁阀SL1-SL6而建立的离合器C和制动器B的啮合和分离状态的适当组合下，自动变速器10可自动换档到八个向前驱动档位“1st”至“8th”中的任一个。换档边界线图的示例在图6中示出，其表示由实线示出的升档边界线和由虚线示出的降档边界线。如从图6清楚可见，每条边界线表示车速V和加速踏板操作量ACC之间的关系，此关系被确定成当在加速踏板操作量ACC的给定值下检测到的车速V被降低时，或当在车速V的给定值下检测到的加速踏板操作量ACC被增大时，使得自动变速器10降档以增大速比。但是，用于自动变速器10的自动换档动作的参数并不限于车速V和加速踏板操作量ACC。例如，加速踏板操作量ACC可以用进气量Q代替，并且车辆所行驶路面的表面坡度可以用作一个控制参数。
当换档手柄位置传感器74检测到换档手柄72操作到顺序位置(手动换档位置)S时，电子控制单元90命令液压控制单元98来将自动变速器10置于手动换档模式，在该模式下，自动变速器10可自动换档到八个换档范围L、2-7和D中通过将换档手柄72操作到升档位置“+”或降档位置“-”所选择的一个范围内的任一个向前驱动档位。升档位置“+”和降档位置“-”在车辆行驶方向上彼此间隔开，并且顺序位置S在车辆行驶方向上位于升档位置“+”和降档位置“-”之间。在将换档手柄72操作到顺序位置S时电动建立手动换档模式，以选择自动变速器10自动换档可用的档位数量。更详细而言，当升档开关80检测到换档手柄72操作到升档位置“+”时，产生升档命令RUP来将当前建立的换档范围改变到新的换档范围，在该新换档范围中可用档位的数量比当前建立的换档范围多一个。因此，升档命令RUP在降低速比的方向上改变了可用的最高档位(具有最低速比)，例如当换档手柄72从顺序位置S操作到升档位置“+”时将最高档位从第四档位“4th”改变到第五档位“5th”。当降档开关82检测到换档手柄72操作到降档位置“-”时，产生降档命令RDN来将当前建立的换档范围改变到新的换档范围，在该新换档范围中可用档位的数量比当前建立的换档范围少一个。因此，降档命令RDN在增大速比的方向上改变了可用的最高档位，例如当换档手柄72从顺序位置S操作到降档位置“-”时将最高档位从第五档位“5th”改变到第四档位“4th”。于是，每次换档手柄72操作到升档位置“+”或降档位置“-”时，八个换档范围L、2-7和D中当前建立的一个就改变到下一个相邻换档范围，使得递增或递减自动变速器10的自动换档可用的档位数量，从而改变自动换档可用的最高档位。在新建立的换档范围内，按照车辆的行驶状况并根据图6的换档边界线图来将自动变速器10自动升档或降档。当在车辆行驶在下坡路上期间将换档手柄72反复操作到降档位置“-”时，换档范围顺序地从换档范围4向着换档范围L改变，使得自动变速器10可以从第四档位“4th”向着第一档位“1st”顺序降档，从而逐级地增大发动机制动力。在手动换档模式下，通过啮合第二制动器B2以及第一离合器C1来建立第一档位“1st”，使得在第一档位下向车辆应用发动机制动。
在诸如弹簧之类的偏置装置的偏置作用下，换档手柄72从升档位置“+”或降档位置“-”自动返回到顺序位置S。虽然在所示实施例中根据换档手柄72操作到升档位置“+”或降档位置“-”的次数来改变换档范围，但也可用根据换档手柄72保持在升档或降档位置的持续时间来改变换档范围。
回头参考图4的液压回路图，液压控制单元98包括故障安全阀120，其布置在用于第一离合器C1的第一线性电磁阀SL1和液压致动器34之间。故障安全阀120设置来排出液压致动器34的啮合压力PC1以分离第一离合器C1，从而达到防止摩擦耦合装置C、B同时啮合动作的部分组合的所谓“互锁”的目的，该互锁在正常情况下不可能，但由于电磁阀SL1-LS5的电气故障或缺陷或者电磁阀SL1-SL5的操作故障或缺陷而异常地发生，例如电磁阀的滑阀的粘卡(由于阀结构中捕集到的异物引起的操作异常)。