实现大油门空档到换档区域的换档方法

专利名称：实现大油门空档到换档区域的换档方法
技术领域：
本发明涉及一种在自动传动装置中允许从空档大油门到换档区域的方法。
本发明的背景自动传动装置从空档状态开始工作，然后需要换档到由司机指令的区域。所谓“换档到区域”是一种到任何可选择而具有一个或多个速比(如第一档、第二档)的换挡区域(如驾驶、低速或倒车)，并且通常是在关闭油门时进行的。如果司机用大油门换档，就会发生传动装置损坏或事故。
本发明概述本发明提供一种在全油门状态下完成从空档到换档区域而不损坏传动装置的方法。另外，该方法完成以前不能做到的从空档到换档区域的较快的换档。
按照本发明优选的实施例，设置一个开始从空档到换档区域的“特殊空档”。传统的空档出现一个空档输入和空档输出状态。这意味着该传动装置并没有限制该传动的输入转速或输出转速。本发明的“特殊空档”的特殊之处在于，虽然传动的输出转速仍然未被限制，但传动的输入转速却被锁定在零。由于根据本发明的“特殊空档”开始的从空档到换档区域因此传动比的变化颈及发动机的转速，滑动损失为零，并能用以前不能做到的速度更快地完成。
按照本发明的方法，从空档到换档区域是以下列方式进行的。在起动车辆时，接合适于完成该锁定输入特殊空档的离合器。然后由一规则系统确定一换档区域是否已选定。如果转速已被选定，则接合适于接合所选换档区域的离合器组合，不顾及汽车发动机的转速，而不损坏该传动装置。在接合该非空档速比的离合器以后，分离所有其他离合器，该传动比改变便告完成，汽车便可加速。
按照本发明的一个方面，在充分压力下接合一个或多个适于获得一个速比的离合器组合。
按照本发明的另一方面，缓慢分离一个或多个被分离的离合器以便平稳地过渡到所需的传动比。
本发明的上述这些和其他一些特点和优点在结合附图阅读下面为实施本发明的最佳模式的详细说明后，是容易明白的。
附图简要说明

图1为一包括一自动传动装置的动力系的简图；图2为一真值表，表示在传动装置离合器作动和相应的速比之间的关系；及图3为一流程图，画出本发明的方法。
优选实施例的详细说明本发明提供一种在全油门状态下完成从空档到换档区域而不损坏传动装置的方法。另外，该方法能用以前不能做到的更快的速度完成从空档到所需速比的换档。下面本发明将用一个用作说明目的的示范的动力系(在图1中示出)来说明。但应知道本发明的说明也可适用于任何数目的替代的传动装置。
参阅图1，汽车动力系10包括一台发动机12，一个传动装置14，一个在发动机12和传动装置输入轴18之间设有液力偶合器的转矩转换器16。有一转矩转换器的离合器19在一定的条件下可选择地被接合以便在发动机12和传动装置输入轴18之间提供一个机械联轴节。该传动装置的输出轴20用数种传统方法中的一种被偶联到汽车的驱动轮上。图示的实施例画出一个四轮驱动(FWD)的应用，其中该输出轴20被连接到一个变速箱21上，该箱还被偶联到后驱动轴R和前驱动轴F上。通常的做法，该变速箱可用手换档，有选择地建立一种驱动状态，在这些驱动状态中包括两轮驱动和四轮驱动的各种组合，以及高速或低速范围，还有一个发生在两轮和四轮驱动状态中间的空档状态。
传动装置14具有三个互连的行星齿轮组23、24和25。行星齿轮组23包括一个中心齿轮件28、一个环状齿轮件29、和一个行星支架组合件30。该组合件30包括多个小齿轮，它们可旋转地装在一个支架上并被设置得与中心齿轮件28和环状齿轮件29啮合。行星齿轮组24包括一个中心齿轮件31、一个环状齿轮件32、和一个行星支架组合件33。该组合件33包括多个小齿轮，它们可旋转地装在一个支架件上并被设置得与中心齿轮件31和环状齿轮件32啮合。行星齿轮组25包括一个中心齿轮件34、一个齿环件35、和一个行星支架组合件36。该组合件36包括多个小齿轮，它们可旋转地装在一个支架上，并被设置得与中心齿轮件34和环状齿轮件35啮合。
输入轴18连续地驱动齿轮组23中的中心齿轮28，可选择地通过离合器C1驱动齿轮组24、25中的中心齿轮31、34，并可选择地通过离合器C2驱动齿轮组24中的支架23。齿轮组23、24、25中的环状齿轮29、32、35可分别通过离合器(即制动器)C3、C4和C5有选择地连接到大地42。
