专利名称：用于九挡变速器的扭矩传递装置控制策略的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的九挡变速器所用的扭矩传递装置控制策略，且更具体地，涉及用于九挡变速器以实施坡道保持离合器控制策略的扭矩传递装置控制策略。
背景技术：
该部分内容的声明仅提供与本发明有关的背景信息，并且可能构成或可能不构成现有技术。典型的多挡变速器使用摩擦离合器或制动器、行星齿轮装置和固定互连的组合来实现多个传动比。通常而言，行星齿轮组的数量以及物理布置由封装、成本和所需速度比来决定。虽然当前的变速器实现了其预期目的，但是对于展现了改进的性能(尤其从效率、 响应性和平滑性的角度看)以及改进的封装(主要是，减小的尺寸和重量)的新式的改进的变速器构造的需求实质上是一直存在的。因此，需要一种改进的、成本有效的、紧凑的多挡变速器。
发明内容
提供了一种变速器，该变速器包括输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构件以及多个扭矩传递装置。变速器输入构件被连接到干式起动离合器。行星齿轮组中的每一个都包括第一、第二和第三构件。扭矩传递装置例如是离合器和制动器。坡道保持控制策略被提供，以便通过选择性地接合离合器和制动器的组合从而在未使用干式起动离合器的情况下锁定变速器。在一个实施例中，一种用于控制机动车辆中的变速器的方法，包括提供起动离合器；提供变速器，所述变速器具有被连接到所述起动离合器的输入构件、输出构件、以及均具有第一、第二和第三构件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中，第一行星齿轮组的第二构件被连接到第二行星齿轮组的第二构件，第一行星齿轮组的第三构件被连接到第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第一构件，第三行星齿轮组的第二构件被连接到第四行星齿轮组的第二构件，并且第三行星齿轮组的第三构件被连接到第四行星齿轮组的第三构件，并且其中，第一离合器将第二行星齿轮组的第一构件连接到第三和第四行星齿轮组的第三构件，第二离合器将第二行星齿轮组的第一构件连接到第四行星齿轮组的第一构件，第一制动器将第一行星齿轮组的第一构件连接到静止构件，第二制动器将第一和第二行星齿轮组的第二构件连接到静止构件，第三制动器将第三行星齿轮组的第一构件以及第一和第二行星齿轮组的第三构件连接到静止构件，并且第四制动器将第三和第四行星齿轮组的第三构件连接到静止构件。接下来，所述变速器被指令进入到“行驶”操作模式， 并且确定所述变速器的输出轴应当被旋转地固定。最后，所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器以至少两个的组合的形式被接合，以便旋转地固定所述输出轴。在一个示例中，以至少两个的组合的形式来接合所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器，包括接合所述第三制动器和所述第四制动器，以旋转地固定所述输出轴。在另一示例中，以至少两个的组合的形式来接合所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器，包括接合所述第一离合器、所述第二制动器和所述第三制动器，以旋转地固定所述输出轴。在又一示例中，以至少两个的组合的形式来接合所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器，包括接合所述第一离合器、所述第一制动器和所述第三制动器，以旋转地固定所述输出轴。在又一示例中，确定所述变速器的所述输出轴应当被旋转地固定，包括感测所述机动车辆处于负向速度，以及感测节气门位置或加速器踏板位置低于预定值。在另一实施例中，一种用于控制机动车辆中的变速器的方法包括提供起动离合器；提供变速器，所述变速器具有被连接到所述起动离合器的输入构件、输出构件、以及均具有太阳齿轮、齿圈和行星架的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中，第一行星齿轮组的齿圈被连接到第二行星齿轮组的齿圈，第一行星齿轮组的行星架被连接到第二行星齿轮组的行星架和第三行星齿轮组的太阳齿轮，第三行星齿轮组的齿圈被连接到第四行星齿轮组的行星架，并且第三行星齿轮组的行星架被连接到第四行星齿轮组的齿圈，并且其中，第一离合器将第二行星齿轮组的太阳齿轮连接到第三行星齿轮组的行星架和第四行星齿轮组的齿圈，第二离合器将第二行星齿轮组的太阳齿轮连接到第四行星齿轮组的太阳齿轮， 第一制动器将第一行星齿轮组的太阳齿轮连接到静止构件，第二制动器将第一和第二行星齿轮组的齿圈连接到静止构件，第三制动器将第三行星齿轮组的太阳齿轮以及第一和第二行星齿轮组的行星架连接到静止构件，并且第四制动器将第三行星齿轮组的行星架和第四行星齿轮组的齿圈连接到静止构件；指令所述变速器进入到“行驶”操作模式；确定所述变速器的输出轴应当被旋转地固定；以及以至少两个的组合的形式来接合所述第一离合器、 所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器，以便旋转地固定所述输出轴。