那些组合是(1)第一组的两个摩擦耦合装置(离合器C1和C2)的同时啮合动作(以建立第五档位5th)和第二组摩擦耦合装置(离合器C3、C4和制动器B1)之一的啮合动作；(2)第一组摩擦耦合装置的第二离合器C2和第二组摩擦耦合装置(离合器C3、C4和制动器B1)之一的同时啮合动作(以建立第六档位6th至第八档位8th)和第一组的第一离合器C1的啮合动作；以及(3)第一组的第一离合器C1和第二组摩擦耦合装置(离合器C3、C4和制动器B1)之一的同时啮合动作(以建立第二档位2nd至第四档位4th之一)和第一组的第二离合器C2的啮合动作。如果发生摩擦耦合装置C、B的那些组合的同时啮合动作，则自动变速器10将遭受摩擦耦合装置C、B的那些组合的同时啮合动作的互锁。互锁将由于与所讨论摩擦耦合装置相关的旋转元件的速度差而导致自动变速器10的输出驱动力的不期望变化，或者导致作用在离合器C1-C4或制动器B1的摩擦构件上的过大负载，这导致摩擦构件的耐久性的恶化。为了防止此互锁现象，设置故障安全阀120来分离第一离合器C1，从而防止摩擦耦合装置的上述组合的同时啮合动作。
仅当在自动变速器10的第一档位中要求对车辆应用发动机制动(驱动动力源制动)时才啮合第二制动器B2，由此第二制动器B2的操作频率较低。所以，此第二制动器B2和任何其他摩擦耦合装置的同时啮合动作的互锁可能性较低。考虑到此方面，在本实施例中，制动器B2从作为故障安全阀120所控制目标的第二组摩擦耦合装置中排除。虽然故障安全阀120被布置在用于第一离合器C1的液压致动器34和相应的线性电磁阀SL1之间，故障安全阀120也可以布置在用于第二离合器C2的液压致动器36和相应线性电磁阀SL2之间。此修改也使得可以防止互锁现象。
图8的液压回路以放大方式图示出了故障安全阀120和位于故障安全阀120附近的元件。故障安全阀120具有用于接收来自线性电磁阀SL1的液压的输入端口122、与用于第一离合器C1的液压致动器34连通的输出端口124、和用于排出所接收液压的排出端口126，而且包括滑阀(未示出)。管路压力PL和弹簧128的偏置力Fs1在滑阀的两个相反轴向中的一个方向上作用在滑阀上，而第一离合器C1的第一啮合液压PC1(线性电磁阀SL1的输出液压)、第二离合器C2的第一啮合液压PC2(线性电磁阀SL2的输出液压)和由第二组啮合切换阀130产生的第二组啮合引导液压PS2在另一个方向上作用在滑阀上。也就是说，故障安全阀120具有接收管路压力PL、第一啮合液压PC1、PC2和第二组啮合引导液压PS2的四个切换输入端口。故障安全阀120的滑阀具有四个压力承受部分，其分别对应于四个切换输入端口并且具有各自不同的直径大小(各自不同的压力承受表面积)。这四个压力承受部分分别承受管路压力PL、第一啮合液压PC1、PC2和第二组啮合引导液压PS2，使得基于管路压力PL的力在其第一轴向上偏置滑阀，而基于其他液压PC1、PC2、PS2的力在与第一轴向相反的第二轴向上偏置滑阀。用于接收第二组啮合引导液压PS2的切换输入端口被称为引导压力输入端口。注意，产生管路压力PL的液压源46和弹簧128协作以构成用于在第一轴向上偏置故障安全阀120的滑阀的偏置装置。
当第一啮合液压PC1、PC2和第二组啮合引导液压PS2同时施加到故障安全阀120时，故障安全阀120的滑阀逆着弹簧128的偏置力Fs1和基于管路压力PL的力之和在第二轴向上移动。结果，故障安全阀120被置于故障安全状态，在此故障安全状态中输出端口124和排出端口126保持彼此连通而输入端口122和输出端口124彼此不连通，因此液压致动器34的液压通过输出端口124和排出端口126被排出或排放，由此第一离合器C1被分离。当第一啮合液压PC1、PC2和第二组啮合引导液压PS2中的任何一个不施加到故障安全阀120时，滑阀被偏置力Fs1和基于管路压力PL的力在第一轴向上移动。结果，故障安全阀120被置于正常状态，在此正常状态中输出端口124和输入端口122保持彼此连通。具体而言，在用于啮合第一离合器C1的第一啮合液压PC1被施加到故障安全阀120的同时第一啮合液压PC2和第二组啮合引导液压PS2被同时施加到故障安全阀120时，故障安全阀120被置于故障安全状态以分离第一离合器C1。但是，在第一啮合液压PC1施加到故障安全阀120期间当第一啮合液压PC2和第二组啮合引导液压PS2中仅有一个被施加到故障安全阀120时，故障安全阀120被置于正常状态以允许第一离合器C1的啮合动作。当第一啮合液压PC1不施加到故障安全阀120时，第一离合器C1处于其分离状态，因此不存在包括第一离合器C1的互锁。所以，只要第一啮合液压PC1不施加到故障安全阀120，即使第一啮合液压PC2和第二组啮合引导液压PS2同时施加到故障安全阀120，故障安全阀120也保持在正常状态中。
