用于自动变速器的爪形离合器控制设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于自动变速器的爪形离合器控制设备，包括：旋转轴（24）、多个爪形离合器机构（30，32，34，36，38，40，44，46），每个爪形离合器机构（30，32，34，36，38，40，44，46）包括离合器环（30，32，44，46）、紧临离合器环设置的离合器轮毂（34）、与离合器轮毂配合的套筒（36）、设置在离合器环处并且选择性地与形成在套筒处的花键（36a）啮合的爪形离合器部（30a、32a）、用于移动套筒的轴驱动装置（40），爪形离合器控制设备包括用于在套筒到达空档位置之前检测分离的分离检测部（38）以及用于控制轴驱动装置的操作的控制设备（10），其中在变速操作时检测到分离的情况下，控制设备启动变速相关的控制。
【专利说明】用于自动变速器的爪形离合器控制设备
【技术领域】
[0001]本公开文本一般涉及一种用于自动变速器的爪形离合器控制设备。
【背景技术】
[0002]通常，车辆的传动系包括改变驱动设备的扭矩和/或转数的变速器，从而根据车辆的运行情况将扭矩和/或旋转传递到驱动轮，该驱动设备包括例如用于驱动驱动轮的发动机或电动机发电机。有一些类型的变速器包括例如常哨合式变速器。已知的常哨合式变速器包括多个空转齿轮(idler gear)以及多个齿轮，每个空转齿轮与连接到驱动轮的旋转轴嵌合(mesh)，以相对于旋转轴可旋转并且在旋转轴方向上不可移动，上述多个齿轮围绕与旋转轴平行设置的副轴的周边设置。空转齿轮与齿轮互相正常啮合。根据已知的常啮合式变速器，套筒(sleeve)被花键配合至旋转轴以可在旋转轴的方向上移动，套筒与空转齿轮并排设置。设置在接合到空转齿轮的套筒的接合面处的啮合齿(花键)被带到与设置在空转齿轮的接合面处的啮合齿(爪形离合器的齿)啮合。这样，与套筒卡合的空转齿轮和旋转轴彼此一体地旋转。由于与旋转轴一体地旋转的空转齿轮和与空转齿轮啮合的副轴的齿轮彼此相关联地旋转，因而旋转轴的扭矩和/或转数被传递至副轴。通过从彼此包括不同数量的齿的多个空转齿轮之中选择将要与旋转轴一体旋转的空转齿轮，并且通过将套筒与所选择的空转齿轮卡合，来执行变速操作。
[0003]根据已知的变速器，在变速操作时有变速指示，但是，实际上变速操作在变速指示之后启动，因此产生时间延迟。在例如升档操作的变速操作时，当输入轴侧的齿轮的转速与输出轴的齿轮的转速基本上一致时，设置在输入轴侧的齿轮(花键)与设置在输出轴处的齿轮(爪形离合器的齿)啮合。设置在输出轴处的齿轮包括高齿轮比并且按照车轮的旋转以低转速旋转。因此，在启动变速操作之后，例如需要控制减小发动机的扭矩和/或需要控制离合器的按压扭矩。但是，这些控制依照变速操作的实际启动而被执行，因此确定变速操作的启动时间点很重要。根据与JPH7-167276A (下文中称之为专利参考文献I)相关的公开内容，得到自动变速器的输入轴的转数和变速器的输出轴的转数，并由两个旋转速度计算齿轮比。当齿轮比的值的变化达到预定阈值时，确定变速操作已经实际启动，并执行变速操作启动之后要执打的控制。
[0004]但是，根据专利参考文献I中描述的变速控制方法，是在齿轮比的值发生预定变化之后确定变速操作是否已经实际启动。齿轮比是由发动机的驱动轴驱动的输入轴的转数相对于由车轮的旋转驱动的输出轴的转数的比值。在变速操作时，变速操作需要等到发动机的转数降低时才能执行。因此，在变速操作的启动确定之后执行的控制会延迟，结果是由于控制的延迟导致驾驶性能会变差并且会产生换档冲击(gear shift shock)。
[0005]因此需要一种用于自动变速器的爪形离合器控制设备，其依照爪形离合器机构的移动位置来确定变速操作的启动，因此，确定的变速启动时间点早于依照齿轮比变化确定的变速启动时间点的情况，并且其在变速启动确定之后无延迟地执行控制，因此提高了驾驶性能并且避免了变速冲击的发生。
【发明内容】
[0006]根据本公开文本的方案，一种用于自动变速器的爪形离合器控制设备包括:旋转轴，与自动变速器的输入轴和自动变速器的输出轴中的一个可旋转地连接，并且被支撑为可围绕轴线旋转；可啮合并且可分离的多个爪形离合器机构，每个所述爪形离合器机构包括可旋转地支撑在所述旋转轴处并且以预定齿轮比与所述输入轴和所述输出轴中的另一个可旋转地连接的离合器环，每个所述爪形离合器机构包括固定于所述旋转轴并且紧临所述离合器环设置的离合器轮毂，每个所述爪形离合器机构包括设置有花键并且通过所述花键与所述离合器轮毂配合以可在轴线的方向上移动的套筒，每个所述爪形离合器机构包括设置在离合器环处朝向套筒突出并且响应于所述套筒的轴向运动选择性地与形成在所述套筒处的所述花键啮合的爪形离合器部分，每个所述爪形离合器机构包括在轴线的方向上移动所述套筒的轴驱动装置；分离检测部，用于检测在所述套筒从所述套筒与所述离合器环啮合的啮合状态到达空档位置之前所述套筒与所述离合器环的分离；以及控制设备，用于控制轴驱动装置的操作，其中在变速操作时由所述分离检测部检测到所述套筒与所述离合器环分离的情况下，所述控制设备启动速相关的控制，用于啮合在变速操作时啮合的爪形离合器机构。
