专利名称：传动系变速选择和控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及变速器，更具体地说，涉及包含提高操纵灵活性和性能的附加齿轮组的自动五速变速器。
背景技术：
一般来说，常规的自动变速器包括把来自发动机的发动机转矩传送给变速器的输入轴的变矩器，提供转矩的各种齿轮速比，从而提供各种驱动速度的行星齿轮组，和与行星齿轮组的各个元件连接，以便实现各个齿轮速比之间的变速的液压操纵的多盘式驱动或制动离合器和/或制动带。
另外，常规的自动变速器包括与多盘式离合器合作，优化驱动换档的单向离合器，和有选择地应用和释放元件，从而变速的变速器控制器。例如，控制器根据系统条件，比如驾驶员选择的换档程序(即，前进档，倒档，空档等)，加速踏板位置，发动机状况和车速，选择恰当的档。
当加速踏板被进一步压下，并且车辆提高速度时，控制器分离和接合恰当的离合器，以便经过每个档顺序调高档，直到最高的(例如第五个)档被接合为止。一旦某一档被接合，加速踏板的进一步压下将导致控制器启动变速器的减档，使得选择较低的档。在这种情况下，控制器将顺序经过各个档调低档。换句话说，在达到最低的所需档之前，变速器将依次经过每个下一低速档。
从而，常规的变速器存在要求顺序通过变速器中的每个档的缺陷。此外，常规的变速器存在把档选择局限于顺序档链中的那些档。
于是，在本行业中，需要一种既具有顺序齿轮组，又具有能够提供额外的齿轮速比的备选齿轮组的变速器。
此外，还需要一种具有能够在顺序齿轮组和附加的齿轮组之间换档，从而向变速器和车辆提供最佳档位选择的控制器的变速器。
发明内容
因此，提供一种车用自动变速器，它包括输入轴，输出轴，第一组多个档，第二组多个档，和能够在接合位置和分离位置之间工作的一系列的接合元件。还提供一个控制器，以便有选择地在所述接合位置和所述分离位置之间切换所述一系列的接合元件，从而有选择地使所述第一组多个档之一或者所述第二组多个档之一耦接所述输入轴和所述输出轴。操纵所述一系列的接合元件，以便在变速器的工作期间，顺序耦接所述第一组多个档与所述输入轴和所述输出轴，以及根据车辆运行状态，在变速器的减档操作期间，有选择地使所述第一组多个档或者所述第二组多个档之一耦接所述输入轴和所述输出轴。
根据下面提供的详细说明，本发明的其它适用领域将变得明显。应明白在简述本发明的优选实施例的同时，所述详细说明和具体例子只是用于举例说明，而不是对本发明范围的限制。
根据详细说明和附图，将更充分地理解本发明其中图1是根据本发明的原理的变速器的示意图；图2是图1的变速器的档位选择序列的示意图；图3是表示图1的变速器的齿轮速比组合，以及为实现特定的齿轮速比所需的必要离合器组合的表；图4是表示对于一系列的档的转矩下降的表；图5是图4的转矩下降的图形表示。
具体实施例方式
优选实施例的下述描述只是对本发明的例证说明，而不是对本发明，其应用或用途的限制。
参考附图，图中表示了变速器10，变速器10具有顺序(sequential)齿轮组12，备选(alternate)齿轮组14和一系列的接合元件16。接合元件16有选择地接合顺序齿轮组12和备选齿轮组14的各个齿轮，从而向变速器10提供最佳齿轮速比，如下进一步所述。
参见图1，图中表示了操作上与变矩器18和差速器20连接的变速器10。变矩器18是动力总成22，比如(但不限于)内燃机和变速器10之间的液力耦合器，用于把来自动力总成22的转动力传送给变速器10。通过变矩器18从动力总成22接收的转动力随后被用于驱动顺序齿轮12和/或备选齿轮14的组合，从而提供变速器10的所需输出。变速器10的输出由差速器20接收，用于以所需的加速度和速度驱动车辆的一个或多个车轮(未示出)。
