自动驻车方法、自动变速器及车辆的制作方法

自动驻车方法、自动变速器及车辆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动驻车方法、自动变速器及车辆。其中自动驻车方法中所述车辆的自动变速器包括输出轴，所述输出轴正向旋转时所述车辆前进，所述输出轴反向旋转时所述车辆后退，其中所述方法包括：监测所述车辆的工作状态，当具备自动驻车条件时，限制所述输出轴不反向旋转，其中所述自动驻车条件包括a）车速为零，且b）制动踏板踩下。本发明可有效实现自动驻车功能，并且附加成本低，可行性高。
【专利说明】自动驻车方法、自动变速器及车辆
【技术领域】
[0001]本发明属于AT (自动变速)车辆【技术领域】，具体说涉及一种自动变速车辆自动驻车方法。
[0002]本发明还涉及一种自动变速器及具有所述自动变速器的车辆。
【背景技术】
[0003]汽车技术的发展已有百年历史，进入二十一世纪之后，随着各类新型电子技术和交叉学科的发展，汽车中应用的各种新技术更是层出不穷。各种新的辅助功能的引入，让汽车驾驶更加舒适，更加环保，更加安全。坡道自动驻车技术是近年来部分汽车厂家所采用的一项新技术，其主要作用是在上坡停车时，对车辆进行辅助制动，从而防止车辆再次起步时产生倒溜。目前所采用的自动驻车功能基本都是基于ESP (电子稳定程序)的一种扩展，主要由ESP系统来控制。当车辆临时停驻时，电脑会通过一系列传感器来测量车身的水平度和车轮的扭矩，对车辆溜动趋势做一个判定，并对车轮实施一个适当的刹车力度，使车辆静止。当驾驶员踩下踏板驱动车辆时，系统会监测踏板信号来控制解除刹车。大众公司和奔驰公司的Auto Hold (自动驻车)功能就可以完成坡道自动驻车。
[0004]为了完成坡道自动驻车功能，目前的应用技术中都必须是基于ESP系统，成本较高。而且，在以车轮制动为实现手段的技术中，势必存在控制上的两难:刹车力过小，无法防止车辆倒溜；刹车力过大，再次驱动时车辆起步时响应滞后。因此，这类技术对系统的控制精度要求较高。

【发明内容】

[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种新的车辆自动驻车方法，该方法可保证车辆在刹停工况下尤其是在上坡坡道上不会向后倒溜，且无需制动车轮因而无需控制刹车力。
[0006]本发明采用以下技术方案。
[0007]一种自动变速车辆自动驻车方法，所述车辆的自动变速器包括输出轴，所述输出轴正向旋转时所述车辆前进，所述输出轴反向旋转时所述车辆后退，其中所述方法包括:
监测所述车辆的工作状态，当具备自动驻车条件时，限制所述输出轴不反向旋转，其中所述自动驻车条件包括a)车速为零，且b)制动踏板踩下。
[0008]优选地，在具备所述自动驻车条件a)与b)的所述车辆的工作状态持续大于预设时间阈值h后限制输出轴不反转。
[0009]本发明基于行星齿轮系的运动学关系，设计出某种控制模态，在该模态下，变速箱输出轴只能单向运动，因此避免了车辆在驻车时后退的情况。
[0010]另外，延时是为了防止误判断，这样确保正确启动自动驻车功能。优选地，当具备所述自动驻车条件a)与b)时开始计时，所述预设时间阈值h为0.5秒。
[0011 ] 优选地，所述自动驻车条件还包括c)所述车辆处于D挡位。
[0012]优选地，所述自动驻车条件还包括d)油门踏板松开。[0013]优选地，所述车辆的自动变速器还包括输入轴、第一行星齿轮排、第二行星齿轮排和第三行星齿轮排，其中所述输入轴连接所述第二行星齿轮排的第二太阳轮，第二行星轮连接所述第三行星齿轮排的第三齿圈，第三行星轮连接所述输出轴，并且所述第三行星轮还连接所述第一行星齿轮排的第一齿圈，当自动驻车时，第三太阳轮是固定的，第二齿圈通过单向离合器结合第一行星轮使第一行星轮正向旋转，所述第一太阳轮是固定的。
[0014]优选地，所述第三太阳轮通过第一离合器相对所述自动变速器固定，所述第一太阳轮通过第二离合器相对所述自动变速器固定，如第一离合器、第三离合器连接在自动变速器的箱体上，均能实现固定连接。
[0015]只要监测到车辆满足以下任意一个条件，就可退出车辆自动驻车功能:1)所述车辆的车速不为零；2)所述车辆不处于所述D挡位；3)所述油门踏板踩下。
