CN102648365B - 具有双离合器的变速箱及其操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提出一种用于混合动力机动车辆的或具有双离合器的导控变速箱的操控方法，以用于将初始传动比（RI）转变为最终传动比（RF），其特征在于，在同步阶段，确定同步的目标输入轴的最终速度，以执行爪形离合器联结阶段，该目标输入轴的最终速度是改变传动比前的输入轴速度、同步器接近阶段的车辆的加速度和预设的同步时间的函数。

Description

具有双离合器的变速箱及其操控方法

技术领域

本发明涉及一种用于混合动力机动车辆的或具有双离合器的导控变速箱的操控方法。更具体地，本发明的目的在于提出一种对具有双离合器的变速箱或混合动力结构车辆的变速箱的同步装置进行导控的方法，从而操控具有目标传动比的爪形离合器联结阶段。

背景技术

在现有技术中，变速箱可以使可用的发动机扭矩匹配车辆移动所需的扭矩。

导控变速箱是传统的变速箱，但是导控变速箱的速度比的转变借助于由电子计算机导控的离合器而自动地进行。导控变速箱提供多种导控模式。实际上，导控变速箱包括完全自动的模式，该完全自动的模式代替驾驶员连续转变传动比并且换低档。导控变速箱还包括手动模式，在该手动模式下，驾驶员请求改变速度比，并且在该手动模式下，计算机检测到来自驾驶员的该请求，并对该请求进行处理，从而控制热力发动机，并且连续地导控松开离合器的阶段、接合传动比的爪形离合器脱离联结阶段、驾驶员希望的传动比选择、同步阶段、希望传动比的爪形离合器联结阶段和逐渐锁闭离合器恢复发动机扭矩。

具有双离合器的导控变速箱是改进的变速箱。实际上，具有双离合器的导控变速箱重新采用了分为两个半箱的典型手动变速箱的结构。两个半箱被设计使得其中一个半箱用于偶数速度比而另一个半箱用于奇数速度比。

具有双离合器的导控变速箱包括至少两个输入轴，每个输入轴通过双离合器***耦合到发动机的轴上。第一输入轴通过接合至少一个限定第一速度的减速比耦合到第一输出轴上。第二输入轴通过接合至少一个限定第二速度的减速比耦合到第二输出轴上。该第二速度允许相对于第一速度的更弱的减速。

在具有双离合器的变速箱中，离合器和传动比的选择由起动***通过液压千斤顶或电发动机操控。具有双离合器的变速箱因此可以预先选择较大或较小的速度，以便提升或降低所希望的速度比。

当速度转变时，起动***取代驾驶员负责起动离合器并转变传动比。起动***打开第一半箱的离合器并且同时关闭第二半箱的离合器。起动***由电子计算机导控，该电子计算机能够根据驾驶员的驾驶模式来调节其动作。

然而，导控变速箱意味着扭矩的断开，换言之，在转变速度比时，打开离合器，因此在车辆的发动机和车轮之间不再有扭矩的传输。这意味着在转变传动比时，车辆的速度不再变化。

然而，了解在其中应该检测同步终止的输入轴的速度是首要的，因为这种了解对导控目标传动比的爪形离合器联结阶段是必需的。该爪形离合器联结阶段实际上进行位置导控，而同步阶段则进行力的导控。因此必须确切地确定力的导控阶段的结束，从而更好地导控移动阶段。实际上，如果位置导控的指令相对于操控位置偏差，则在爪形离合器上存在撞击风险，从而可能导致驾驶员不快，甚至导致爪形离合器损坏，由此使变速箱不能使用。实际上，在同步阶段时由致动器施加在换挡拨叉上的力是突然释放的。

