自动变速器的控制

摘要

一种控制车辆变速器换挡的方法，包括根据换挡杆的可选择的驱动位置和倒挡位置，交替地将压力源连接至液压管路；响应于选择所述倒挡位置，通过接合第一控制元件和第二控制元件产生反向驱动；和响应于选择所述驱动位置，通过接合第三控制元件和所述第二控制元件并释放所述第一控制元件，产生正向驱动。

权利要求

1.一种控制车辆变速器换挡的方法，包括以下步骤：(A)根据换挡杆的可选择的驱动位置和倒挡位置，交替地将压力源连接至液压管路；

(B)响应于选择所述倒挡位置，通过接合第一控制元件和第二控制元件产生反向驱动；

(C)响应于选择所述驱动位置，通过接合第三控制元件和所述第二控制元件并释放所述第一控制元件，产生正向驱动，在此情况下，所述压力源用于排出来自所述第一控制元件的压力。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于选择所述驱动位置，使用压力源接合第四控制元件，并且在第二挡位产生正向驱动。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于选择所述驱动位置，使用压力源接合第五控制元件，并且在第三挡位产生正向驱动。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(A)进一步包括：响应于选择空挡和驱动换挡杆位置中的一个位置，在传输压力至第五控制元件的回路中使用压力源。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于选择空挡换挡杆位置，使用来自第五控制元件的压力源；以及通过手动阀为所述第一控制元件排气。

说明书

自动变速器的控制

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及控制自动变速器，特别地涉及具有直接电子换挡控制的系统。

背景技术

[0002] 当前大多数自动变速器使用与调节器和锁阀(latch valve)结合的螺线管，以独立地控制离合器和制动器，运用和释放离合器和制动器以产生变速器传动比。为达到这个目的，包括具有调节器和锁阀的螺线管的阀体装置需要很多层以容纳所有的螺线管和阀。因为许多阀体层而增加了这样的阀体的成本和尺寸，并且由于从螺线管输出到调节阀输入再到调节器输出的多个阶段引起了液压响应时间延迟，该液压响应时间延迟必须被控制。
而且，这些延迟对温度敏感。

[0003] 常规的自动变速器通过使用排放流(bleed flow)来改善液压控制性能和重复性，但这些排放流导致液压动力的损失，该动力的损失对燃料经济性不利。

[0004] 可调流量泵控制器是被间接控制，这可以引入系统不稳定性，并且提供远高于变速器所需的流体流速，从而进一步降低了燃料经济性。

[0005] 大多数变速器使用单向离合器以在第一挡和第二挡之间产生同步升挡。常规的单向离合器价格昂贵并且在变速器中产生内部阻力。

[0006] 工业中对这样的电动液压控制器有所需求：该电动液压控制器允许减小阀体尺寸，减少阀的数量，改进车辆燃油经济性，并且缩短执行换挡所需时间。

发明内容

[0007] 用于控制变速器的系统包括换挡杆、手动阀、第一和第二螺线管致动阀、第三螺旋管驱动阀和控制阀，其中所述手动阀交替地将压力源连接至驱动管路和反向管路，以响应换挡杆在所选择的驱动位置和倒挡位置之间的移动，所述第一阀将压力源连接至第一控制元件，当选择倒挡位置时，所述第二阀将反向管路(reverse line)连接至第二控制元件；当选择驱动位置时，所述第三螺线管致动阀将驱动管路(driveline)连接至第三控制元件，当选择驱动位置时，第一控制元件中的压力通过所述控制阀排放。

[0008] 根据另一方面，提供了控制变速器的系统。该系统包括手动阀、第一和第二螺线管致动阀、第三螺线管致动阀、第四控制元件和控制阀，其中，所述手动阀交替地将压力源连接至驱动管路和反向管路，以响应在所选的驱动位置和倒挡位置之间的移动；在所述第一阀具有正常高默认状态的情况下，压力源连接至第一控制元件，在所述第二阀具有正常高默认状态的情况下，当选择倒挡位置时，反向管路连接至第二控制元件；在所述第三螺线管致动阀具有正常低默认状态的情况下，当选择驱动位置时，驱动管路连接至第三控制元件；当选择驱动位置时，第二控制元件中的压力通过所述控制阀经由手动阀和排气口排放。