通过参考下述说明以及附图，本发明更多的特征、方面和优势将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记指代相同的部件、元件或特征。
本文所示的附图仅用于例示目的，且绝不旨在限制本发明的范围。图I是根据本发明的九挡变速器的实施例的杠杆图2是根据本发明的九挡变速器的实施例的示意图；以及
图3是真值表，其示出了在图I和图2所示变速器的可用前进挡或倒挡速度比或传动比的每个中各扭矩传递元件的接合状态。
具体实施例方式下述说明本质上仅是示例性的，且不旨在限制本发明、其应用或使用。现参考图1，其以杠杆图的形式示出了九挡变速器10的实施例。杠杆图是关于诸如自动变速器之类的机械装置的部件的示意图。每个单独的杠杆代表行星齿轮组，其中， 该行星齿轮组的三个基本机械部件各自由节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点一个用于太阳齿轮；一个用于行星齿轮行星架；以及一个用于齿圈(或环形齿轮)。每个杠杆的节点之间的相对长度能够被用于表示各相应齿轮组的齿圈-太阳齿轮轮比(ring-to-sun ratio)。这些杠杆比继而被用来改变变速器的传动比，以便获得合适的比率和比率级数 (ratio progression)。各个行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连用细的水平线表示，并且诸如离合器和制动器之类的扭矩传递装置用交替间置的指形物表示。如果该装置是制动器，那么指形物中的一组被固接。对杠杆图的形式、目的以及使用的进一步阐述参见 Benford 和 Leising 的标题为“The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis”的SAE论文810102，该文献以引用的方式全文结合到本文。变速器10包括输入轴或输入构件12、第一行星齿轮组14、第二行星齿轮组16、第三行星齿轮组18、第四行星齿轮组20、以及输出轴或输出构件22，第一行星齿轮组14具有三个节点第一节点14a、第二节点14b以及第三节点14c，第二行星齿轮组16具有三个节点第一节点16a、第二节点16b以及第三节点16c，第三行星齿轮组18具有三个节点第一节点18a、第二节点18b以及第三节点18c，第四行星齿轮组20具有三个节点第一节点 20a、第二节点20b以及第三节点20c。输入构件12被联接到第二行星齿轮组16的第一节点16a。输出构件22被联接到第三行星齿轮组18的第二节点18b和第四行星齿轮组20的第二节点20b。第一行星齿轮组14的第二节点14b被联接到第二行星齿轮组16的第二节点16b。第一行星齿轮组14的第三节点14c被联接到第二行星齿轮组16的第三节点16c和第三行星齿轮组18的第一节点18a。第三行星齿轮组18的第二节点18b被联接到第四行星齿轮组20的第二节点20b。 第三行星齿轮组18的第三节点18c被联接到第四行星齿轮组20的第三节点20c。第一离合器26将第二行星齿轮组16的第一节点16a和输入构件12选择性地连接到第三行星齿轮组18的第三节点18c和第四行星齿轮组20的第三节点20c。第二离合器28将第二行星齿轮组16的第一节点16a和输入构件12选择性地连接到第四行星齿轮组20的第一节点20a。第一制动器30将第一行星齿轮组14的第一节点14a选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第二制动器32将第一行星齿轮组14的第二节点14b和第二行星齿轮组16的第二节点16b选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第三制动器34 将第一行星齿轮组的第三节点14c、第二行星齿轮组16的第三节点16c和第三行星齿轮组 18的第一节点18a选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第四制动器36将第三行星齿轮组18的第三节点18c和第四行星齿轮组20的第三节点20c选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。现参考图2，符号图示出了根据本发明的九挡变速器10的实施例的示意性布局。 在图2中，继续使用来自图I的杠杆图的附图标记。离合器、制动器和联接被对应地示出，