目前，通过用速度比转变之前的车辆速度乘以希望的最终速度比的减速比来计算目标输入轴的速度。

然而，目标输入轴速度的传统计算模式无法应用在具有混合动力结构和/或具有双离合器的车辆中。

实际上，混合动力型车辆可以包括设置在车辆后桥总成上的电发动机组和设置在前桥总成上的热发动机组。在改变传动比时，电发动机组补偿由于打开离合器所导致的扭矩损耗。

在具有双离合器的变速箱的情况下，在未连接离合器的半箱上实施减速的改变，而由连接离合器的半箱传输扭矩。

在这两种情况下，在同步阶段，车辆速度变化，并且不能再像之前那样实施同步结束时目标输入轴的速度的计算。

第一文献FR-A-2 915 260公开了一种可以在不同速度比之间确定并协调同步时间的方法。

第二文献FR-A-2 794 512公开了一种在自动变速箱上连续转变传动比时使爪形离合器联结的点动最小化的控制方法。

然而，这些文献不可以使本领域技术人员在同步阶段结束时确定具有双离合器的变速箱或混合动力车辆的变速箱的目标输入轴的实际速度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷。为此，本发明提出一种具有双离合器的导控变速箱或连接到电后桥总成的传统导控变速箱的操控方法，该方法包括对同步的目标输入轴的最终速度的确定步骤，以在更恰当的时间执行爪形离合器联结阶段。

本发明的目的因此在于提出一种机动车辆的导控变速箱或具有双离合器的变速箱的操控方法，以用于将初始传动比(RI)转变为最终传动比(RF)，

其特征在于，在同步阶段：

-确定同步的目标输入轴的最终速度，以执行爪形离合器联结阶段，

-所述目标输入轴的最终速度是改变传动比前的输入轴速度、同步器接近阶段的车辆的加速度以及预设的同步时间的函数。

本发明还包括以下特征中的任一项：

-目标输入轴的最终速度Wapfinale等于：

Wapfinale＝(Vfsynch/Cr)*60*(1/Kpont)*(1/Kf),

Vfsynch＝Vfapp+A*Ts,

Vfapp＝VitVehinit+A*Tap，

VitVehinit是车辆在转变传动比开始时的速度，

A是车辆的加速度，

T＝Ts+Tap,

Tap是同步器接近阶段的时间，

Ts是同步阶段的持续时间，

Kpont是车桥的减速比，

Kf是最终传动比的减速比；

Cr是车轮滚动的周长；

-根据确定的所述目标输入轴的最终速度，以待啮合的爪形离合器的爪形离合器联结阶段的速度调节导控的时间，

-由驾驶员和/或由改变传动比的自动模式操控速度比的改变。

本发明还涉及一种机动车辆的具有双离合器的变速箱，包括：

-第一离合器3和第二离合器5，所述第一离合器3驱动中空的第一输入轴4，所述第二离合器5与第一离合器并列，所述第二离合器5驱动实心的第二输入轴6，所述第二输入轴6通过中空的输入轴4的内部，

-输入轴4、6，所述输入轴4、6通过速度比分别耦合在输出轴7、8上，

-所述速度比分布在两个半箱上，第一半箱包括偶数速度比而第二半箱包括奇数速度比，

-速度比包括第一齿轮，所述第一齿轮一体连接到输入轴，所述第一齿轮由自由旋转地安装在输出轴上并通过具有爪形离合器的箱与该轴一体连接的第二齿轮啮合，

其特征在于，所述变速箱还包括实现按照上述特征中任一项所述方法的装置。

附图说明

通过阅读以下说明并参考附图，本发明将被更好地理解。附图仅以示例性而非对本发明的限制性而示出。附图示出：

-图1：按照本发明的导控变速箱的示意图；

-图2：按照本发明的方法的功能图；

-图3：示出关于换挡拨叉位置的变化、车辆速度、目标输入轴的速度的曲线的一组时间图表。

具体实施方式

相同的元件在不同的图上保留同样的附图标记。

图1示出按照本发明的导控变速箱1的示例。该变速箱1，通过具有双离合器的***2接收发动机轴(未示出)的运动。该***2包括驱动中空的第一输入轴4的第一离合器3。***2还包括第二离合器5，该第二离合器5驱动通过中空的输入轴4内部的实心的第二输入轴6。