[0007]根据上述的结构，在由分离检测部检测到分离的情况下，所述控制设备启动变速相关的控制，用于啮合在变速操作时啮合的爪形离合器机构。因此，变速相关的控制在早于在变速操作时齿轮比发生变化的时间点启动。因此，变速相关的操作得以无延迟地启动，由此提高驾驶性能并且避免发生换档冲击。
[0008]根据本公开文本的另一个方案，所述变速相关的控制包括发动机扭矩控制和离合器扭矩控制，该发动机扭矩控制用于控制驱动车辆的车轮的发动机的旋转扭矩，该离合器扭矩控制用于控制离合器的传递扭矩。
[0009]根据上述的结构，控制发动机的旋转扭矩的发动机扭矩控制和控制离合器的传递扭矩的离合器扭矩控制在变速操作时得以无延迟地执行。结果，驾驶性能得以提高并且换档冲击得以避免。
[0010]根据本公开文本的另一个方案，所述爪形离合器控制设备还包括用作驱动车辆的车轮的驱动源的电动机发电机(motor generator),其中所述变速相关的控制包括电动机扭矩控制，用于避免所述变速操作时发生扭矩损失。
[0011]根据上述的结构，对于除发动机之外还安装电动机发电机作为驱动源的车辆，需要在变速操作时进行的电动机扭矩控制得以无延迟地执行，由此避免变速操作时的扭矩损失。
[0012]根据本公开文本的另一个方案，所述电动机扭矩控制控制电动机发电机的旋转扭矩在发动机的旋转扭矩降低的同时升高。
[0013]根据上述的结构，对于安装电动机发电机和发动机一起作为驱动源的车辆，需要在变速操作时进行的电动机扭矩控制得以无延迟地执行，由此避免变速操作时的扭矩损失。
【专利附图】
【附图说明】[0014]通过以下参考附图的详细描述，本公开文本的前述和另外的特征和特点将变得更加明显，其中:
[0015]图1是根据这里公开的实施例的安装有包括爪形离合器的自动变速器的车辆的示意图；
[0016]图2是根据实施例的包括爪形离合器的自动变速器的示意图；
[0017]图3是根据实施例的控制设备的方框图；
[0018]图4是根据实施例的爪形离合器机构的分解透视图；
[0019]图5是根据实施例的离合器环的正视图；
[0020]图6是根据实施例的离合器轮毂(clutch hub)的正视图；
[0021]图7是根据实施例的套筒的正视图；
[0022]图8是示出根据实施例的启动变速相关控制的过程的流程图；
[0023]图9是示出变速相关控制的流程图；
[0024]图10是示出根据实施例的在啮合状态下套筒的花键和爪形离合器齿的位置关系的不意图；
[0025]图11是示出在解除啮合状态时套筒的花键和爪形离合器齿的位置关系的示意图；
[0026]图12是以时间图示出根据实施例的套筒的行程位置的示意图；
[0027]图13是以时间图不出变速相关控制的不意图；
[0028]图14是示出根据实施例的套筒在空档位置的状态的示意图；
[0029]图15是示出当套筒开始与下一个爪型离合器啮合时的状态的示意图；
[0030]图16是通过套筒的行程位置示出与下一个爪形离合器啮合的套筒的运动的示意图；
[0031]图17是不出执行变速相关控制的结束确定的流程的不意图；以及
[0032]图18是示出变速相关控制的结束的流程图。
【具体实施方式】
[0033]将参考附图解释设置有用于自动变速器的爪形离合器控制设备的自动变速器被应用于车辆的实施例。
[0034]如图1所示，车辆M包括控制设备(E⑶)10、发动机11、离合器12、自动变速器13、差速装置(differential apparatus) 14、电动机发电机15和驱动车轮(左前轮和右前轮)Wfl> Wfr。发动机11通过燃烧燃料产生驱动力。其被配置为使得发动机11的驱动力通过离合器12、自动变速器13和差速装置14被传递至驱动车轮Wfl、Wfr，即车辆M是所谓的前轮驱动车辆。
[0035]离合器12设置在发动机11的驱动轴9与自动变速器13的输入轴24之间。离合器12被配置为通过离合器致动器根据控制设备10的命令自动地在驱动轴9与输入轴之间连接和断开。自动变速器13是其中包括将在下面描述的爪形离合器机构的自动手动变速器(AMT)，并且自动选择例如五个前进档齿轮和一个倒档齿轮。
[0036]差速装置14包括主传动齿轮和差速齿轮，并且与自动变速器13—体形成。差速装置14以可以获得差速效果的方式将从自动变速器13和电动机发电机15的输出轴中至少一个输出轴输入的旋转扭矩传递至驱动车轮Wfl、Wfr。