6但是行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的部件，例如太阳齿轮、齿圈、行星齿轮以及行星齿轮行星架。例如,第一行星齿轮组14包括太阳齿轮构件14a、行星齿轮行星架构件14c以及齿圈构件14b。太阳齿轮构件14a被连接到第一轴或互连构件42以便与其共同旋转。齿圈构件14b被连接到第二轴或互连构件44以便与其共同旋转。行星齿轮行星架构件14c可旋转地支承一组行星齿轮14d (仅示出了其中的一个)，并且被连接到第三轴或互连构件46 和第四轴或互连构件48以便与其共同旋转。行星齿轮14d每个都构造成与太阳齿轮构件 14a和齿圈构件14b两者均相互啮合。第二行星齿轮组16包括太阳齿轮构件16a、可旋转地支承行星齿轮组16d和16e 的行星齿轮行星架构件16c以及齿圈构件16b。太阳齿轮构件16a被连接到输入构件12以便与其共同旋转。齿圈构件16b被连接到第二轴或互连构件44以便与其共同旋转。行星齿轮行星架构件16c被连接到第四轴或互连构件48和第五轴或互连构件50以便与其共同旋转。行星齿轮16d每个都构造成与齿圈构件16b和行星齿轮16e两者均相互啮合。行星齿轮16e每个都构造成与行星齿轮16d和太阳齿轮16a两者均相互啮合。第三行星齿轮组18包括太阳齿轮构件18a、齿圈构件18b、以及可旋转地支承一组行星齿轮18d的行星架构件18c。太阳齿轮构件18a被连接到第五互连构件50以便与其共同旋转。齿圈构件18b被连接到第六轴或互连构件52以便与其共同旋转。行星架构件18c 被连接到第七轴或互连构件54并且还被连接到第八轴或互连构件56，以便与它们共同旋转。行星齿轮18d每个均被构造成与太阳齿轮构件18a和齿圈构件18b两者均相互啮合。第四行星齿轮组20包括太阳齿轮构件20a、齿圈构件20c、以及可旋转地支承一组行星齿轮20d的行星架构件20b。太阳齿轮构件20a被连接到第九轴或互连构件58以便与其共同旋转。齿圈构件20c被连接到第七互连构件54以便与其共同旋转。行星架构件 20b被连接到第六互连构件52并且还被连接到输出构件22，以便与它们共同旋转。行星齿轮20d每个都构造成与太阳齿轮构件20a和齿圈构件20c两者均相互啮合。输入轴或输入构件12被持续地连接到干式离合器起动装置60。干式离合器起动装置60被选择性地连接到发动机或其它原动机(未示出)。输出轴或输出构件22优选被持续连接到最终传动单元或分动箱(未示出)。扭矩传递机构(或者说，离合器26、28和制动器30、32、34、36)允许轴或互连构件、 行星齿轮组的构件以及壳体之间的选择性互连。例如，第一离合器26能够选择性地接合， 以便将第八互连构件56连接到输入构件12。第二离合器28能够选择性地接合，以便将第九互连构件58连接到输入构件12。第一制动器30能够选择性地接合，以将第一互连构件 42连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第一行星齿轮组14的太阳齿轮构件14a相对于静止构件或变速器壳体40旋转。第二制动器32能够选择性地接合，以将第二互连构件44连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第一行星齿轮组14的齿圈构件14b和第二行星齿轮组16的齿圈构件16b相对于静止构件或变速器壳体40旋转。第三制动器34 能够选择性地接合，以将第三互连构件46连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第一行星齿轮组14的行星架构件14c、第二行星齿轮组16的行星架构件16c以及第三行星齿轮组18的太阳齿轮18a相对于静止构件或变速器壳体40旋转。第四制动器36能够选择性地接合，以将第七互连构件54连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第三行星齿轮组18的行星架构件18c和第四行星齿轮组20的齿圈构件20c相对于静止构件或变速器壳体 40旋转。现参考图2和图3，将描述九挡变速器10的实施例的操作。将理解的是，变速器 10能够以至少九个前进挡速度比或扭矩比以及至少一个倒挡速度比或扭矩比将扭矩从输入轴或输入构件12传递到输出轴或输出构件22。