输入轴4、6每个均耦合在输出轴7、8上，并且通过速度比传输旋转运动。在该实施方式中，区分输出轴7的第一传动比11，该第一传动比11在以下称为传动比I。该传动比I包括一体地连接到轴6上的第一齿轮21。该齿轮21由自由旋转地安装在输出轴7上的第二齿轮31啮合。

输出轴7的第二传动比12被称为传动比II。该传动比II包括一体地连接到轴4的第一齿轮22。该齿轮22由自由旋转地安装在输出轴7上的第二齿轮32啮合。

输出轴8的第三传动比13被称为传动比III。该传动比III包括一体地连接到轴6的第一齿轮23。该齿轮23由自由旋转地安装在输出轴8上的第二齿轮33啮合。

输出轴8的第四传动比14被称为传动比IV。该传动比IV包括一体地连接到轴4的第一齿轮24。该齿轮24由自由旋转地安装在输出轴8上的第二齿轮34啮合。

输出轴7的第五传动比15被称为传动比V。该传动比V包括一体地连接到轴6的第一齿轮25。该齿轮25由自由旋转地安装在输出轴7上的第二齿轮35啮合。

输出轴7的第六传动比16被称为传动比VI。该传动比VI包括齿轮24，该齿轮24由自由旋转地安装在输出轴7上的第二齿轮36啮合。

输出轴8还包括用于倒车的传动比17，该传动比17在以下被称为用于倒车的传动比MAR，其尤其是实现使输出轴8的运行方向相对于传动比I的旋转方向相反的减速比。该传动比MAR包括代替第一齿轮的一组齿轮(未示出)。该第一齿轮由自由旋转地安装在输出轴8上的第二齿轮37啮合。

输出轴7、8中的每个分别包括输出齿轮38、39。这些输出齿轮38、39被连接到差动***(未示出)上，从而可以向车辆的驱动轮传输来自输入轴的旋转运动。

自由旋转地安装在输出轴7上的齿轮31和35可以通过滑动套筒41的轴向移动一体连接到该轴7上，该滑动套筒41在其轴向端部包括同步装置和具有齿圈的爪形离合器。

自由旋转地安装在输出轴7上的齿轮32和36可以通过滑动套筒42的轴向移动一体连接到该轴7上，该滑动套筒42在其轴向端部包括同步装置和具有齿圈的爪形离合器。

自由旋转地安装在输出轴8上的齿轮33可以通过滑动套筒43的轴向移动一体连接到该轴8上，该滑动套筒43在其轴向端部包括同步装置和具有齿圈的爪形离合器。

自由旋转地安装在输出轴8上的齿轮34和37可以通过滑动套筒44的轴向移动一体连接到该轴8上，该滑动套筒44在其轴向端部包括同步装置和具有齿圈的爪形离合器。

每个爪形离合器旋转地连接在其与之相关的输出轴上并且包括轴向活动的齿圈。该齿圈在其圆周上包括用于与齿轮31、32、33、34、35、36、37的轮齿配合的轮齿。

在爪形离合器联结阶段，爪形离合器的活动齿圈移向接合传动比的齿轮，该传动比在以下被称为最终传动比RF，并与该齿轮啮合，从而使自由安装的齿轮旋转地连接到其各自的输出轴上。