如同图2中的表解，离合器C1-C5的状态(即接合或分离)可被控制从而可提供六个前进的速比(1、2、3、4、5、6)一个倒车的速比(R)或一个空档的状态(N)。例如第一前进速比可通过接合离合器C1和C5得到，从一个前进的速比换挡到另一个速比一般都是通过分离一个离合器(被称为离去的离合器)而接合另一个离合器(被称为接入的离合器)来得到。例如传动装置从第一档换档到第二档时分离离合器C5而接合离合器C4。
转矩转换器的离合器19和传动装置的离合器C1-C5均由电-液压控制系统44控制。该控制系统44的液压部分包括一个从储罐48抽取压力液的泵46，一个将泵的一部分输出返回到储罐48内借以在管线52内形成一个调节压力的压力调节器50，一个辅助压力油门54，一个由汽车司机操纵的手动阀56，和数个螺线管操作的液体控制阀58、60、62和64。
该电-液压控制系统44的电子部分主要体现在传动控制单元66或控制器上，该控制器以微处理器为基础并采用传统的结构。该传动控制单元根据多个输入信号68控制螺线管操作的液体控制阀58-64以便得到所需的传动速比。这些输入信号包括例如分别代表下列各项的信号传动装置输入的转速TIS，司机对转矩的指令TQ，传动装置输出的转速TOS，压力液的温度Tsump，和换档形式ST(例如3-2向下换档)。用来造成这些信号的传感器可以是传统性质的，本文为了简单起见，予以省略。
手动阀56的控制杠杆82被偶联到一个传感器和显示模块84上，该模块根据该控制杠杆的位置在线路86上产生一个诊断信号；这种信号通称PRNDL信号，因为它指出哪一个传动区域(P、R、N、D或L)已被汽车司机选定。最后，液体控制阀60设有压力开关74、76、78以便根据各该继动阀的位置将诊断信号供给线路80上的控制单元66。控制单元66本身监控着各个诊断信号，其目的为的是从电性能上证实控制元件的操作是否正常。
螺线管操作的液体控制阀58-64一般被赋予开/关或调制型式的特性。为了减少费用，电-液压控制系统44被这样设计，尽可能少用调制的液体控制阀，因为调制阀一般较贵。为此，液体控制阀60采用图1所示成为整块的一组三个开/关型式的继动阀并与手动阀56配合使用，这样只需用两个调制阀62、64便能控制C1-C5中每一个离合器的接合和分离。对于任何一个选定的速比，该控制单元66都可使一个特定的继动阀组合60起作用从而可将调制阀62、64中的一个偶联到接入的离合器上而将调制阀62、64中的另一个偶联到离去的离合器上。但应知道按照可替代的实施例，该传动装置14也可使用另外的调制阀来使离合器C1-C5容易控制。
调制阀62、64是传统的压力油门可被电流控制的执行电动机(未示出)所产生的可变先导压力位移。液体控制阀58也是一个调制阀，它控制着管线70、72内流往转换器离合器19的液体供应途径以便可选择地接合和分离转换器离合器19。传动装置控制单元66确定压力指令以平稳地接合接入的离合器，同时平稳地分离离去的离合器，从而从一个速比换档到另一个速比；控制单元66还产生相应的执行电动机电流的指令，然后按照该电流指令将电流供应到各该执行电动机。这样，该离合器C1-C5是通过阀58-64及其各该驱动元件(如螺线管、电流控制的执行电动机)来响应压力指令的。
如上指出，每次从一个速比换档到另一个速比还包括一个充满或预备的相位，其时接入离合器的一个作用室被充满液体为转矩传输作准备。供应到作用室的液体压缩一个内部的返回弹簧(未示出)，从而撞击一个活塞(未示出)。一旦该作用室被充满，该活塞就将力接合到该离合器片上，这样来产出超越初始返回弹簧压力的转矩能力。此后，该离合器传送与离合器压力有关的转矩，而换档可用各种控制策略来完成。常用的控制策略包括为根据经验确定的充满时间指定一个最大的接入离合器的压力，然后进行换档的下一步。使该离合器得到转矩能力而需充满作用室的液体的容积被称为“离合器容积”。
下面将说明按照本发明的允许从空档高度调节到区域换档的方法在应用到上述传动装置14时的情况。但是应该知道这里说明的本发明的用于传动装置14的方法只是为了举例的目的，并且该方法也可用于任何数目的可替代的传动装置的设计。
包括程序100在内的从空档高度调节到区域换档的方法在图3中详细示出。更精确地说，图3中示出代表该控制单元66所要完成步骤的一系列方块图。