第二组啮合切换阀130具有用于管路压力PL的输入端口132、与故障安全阀120连通的输出端口134、和用于排出所接收液压的排出端口136，而且包括滑阀(未示出)。第三离合器C3的第二啮合液压PC3(线性电磁阀SL3的输出液压)、第四离合器C4的第二啮合液压PC4(线性电磁阀SL4的输出液压)、第一制动器B1的第二啮合液压PB1(线性电磁阀SL5的输出液压)和弹簧138的偏置力Fs1在滑阀的两个相反轴向中的一个方向上作用在滑阀上，同时基于管路压力PL的力在另一个轴向上作用在滑阀上。也就是说，第二组啮合切换阀130具有接收管路压力PL、第二啮合液压PC3、PC4和PB1的四个切换输入端口。第二组啮合切换阀130的滑阀具有四个压力承受部分，其分别对应于四个切换输入端口并且具有各自不同的直径大小(各自不同的压力承受表面积)。这四个压力承受部分分别承受管路压力PL和第二啮合液压PC3、PC4、PB1，使得基于第二啮合液压PC3、PC4、PB1的力在第一轴向上偏置滑阀，而基于管路压力PL的力在与第一轴向相反的第二轴向上偏置滑阀。产生管路压力PL的液压源46用作在第二方向上偏置滑阀的偏置装置。
当第二啮合液压PC3、PC4、PB1中的任何一个施加到第二组啮合切换阀130时，切换阀130的滑阀逆着基于管路压力PL的力在第一轴向上移动，并且切换阀130被置于引导压力产生状态，在此引导压力产生状态中输入端口132和输出端口134保持彼此连通而排出端口136不与输出端口134连通，因此管路压力PL作为第二组啮合引导液压PS2施加到故障安全阀120。当第二啮合液压PC3、PC4、PB1中没有一个施加到第二组啮合切换阀130时，此切换阀130的滑阀逆着弹簧138的偏置力Fs2由基于管路压力PL的力在第二轴向上移动，因此切换阀130被置于引导压力不产生状态，在此引导压力不产生状态中输出端口134和排出端口136保持彼此连通而输入端口132不与输出端口134连通，由此切换阀130不产生第二组啮合引导液压PS2。
在本实施例中，用于控制车用自动变速器10的液压控制装置包括故障安全阀120和第二组啮合切换阀130；并且液压控制装置被设置成第二组啮合切换阀130设置来接收被产生以啮合第二组的多个液压操作摩擦耦合装置C3、C4、B1的第二啮合液压PC3、PC4、PB1，并且在接收到那些第二啮合液压PC3、PC4、PB1中的至少一个时第二组啮合切换阀130可操作来产生将被施加到故障安全阀120的第二组啮合引导液压PS2；并且液压控制装置还被设置成当故障安全阀120同时接收被产生来啮合第二离合器C2的第一啮合液压PC2和第二组啮合引导液压PS2时，故障安全阀120从正常状态切换到故障安全状态以防止第一啮合液压PC1施加到液压致动器34，由此分离第一离合器C1。所以，本液压控制装置防止了第二组的离合器C3、C4和制动器B1中至少一个与第一组的第一离合器C1和第二离合器C2的同时啮合动作的互锁。
在本液压控制装置中，第二组的摩擦耦合装置C3、C4、B1的第二啮合液压PC3、PC4、PB1全部被施加到第二组啮合切换阀130，而从切换阀130产生的第二组啮合引导液压PS2被施加到故障安全阀120，使得故障安全阀120的所需切换输入端口的数量较小，由此可以减小故障安全阀120的所需直径大小和/或轴向长度，结果减小了滑阀的滑动阻力和相应提高了操作响应性以及增大了对粘卡其滑阀的抵抗性。虽然除了故障安全阀120外还需要第二组啮合切换阀130，但这些阀120、130按照不同的液压独立于彼此被操作，因此可以减小每个阀120、130的所需直径和轴向长度，由此包括这两个阀120、130的故障安全设置具有提高的操作响应性和增大的对粘卡其滑阀的抵抗性。