通过接合扭矩传递机构(即，第一离合器 26、第二离合器28、第一制动器30、第二制动器32、第三制动器34以及第四制动器36)中的一个或多个来获得每个前进挡和倒挡速度比或扭矩比，如将在下文描述的那样。图3是示出了被启用或接合以实现各挡位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。还示出了各挡位状态的实际数值传动比，但是应当理解的是，这些数值仅是示例性的，并且这些数值能够在相当大的范围内被调节，以适合变速器10的各种应用和操作标准。使用本发明的实施例能够获得的传动比的示例也在图3中被示出。当然，取决于齿轮直径、轮齿数和所选择的齿轮构造，也能够获得其它传动比。为了建立倒挡，第一制动器30和第四制动器36被接合或启用。第一制动器30将第一互连构件42连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第一行星齿轮组14的太阳齿轮构件14a相对于静止构件或变速器壳体40旋转。第四制动器36将第七互连构件54连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第三行星齿轮组18的行星架构件18c和第四行星齿轮组20的齿圈构件20c相对于静止构件或变速器壳体40旋转。类似地，通过离合器和制动器的接合的不同组合，能够实现九个前进挡比率，如图3所示。在某些操作状况期间，期望在处于“行驶”操作模式时使变速器输出轴保持静止， 例如，将机动车辆保持在坡道上。判定在处于行驶时是否固定输出轴包括利用双向传感器来感测负向速度。如果机动车辆在处于行驶的状况下具有负向速度并且低于预定的节气门或加速器踏板位置(例如，少于5%的接合)，那么会期望保持输出轴静止。当节气门或加速器踏板位置被感测到高于预定值时，输出轴将被释放。为了不接合干式起动离合器60，离合器26、28和制动器30、32、34和36的组合必需被接合，以保持变速器的输出轴静止。参考图1，为了锁定对应于杠杆图的任何变速器的输出轴22，存在三种可选的接合/脱开策略 (I)节点18c/20c和18a都被固接(或连接到静止壳体)；(2)通过脱开干式起动离合器60 来断开输入轴12，并且节点14b/16b、18c/20c和18a都被固接(或连接到静止壳体)；或者 (3)通过脱开干式起动离合器60来断开输入轴12，并且节点14a、14b/16b和18c/20c都被固接(或连接到静止壳体)。参考图2，为了锁定输出轴22，存在三种可选的接合/脱开策略
(I)施用或接合制动器34和36 ; (2)施用或接合离合器26以及制动器32和34 ;或者(3) 施用或接合离合器26以及制动器30和34。本发明的描述本质上仅是示例性的，并且不偏离本发明实质的变型都被认为落入本发明的范围内。这种变型不被认为偏离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于控制机动车辆中的变速器的方法，所述方法包括提供起动离合器；提供变速器，所述变速器具有被连接到所述起动离合器的输入构件；输出构件；以及均具有第一、第二和第三构件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中，所述第一行星齿轮组的第二构件被连接到所述第二行星齿轮组的第二构件，所述第一行星齿轮组的第三构件被连接到所述第二行星齿轮组的第三构件和所述第三行星齿轮组的第一构件，所述第三行星齿轮组的第二构件被连接到所述第四行星齿轮组的第二构件，并且所述第三行星齿轮组的第三构件被连接到所述第四行星齿轮组的第三构件，并且其中，第一离合器将所述第二行星齿轮组的第一构件连接到所述第三和第四行星齿轮组的第三构件，第二离合器将所述第二行星齿轮组的第一构件连接到所述第四行星齿轮组的第一构件，第一制动器将所述第一行星齿轮组的第一构件连接到静止构件，第二制动器将所述第一和第二行星齿轮组的第二构件连接到所述静止构件，第三制动器将所述第三行星齿轮组的第一构件以及所述第一和第二行星齿轮组的第三构件连接到所述静止构件，并且第四制动器将所述第三和第四行星齿轮组的第三构件连接到所述静止构件；指令所述变速器进入到行驶操作模式；确定所述变速器的输出轴应当被旋转地固定；以及以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器，以便旋转地固定所述输出轴。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、 所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器包括接合所述第三制动器和所述第四制动器，以旋转地固定所述输出轴。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、 所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器包括接合所述第一离合器、所述第二制动器和所述第三制动器，以旋转地固定所述输出轴。
