CN101858428B - 双离合器式变速器的换挡控制 - Google Patents

Abstract

一种用于控制双离合器式变速器的换挡的方法，该变速器具有离去离合器以及接近离合器，该方法包括：使用由该接近离合器传递的扭矩来控制在变速器输出处的扭矩；使用动力源的速度来控制离去离合器与接近离合器之间扭矩的传递；并且当该换挡完成时，改变所述扭矩容量以产生穿过接近离合器的目标滑动。

Description

双离合器式变速器的换挡控制

技术领域

本发明一般涉及用于机动车辆的一种双输入离合器动力换挡变速器。具体地，本发明是关于在由这种变速器产生的传动比变化期间控制多个输入离合器。

背景技术

动力换挡变速器是一种齿轮传动的机构，该机构具有两个输入离合器，这两个输入离合器将一个动力源(例如一台发动机或者电动机)交替连接到两个变速器输入轴。

变速器在向前驱动以及向后驱动中，通过安排在变速器输入与其输出之间的一个双副轴结构中的传动齿轮的运转而产生多个传动比。一个输入离合器在输入与主要关联于偶数编号挡位的第一副轴之间传递扭矩；另一输入离合器在变速器输入与主要关联于奇数编号挡位的第二副轴之间传递扭矩。通过交替地接合第一输入离合器并且运转在一个当前挡位、脱离第二输入离合器、准备齿轮传动中的动力路径在目标挡位中运转、脱离第一离合器、接合第二离合器并且准备齿轮传动中的另一动力路径在下一个挡位中运转，该变速器产生传动比变化。

因为双离合器式变速器没有扭矩转换器来提供阻尼，所以这种变速器以保持离合器的滑动开始和结束每个挡位更换，该保持离合器即输入离合器，通过该输入离合器，发动机的扭矩被传递到变速器输入轴上，用于目标挡位。为了提供可接受的换挡品质，必要的是保持准确滑动而没有过度的火花并且不锁住该保持离合器。同时，这些输入离合器必须在输出轴处保持足够的扭矩，以在换挡之前、之中以及之后提供恒定的加速。

穿过这些输入离合器的滑动幅度必须由穿过这些输入离合器的滑动精密控制。此外，在每个挡位结束时的离合器扭矩应该被调整，从而发动机扭矩匹配驾驶员所需求的扭矩并且离合器滑动是在控制权被传递到一个非换挡滑动控制之前在一个目标滑动内处于均衡状态。

发明内容

用于控制双离合器式变速器的挡位更换的一种方法，该双离合器式变速器具有离去离合器以及接近离合器，该方法包括使用由该接近离合器传递的扭矩来控制在变速器输出处的扭矩、使用动力源的速度来控制该离去离合器与接近离合器之间扭矩的传递、以及改变所述扭矩容量以在换挡完成时，产生穿过该接近离合器的目标滑动。

该方法提供发动机速度轨迹的直接控制，因为有必要在换挡之前、之中、之后精密地控制滑动的量。此外，该方法在换挡结束时调整离合器扭矩，从而当换挡完成时，发动机扭矩已经返回到驾驶员所要求的值并且该滑动是均衡的或者在一个所希望的范围内。

根据另一方面，提供一种用于控制双离合器式变速器的挡位更换的方法，该变速器具有离去离合器以及接近离合器。该方法包括(a)控制动力源的速度在大于当前挡位的同步速度的第一速度处；(b)减少由该离去离合器传递的扭矩并且增加由该接近离合器传递的扭矩；(c)控制动力源的速度朝向大于目标挡位的同步速度的第二速度；以及(d)控制由该接近离合器传递的扭矩，用来在换挡完成时产生穿过该接近离合器的目标滑动。

根据又一方面，提供一种用于控制双离合器式变速器的挡位更换的方法。该方法包括(a)减少由离去离合器传递的扭矩并且增加由接近离合器传递的扭矩；(b)控制发动机的速度朝向大于目标挡位的同步速度的一个速度；(c)控制由该接近离合器传递的扭矩，使得所需求的发动机扭矩与当前发动机扭矩之间的差值小于目标误差；(d)控制发动机扭矩，使得当换挡完成时，穿过该接近离合器的滑动是在一个目标范围内。