当起动汽车时，在步骤102，控制单元66命令须有一个“特殊空档”N’(图2)。传统的空档N(图2)产生一个空档输入和空档输出的状态。这意味着该传动装置在输入转速和输出转速上都没有限制。本发明的“特殊空档”N’的特殊之处在于，虽然该传动装置的输出转速仍然不受限制，但输入转速却被锁定在零。对于上述示范的传动装置，N’可由接合C3和C4得到，但对于其他传动装置，为了得到N’而需的特定离合器是可以变化的。
在步骤104，程序100确定一个前进的齿轮换档区域是否已被操作者选定。如果前进的齿轮换档区域已在步骤104被选定，程序100就前进到步骤106。如果前进的齿轮换档区域在步骤104没有被选下，程序100就前进到步骤112。在步骤106，程序100用上接合第一档速比的离合器组合。如同以后还要详述的那样，当N’被接合时其余的离合器不再有滑动，因此第一档速比的离合器能以充分压力较好地接合上。对于上述示范的传动装置14，第一档速比可由接合C1和C5得到。但对于其他传动装置，要得到第一档速比所需特定的离合器是可以变化的。在步骤108，程序100分离离合器C3。在步骤110，离合器C4被分离。按照优选的实施例，离合器C4被缓慢地分离或分离以便平稳地影响转速的改变。离合器C4在步骤110被分离后，就只有离合器C1和C5仍然接合着，这样汽车就处在第一档速比状态，本发明的从空档到换档区域换档的过程就告完成。
在步骤112，程序100确定该倒车齿轮区域是否已被操作者选定。如果该倒车齿轮区域在步骤112已被选定，程序100就前进到步骤114。如果在步骤112该倒车齿轮区域没有被选定，程序100就重复步骤104，而该传动装置仍留在“特殊空档”N’上。在步骤114，程序100应用离合器的组合来接合倒车档速比。如在以后还要详述，当N’被接合时，其余的离合器都不再滑动，因此接合倒车档速比的离合器能以充分压力较好地接合。对于上述示范的传动装置14，倒车档速比可由接合离合器C3和C5来得到，但对于其他传动装置，为了得到倒车档速比所需的特定离合器是可以变化的。由于离合器C3已被接上(从步骤102)，在步骤114只需用离合器C5接合倒车档速比便可。在步骤116，离合器C4被分离，按照优选的实施例，离合器C4被缓慢地分离或分离以便平稳地影响速比的改变。离合器C4在步骤116被分离后，只有C3和C5还接合着，这样汽车就处在倒车档速比状态，本发明的由空档到换档区域换档的过程便告完成。
“滑动”现象发生在两个离合器片(未示出)只是部分接合还没有完全接合一同旋转的时候，其时两个以不同转速旋转的离合器片被带动互相接触并相互相对旋转(或“滑动”)。当该离合器片滑动时产生的热必须散发，该离合器片的接触表面会很快磨损。另外，当该离合器片的相对转速增加时，接入的离合器一般要缓慢地接入以免发生客户反对的传动装置损坏或换档受阻。传统的从空档高度调节到换档区域换档是有问题的，因为高度调速的输入会增加不受限制的传动装置的输入转速，从而在离合器片之间造成一个大的相对转速差。换句话说，必须使以高的传动装置输入转速旋转的离合器片与固定的离合器片接合，才好开始速比的改变。
如前对步骤106和104说过，当N’被接合时，其余的离合器都不再滑动，因此任何一个接入的离合器都能以充分压力较好地接入。因为N’将传动装置输入转速锁定在零，而在从空档到速比换档的过程中，传动装置的输出转速也是零，在离合器片之间没有相对的转速差，这样接入的离合器就能尽可能快地接上并且可接合充分压力而不会有任何滑动。因此，按照本发明的方法，从空档到换档区域换档的过程能没有任何滑动损失地完成，并且接入的离合器可不必费时逐渐接入，因此本发明的从空档到换档区域换档的方法较为有效并能用以前做不到的转速来完成。另外，由于传动装置输入转速被锁定在零时可不管发动机的转速，因此从空档到换档区域换档可在充分压力下完成，不会有损害传动装置的危险。
虽然实现本发明的最佳模式已详细说明，但本行业的行家在实施本发明时将会知道可在所附权利要求书的范围内作出各种可替代的设计和实施例。
权利要求