[0037]电动机发电机15作为用于为驱动车轮Wfl、Wfr提供旋转扭矩的驱动源(电动机)运行，并且还作为用于将车辆的动能转换成电能的发电机运行。电动机发电机15包括在箱体处固定设置的定子和相对于定子在内周侧设置以可旋转的转子。
[0038]如示出了自动变速器13的部分结构的图2所示，自动变速器13包括外壳22、输入轴(也就是旋转轴)24、第一输入齿轮26、第二输入齿轮28、第三离合器环(第三输入齿轮)30、第四离合器环(第四输入齿轮)32、离合器轮毂(也就是轮毂)34、套筒36、行程位置传感器38 (与分离检测部分对应)、轴驱动装置40、输出轴42、第一离合器环(第一输出齿轮)44、第二离合器环(第二输出齿轮)46、第三输出齿轮48和第四输出齿轮50。第一爪形离合器机构(也就是爪形离合器机构)由例如第一离合器环(第一输出齿轮)44、第二离合器环(第二输出齿轮)46、离合器轮毂(轮毂)34、套筒36和轴驱动装置构成。第二爪形离合器机构(也就是爪形离合器机构)由例如第三离合器环(第三输入齿轮)30、第四离合器环(第四输入齿轮)32、离合器轮毂(S卩，轮毂)34、套筒36、行程位置传感器38和轴驱动装置40构成。用于自动变速器的爪形离合器控制装置由例如第一爪形离合器机构和第二爪形离合器机构以及控制设备10构成。第一离合器环44、第二离合器环46、第三离合器环30和第四离合器环32作为本公开文本的离合器环。
[0039]当从图2看时，在向右方向和向左方向上自动变速器13的外壳22包括以基本上封闭式圆柱形结构形成的主体22a、与主体22a的底壁对应的第一壁22b和将主体22a的内部分开的第二壁22c。
[0040]输入轴24可旋转地支撑在外壳22处。特别地，输入轴24的第一端(从图2看时的左端)通过轴承22bl支撑在第一壁22b处，并且输入轴24的第二端侧(从图2看时的右端)通过轴承22cl支撑在第二壁22c处。输入轴24的第二端通过离合器12可旋转地连接到发动机11的驱动轴9。这样，在离合器12被连接的情况下发动机11的输出被输入至输入轴24。输入轴24用作本公开文本的旋转轴。本公开文本的输入轴(旋转轴)24可旋转地与自动变速器13的输入轴直接连接并且被支撑为可以围绕旋转轴线(也就是轴线)CL旋转。
[0041]在输入轴24处设置第一输入齿轮26、第二输入齿轮28、第三离合器环(第三输入齿轮)30、第四离合器环(第四输入齿轮)32。第一齿轮26和第二齿轮28通过例如花键配合固定到输入轴24,以使得相对于输入轴24不可旋转。第三输入齿轮形成在支撑于输入轴24上以相对于输入轴24可旋转的第三离合器环30的外围。第四输入齿轮形成在支撑于输入轴24上以相对于输入轴24可旋转的第四离合器环32的外围。进一步地，以离合器轮毂34布置在第三离合器环30与第四离合器环32之间的方式，并且以离合器轮毂34排布为与第三离合器环30和第四离合器环32相邻或邻近的方式(参考图4)，离合器轮毂(轮毂)34通过例如花键配合固定到输入轴24，以使得相对于输入轴24不可旋转。第三输入齿轮(第三离合器环)30与下面将描述的第三输出齿轮啮合，并且第四输入齿轮(第四离合器环)32与下面将描述的第四输出齿轮啮合。
[0042]输出轴42设置在外壳22上，以被排布为与输入轴24平行。输出轴42可旋转地支撑在外壳22处。特别地，输出轴42的第一端(从图2看时的左端)通过轴承22b2支撑在第一壁22b处，并且输出轴42的第二端(从图2看时的右端)通过轴承22c2支撑在第二壁22c 处。
[0043]在输出轴42处设置第一离合器环(第一输出齿轮)44、第二离合器环(第二输出齿轮)46、第三输出齿轮48、第四输出齿轮50和第五输出齿轮52。第一离合器环(第一输出齿轮)44与第一输入齿轮26哨合,与第一输入齿轮26哨合的斜齿轮形成在第一离合器环44的外周面处。第二离合器环(第二输出齿轮)46与第二输入齿轮28卩齿合,并且与第二输入齿轮28啮合的斜齿轮形成在第二离合器环46的外周面处。第三输出齿轮48与第三离合器环(第三输入齿轮)30啮合，并且与第三离合器环(第三输入齿轮)30啮合的斜齿轮形成在第三输出齿轮48的外周面处。第四输出齿轮50与第四离合器环(第四输入齿轮)32啮合，并且与第四离合器环(第四输入齿轮)32啮合的斜齿轮形成在第四输出齿轮50的外周面处。第五输出齿轮52与差速装置14的输入齿轮啮合，并且与差速装置14的输入齿轮啮合的斜齿轮形成在第五输出齿轮52的外周面处。
[0044]离合器轮毂(轮毂)34通过例如花键配合固定到输出轴42。离合器轮毂34被布置在第一离合器环44与第二离合器环46之间以与第一离合器环44和第二离合器环46相邻或邻近排布。第一离合器环44、第二离合器环46、离合器轮毂34等的结构与输入轴24处的第三离合器环30、第四离合器环32和离合器轮毂34的结构相同，因此省略对它们的解释。第三输出齿轮48、第四输出齿轮50和第五输出齿轮52通过例如花键配合固定到输出轴42。发动机11的驱动力从输入轴24输入,被传送至输出轴42,最后通过第五输出齿轮52输出至差速装置14。