根据以下的详细说明、权利要求和附图，优选实施方案的适用范围将变得明显。应该理解的是，虽然展示了本发明的优选实施方案，但是该说明以及多个具体实例仅以示例说明的形式给出。对所说明的实施方案以及实例的各种改变以及修改对于本领域的技术人员将变得明显。

附图说明

本发明在参考下列说明以及附图时将变得更容易理解，在这些附图中：

图1是示出双输入离合器动力换挡变速器的细节的一个示意图；

图2是包括一个发动机以及一个双离合器动力换挡变速器的车辆传动系的一个示意图；

图3A是示出在一个升挡过程中发动机速度变化的一个图示；

图3B是示出在该升挡过程中离合器扭矩变化的一个图示；

图4A是示出在一个降挡过程中发动机速度变化的一个图示；以及

图4B是示出在该降挡过程中离合器扭矩变化的一个图示。

具体实施方式

现参考附图，在图1中展示了一个双干式离合器动力换挡变速器10，该变速器10包括第一干式输入离合器12以及第二干式输入离合器20，该第一干式输入离合器选择性可替代地将变速器10的输入12连接到关联于第一副轴18的偶数编号挡位16上；该第二干式输入离合器选择性可替代地将输入20连接到关联于第二副轴24的奇数编号挡位22上。

输入14可驱动地连接到一个动力源例如一台内燃发动机或者一台电动机上。电子变速器控制模块(TCM)15通过发送到电磁致动伺服装置的命令信号来控制这些输入离合器12、20，该伺服装置致动这些输入离合器。TCM15包括一个微处理器，该微处理器可存取电子存储器并且包含用计算机代码表达的控制算法，这些控制算法在短时间间隔处重复执行。

轴18支承小齿轮(pinions)26、28、30以及联接器32、34，这些小齿轮均被轴颈支承在轴18上，这些联接器被固定到轴18上。小齿轮26、28、30分别和第二、第四以及第六挡位关联。联接器32包括一个套管36，该套管可以被向左移动以接合小齿轮26并且可驱动地连接小齿轮26到轴18。联接器34包括一个套管38，该套管可以被向左移动以接合小齿轮28并且可驱动地连接小齿轮28到轴18。套管38可以被向右移动以接合小齿轮30并且可驱动地连接小齿轮30到轴18。

轴24支承小齿轮40、42、44以及联接器46、48，这些小齿轮均被轴颈支承在轴24上，这些联接器被固定到轴24上。小齿轮40、42、44分别和第一、第三以及第五挡位关联。联接器46包括一个套管50，该套管可以被向左移动以接合小齿轮40并且可驱动地连接小齿轮40到轴24上。联接器48包括一个套管52，该套管可以被向左移动以接合小齿轮42并且可驱动地连接小齿轮42到轴24上。套管52可以被向右移动以接合小齿轮44并且可驱动地连接小齿轮44到轴24上。

输出54支承齿轮56、58、60，这些齿轮均被固定在轴54上。齿轮56啮合小齿轮26以及40。齿轮58啮合小齿轮28以及42。齿轮60啮合小齿轮30以及44。

联接器32、34、46以及48可以是同步器、或者犬齿式离合器或者它们的组合。

第一挡位通过使用联接器46可驱动地连接小齿轮40到轴24上并且然后接合输入离合器20而产生。由动力源例如内燃发动机61产生的动力由第一动力路径传递，该路径包括输入14、离合器20、轴24、小齿轮40、齿轮56以及输出54。如图2所展示的，变速器输出54被可驱动地连接到车辆的后车轮62、63上。然后变速器10通过使用联接器32可驱动地连接小齿轮26到轴18上而准备升挡到第二挡位。在第二挡位中，由发动机61产生的动力通过第二动力路径传递，该路径包括输入14、离合器12、轴18、小齿轮56以及输出54。