变速器10还包括监视变速器10的工作状态的输入传感器26，输出传感器28和传动传感器30。输入传感器26监视输入轴32的转速，所述转速一般表示变矩器18的输出轴的转速，而输出传感器28用于监视变速器10的输出轴34的转速。传动传感器30监视顺序齿轮12的输出轴的转速，用于确定是否接合备选齿轮组14之一，以便优化减档操作期间的变速器输出，如下进一步所述。
每个传感器26、28、30与变速器控制器36连接，向控制器36提供变速器10的工作状态。变速器控制器36使用运行数据，以及从车辆传感器38接收的车辆数据，确定变速器10的最佳齿轮速比。车辆传感器38监视车速和驾驶员输入，比如制动和加速。最佳齿轮速比的选择通过输出轴34向差速器20提供恰当的输入，从而，提高安装变速器10的车辆的性能。虽然车辆传感器38被描述成监视车速，制动和加速，不过应明白这样的参数只是例证性的，而不是对本发明的限制。与变速器档位选择有关系的其它车辆工作参数，比如制动和轮速也被认为在本教导的范围之内。
控制器36调节接合元件16，以便有选择地应用出自顺序齿轮组12和备选齿轮组14的不同齿轮，从而向变速器10提供最佳输出。如下进一步所述，控制器36比较变速器的当前工作状态(即，从传感器26、28、30收到的数据)与当前的车辆运行状态(即，从车辆传感器38收到的数据)，以确定最佳齿轮速比，从而确定最佳变速器输出。
顺序齿轮组12包括第一和第二行星齿轮组40、42，而备选齿轮组14包括第三行星齿轮组44，如图1中所示。行星齿轮40、42和44向变速器10提供七个不同的档(gear)和一个倒档。接合元件16包括一系列的单独离合器A-G和一个附加的“超越”离合器H，它们被有选择地接合，从而向变速器10提供许多不同的齿轮速比。具体地说，控制器36根据车辆和变速器10的当前工作状态，有选择地应用各个离合器A-H，以便接合变化的行星齿轮40、42、44的组合。如图3中所示，离合器F和H表面上被同时应用，以便实现相应的档。但是，应明白离合器H是所谓的“超越”(overrunning)离合器，于是只有当变速器10经历正转矩时才需要。相反，当变速器10经历负转矩时，需要离合器F来提供所需的齿轮速比，超越离合器H被分离。
参见图2-3，下面详细说明变速器10的操作。当车辆怠速时，变矩器18自由旋转，不把转动力从动力总成22传送给变速器10(即，处于被制动或空档状态)。但是，一旦被启动并且处于行驶模式，驾驶员压下加速踏板(未示出)，车辆传感器38把表示该状态的信号发送给变速器控制器36。如图3中所示，控制器36接合离合器A、E和F，使得最低的或者第一档组合1被选择(图3中，各个选择由“X”表示)。最低的档1包括最高的齿轮速比(即，4.127)，从而，向车辆提供最大的转矩。可看出，较高的转矩值是合乎需要的，因为它向车辆提供从静止位置的最大加速度。
一旦达到预定的速度，控制器36将释放离合器E并接合离合器D，如图3中所示。此时，变速器10已顺序从第一档1换档到第二档2，并且已转变到较低的齿轮速比(即，从4.127到2.284)。第二档2包括较低的齿轮速比，从而，向输出轴34提供较低的转矩。但是，应注意虽然转矩被牺牲，不过效率得到提高，因为一旦车辆处于运动状态，那么推动需要较小的转矩。通过减小燃油，转距的减小消耗使车辆的效率提高。
通过有选择地接合和释放离合器A-H，控制器36顺序经达前五个前进档1-5中的每一个，直到到达档5为止，如图3中所示。当离合器B、D和G被接合时达到第五档5，第五档5向变速器10提供最低的转矩和最低的齿轮速比(即，0.689)。此外，第五档5是最高档，当车辆以相当高的速度行驶时被接合。于是，即使第五档5包括低转矩值，也不需要高转矩值来推动车辆，因为车辆已处于运动状态，如前所述。这样，通过选择具有最低齿轮速比的最高档，降低的转矩值提高了效率。
此时，控制器36已有选择地接合离合器A-H，顺序经过前五个档1-5中的每一个，直到具有齿轮速比0.689的第五档被选择为止，如图2中所示。此时，如果需要加速，车辆传感器38将向控制器36发送使变速器10减档的信号。