[0045]输入轴24处的第二爪形离合器机构的结构与输出轴42处的第一爪形离合器机构的结构相同，因此将对输入轴24处的第二爪形离合器机构的结构进行解释。
[0046]离合器轮毂34通过花键配合支撑在输入轴24处，以使得能够与输入轴24 —体旋转。如图4和图6所示,离合器轮毂34包括被花键配合到输入轴24的卡合孔(engagementhole)。离合器轮毂34形成为平圆柱形并且包括设置在离合器轮毂34的外周面处的花键齿34a。例如，12个花键齿34a以固定的齿间距排布在离合器轮毂34的周向上。每个花键齿34a形成为包括相同直径的齿顶圆。在12个花键齿34a之中，在跨过离合器轮毂34的中心的径向上互相面对的一对花键齿34a被形成为包括相同小直径的齿根圆(深沟槽34al)。其它10个花键齿34a中的每一个被形成为包括略微大于上述一对花键齿34a的小直径齿根圆的相同的大直径齿根圆(浅沟槽34a2)。套筒36的内齿36a (也就是花键)被带到与离合器轮毂34的花键齿34a啮合以可滑动。
[0047]套筒36被形成为基本上环形的结构。与轴驱动装置40(参见图2)的叉状件(fork)40a可滑动嵌合的外周沟槽36b设置在套筒36的周向上的套筒36的外边缘上。如图4和图7所示，设置在套筒36的内边缘上的12个内齿36a以固定的齿间距排布在周向上。每个内齿36a形成为包括相同直径的齿根圆。内齿36a包括高齿36al和低齿36a2，并且每个高齿36al的高度(在径向上的长度)与每个低齿36a2的高度不同。高齿36al (其中每一个包括高于每个低齿36a2的高度)被成对形成在圆周上以使得其间间隔180度互相面对。其它的内齿36a，也就是10个低齿36a2包括短于每个高齿36al的高度的相同高度。套筒36包括各自面对第三离合器环30和第四离合器环32的端面(前端面36a4)。每个前端面36a4 (也就是每个高齿36al和低齿36a2相对于旋转轴线CL成直角的表面)包括位于在旋转方向上每个端面36a4的前部和后部的拐角。拐角包括以相对于旋转方向成45度角形成的倒角面36a3 (参考图7)。因此，避免了由下面将描述的第三离合器环30和第四离合器环32的爪形离合器齿的冲击造成的拐角损坏和/或切削。齿槽36a5形成于每个高齿36al与和这一高齿邻近的低齿36a2之间，以及每个低齿36a2与和这一低齿邻近的低齿36a2之间。下面将描述的第三离合器环30的离合器前齿30bl和离合器后齿30b2与齿槽36a5嵌合或配合。套筒36的高齿36al在对应于离合器轮毂34的小直径齿根圆(深沟槽34al)的位置处卡合，并且套筒36的低齿36a2在对应于离合器轮毂34的略大直径齿根圆(浅沟槽34a2)的位置处卡合。
[0048]在输入轴24处，包括第三爪形离合器部分30a (也就是爪形离合器部分)的第三离合器环30和包括第四爪形离合器部分32a (也就是爪形离合器部分)的第四离合器环32设置成在旋转轴线CL的方向上与离合器轮毂34相邻，也就是说，第三离合器环30和第四离合器环32排布在离合器轮毂34的各侧。第三离合器环30和第四离合器环32形成为基本上相对于设于其间的离合器轮毂34互相对称，因此将对第三离合器环30作出解释。
[0049]如图4和图5所示，第三离合器环30通过轴承设置在输入轴24处以使得相对于输入轴24可旋转并且使得相对于输入轴24在旋转轴线CL的方向上不可移动。设置在第三离合器环30的外周面上的第三输入齿轮被形成相对于输入轴24可旋转的空转齿轮。第三爪形离合器部分30a被形成为环形并且设置在第三离合器环30的表面(嵌合部分或配合部分)处。设置第三爪形离合器30a的表面面对离合器轮毂34。与套筒36的内齿36a啮合的多个爪形离合器齿30b设置在第三爪形离合器部分30a的外边缘。爪形离合器齿30b包括两种互相之间具有不同高度或深度的离合器齿，也就是离合器前齿30bl和离合器后齿30b2。此外，爪形离合器齿30b以固定的齿距排布在第三离合器环30的周向上。每个爪形离合器齿30b形成为包括相同直径的齿根圆。离合器前齿30bl在两个位置成对形成。也就是说，离合器前齿30bl的一个位置是在周向上从另一个位置旋转180度。离合器前齿30bI以这样的方式形成,离合器前齿30bl的齿顶圆的外直径大于套筒36的高齿36al的齿顶圆的内直径，并且小于套筒36的低齿36a2的齿顶圆的内直径。每个离合器前齿30bl形成为在旋转轴线CL的方向上从构成卩齿合部分的第三爪形离合器部分30a的前端表面FE延伸至第三爪形离合器部分30a的后端位置RE。每个离合器前齿30bl包括位于朝向套筒36的一侧的侧表面30b9。每个侧表面30b9设置有相对于第三离合器环30的旋转方向倾斜45度的倒角部分30b3。在套筒36相对于第三离合器环30旋转并且靠近第三离合器环30的情况下，离合器前齿30bl被带到与套筒36的高齿36al啮合，而不与低齿36a2啮合。每个离合器前齿30bl的前端部分由离合器前齿30bl的面向套筒36的前端表面30b5以及倒角部分30b3形成。