响应产生升挡到第二挡位的一个命令的TCU15，在输入离合器20、12之间发生扭矩传递，由此由离去离合器20传递的扭矩沿一个斜坡64下降直到该离合器被完全分离，而由接近离合器12传递的扭矩在该离合器开始完全接合之前沿一个斜坡66上升。

图3A以及图3B展示了关于在从一个起始挡位到目标挡位的升挡过程中的发动机速度以及扭矩的控制方法的阶段，为此示例的目的，该起始挡位是第一挡位，目标挡位是第二挡位。该挡位更换通常指1至2的升挡。

发动机控制模块(ECM)是一个电子控制器，该电子控制器包含一个微处理器，该微处理器可存取电子存储器，该电子存储器包含以计算机代码形式存储的算法。ECM控制发动机速度70到一个可标定的德尔塔速度72，该德尔塔速度在起始挡位即第一挡位处高于同步速度74。然后接近离合器12由于德尔塔速度72而滑动。

同步速度是发动机61的速度，该速度对应于当变速器齿轮被接合并且与该齿轮关联的输入离合器12、20被锁住时的当前车辆速度。例如，第二挡位的同步速度76是发动机61的速度和在当前车辆速度的输入14，其中输入离合器12完全地被接合或者锁住并且联接器32被致动以可驱动地连接小齿轮26到副轴18上，由此接合第二挡位。第一挡位的同步速度74是发动机61的速度和在当前车辆速度的输入14，其中输入离合器20被锁住并且联接器46被致动为可驱动地连接小齿轮40到副轴24上，由此接合第一挡位。

从离合器20到离合器12的扭矩传递开始于78，即当穿过接近离合器12的滑动是处于均衡，即相对恒定的状态时。

当接近离合器12在80处达到它的扭矩容量的一个预定部分时，所希望的发动机速度70沿一个预定速度斜坡82被控制，以在接近升挡结束时产生穿过离合器12的所希望的滑动幅度。快到升挡结束时，所希望的发动机速度70是一个可标定的德尔塔速度84，该德尔塔速度高于目标挡位即第二挡位的同步速度76，并且接近离合器12由于德尔塔速度84而滑动。

几个技术可能被用来保证充分的扭矩减小来开始传动比的改变，而没有令人不快的到输出轴上的惯性扭矩传递：(1)离合器容量低于常规方法中的情况。发动机速度控制器可能具有足够的带宽以在执行速度轨迹时充分地减小发动机扭矩；(2)可以提供一个低的初始速度设定点来产生一个大初始误差，并且因此该发动机速度控制器产生更快响应；(3)除发动机速度之外，发动机扭矩可能被命令提供速度控制的开环基线；(4)变速器控制可以仅通过发动机扭矩的闭环控制实现所希望的速度轨迹。

随着升挡在86处接近它的结束，穿过接近离合器12的滑动通过监视驾驶员要求的发动机扭矩与换挡结束时保持目标离合器滑动所必需的当前发动机扭矩之间的差值而被控制。驾驶员要求的发动机扭矩的幅度由加速器踏板88的位置或者位移来指示。代表加速器踏板位置的一个信号90被供给作为到ECM以及变速器控制单元(TCU)的输入。

由接近离合器12传递的扭矩优选地沿具有恒定坡度的斜坡92上升或者下降，直到在驾驶员所要求的发动机扭矩与当前发动机扭矩之间的差值下降到低于一个参考扭矩差值或者扭矩误差。