当爪形离合器脱离联结阶段，活动齿圈脱离爪形离合器联结的齿轮，从而使该齿轮不再与其输出轴旋转地连接。

每个爪形离合器包括同步装置或同步器，所述同步装置或同步器可以在实现爪形离合器联结阶段之前，带动爪形离合器和齿轮以相同的旋转速度啮合。

由变速箱的计算机45，经由致动器(未示出)操控离合器3、5和套筒41、42、43、44的导控以用于选择传动比。

该计算机45包括通过通信总线49连接在微处理器48上的程序存储器46和数据存储器47。计算机45通过另一条通信总线50连接在以上描述的变速箱1的不同构件上。

计算机45还包括输入/输出接口51，从而可以连接总线49和50。

由计算机45指导的动作由微处理器48来命令。通过响应记载在程序存储器46中的指令代码，微处理器48产生用于变速箱1的不同构件的命令。

程序存储器46由此包括分别对应于一系列步骤的多个程序区域60-97。

图2是按照本发明的方法的功能图的示例。为了从时刻t0的已接合初始传动比RI转变为时刻t1的最终传动比RF，在由驾驶员或以自动方式发出请求之后，传感器(未示出)在步骤60中，也就是在传动比开始转变时测量车辆的初始速度。另一个传感器(未示出)在步骤61中测量输出轴的加速度。

在步骤62中，计算机分别确定初始传动比RI和最终传动比RF的减速比KI、KF。为此，计算机45使用被称为转变定律的已知复杂算法，从而可以获知最终传动比RF。

在步骤63中，推导接近阶段结束时的车辆速度Vfapp。也就是说，在初始传动比脱离接合的时候。此外，在步骤64中，计算机45在其数据存储器47中包括传动比改变条件下预先确定的同步时间。所述同步时间取决于驾驶员的意愿、车辆速度、驾驶员希望的运动性(sportivité)、发动机转速和车辆的传动比改变定律。所述同步时间可以根据文献FR-A-2915260中所描述的公开内容而确定。根据速度比从RI转变到RF的改变条件，预先确定的时间值Ts被传输至微处理器48。

在步骤65中，计算机45确定同步阶段结束时的车辆速度Vfsynch。在步骤66中推导出同步阶段结束时的输入轴的转速。该转速由以下表达式确定：

$\mathrm{Wapfinale}=\frac{\mathrm{Vfsynch}}{2}\×60\×\frac{1}{\mathrm{Kpont}}\×\frac{1}{\mathrm{Kf}}$

Kpont是车桥的减速比

Kf是最终传动比的减速比

Vfsynch＝Vfapp+A×Ts，A是输出轴的加速度。

在步骤67中，在爪形离合器联结阶段当爪形离合器和待啮合的齿轮具有相同的速度时，计算机45导控目标传动比的位置。

图3是示出一组时间曲线的图表。第一曲线71示出计算机45的指令，该指令用于对变速箱1的具有爪形离合器的换挡拨叉进行位置导控。在时刻t0，接合初始传动比RI，爪形离合器的齿圈被啮合在初始齿轮上。由驾驶员或以自动方式发出请求之后，计算机45在时刻t1接收到改变传动比的请求。计算机45操控在时刻t1和时刻t2之间的接近阶段。在该接近阶段期间，计算机45以闭合回路对初始换挡叉进行位置导控，从而使啮合在初始传动比RI的齿轮上的爪形离合器的齿圈脱离联结。当初始传动比RI的齿轮脱离联结后，计算机45导控最终换挡拨叉的移动，从而可以执行最终传动比RF的齿轮的爪形离合器联结。在时刻t2和时刻t3之间，计算机45操控同步阶段。在该同步阶段期间，计算机45以开放回路对最终换挡拨叉进行力的导控。在时刻t3，待啮合的齿轮的速度与最终输入轴的速度相等，同步阶段结束。在时刻t3和时刻t4之间，计算机45操控爪形离合器联结阶段。在该爪形离合器联结阶段期间，计算机45对爪形离合器与最终传动比齿轮的啮合进行位置导控，直到进入止挡位置为止。在时刻t4，接合最终传动比。

曲线72示出换挡拨叉相对于曲线71的实际位置。该曲线大体上相切于计算机45的指令曲线，然而，在时刻t2和t3之间的时刻t5，当实际的同步阶段结束时，同步器释放转变的换挡拨叉。如果位置导控没有很好地准确定位物理实况，则换挡拨叉是脱离接合的而非被导控的。