4.根据权利要求I所述的方法，其中，以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、 所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器包括接合所述第一离合器、所述第一制动器和所述第三制动器，以旋转地固定所述输出轴。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，确定所述变速器的输出轴应当被旋转地固定包括感测所述机动车辆处于负向速度以及感测节气门位置或加速器踏板位置低于预定值。
6.一种用于控制机动车辆中的变速器的方法，所述方法包括提供起动离合器；提供变速器，所述变速器具有被连接到所述起动离合器的输入构件；输出构件；以及均具有太阳齿轮、齿圈和行星架的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中，所述第一行星齿轮组的齿圈被连接到所述第二行星齿轮组的齿圈，所述第一行星齿轮组的行星架被连接到所述第二行星齿轮组的行星架和所述第三行星齿轮组的太阳齿轮，所述第三行星齿轮组的齿圈被连接到所述第四行星齿轮组的行星架，并且所述第三行星齿轮组的行星架被连接到所述第四行星齿轮组的齿圈，并且其中，第一离合器将所述第二行星齿轮组的太阳齿轮连接到所述第三行星齿轮组的行星架和所述第四行星齿轮组的齿圈，第二离合器将所述第二行星齿轮组的太阳齿轮连接到所述第四行星齿轮组的太阳齿轮，第一制动器将所述第一行星齿轮组的太阳齿轮连接到静止构件，第二制动器将所述第一和第二行星齿轮组的齿圈连接到所述静止构件，第三制动器将所述第三行星齿轮组的太阳齿轮以及所述第一和第二行星齿轮组的行星架连接到所述静止构件，并且第四制动器将所述第三行星齿轮组的行星架和所述第四行星齿轮组的齿圈连接到所述静止构件；指令所述变速器进入到行驶操作模式；确定所述变速器的输出轴应当被旋转地固定；以及以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器，以便旋转地固定所述输出轴。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、 所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器包括接合所述第三制动器和所述第四制动器，以旋转地固定所述输出轴。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、 所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器包括接合所述第一离合器、所述第二制动器和所述第三制动器，以旋转地固定所述输出轴。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，以至少两个的组合的形式接合所述第一离合器、 所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述第三制动器以及所述第四制动器包括接合所述第一离合器、所述第一制动器和所述第三制动器，以可旋转地固定所述输出轴。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述变速器的输出轴应当被旋转地固定包括感测所述机动车辆处于负向速度以及感测节气门位置或加速器踏板位置低于预定值。
全文摘要
本发明涉及用于九挡变速器的扭矩传递装置控制策略。变速器包括输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构件以及多个扭矩传递装置。变速器输入构件被连接到干式起动离合器。每个行星齿轮组均包括第一、第二和第三构件。扭矩传递装置例如是离合器和制动器。坡道保持控制策略被提供，以便通过选择性地接合离合器和制动器的组合从而在未使用干式起动离合器的情况下锁定变速器。
文档编号F16H3/62GK102588533SQ20121000282
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者E.W.梅勒, S.H.维特科普 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司