[0050]如图4和图5所示，五个离合器后齿30b2排布在两个离合器前齿30bl之间的相位置(phase postion),并且另外五个离合器后齿30b2排布在两个离合器前齿30bl之间的相位置，也就是说总共设置10个离合器后齿30b2。离合器后齿30b2以这样的方式形成，离合器后齿30b2的齿顶圆的外直径大于套筒36的低齿36a2的齿顶圆的内直径。每个离合器后齿30b2形成为在旋转轴线CL方向上从由前端表面FE缩回(也就是由套筒36 —侧缩回)的位置以预定的量t延伸至第三爪形离合器部30a的后端位置RE。第三爪形离合器部30a的前端表面FE对应于哨合部分。每个离合器后齿30b2包括位于朝向套筒36的一侧处的侧表面30b7。每个侧表面30b7设置有倒角部分30b4，每个倒角部分30b4相对于旋转方向倾斜45度角度。在套筒36相对于第三离合器环30旋转并且靠近第三离合器环30的情况下，由于高齿36al和低齿36a2移动到第三离合器环30的缩回预定量t的位置，因而离合器后齿30b2与套筒36的高齿36al和低齿36a2啮合。因为离合器后齿30b2与套筒36的高齿36al和低齿36a2啮合，所以可以安全可靠地传送大旋转扭矩。每个离合器后齿30b2的前端部分由离合器后齿30b2的面向套筒36的前端表面30b6以及倒角部分30b4形成。
[0051]作为行程位置传感器38，可以采用多个传感器类型中的位置传感器，包括但不限于位置灵敏探测器或线性编码器。
[0052]控制设备10包括用于控制车辆的整个运转状态的集成控制设备、用于控制发动机的扭矩和发动机的转数的发动机ECU、用于控制自动变速器的变速操作的变速器ECU(TM-ECU)、用于控制电动机发电机的旋转扭矩的电动机发电机ECU和用于控制电能供给的电池ECU，其中的每个均包括存储部分、计算部分和控制部分。此外，如图3所示，控制设备(TM-E⑶)10控制用于驱动轴驱动装置40的线性致动器的推力载荷(thrust load)值，并且控制设备10基于由行程位置传感器38检测的相对位置信号来控制高齿36al的前端表面36a4的移动位置。该相对位置信号分别表示套筒36的末端(高齿36al的前端表面36a4)相对于第三爪形离合器部分30a的前端表面FE的相对位置、套筒36的末端相对于离合器后齿30b2的前端部分的相对位置以及套筒36的末端相对于第三爪形离合器部分30a的后端位置RE的相对位置。
[0053]轴驱动装置40使套筒36沿轴向方向往复运动，也就是说套筒36执行轴向运动。在套筒36被按向或推向第三离合器环30或第四离合器环32的情况下，并且当第三离合器环30或第四离合器环32施加反作用力时，轴驱动装置40允许套筒通过该反作用力而移动。
[0054]轴驱动装置40包括叉状件40a、叉轴40b和驱动装置40c。叉状件40a的末端部分被形成为与套筒36的外周沟槽36b的外周结构的形状匹配。叉状件40a的基端部被固定于叉轴40b。叉轴40b支撑在外壳22处以可沿轴向方向滑动。特别地，叉轴40b的第一端(从图2看时的左端)通过轴承22b3支撑在第一壁22b处并且叉轴40b的第二端(从图2看时的右端)固定在支架40d处。支架40d被从第二壁22c在轴向上突出的导引构件(旋转锁)40e可滑动地支撑，并且支架40d固定于将在下面描述的螺母构件40f以使其相对于螺母构件40f不可旋转。轴驱动装置40包括例如叉状件40a、叉轴40b、止动机构(detentmechanism) 58和驱动装置40c (线性致动器)。叉轴40b包括制动器58a并且制动器58a通过弹力装配进设置在叉轴40b处的三角形沟槽59中。因此，叉轴40b被配置为使得在旋转轴方向上叉轴40b的滑行位置被设定。
[0055]驱动装置40c是驱动源为线性致动器的线性驱动设备。线性驱动设备包括但不限于滚珠螺杆型的线性致动器。滚珠螺杆型的线性致动器包括例如外壳、转子、驱动轴40h(滚珠螺杆轴)和螺母构件40f。外壳形成为圆柱形并且包括排布在内周方向上作为定子的多个线圈。转子设置为可相对于定子旋转并且包括多个北极磁体和南极磁体。北极磁体和南极磁体以设置在磁体与定子之间的磁隙面对定子，并且排布在外周处以互相交替。驱动轴40h围绕定子的旋转轴与转子一体地旋转。螺母构件40f包括与驱动轴40h螺合的滚珠螺母。驱动轴40h被螺入螺母构件40f以通过多个滚珠相对于螺母构件40f可旋转。驱动轴40h通过轴承22c3支撑在第二壁22c处。由于控制每个定子线圈的通电(electrification),驱动轴40b在向前方向和向后方向上任意地旋转，由此使螺母构件40f和叉轴40b往复运动，并且在任意位置定位和保持螺母构件40f和叉轴40b。此外，因为滚轴螺杆轴被形成为包括长导线，因而轴驱动装置40允许套筒36通过从第三离合器环30或第四离合器环32施加的反作用力(在这样的反作用力施加到套筒36的情况下)而移动。