在本实施例中，三个液压操作摩擦耦合装置C3、C4和B1构成第二组，但仅有由第二组啮合切换阀130产生的第二组啮合引导液压PS2被施加到故障安全阀120。也就是说，故障安全阀120不需要从各个摩擦耦合装置C3、C4、B1接收三个第二啮合液压PC3、PC4、PB1，因此可以减小故障安全阀120的所需切换输入端口，使得可以减小故障安全阀120的所需直径和长度。
故障安全阀120可以用于具有各自不同数量的档位和各自不同数量的液压操作摩擦耦合装置的不同构造的自动变速器，因此可以减小包括故障安全阀120在内的液压控制装置的生产成本。
在上述第一实施例中，当故障安全阀120同时接收第一啮合液压PC1和PC2以及第二组啮合引导液压PS2时，故障安全阀120利用滑阀逆着基于管路压力PL的力在第二方向上的轴向移动而被置于故障安全位置。但是，第一啮合液压PC1施加到故障安全阀120对于故障安全阀120被置于其故障安全位置并不是必要的。图9示出了根据此修改的液压控制装置的示例。此液压控制装置包括故障安全阀140，当除了第二组啮合引导液压PS2外故障安全阀140还接收仅第一啮合液压PS2时，故障安全阀140被置于故障安全状态。具体而言，当故障安全阀140没有接收第一啮合液压PC2和第二组啮合引导液压PS2两者时，故障安全阀140的滑阀由基于管路压力PL的力和弹簧128的偏置力Fs1在第一方向上移动，使得故障安全阀140被置于正常状态，在正常状态中从线性电磁阀SL1接收到的第一啮合液压PC1被施加到用于第一离合器C1的液压驱动器34。当故障安全阀140同时接收第一啮合液压PC2和第二组啮合引导液压PS2两者时，无论第一啮合液压PC1是否施加到故障安全阀140，故障安全阀140的滑阀逆着基于管路压力PL的力和弹簧128的偏置力Fs1在第二轴向上移动，使得故障安全阀140被置于故障安全状态，在此故障安全状态中，输出端口124和排出端口126保持彼此连通而输入端口不与输出端口124连通，由此防止了第一啮合液压PC1施加到液压致动器34。换言之，当自动变速器10被置于第六档位6th至第八档位8th的任何一个中时(其中第一离合器C1保持在其分离状态中)故障安全阀140被置于故障安全状态。此设置防止了第一离合器C1的异常啮合动作，以由此防止第一离合器C1和第二组摩擦耦合装置PC3、PC4、PB1中任何一个的同时啮合动作的互锁。在自动变速器10被置于第一档位1st至第五档位5th的任何一个中的同时(其中第一离合器C1保持在其啮合状态中)当故障安全阀140除了第一啮合液压PC2外还异常地接收到第二组啮合引导液压PS2时，故障安全阀140被置于其故障安全状态，以分离第一离合器C1，从而防止第一离合器C1和第二组摩擦耦合装置PC3、PC4、PB1中任何一个的同时啮合动作的互锁。
虽然仅出于举例说明的目的以上已经参照附图详细说明了本发明的优选实施例，但应当理解到本发明可以用根据上述教导本领域技术人员可以想到的各种改变、修改和改进来实施。
本申请基于2004年7月30日递交的日本专利申请No.2004-224802，其内容通过引用而包含于此。
权利要求
1.一种液压控制装置，用于控制自动变速器(10)，所述自动变速器包括第一组的两个液压操作摩擦耦合装置(C1、C2)和第二组的多个液压操作摩擦耦合装置(C3、C4、B1、B2)，并且所述自动变速器被设置成通过所述第一组的所述两个摩擦耦合装置的同时啮合动作、或者所述第一组的所述摩擦耦合装置中的一个和所述第二组的所述摩擦耦合装置中的一个的同时啮合动作来建立具有各自不同速比的其多个档位中所选择的一个，所述液压控制装置包括第二组啮合切换阀(130)，所述第二组啮合切换阀被设置成接收被产生来分别啮合所述第二组的所述多个液压操作摩擦耦合装置(C3、C4、B1、B2)的多个第二啮合液压(PC3、PC4、PB1、PB2)，并且所述第二组啮合切换阀在接收到所述第二啮合液压中的至少一个时，可操作来产生与所述第二啮合液压中的所述至少一个不同的第二组啮合引导液压(PS2)；和故障安全阀(120；140)，所述故障安全阀被设置成接收被产生来分别啮合所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置(C1、C2)的两个第一啮合液压(PC1、PC2)中的至少一个，并且所述故障安全阀在同时接收到被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的一个(C2)的所述第一啮合液压(PC2)和所述第二组啮合引导液压(PS2)时，可操作来防止所述第一啮合液压(PC1)施加到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的另一个(C1)。