在减档操作期间，控制器36比较车辆运行状态与当前的变速器工作状态，并选择最佳的低速档来适应必需的加速度。如果变速器处于第五档5，那么控制器36具有供选择的两个选项。首先，如果所需的加速度只是稍高于变速器的当前输出，那么控制器36将接合第四档4。但是，如果所需的加速度超过指示对比变速器10的当前输出明显更大的加速度的需要的预定阈值(即，高加速度减档(high acceleration downshift))，那么控制器36将从备选齿轮组14选择备选档3′。
备选档3′具有1.573的齿轮速比，它明显高于顺序档4和5提供的齿轮速比(分别为1.0和0.689)。在这方面，档3′向变速器10提供额外的转矩，于是，提供额外的性能。额外的转矩允许加速度的增大，从而允许车辆比如果使变速器10依次经过顺序档4和3，最后达到1.452的齿轮速比更快地达到更高的速度。应注意顺序档3的齿轮速比(即1.452)仍然小于通过接合备选档3′获得的齿轮速比(即，1.573)，于是，备选档3′允许变速器10为所需的加速度提供更高的转矩。如图2中所示，一旦控制器36选择档3′，那么控制器36必须随后从备选齿轮组14提供的另外两个档2′、4′之一中选择下一档。
例如，如果控制器36从车辆传感器38收到需要额外转矩的信息，那么控制器36将进一步把变速器10从第三备选档3′减档到第二备选档2′，从而向变速器10提供更高的齿轮速比。具体地说，控制器36将分离离合器D，并接合离合器E，使得离合器A、E和G被接合，变速器具有2.842的齿轮速比，如图3中所示。但是，如果控制器36没有收到需要额外转矩的输入，那么一旦车辆达到预定的速度，控制器36就将选择第四备选档4′。具体地说，控制器36将分离离合器D并接合离合器B，使得离合器A、B和G被接合，变速器具有1.0的齿轮速比。
就任意前述关系来说，应注意只需要控制器36接合和释放单独一对离合器A-H，即可在顺序齿轮组12之内，在备选齿轮组14之内，或者在顺序齿轮组12和备选齿轮组14之间移动。这样，变速器10的控制被简化，变速器10的整体性能得到改进。
例如，当变速器10处于备选档4′时，控制器36仅仅释放离合器A并接合离合器D，就能把变速器10换档到高档5，如图3中所示。虽然前面的描述举例说明了例证的换档序列/操作，不过图2和图3表示了每种可能的换档组合，实线和箭头指示换档和减档，虚线表示不完全(incomplete)换档。如果驾驶员开始加速，但是随后在变速器10完全完成换档之前释放加速踏板，那么会发生不完全换档。这种情况下，不完全换档只不过使变速器10返回前一档，如图2中所示。
控制器36能够接收来自各个变速器和车辆传感器26、28、30、38的信号，并选择恰当的档位组合来优化变速器10和车辆的性能。具体地说，控制器36通过根据车辆和变速器工作状态，恰当地从顺序齿轮组12或备选齿轮组14选择档，提高车辆的性能，操纵灵活性和燃油效率。
例如，当变速器10处于最高档(即，顺序档5)并且需要减档时，当只需要轻微的加速时，通过选择顺序档4，控制器36可选择更渐进的减档，从而提高车辆的燃油效率。但是，当需要更即时的加速时，通过选择备选档3′，控制器36也可选择更快速的减档，从而提高车辆的操纵灵活性和性能。在任何一种情况下，顺序齿轮组12和备选齿轮组14的组合允许控制器36根据车辆和变速器的工作状态，选择总共七个可用档中的五个档，于是，提高了车辆和变速器10的总体性能和效率。
应注意在从齿轮组12和14中有选择地选择档位的情况下，控制器36保持减小的转矩。例如，图4和5证明经过顺序档1-5的例证换档。如图5中所示，当控制器36顺序经过档1-5时，经历转矩下降。减小的转矩与增加的档位相符，并向车辆乘客提供舒适并且平稳的变速，从而，提供舒适并且平稳的乘坐。应注意虽然在整个说明中使用了具体的齿轮速比，不过这样的齿轮速比只是例证性的，而不是对本发明的限制。但是，为了确保最佳的变速器性能，应经历和图5中所示的转矩下降相类似的转矩下降，而与当档位增大时每个档位的特定转矩值无关。