[0056]在该实施例中滚珠螺杆型线性致动器被用作驱动装置40c，但是可以使用包括但不限于螺线管驱动装置或液压驱动装置的其他驱动装置，只要在套筒36推压第三离合器环30或第四离合器环32的情况下，驱动装置允许套筒36通过从第三离合器环30或第四离合器环施加的反作用力移动即可。
[0057]接下来，将参考图8至图18解释上述的用于自动变速器的爪形离合器设备的操作。这里，例如，在升档操作时套筒36以高速和小转动惯量(moment of inertia)旋转并且第三离合器环(第三输入齿轮)30以低速和大转动惯量旋转的情况下，套筒36的速度降低。另一方面，在降档操作时套筒36以低速和小转动惯量旋转并且第三离合器环30以高速和大转动惯量旋转的情况下，套筒36的速度升高。在下文中，将基于图8和图9示出的流程图描述从第三离合器环(第三输入齿轮)30至第四离合器环(第四输入齿轮)执行升档操作的情况下降低套筒36的速度的操作。
[0058]首先，套筒36的内齿36a处于啮合状态，其中内齿36a与第三啮合器环30的第三爪形离合器部分30a卡合(参考图10)。例如在车辆的运转状态超过表示油门开度(throttle opening)与车辆速度之间关系的速度变化表的情况下,确定控制设备10已经接收到例如从第三速度变至第四速度(步骤101，下文中将称之为S101)的变速指示(参考图12)，控制设备10控制或促使轴驱动装置40在套筒36与第三离合器环30之间的卡合处于分离或释放的空档位置(neutral position)的方向上移动套筒36。分离检测部(行程位置传感器38)检测套筒36的高齿36al相对于第三离合器环30的爪形离合器齿30b的相对位置作为行程位置(参考图12)。
[0059]在图12中，在时间表中示出控制设备10的变速指示的时间点、套筒36相对于第三离合器环30的行程位置、自动变速器13的输入轴24的转数相对于自动变速器13的输出轴42的转数的齿轮比的变化和变速启动确定时间点。
[0060]例如，在从第三速度升档至第四速度的变速指示在TO处示出的情况下(参考图12和图13)，控制设备10控制燃料喷射设备减少发动机11的驱动并且减小发动机的旋转扭矩。然后，当发动机的旋转扭矩减小并且因此套筒36的内齿36a从第三离合器环30的爪形离合齿30b分离时，轴驱动装置40开始将套筒36从套筒36的内齿36a和第三离合器环30的爪形离合器齿30b互相啮合的啮合状态移动至内齿36a与爪形离合齿30b之间的啮合释放的空档位置。当套筒36的高齿36al的行程位置在S点处(也就是图12和图13中的Tl)时，啮合被释放。行程位置传感器38检测到达S点的时间点，将其作为变速启动确定时间点。通常，变速操作启动被确定在当齿轮比(在变速操作时降低)到达齿轮比达到预定的齿轮比的位置(也就是G点)时的时间点。另一方面，根据实施例，变速操作启动被确定在S点，因此在更早的阶段执行将下一个套筒36 (也就是用于执行将齿轮变化为下一个速度的套筒36)与第四离合器环32卡合的变速相关控制。
[0061]如上所述，在行程位置传感器38检测到高齿36al与第三离合器环30的离合器前齿30bl分离的位置时(参考图11，图12中的S点)，行程位置传感器38将分离信号传送至控制设备10 (S102)。
[0062]一旦接收到分离信号，控制设备10开启变速启动确定标志(S103)，并且启动变速启动控制(参考图9)。例如，如将在下面描述的那样，作为变速启动控制，控制设备10控制发动机的旋转扭矩、离合器的传递扭矩和电动机发电机的旋转扭矩。
[0063]首先，控制设备10确认变速启动确定标志是否开启(ON) (S201)。在变速启动确定标志没有开启的情况下，控制设备10重复询问变速启动确定标志是否开启。在确定变速启动标志为开启的情况下，控制设备10控制燃料喷射设备停止且发动机11的驱动停止，由此控制发动机的旋转扭矩减少(发动机扭矩控制的启动，S202，图13中的Tl)。因此，发动机11的驱动停止，并且如图13中的I所示，发动机11的旋转扭矩在正向方向上进一步降低并且之后变为反向方向上的旋转扭矩。因为离合器12处于啮合状态，所以反向扭矩(SP发动机11的摩擦扭矩)通过离合器12被输入至输入轴24。如图13中的3所示，由于发动机11停止，因而发动机的转速和输入轴的转速(输入轴的转数)降低。此外，在发动机11的旋转扭矩降低的同时，控制设备10启动升高电动机发电机15的旋转扭矩(电动机发电机控制启动，S203以及图14中的2)的控制。考虑到车辆M的加速和减速，电动机发电机15的旋转扭矩被控制为补充或补偿输入到差速装置14的环形齿轮的发动机11的旋转扭矩的损失。