随着离合器扭矩沿斜坡逼近均衡值，发动机控制器ECM重复地命令发动机扭矩，该发动机扭矩接近驾驶员的需求扭矩，以便保持穿过接近离合器12的所希望的滑动。

在1至2升挡结束时，发动机扭矩接近驾驶员的需求扭矩，并且穿过离合器12的滑动在终止执行升挡控制算法之前是均衡的，即大致恒定的。

如果发动机扭矩没能够实现离合器滑动到达均衡，那么升挡控制算法的执行终止在计时器运转到一个终止点时。

降挡

在双离合器式变速器10中用于控制降挡的算法必须保持穿过接近离合器的某个滑动，以在从离去离合器12到接近离合器20的扭矩传递发生之后最小化扭矩振动。

如在图4A以及图4B中所展示的，降挡通过将离去离合器12所传递的扭矩98减小到离合器12被完全释放或者分离时的一个幅度而开始。当该降挡达到在100处的换挡完成百分比的一个参考幅度，发动机速度控制开始，这允许发动机速度102从高于初始挡位的同步速度106的一个预定德尔塔速度104提高到高于目标挡位的同步速度110的一个可标定的德尔塔速度108。作为降挡达到换挡完成百分比的一个参考幅度的替代方案，穿过离去离合器12的滑动可能被允许稳定地从零滑动增加到在100处的50rpm，然后发动机速度控制开始。

在112处，由接近离合器12传递的扭矩沿一个斜坡114增加到驾驶员所要求的扭矩116的幅度，如加速器踏板88的位置所表示的。

与升挡相似，驾驶员要求的发动机扭矩与在换挡结束时保持目标离合器滑动所必需的当前发动机扭矩之间的差值被监视。

接近离合器扭矩是优选地沿一个线性斜坡向上或者向下变化的，直到驾驶员所要求的发动机扭矩与当前发动机扭矩之间的差值下降到低于目标或者参考扭矩差值。

随着接近离合器朝向均衡值变化，发动机控制器ECM命令发动机扭矩接近驾驶员的需求扭矩，以便保持穿过接近离合器的所希望的滑动。

在降挡结束时，发动机扭矩接近驾驶员的需求扭矩，并且该接近离合器滑动在终止该降挡控制算法的执行之前是大致恒定的。

如果发动机扭矩没能够实现离合器滑动达到均衡，那么该控制算法的执行终止在计时器运转到终止点处时，然后控制传递到一个非换挡滑动控制算法。

按照专利法令的规定，已经说明了优选的实施方案。然而，应该注意的是，除具体展示以及说明的，可以实施替代的实施方案。

Claims (8)

1.一种用于控制双离合器式变速器的挡位更换的方法，包括：

(a)减少由离去离合器传递的扭矩并且增加由接近离合器传递的扭矩；

(b)控制发动机的速度朝向大于目标挡位的同步速度的一个速度；

(c)控制所述接近离合器传递的扭矩使得所需求的发动机扭矩与当前发动机扭矩之间的差值小于目标误差；

(d)控制发动机扭矩，使得当换挡完成时，穿过所述接近离合器的滑动是在一个目标范围内。

2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)进一步包括：

保持所述发动机的速度在大于当前挡位的同步速度的第一速度处；

降低所述速度；

保持所述速度在大于目标挡位的同步速度的第二速度处。

3.如权利要求2所述的方法，其中：

该第一速度与所述当前挡位的同步速度相差第一预定速度；

该第二速度与所述目标挡位的同步速度相差第二预定速度。

4.如权利要求2所述的方法，其中，降低所述速度进一步包括在降挡过程中将所述速度从该第一速度改变到该第二速度。

5.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)进一步包括：

保持所述发动机的所述速度在大于当前挡位的同步速度的第一速度处；

提高所述速度；

保持所述速度在大于目标挡位的同步速度的第二速度处。

6.如权利要求5所述的方法，其中：

该第一速度与所述当前挡位的同步速度相差第一预定速度；

该第二速度与所述目标挡位的同步速度相差第二预定速度。

7.如权利要求5所述的方法，其中，提高所述速度进一步包括在降挡过程中将所述速度从该第一速度改变到该第二速度。

8.如权利要求1所述的方法，其中步骤(c)进一步包括：

监视驾驶员要求的发动机扭矩与所述发动机的当前扭矩之间的差值，该当前扭矩是在换挡结束时保持目标离合器滑动所必需的。