权利要求
1.一种车辆的自动变速器，包括一个输入轴；一个输出轴；第一组多个档；第二组多个档；一系列的接合元件，所述一系列的接合元件在接合位置和分离位置之间工作；和一个控制器，所述控制器有选择地在所述接合位置和所述分离位置之间切换所述一系列的接合元件，从而有选择地使所述第一组多个档之一或者所述第二组多个档之一耦接所述输入轴和所述输出轴；其中所述控制器被安排成切换所述一系列的接合元件顺序耦接所述第一组多个档与所述输入轴和所述输出轴，以及根据检测的车辆运行状态，在所述变速器的减档操作期间，有选择地使所述第一组多个档或者所述第二组多个档之一耦接所述输入轴和所述输出轴。
2.按照权利要求1所述的变速器，其中所述接合元件是离合器组合件。
3.按照权利要求2所述的变速器，其中所述离合器组合件包括多盘式离合器组合件。
4.按照权利要求2所述的变速器，其中所述离合器组合件包括制动离合器。
5.按照权利要求1所述的变速器，其中所述第二组多个档被安排成提供与第一组多个档提供的齿轮速比不同的齿轮速比。
6.按照权利要求1所述的变速器，其中如果在所述第一组多个档的最高档位下开始所述减档操作，那么控制器根据变速器的所需转矩输出，切换所述一系列的接合元件，使得所述减档操作包含顺序减档或者备选减档，所述顺序减档包括有所述第一组多个档，所述备选减档包括有所述第二组多个档。
7.按照权利要求6所述的变速器，其中所述备选减档包括有与所述顺序减档相比高的齿轮速比。
8.按照权利要求1所述的变速器，其中只有一个接合元件被切换到所述接合位置，只有一个接合元件被切换到所述分离位置，从而在所述第一组多个档或者所述第二组多个档内，或者在所述第一组多个档和所述第二组多个档之间换档。
9.一种控制车辆的自动变速器的工作的方法，包括响应车辆的驾驶员加速，从变速器的第一组多个档中选择一个档；通过根据车速顺序接合所述第一组多个档，进行加档操作直到达到最高档为止；和当检测到车辆的进一步的驾驶员加速时，进行减档操作；所述减档操作包括检测车辆运行状态；检测变速器工作状态；和根据所述车辆和变速器工作状态，接合所述第一组多个档之一或者所述第二组多个档之一的低速档。
10.按照权利要求9所述的方法，其中检测车辆运行状态包括检测指示所需的渐进减档的条件，作为响应，接合所述第一组多个档中的一个低速档。
11.按照权利要求9所述的方法，其中检测车辆运行状态包括检测指示所需的高加速度减档的条件，作为响应，接合所述第二组多个档中的一个低速档。
12.按照权利要求9所述的方法，其中检测变速器工作状态包括检测变速器输入轴和变速器输出轴的转速。
13.按照权利要求9所述的方法，其中检测变速器工作状态包括检测所述第一组多个档的输出轴的转速。
14.按照权利要求9所述的方法，其中接合所述第一组多个档之一或者所述第二组多个档之一的低速档由变速器控制器完成，所述控制器接收车辆和变速器工作状态，并根据所述工作状态选择恰当的档。
全文摘要
一种变速器，它包括输入轴，输出轴，第一组多个档，第二组多个档，和能够在接合位置和分离位置之间工作的一系列的接合元件。还提供一个控制器，以便有选择地在所述接合位置和所述分离位置之间切换所述一系列的接合元件，从而有选择地使所述第一组多个档之一或者所述第二组多个档之一耦接所述输入轴和所述输出轴。所述一系列的接合元件在变速器的工作期间，顺序耦接所述第一组多个档与所述输入轴和所述输出轴，以及在变速器的减档操作期间，有选择地使所述第一组多个档或者所述第二组多个档之一耦接所述输入轴和所述输出轴。
文档编号F16H61/00GK1755163SQ20051008972
公开日2006年4月5日 申请日期2005年8月5日 优先权日2004年8月6日
发明者侯塞因·A·杜拉, 罗波特·T·斯诺 申请人:戴姆勒-克莱斯勒公司