[0064]控制设备10控制轴驱动装置40将套筒36移动到空档位置(参考图14)。控制设备10驱动离合器致动器并且将离合器12的传递扭矩降低至低于在全齿啮合处的传递扭矩并且大于O (图13中的4)。控制设备10控制离合器12处于半啮合状态(离合器扭矩控制的启动，S204,图13中的T2)。因为输入轴24不可旋转地连接到输出轴42，因而仅在与输入轴24 —体旋转的部分构件处产生转矩，也就是说，转矩产生在例如输入轴24、离合器片(clutchdisc)和爪形离合器处。因此，即使在离合器12处于半啮合的状态下，发动机11的驱动轴9和输入轴24互相一体旋转，而在离合器的啮合处几乎不发生滑动。因此，输入轴24的转速随发动机11转速的降低而降低。
[0065]在控制设备10确定输入轴24的转速已经降低并且低于参考转速的情况下，控制设备10通过驱动离合器致动器来控制离合器12的传递扭矩为O (图13中的5)，由此离合器12分离(图13中的T3)。
[0066]在控制设备10确定输入轴24的转速已经降低到低于同步转速的情况下，控制设备10确认变速启动确定标志是否为开启(图17，S301)。在变速启动确定标志为开启时，控制设备10控制轴驱动装置40被驱动以朝向升档侧操作，并且由此启动套筒36与第四离合器环32的卡合(图13中的T4)。套筒36从图14示出的空档位置朝向图15中示出的第四尚合器环32移动。
[0067]行程位置传感器38检测套筒36的面对第四离合器环32的高齿36al (套筒的内侦D是否已经经过一位置(K点，也就是终点位置)。K点是从每个第四离合器环32的前齿的端面向前预定量的位置(参考图15和图16)。终点位置K设定在套筒与第四离合器环32之间的卡合即使在例如由发动机11施加旋转扭矩的情况下也不解除的位置。
[0068]在控制设备10接收到表示高齿36al已经经过终点位置K的检测信号时(S302)，控制设备10开启变速结束确定标志(S303)。[0069]当控制设备10确认变速结束确定标志开启时(S401)，控制设备10结束变速相关的控制(S402，图13中的T5)。特别地，轴驱动装置40向第四离合器环32推动套筒36并且使套筒36向前移动，直到套筒36的高齿36al达到与第四离合器环32的离合器前齿和离合器后齿完全哨合。
[0070]通过驱动离合器致动器，控制设备10控制离合器12的传递扭矩逐渐升高直到达到全啮合处的传递扭矩(图13中的6)。当达到全啮合处的传递扭矩时，离合器扭矩控制结束(S402)。
[0071]根据离合器12的传递扭矩的升高，控制设备10控制发动机11启动并且控制发动机11的旋转扭矩升高(图13中的7)。同时，控制设备10将控制信号传递至电动机发电机15，并且降低电动机发电机15的旋转扭矩(图13中的8)。因此，发动机扭矩控制结束(S403)并且电动机扭矩控制结束(S404)(图13中的T6)。
[0072]例如在降档操作时套筒36以低速和小转动惯量旋转并且第三离合器环30以高速和大转动惯量旋转的情况下，套筒36的转速升高。因此，套筒36与第三离合器环30之间的相对旋转(也就是相对旋转的速度)处于与上述的升档操作相反的方式。因此，对应的高齿36al嵌合或卩齿合于其中的离合器前齿30bl的齿槽是定位在周向上相对于离合器前齿30bl的相反侧的齿槽。其它的操作与套筒36的转速降低的情况相同。
[0073]从以上的描述清楚的是，根据本实施例的用于自动变速器的爪形离合器控制设备，在变速操作时(也就是速度改变时)通过行程位置传感器38检测到分离的情况下，控制设备10启动变速相关的控制(也就是与变速有关或相关的控制)，用于啮合在变速操作时啮合的爪形离合器机构30、36或40 (第三离合器环30、套筒36、轴驱动装置40)。因此，由于在变速操作时发动机的转速降低，所以变速相关的控制在早于齿轮比的改变发生的时间点的时间点启动。因此，无延迟地执行变速相关的操作，由此提高驾驶性能并且避免发生换档冲击。
[0074]此外，控制发动机11的旋转扭矩的发动机扭矩控制和控制离合器12的传递扭矩的离合器扭矩控制在变速操作时无延迟地执行。因此，可以提高驾驶性能并且避免发生换档冲击。
[0075]此外，关于与发动机11 一起或者除发动机11之外安装电动机发电机15作为驱动源的混合动力车，在变速操作时需要进行的电动机扭矩控制也无延迟地执行，由此避免了变速操作时的扭矩损失或扭矩降低。
[0076]在该实施例中，对执行从第三速度至第四速度的升档的情况进行了解释，但是该实施例不限于此。该实施例可以应用于执行例如从第二速度至第一速度的降档的情况。并且，在执行降档操作时，变速相关的控制启动早，由此提高驾驶性能并且避免发生换档冲击。