[0016]本发明主要是在变速箱控制逻辑中增加自动驻车功能模块。当监测到的各个信号满足进入自动驻车功能的条件时，自动驻车功能启动。变速箱控制器发出指令，控制第二离合器结合，使得变速箱输出轴的反向运动被禁止，实现自动驻车功能。而一旦满足退出条件，控制器将发出指令，控制第二离合器泄油脱开，变速箱返回正常工作状态。
[0017]本发明基于运动学关系实现的单向运动性，比现有的基于制动系统的技术更加容易控制，起步性能更优。而且附加成本低，可行性高，尤其有效控制坡道自动驻车。
[0018]本发明还要解决的技术问题是提供一种自动变速器，能配合上述自动驻车方法。
[0019]本发明采用以下技术方案。
[0020]一种自动变速器，其包括输入轴、第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和输出轴，其中所述输入轴连接所述第二行星齿轮排的第二太阳轮，第二行星轮连接所述第三行星齿轮排的第三齿圈，第三行星轮连接所述输出轴，所述第三行星轮还连接第一齿圈，当所述第三太阳轮通过第一离合器相对所述自动变速器固定，而第一太阳轮通过第二离合器相对所述自动变速器固定时，第二齿圈还通过单向离合器连接第一行星轮，并允许所述第一行星轮具有朝第一方向的运动趋势，所述输出轴与所述第一齿圈以及所述第一行星轮具有相同方向的运动趋势。优选地，所述输入轴通过第三离合器与所述第一行星轮脱开，而且所述输入轴还通过第四离合器与所述第一太阳轮脱开，所述第一行星轮通过第五离合器相对所述自动变速器分离。
[0021]优选地，所述输入轴通过第三离合器与所述第一行星轮脱开，而且所述输入轴还通过第四离合器与所述第一太阳轮脱开，所述第一行星轮通过第五离合器相对所述自动变速器分离。
[0022]优选地，本发明还采用具有上述自动变速器的车辆。
[0023]本发明适用于六速前驱自动变速器，其有益效果是明显的。包括:可实现高性能的自动驻车功能，车辆起步性能完全不受影响，属于最理想的自动驻车性能；实现成本低，无需增加额外系统，仅仅是在控制逻辑中增加策略；该发明可用于配备有该变速箱并且带有起停功能(Start/Stop)的车辆上,收益更为明显。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是:这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中:图1示出为本发明涉及的自动变速器行星齿轮系的杠杆法简图；
图2示出通过离合器的不同组合实现本发明涉及的自动变速器的换挡情况示意；
图3示出为本发明涉及的行星齿轮机构在启动自动驻车功能的工作状态下的结构示意简图；
图4示出为本发明涉及的车辆自动驻车功能的流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的【具体实施方式】。
[0026]图1为本发明涉及的自动变速器行星齿轮系的杠杆法简图。该结构由三排行星排组成，通过对5个离合器进行不同的组合控制，实现不同的传动比要求。图2为通过离合器的不同组合实现本发明涉及的自动变速器的换挡情况示意。本发明可用于任何一种驻车情况，尤其适用于坡道最 佳为上坡时的驻车情况。
[0027]结合图1，所述自动变速器的行星齿轮机构包括第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、以及第三行星齿轮排，各行星齿轮排均包括太阳轮、行星轮、以及齿圈，即第一行星齿轮排的第一太阳轮S1、第一行星轮Cl和第一齿圈Rl，第二行星齿轮排的第二太阳轮S2、第二行星轮C2和第二齿圈R2，以及第三行星齿轮排的第三太阳轮S3、第三行星轮C3和第三齿圈R3。在图1中，以各齿轮作为节点绘出。另外，五个离合器分别是第一离合器CB1234、第二离合器CB26、第三离合器C456、第四离合器C35R和第五离合器CBLR,而且它们都是双向离合器。由图可知，输入轴Tin连接第二太阳轮S2，同时通过第三离合器与第一行星轮Cl连接，以及通过第四离合器与第一太阳轮SI连接，即当第三离合器结合时，输入轴Tin连接第一行星轮Cl，当第三离合器脱开时，输入轴Tin与第一行星轮Cl分离；当第四离合器结合时，输入轴Tin连接第一太阳轮SI，当第四离合器脱开时，输入轴Tin与第一太阳轮SI分离(以下第一离合器、第二离合器、和第五离合器的工作原理与第三离合器和第四离合器相同，将不赘述)。