[0009] 该发明进一步地考虑控制车辆变速器换挡的方法，该方法包括交替地将压力源连接至液压管路，以和换挡杆的可选的驱动位置和倒挡位置相一致；响应于选择倒挡位置，通过接合第一和第二控制元件产生反向驱动，并且响应于选择驱动位置，通过接合第二和第三控制元件和释放第一控制元件产生正向驱动。

[0010] 所述控制系统允许阀体具有两层，而不是常规的四层，从而比常规阀体构型减少约30mm的阀体高度，允许阀体被封装于更小的空间。

[0011] 通过去除调节阀，降低了延迟和灵敏度，因而执行换挡需要的周期被缩短至约150毫秒。

[0012] 所述控制系统中阀的数量从约14个减少到约8个。这一减少和减少两个阀体相结合，从而抵消了附加的螺线管的成本，为整个电动液压控制装置减少了净成本。

[0013] 根据说明书以下的详细描述、权利要求和附图，优选实施例的适用范围将会变得明显。应该理解，尽管指出了本发明的优选实施例，但描述和具体示例仅以说明性方式给出。对本领域技术人员来说，所示实施例和示例的多种改变和改进是显而易见的。

附图说明

[0014] 通过参考下面结合附图的说明，本发明将会更容易理解，其中：

[0015] 图1是可以应用所述控制方法和系统的自动变速器的运动学配置的示意图；

[0016] 图2是显示了图1中的变速器的每个前进挡和倒挡的摩擦控制元件的应用和释放状态的表格；

[0017] 图3A和3B包括图1中的变速器的部分液压控制系统的示意图；

[0018] 图4是显示了开(ON)和关(OFF)状态，以及致动阀的螺线管的正常高状态和正常低状态的表格，所述阀与图1中的摩擦控制元件连通；以及

[0019] 图5是显示了连接到手动阀的卷轴的换挡杆的示意图。

具体实施方式

[0020] 现在参考附图，图1示出了机动车辆动力系统10，其包括发动机12，变矩器14，变速器16和输出驱动机构18。发动机12是本领域技术人员公知的内燃发动机。变矩器14包括通过输入壳和弯曲板22与发动机12的曲轴相连的泵轮30，涡轮24，摩擦离合器26和通过单向离合器36接地的定子28。涡轮24和摩擦离合器26可驱动地连接到变速器输入轴34。输出驱动机构18包括啮合的输出挡位36和38。

[0021] 变速器16包括3个行星齿轮组40、42、44和5个摩擦控制元件，这5个摩擦控制元件是转矩传送离合器和制动器46、48、50、52和54。

[0022] 齿轮组40包括太阳齿轮55，齿圈56和行星托架58，该行星托架58包括可转动地安装于其上并与太阳齿轮55和齿圈56置于啮合关系的多个行星小齿轮60。太阳齿轮55连接到一组摩擦板，该摩擦板是正向制动器46的一部分，正向制动器46也称为CB1234。

[0023] 齿轮组42包括太阳齿轮68，齿圈70，行星托架72和可转动地安装于行星托架72上并与太阳齿轮68和齿圈70置于啮合关系的行星小齿轮74。行星托架72与齿圈56持续连接并与太阳齿轮78和齿圈80置于啮合关系。太阳齿轮68和输入轴34持续连接。

[0024] 齿轮组44包括太阳齿轮78、齿圈80、行星托架82和可转动地安装于托架82上的行星小齿轮84。行星托架82驱动地连接于齿圈70和摩擦板，该摩擦板是低速反向制动器54的组件，也称为CBLR。齿圈80驱动地连接于行星托架58。行星托架82也驱动地连接于摩擦板，该摩擦板是高速离合器52的组件，该高速离合器52也称为C456。

[0025] 太阳齿轮78与作为中间制动器50的组件的摩擦板持续连接，该摩擦板也称为CB26，并且该太阳齿轮78与作为反向离合器48的组件的摩擦板连接，该反向离合器48也称为C35R。