[0077]该实施例应用于安装发动机和电动机发电机作为驱动源的混合动力车，但是该实施例可以应用于驱动源仅是发动机的车辆。在这种情况下，作为变速相关的控制，不进行电动机扭矩的控制，但是需要进行发动机旋转扭矩的控制。因此，确定启动变速相关控制的启动确定时间点将会提前。
[0078]此外,在该实施例中，爪形离合器机构设置有包括两排齿(也就是前齿和后齿)的爪形离合器齿。但是该实施例不限于此，爪形离合器齿可以包括一排齿或三排齿，也就是前齿、后齿和设置于前齿和后齿之间的中间齿。
[0079]在该实施例中，在周边上设置两个离合器前齿以互相面对。但是，例如三个或更多的离合器前齿可以设置在离合器环的周边上以等距地互相间隔开来。
[0080]在该实施例中，旋转轴与通过离合器12与发动机11的输出轴42可旋转地连接的自动变速器的输入轴24对应，但是实施例不限于此。例如，旋转轴可以与将旋转扭矩从自动变速器传递至驱动车轮侧的输出轴对应。特别地，自动变速器可以包括通过离合器与发动机的输出轴连接的输入轴、平行于输入轴设置并且通过变速器齿轮与输入轴可旋转地连接的副轴、平行于副轴的旋转轴和设置有与设置在副轴处的多个变速齿轮啮合的多个空转齿轮的输出轴，其中自动变速器的输出轴可以与旋转轴对应。在这种情况下，转动惯量在套筒侧较大，并且转动惯量在离合器环侧较小(自由状态)。
[0081]此外，如该实施例所述，与自动变速器的输入轴可旋转地连接的旋转轴包括直接连接至输入轴的旋转轴(输入轴)。与自动变速器的输出轴可旋转地连接的旋转轴包括直接连接至输出轴的旋转轴。
[0082]本公开文本不限于以上描述和在附图中说明的实施例，而是本公开文本在不偏离其主题的情况下可以被适当地改变或修正。
【权利要求】
1.一种用于自动变速器的爪形离合器控制设备，包括: 旋转轴(24)，可旋转地连接至自动变速器(13)的输入轴(24)和所述自动变速器(13)的输出轴(42)中的一个，并且被支撑为可围绕轴线(CL)旋转； 可啮合并且可分离的多个爪形离合器机构(30，32，34，36，38，40，44，46)，每个所述爪形离合器机构(30，32，34，36，38，40，44，46)包括可旋转地支撑在所述旋转轴(24)并且以预定齿轮比可旋转地连接至所述输入轴(24)和所述输出轴(42)中的另一个的离合器环(30，32，44，46)，每个所述爪形离合器机构(30，32，34，36，38，40，44，46)包括固定于所述旋转轴(24)并且紧临所述离合器环(30，32，44，46)排布的离合器轮毂(34)，每个所述爪形离合器机构(30，32，34，36，38，40，44，46)包括设置有花键(36a)并且通过所述花键(36a)与所述离合器轮毂(34)嵌合以可在所述轴线(CL)的方向上移动的套筒(36)，每个所述爪形离合器机构(30，32，34，36，38，40，44，46)包括设置在所述离合器环(30，32，44，46)上以朝向所述套筒(36)突出并且响应于所述套筒(36)的轴向运动选择性地与形成在所述套筒(36)上的所述花键(36a)啮合的爪形离合器部分(30a、32a)，每个所述爪形离合器机构(30，32，34，36，38，40，44，46)包括用于在所述轴线(CL)的方向上移动所述套筒(36)的轴驱动装置(40)； 分离检测部(38 )，用于检测在所述套筒(36 )从所述套筒(36 )与所述离合器环(30，32，44,46)啮合的啮合状态到达空档位置之前所述套筒(36)与所述离合器环(30，32，44，46)的分离；以及 控制设备(10)，用于控制所述轴驱动装置(40)的操作，其中 在变速操作时，由所述分离检测部(38)检测到所述套筒(36)与所述离合器环(30，32，44，46)分离的情况下，所述控制设备(10)启动变速相关的控制，用于啮合在变速操作时啮合的所述爪形离合器机构(30，32，34，36，38，40，44，46)。
2.根据权利要求1所述的爪形离合器控制设备，其中所述变速相关的控制包括用于控制驱动车辆(M)的车轮(Wf 1、Wfr )的发动机(11)的旋转扭矩的发动机扭矩控制和用于控制离合器(12)的传递扭矩的离合器扭矩控制。
3.根据权利要求1或2所述的爪形离合器控制设备，还包括: 电动机发电机(15)，用作驱动所述车辆(M)的车轮(Wfl、Wfr)的驱动源，其中 所述变速相关的控制包括用于避免在变速操作时发生扭矩损失的电动机扭矩控制。
4.根据权利要求3所述的爪形离合器控制设备，其中所述电动机扭矩控制控制所述电动机发电机(15)的旋转扭矩在所述发动机(11)的旋转扭矩降低的同时升高。
【文档编号】F16H59/00GK103968054SQ201410043812
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】森匡辅, 甲村雅彦 申请人:爱信精机株式会社