2.如权利要求1所述的液压控制装置，其中所述第二组的所述多个液压操作摩擦耦合装置由至少三个摩擦耦合装置(C3、C4、B1)构成，所述至少三个摩擦耦合装置包括至少一个这样的摩擦耦合装置，其与所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置的啮合动作同时发生的啮合动作将导致所述第二组的所述至少一个摩擦耦合装置和所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置的同时啮合动作的互锁，当所述第二组啮合切换阀接收被产生来分别啮合所述第二组的所述至少三个摩擦耦合装置(C3、C4、B1)的至少三个第二啮合液压(PC3、PC4、PB1)中的至少一个时，所述第二组啮合切换阀(130)产生所述第二组啮合引导液压(PS2)。
3.如权利要求1所述的液压控制装置，其中在所述第一啮合液压(PC1)被产生以啮合所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置(C1)并且被施加到所述故障安全阀的同时，当被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个(C2)的所述第一啮合液压(PC2)和所述第二组啮合引导液压(PS2)被同时施加到所述故障安全阀时，所述故障安全阀(120)防止所述第一啮合液压(PC1)施加到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个(C1)。
4.如权利要求1所述的液压控制装置，其中所述自动变速器(10)的所述多个档位包括第一至第八档位，并且所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个是被啮合来建立所述第一至第五档位的第一离合器(C1)，并且所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个是被啮合来建立所述第五至第八档位的第二离合器(C2)，而所述第二组的所述多个液压操作摩擦耦合装置至少包括被啮合来建立所述第三和第七档位的第三离合器(C3)、被啮合来建立所述第四和第六档位的第四离合器(C4)和被啮合来建立所述第二和第八档位的第一制动器(B1)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀(120；140)连接到所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个(C1)，并且具有用于接收被产生来啮合所述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压(PC1)的输入端口(122)、所述接收到的第一啮合液压(PC1)通过其被施加到所述另一个摩擦耦合装置的输出端口(124)、和用于排出所述接收到的第一啮合液压的排出端口(126)，所述故障安全阀可在正常状态和故障安全状态之间切换，在所述正常状态中所述输入端口和所述输出端口保持彼此连通以允许所述接收到的第一啮合液压施加到所述另一个摩擦耦合装置，同时所述排出端口保持不与所述输出端口连通，在所述故障安全状态中所述输出端口和所述排出端口保持彼此连通以排出所述接收到的第一啮合液压从而分离所述另一个摩擦耦合装置，同时所述输入端口保持不与所述输出端口连通。