[0026] 行星齿轮组40、42、44以及离合器和制动器46、48、50、52、54位于变速器箱86内。

[0027] 齿圈80和行星托架58与输出挡位36持续连接。输出挡位36、38驱动向前轮传输动力的输出机构18。变速器16通常相对于车辆的纵向轴线被大致横向地安装。

[0028] 如图2所示，离合器和制动器(也称为摩擦控制元件)46、48、50、52、54被两两结合地选择性接合，以在输入轴34和输出机构18之间产生六种正向速度比和一种反向速度比。接合CB1234或者正向制动器控制元件46(FC)，用于获得第一、第二、第三和第四正向速度比；接合C456或者高速离合器控制元件52(HC)，用于获得第四、第五和第六正向速度比；接合CBLR或者低速反向制动器控制元件54(LRC)，用于获得反向速度比和第一挡位发动机制动(first gear enginebraking)；接合C35R或者反向离合器控制元件48(RC)，用于获得第三和第五正向速度比和反向速度比；以及接合CB26或者中间制动控制元件50(IC)，用于获得第二和第六正向速度比。

[0029] 如果需要的话，在行星托架构件82和箱体86的外壳之间配置单向制动器88，以提供无滑行制动低速比。

[0030] 参考图3A和3B，控制摩擦控制元件46、48、50、52、54的运转的液压系统100包括手动阀102、控制阀104和5个可变力螺线管致动阀PC1 106、PC2 107、PC3 108、PC4 109和PC5 110。螺线管PC1 106和PC3 108处于正常低(NL)状态，即，相应的阀的输出压力为低直至施加于螺线管的电流或电压趋向于增大输出压力。螺线管PC2 107，PC4 109和PC5110处于正常高(NH)状态，即，相应的阀的输出压力为高直至施加于螺线管的电流或电压趋向于降低输出压力。

[0031] 图4概括了螺线管致动阀PC1 106、PC2 107、PC3 108、PC4 109、PC5 110的正常状态，NL和NH。

[0032] 当运行发动机12时，管路压力的流体源通过LP管路112向手动阀102提供流体，手动阀102的卷轴114由控制块(control land)116、118形成。如图5所示，轴114沿手动阀102的腔室移动，以响应于车辆操作员在车辆的PRNDL(即停车，倒挡，空挡，驱动和低速)位置之中手动移动变速器换挡杆119。

[0033] 如图3A和3B所示，当手动阀102的卷轴114位于P位置时，控制块118阻断LP管路112，且手动阀不产生输出压力。当手动阀102的卷轴114位于R位置时，LP管路112通过逆止阀122仅连接到R管路120。当手动阀102的卷轴114位于N位置时，LP管路112连接于ND管路124。当手动阀102的卷轴114位于D位置时，LP管路112连接于ND管路124和D管路126。当手动阀102的卷轴114位于L位置时，LP管路112连接于ND管路124和D管路126。

[0034] 当运行发动机12时，LP管路112运送管线压力至控制阀104。当控制阀104位于默认位置中时，LP管路112将通过阀132连接至SR1F。SR1F管路130供给到连接于CBR1管路148的螺线管阀PC4 109。CBR1管路148中的压力使得低速反向制动器54接合。

[0035] 由于换挡杆119位于D位置，当CB26 160能够受压时，控制阀104的卷轴132受压力推动穿梭至如图3a中所示位置的阀104的右端，将SR1F管路130与LP 112断开并取代为连接到反向120。D管路126通过穿梭式逆止阀138和S35RF管路134连接至PC2螺线管107。PC2螺线管107的输出压力通过管路142与之后被接合的反向离合器48连通。类似地，低速反向制动器54通过LP管路112受压，通过控制阀104，供给SR1F管路130到PC4螺线管109和CBR1管路148。如图2所示，当正在使用离合器48和制动器54时，将产生反向驱动。如果手动阀放置在R位置中，则仅产生倒挡。

[0036] 在高速行驶中，例如在高速挡位中，当换挡杆119从D位置移动到N位置然后回到D位置时，ND回路允许离合器456保持接合。仅再利用一个离合器，就可以再接合回到高速挡，产生更平稳的换挡。但当在N挡时，控制阀104迫使LR离合器分开，因此变速器未进入连接状态。