第一太阳轮SI的另一侧通过第二离合器与自动变速器(如箱体)连接，而第一行星轮Cl还通过单向离合器Fl与第二齿圈R2连接，以及还通过第五离合器与自动变速器(如箱体)连接。第二行星轮C2连接第三齿圈R3，第三行星轮C3连接输出轴Tout，第三太阳轮S3通过第一离合器与自动变速器(如箱体)连接。单向离合器Fl的作用是在一挡状态下，使车辆实现滑行功能，即输出轴Tout转速可以超过输入轴Tin转速除以一挡数比。在该工况下，车辆保持较高车速滑行，但发动机转速可以维持在较低转速。
[0028]以一挡锁止工况为例，当处于该工况时，离合器CB1234 (第一离合器)与CBLR (第五离合器)结合，相应的使得第三太阳轮S3与第二齿圈R2被锁止即转速为零。于是，当输入轴Tin具有正向转速Nin时，即第二太阳轮S2具有正向转速Nin，第二行星轮C2的转速为 NinX (R2C2)/(R2S2) = NinXZs2/(ZK2+ZS2)，其中 Zs2 为第二太阳轮齿数，Zc2 为第二齿圈齿数。同样的道理，第二行星轮C2的转速在第三行星轮C3上会转化为C3即输出轴转速:
Nout = NinXZs2/ (ZE2+ZS2) XZe3/ (ZE3+ZS3)；
由此产生了一挡的传动比为:
Nin/Nout = I/[ZS2/ (ZE2+ZS2) XZE3/ (ZE3+ZS3)]。
[0029]当车辆驻车时，此时第三离合器与第一行星轮Cl、第四离合器与第一太阳轮S1、第五离合器与第一行星轮Cl分别是脱开的，单向离合器Fl与第一行星轮Cl或第二齿圈R2结合。如此时第二离合器与第一太阳轮SI也是脱开的，则第一太阳轮SI处于自由状态，第一行星轮Cl由于单向离合器Fl只能单向运动(即正向旋转)，第一太阳轮SI的不受限导致第一齿圈Rl的不受限。例如在坡道上坡时，重力作用可以引起车辆后退，进而使输出轴Tout作的是反向旋转(即反向于第一方向Dl)的运动。如此时第二离合器与第一太阳轮SI是结合的，参见图3所示的该工作状态下的本发明涉及的行星齿轮机构，则第一太阳轮SI相对自动变速器固定，因为第一行星轮Cl由于单向离合器Fl只能单向的正向旋转(并且是使车辆朝行进的第一方向Dl运动),则第一齿圈Rl可以与第一行星轮Cl保持同向的运动。车辆在这种工况下只能前进，不能后退，从而实现了上坡自动驻车功能。一旦输入轴Tin获得转矩，输出轴Tout可以起步并以第一方向Dl运动。
[0030]图4给出了具体控制逻辑的流程示意图。当车辆从正常驾驶工况刹车到静止工况时，变速器控制器监测到I)排挡杆位置为D，2)车速为零，3)油门踏板松开，同时4)制动踏板被踩下时，进入自动驻车功能控制。其中第5)条件为用于延迟的时间条件，防止由于信号干扰引起误判断。优选持续时间t大于预设时间阈值h后，自动驻车功能启动，变速器控制器发出指令对第二离合器充油使其结合，更优选地，阈值h为0.5秒。由于变速器行星齿轮系的运动学关系，使得这时车辆不能有后退方向的移动。在自动驻车功能启动时，继续监测各信号，当挡位信号不在D挡，或者车速信号不为零，或者油门信号不为零的时候，即表明驾驶员已经开始驱动车辆向前移动，这时退出自动驻车控制状态，恢复到正常运行的控制模式。控制器发出指令对第二离合器泄油，回到正常驾驶工况。在进入自动驻车功能模式时，与图2中的2挡的离合器状态是一致的。
[0031]本发明的上坡自动驻车功能基于该六速变速器的行星结构实现，设计巧妙，成本低，可替代辅助电子制动系统完成上坡自动驻车功能。该发明同样可用于配备有该变速器并且带有起停功能(Start/Stop)的车辆上,其作用更为明显。
[0032]虽然已详细地示出并描述了本发明的具体实施例以说明本发明的原理，但应理解的是，本发明可以其它方式实施而不脱离这样的原理。
【权利要求】
1.一种自动变速车辆自动驻车方法，所述车辆的自动变速器包括输出轴(Tout)，所述输出轴(Tout)正向旋转时所述车辆前进，所述输出轴(Tout)反向旋转时所述车辆后退，其中所述方法包括: 监测所述车辆的工作状态，当具备自动驻车条件时，限制所述输出轴(Tout)不反向旋转，其中所述自动驻车条件包括a)车速为零，且b)制动踏板踩下。