6.如权利要求5所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀包括可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，和用于在所述第一轴向上偏置所述滑阀的偏置装置(46、PL、128)；并且所述故障安全阀具有切换输入端口，用于接收被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个(C2)的第一啮合液压(PC2)，使得所述接收到的第一啮合液压在所述第二轴向上作用在所述滑阀上，和引导压力输入端口，用于接收所述第二组啮合引导液压(PS2)，使得所述接收到的第二组啮合引导液压在所述第二方向上作用在所述滑阀上；所述故障安全阀在所述偏置装置的偏置作用下被正常保持在所述正常状态中，并且在所述滑阀逆着所述偏置装置的所述偏置作用在所述第二方向上移动时被切换到所述故障安全状态。
7.如权利要求3所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀(120)具有可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，并被设置成除了接收被产生来啮合所述第一组的所述两个液压操作摩擦耦合装置中的所述一个(C2)的所述第一啮合液压(PC2)和所述第二组啮合引导液压(PS2)外，还接收被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述另一个(C1)的所述第一啮合液压(PC1)，当所述故障安全阀同时接收被产生来啮合所述第一组的所述一个和所述另一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压(PC2、PC1)和所述第二组啮合引导液压(PS2)时，所述故障安全阀的所述滑阀在所述第二轴向上被移动以将所述故障安全阀置于故障安全状态中来防止所述第一啮合液压(PC1)施加到所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置(C1)。
8.如权利要求1或2所述的液压控制装置，其中所述故障安全阀(140)具有可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，并被设置成接收被产生来啮合所述第一组的所述两个摩擦耦合装置中的所述一个(C2)的所述第一啮合液压(PC2)和所述第二组啮合引导液压(PS2)，当所述故障安全阀同时接收被产生来啮合所述第一组的所述一个摩擦耦合装置的所述第一啮合液压(PC2)和所述第二组啮合引导液压(PS2)时，不论所述第一啮合液压(PC1)是否被产生来啮合所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置(C1)，所述故障安全阀的所述滑阀在所述第二轴向上被移动以将所述故障安全阀置于故障安全状态中来防止所述第一啮合液压(PC1)施加到所述第一组的所述另一个摩擦耦合装置(C1)。
9.如权利要求1-4、7和8中任一项所述的液压控制装置，其中所述第二组啮合切换阀(130)具有用于接收输入液压(PL)的输入端口(132)、所述接收到的输入液压通过其被作为所述第二组啮合引导液压(PS2)施加到所述故障安全阀(120；140)的输出端口(134)、和用于排出所述接收到的输入液压的排出端口(136)，所述第二组啮合切换阀可在引导压力产生状态和引导压力不产生状态之间切换，在所述引导压力产生状态中所述输入端口和所述输出端口保持彼此连通以将所述第二组啮合引导液压施加到所述故障安全阀，同时所述排出端口保持与所述输出端口不连通，在所述引导压力不产生状态中所述输出端口和所述排出端口保持彼此连通以排出所述第二组啮合引导液压，同时所述输入端口保持与所述输出端口不连通。
10.如权利要求9所述的液压控制装置，其中所述第二组啮合切换阀(130)包括可在相反的第一和第二轴向上移动的滑阀，和用于在所述第一轴向上偏置所述滑阀的偏置装置(45、PL)；并且所述第二组啮合切换阀具有用于接收所述多个第二啮合液压(PC3、PC4、PB1)的多个切换输入端口，使得所述接收到的第二啮合液压在所述第一轴向上作用在所述滑阀上；当所述第二啮合液压中没有一个被施加到所述第二组啮合切换阀时，利用通过所述偏置装置的偏置力使所述滑阀在所述第二轴向上的移动将所述第二组啮合切换阀切换到所述引导压力不产生状态，并且当所述第二啮合液压中至少一个被施加到所述第二组啮合切换阀时，利用所述滑阀逆着所述偏置装置的所述偏置力在所述第一轴向上的移动将所述第二组啮合切换阀切换到所述引导压力产生状态。