[0037] 直接提供管路压力给LR离合器，这允许LR离合器接合在停车挡和空挡中，因为只需要接合一个离合器，因此产生与R挡和第一挡的更平滑的接合，即，用于反向的35R离合器和用于第一挡的离合器1234。

[0038] 当运行发动机12且移动换挡杆119至D位置时，由于被PC5阀110或C35R管路142连接的LP管路112的管路压力，卷轴132穿梭至控制阀104的左端，然后通过阀102经由反向管路120、PC2螺线管107、S35RF管路134、逆止阀138、D35R管路136和控制阀104中的排气口150排放低速反向离合器54中的压力。所以，在换挡杆119位于D位置时，不能运用反向离合器48，且不能反向驱动地操作变速器16。

[0039] 当运行发动机12并且移动换挡杆119至D位置时，正向制动器46通过D管路126中的压力经由PC1螺线管106、C1234管路154接合。当运行发动机12并且移动换挡杆119至D位置时，LP管路112运送管路压力至控制阀132。如果线路142、160、164中的压力低，则管路压力从控制阀132运送至螺线管阀PC4 109。PC4 109通过CBR1管路148将管路压力连接至低速反向制动器54。CBR1管路148中的压力使得低速反向制动器54接合。如图2所示，当正在应用正向制动器46和低速反向制动器54时，产生低速挡中的正向驱动。

[0040] 在施加电流至螺线管PC4，使得低速反向制动器54释放，并向螺线管PC3施加电流以使得中间制动器50接合的情况下，变速器16从第一挡升挡至第二挡。

[0041] 在去除螺线管PC3中的电流，使得中间制动器50释放，并去除至螺线管PC2的电流，使得反向离合器48接合的情况下，变速器16从第二挡升挡至第三挡。

[0042] 在再次施加电流至螺线管PC2，使得反向离合器48释放，并去除螺线管PC5的电流，使得高速离合器52接合的情况下，变速器16从第三挡升挡至第四挡。

[0043] 如果控制螺线管致动阀PC1 106、PC2 107、PC3 108、PC4 109和PC5 110的电子系统发生故障，则每个螺线管致动阀默认至其NH或者NL状态。如果发动机12还在运行，则当换挡杆119位于D位置中时，变速器16能在第五挡中产生正向驱动。由于PC2螺线管阀107的正常高状态，LP管路112中的管路压力经由梭行阀138，被阀107导引至S35RF管路134，也就是馈送的驱动管路126，使得卷轴132穿梭至控制阀104的左端。这使得低速反向离合器54被排出经过SR1F管路134，经过控制阀132到反向管路120再到阀102，在阀102中其经由反向端口被排出，从而当阀114位于驱动位置时，阻止变速器16的反向操作。由于默认状态为正常高状态，反向离合器48经由PC2螺线管阀107受到来自驱动管路124的压力。同样，由于默认状态为正常高状态，高速离合器经由PC1螺线管阀106受到来自ND管路124的压力。

[0044] 如果控制螺线管致动阀PC1 106、PC2 107、PC3 108、PC4 109和PC5 110的电子系统发生故障且发动机12在运转，则当换挡杆119处于R位置时，变速器16能产生反向驱动。由于PC2螺线管阀107的正常高状态，反向管路120通过梭行阀138被导引至S35RF134，也就是馈送的反向管路120，其将卷轴132移至左侧，且促动反向离合器48。尽管控制阀132穿梭至左侧，PC4螺线管阀109通过控制阀连接于反向管路120。这允许低速反向制动器54经由CBR1管路148被运用。PC5也是正常高的螺线管，但是不容许被接合，因为馈送C456管路164被ND管路124馈送，当在倒挡位置时，ND管路124在手动阀102处排放。
如图2所示，当正在操作反向离合器48和低速反向制动器54时，变速器16产生反向驱动。

[0045] 按照专利法规的规定，描述了优选的实施例。但是，应该注意除非特别说明和描述以外，可替换的实施例也可以被实施。