2.根据权利要求1所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:在具备所述自动驻车条件a)与b)的所述车辆的工作状态持续大于预设时间阈值h后限制输出轴(Tout)不反转。
3.根据权利要求2所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:当具备所述自动驻车条件a)与b)时开始计时，所述预设时间阈值h为0.5秒。
4.根据权利要求1所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:所述自动驻车条件还包括c)所述车辆处于D挡位。
5.根据权利要求4所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:所述自动驻车条件还包括d)油门踏板松开。
6.根据权利要求1所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:所述车辆的自动变速器还包括输入轴(Tin)、第一行星齿轮排、第二行星齿轮排和第三行星齿轮排，其中所述输入轴(Tin)连接所述第二行星齿轮排的第二太阳轮(S2)，第二行星轮(C2)连接所述第三行星齿轮排的第三齿圈(R 3)，第三行星轮(C3)连接所述输出轴(Tout)，并且所述第三行星轮(C3)还连接所述第一行星齿轮排的第一齿圈(R1)，当自动驻车时，第三太阳轮(S3)是固定的，第二齿圈(R2)通过单向离合器(Fl)结合第一行星轮(Cl)使第一行星轮(Cl)正向旋转，所述第一太阳轮(SI)是固定的。
7.根据权利要求6所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:所述第三太阳轮(S3)通过第一离合器相对所述自动变速器固定；所述第一太阳轮(SI)通过第二离合器相对所述自动变速器固定。
8.根据权利要求1所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:当所述车辆的车速不为零时，取消对所述输出轴(Tout)的限制。
9.根据权利要求4所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:当所述车辆不处于所述D挡位时，取消对所述输出轴(Tout)的限制。
10.根据权利要求5所述的自动变速车辆自动驻车方法，其特征是:当所述油门踏板踩下时，取消对所述输出轴(Tout)的限制。
11.一种自动变速器，其包括输入轴(Tin)、第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和输出轴(Tout)，其中所述输入轴(Tin)连接所述第二行星齿轮排的第二太阳轮(S2)，第二行星轮(C2)连接所述第三行星齿轮排的第三齿圈(R3)，第三行星轮(C3)连接所述输出轴(Tout)，所述第三行星轮(C3)还连接第一齿圈(R1)，当所述第三太阳轮(S3)通过第一离合器相对所述自动变速器固定，而第一太阳轮(SI)通过第二离合器相对所述自动变速器固定时，第二齿圈(R2)还通过单向离合器(Fl)连接第一行星轮(Cl)，并允许所述第一行星轮(Cl)具有朝第一方向(Dl)的运动趋势，所述输出轴(Tout)与所述第一齿圈(Rl)以及所述第一行星轮(Cl)具有相同方向的运动趋势。
12.根据权利要11所述的自动变速器，其特征是:所述输入轴(Tin)通过第三离合器与所述第一行星轮(Cl)脱开，而且所述输入轴(Tin)还通过第四离合器与所述第一太阳轮(SI)脱开，所述第一行星轮(Cl)通过第五离合器相对所述自动变速器分离。
13.—种具有如权 利要求11或12所述的自动变速器的车辆。
【文档编号】F16H3/66GK104002805SQ201310058282
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2013年2月25日
【发明者】田华 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司