11.如权利要求4所述的液压控制装置，其中所述自动变速器(10)包括(a)主要由具有第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈的第一行星齿轮组(12)构成的第一传动部分(14)，和(b)主要由具有第二太阳轮、第二行星轮架和第二齿圈的第二行星齿轮组(16)和具有第三太阳轮、第三行星轮架和第三齿圈的第三行星齿轮组(18)构成的第二传动部分(20)，并且其中所述第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈中的一个被固定到静止构件(26)，和所述第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈中的另一个被固定到所述自动变速器的输入构件(22)，而所述第一太阳轮、第一行星轮架和第一齿圈中的剩余一个用作其速度相对于所述输入构件的速度被减小的减速输出构件，所述第二和第三太阳轮、所述第二和第三行星轮架以及所述第二和第三齿圈中所选择的多个元件被连接到彼此以提供第一至第四旋转元件(RM1-RM4)，所述第一旋转元件(RM1)通过所述第一制动器(B1)选择性地固定到所述静止构件，所述第二旋转元件(RM2)通过被啮合来建立第一档位的第二制动器(B2)选择性地固定到所述静止构件，所述第四旋转元件(RM4)通过所述第一离合器(C1)选择性地连接到所述减速输出构件，所述第二旋转元件(RM2)通过所述第二离合器(C2)选择性地连接到所述输入构件，所述第一旋转元件(RM1)通过所述第三离合器(C3)选择性地连接到所述减速输出构件并通过所述第四离合器(C4)选择性地连接所述输入构件，所述第三旋转元件(RM3)固定到所述减速输出构件。
12.如权利要求11所述的液压控制装置，其中所述第一传动部分(14)的所述第一行星齿轮组(12)是双级行星齿轮式的行星齿轮组，其中所述第一太阳轮和所述第一行星轮架中的一个被固定到静止构件并且所述第一太阳轮和所述第一行星轮架中的另一个被固定到所述输入构件(22)，同时所述第一齿圈用作其速度相对于所述输入构件的速度被减小的所述减速输出构件。
13.如权利要求11或12所述的液压控制装置，其中所述第二传动部分(20)的所述第二和第三行星齿轮组(16、18)分别是单级行星齿轮式的行星齿轮组和双级行星齿轮式的行星齿轮组，并且所述第一旋转元件(RM1)由所述第二行星齿轮组的所述第二太阳轮构成，并且所述第二行星齿轮组的所述第二行星轮架和所述第三行星齿轮组的所述第三行星轮架固定到彼此并协作来构成所述第二旋转元件(RM2)，所述第二行星齿轮组的所述第二齿圈和所述第三行星齿轮组的所述第三齿圈固定到彼此被协作来构成所述第三旋转元件(RM3)，所述第四旋转元件(RM4)由所述第三行星齿轮组的所述第三太阳轮构成。
全文摘要
公开了一种液压控制装置，用于控制自动变速器，自动变速器包括第一组的两个液压操作摩擦耦合装置和第二组的多个液压操作摩擦耦合装置，并且被设置成通过第一组的两个摩擦耦合装置的同时啮合动作、或者第一组的摩擦耦合装置中的一个和第二组的摩擦耦合装置中的一个的同时啮合动作来建立多个档位中所选择的一个，液压控制装置包括第二组啮合切换阀，被设置成接收多个第二啮合液压，并且在接收到第二啮合液压中的至少一个时可产生第二组啮合引导液压；和故障安全阀，被设置成接收两个第一啮合液压中至少一个，并且在同时接收到被产生来啮合第一组中一个的第一啮合液压和第二组啮合引导液压时，可操作来防止第一啮合液压施加到第一组中的另一个。
文档编号F16H61/12GK1727736SQ20051008739
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月29日 优先权日2004年7月30日
发明者野崎和俊, 近藤真实, 野田和幸, 藤峰卓也, 藤堂穗 申请人:丰田自动车株式会社, 爱信艾达株式会社