1.在一具有一发动机和一自动传动装置的车辆中，完成从空档到换档区域的换档方法，该传动装置具有多个离合器和多个传动比，该方法包括如下步骤接合适于引起锁定输入的特殊空档的第一离合器组合；确定换档区域是否已选定；接合适于在所说齿轮换档区域内获得一速比的第二离合器组合，其中接合适于接合该速比的所说离合器无须顾及该车辆发动机的转速，而不会损坏该传动装置；及分离除所说第二离合器组合以外的所有离合器。
2.权利要求1的方法，其特征在于所说分离所有离合器的步骤还包括缓慢分离该离合器。
3.权利要求2的方法，其特征在于所说接合第二离合器组合的步骤包括在充分压力下接合该第二离合器组合。
4.权利要求1的方法，其特征在于所说确定换档区域是否已选定的步骤包括确定前进换档区域是否已选定。
5.权利要求4的方法，其特征在于所说接合第二离合器组合的步骤包括若所说前进挡区域已被选定则接合适于获得第一档速比的第二离合器组合。
6.权利要求1的方法，其特征在于所说确定齿轮的换档区域是否已选定的步骤包括确定倒车齿轮换档区域是否已选定。
7.权利要求6的方法，其特征在于所说接合第二离合器组合的步骤包括若所说倒车档区域已被选定则接合适于获得倒车档速比的第二离合器组合。
8.在一具有一发动机和一自动传动装置的车辆中完成从空档到换档区域的换档方法，该传动装置具有多个离合器和多个传动比，该方法包括如下步骤接合适于引起锁定输入的特殊空档的离合器组合；确定前进档区域是否已选定；如果所说前进档区域已被选定，接合适于获各第一档速比的离合器组合；其中接合适于接合该第一档速比的所说离合器可不顾及车辆发动机的转速，不会损坏该传动装置；如果所说前进档区域已被选定，则分离所有不需要第一档速比的离合器；确定倒车档区域是否已被选定；如果所说倒车档区域已被选定，则接合适于获得倒车档速比的离合器组合，其中接合所说适于接合倒车档速比的离合器，无须顾及车辆发动机的转速，而不会损坏传动装置；及如果所说倒车档区域已被选定，则分离所有不需要该倒车档速比的离合器。
9.权利要求8的方法，其特征在于所说分离所有不需要该第一档速比的离合器的步骤还包括缓慢分离该离合器。
10.权利要求8的方法，其特征在于所说分离所有不需要该倒车档速比的离合器的步骤还包括缓慢分离该离合器。
11.权利要求8的方法，其特征在于接合适于获得第一档速比的离合器组合的步骤包括在充分压力状态下接合适于获得该第一档速比的离合器组合。
12.权利要求8的方法，其特征在于接合适于获得该倒车档速比的离合器组合的步骤包括在充分压力状态下接合适于获得该倒车档速比的离合器组合。
13.在一具有一发动机和一自动传动装置的车辆中完成从空档到换档区域的换档方法，该传动装置具有多个离合器和多个传动比，该方法包括如下步骤接合适于引起锁定输入的特殊空档的第一离合器组合；确定前进档区域是否已选定；如果所说前进档区域已被选事实上，则在充分压力下接合第二离合器组合，所说第二离合器组合适于接合第一档速比，其中接合第二离合器组合无须顾及车辆发动机的转速，而不会损坏该传动装置；如果所说前进档区域已被选定，则分离所有不需要第一档速比的离合器；确定倒车档区域是否已选定；如果所说倒车档区域已被选定，则在充分压力下接合第三离合器组合，所说第三离合器组合适于接合倒车档速比，其中接合所说第三离合器组合无须顾及车辆发动机的转速，而不会损坏其传动装置，及如果所说倒车档区域已被选定，则分离所有不需要该倒车档速比的离合器。
14.权利要求13的方法，其特征在于所说分离所有不需要第一档速比的离合器的步骤还包括缓慢分离该离合器。
15.权利要求13的方法，其特征在于所说分离所有不需要倒车档速比的离合器的步骤还包括缓慢分离该离合器。
全文摘要
按照本发明的较优实施例，在开始从空档转到换档区域换档之前须先设置一个特殊空档。本发明的特殊空档的特殊之处在于虽然传动装置的输出转速仍然不受限制，但传动装置的输入转速却被锁定为零。这个状态特别有利，因为接入的离合器可没有相对运动地被接合在相关离合器片之间。因此从该特殊空档进行空档的换档，速比的改变可不管发动机的转速，没有滑动损失，并能比以前快速。
文档编号F16H59/74GK1873260SQ20061008871
公开日2006年12月6日 申请日期2006年6月2日 优先权日2005年6月3日
发明者J·K·伦德 申请人:通用汽车公司