曲线73示出扭矩断开时的车辆速度。该曲线73特别针对传统车辆，也就是说，特别针对包括与机械变速箱或导控机械变速箱相关的热发动机组的车辆。注意到实际上在转变传动比时，离合器打开并且不再在热发动机与车轮之间存在扭矩传输。

曲线74示出扭矩未断开时的车辆速度。该曲线74特别针对具有混合动力结构或配备具有双离合器变速箱的车辆。

可观察到，在时刻t5，也就是说，在同步阶段结束有效时，扭矩断开或未断开的速度差对应于值a。

曲线75对应于扭矩断开的输入轴的速度。曲线76对应于扭矩未断开的输入轴的速度。在检测到同步结束时，在两条曲线75、76之间观察到转速偏差。这意味着爪形离合器联结的导控指令的延迟。

从第一速度到第二速度的传动比转变的计算示例：

假设如下：

-第一减速比：K1＝13/46；

-第二减速比：K2＝24/49；

-车桥的减速比：Kpont＝14/71；

-车轮滚动的周长：Cr＝2m；

-车辆加速度：A＝3m/s²；

-传动比开始转变时的车辆速度：VitVéhinit＝30km/h；

-同步阶段的持续时间：TS＝100ms；

-同步器接近阶段的时间：Tap＝0.12s；

A)在传统的导控机械变速箱的情况下，确定同步结束时的目标输入轴的转速：

VitVéhinit＝30km/h＝30/3.6＝8.33m/s；

$\mathrm{Wapinit}=\frac{8.33}{2}\×60\×\frac{1}{\mathrm{Kpont}}\×\frac{1}{K1}=4486r/\min$

$\mathrm{Wapfinale}=\frac{8.33}{2}\×60\×\frac{1}{\mathrm{Kpont}}\×\frac{1}{K2}=2586r/\min$

B)在输出轴的加速度为3m/s²的情况下，确定同步结束时的目标输入轴的转速：

VitVéhinit＝30km/h＝30/3.6＝8.33m/s；

Vfapp＝8.33+3×0.12＝8.69m/s；

Vfsynch＝8.69+3×0.1＝8.99m/s；

$\mathrm{Wapfinale}=\frac{8.99}{2}\×60\×\frac{1}{\mathrm{Kpont}}\×\frac{1}{K2}=2792r/\min$

C)在同步结束时，计算目标输入轴的转速的两种方法之间的偏差：ANap＝2586-2792＝206r/min；

结论：检测到同步结束时，在两种方法之间存在200r/min的偏差。这意味着爪形离合器联结阶段的导控指令的延迟大于10ms。由于该延迟，在未检测到同步阶段结束之前，同步器释放传动比转变的换挡拨叉。按照本发明的方法，因此可以在最恰当的时间执行爪形离合器联结阶段，从而使爪形离合器啮合在最终传动比的齿轮上。

Claims (5)

1.一种用于混合动力机动车辆的或具有双离合器的导控变速箱的操控方法，用于将初始传动比(RI)转变为最终传动比(RF)，

其特征在于，在同步阶段：

-确定同步的目标输入轴的最终速度，以执行爪形离合器联结阶段，

-所述目标输入轴的最终速度是改变传动比前的输入轴速度、同步器接近阶段的车辆的加速度以及预设的同步时间的函数。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，目标输入轴的最终速度Wapfinale等于：

Wapfinale＝(Vfsynch/Cr)*60*(1/Kpont)*(1/Kf),

Vfsynch＝Vfapp+A*T_S,

Vfapp＝VitVehinit+A*Tap，

VitVehinit是车辆在转变传动比开始时的速度，

A是车辆的输出轴的加速度，

Tap是同步器接近阶段的时间，

Ts是同步阶段的持续时间，

Kpont是车桥的减速比，

Kf是最终传动比的减速比,

Cr是车轮滚动的周长。

3.按照上述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，根据确定的所述目标输入轴的最终速度，以待啮合的爪形离合器的爪形离合器联结阶段的速度调节导控的时间。

4.按照上述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，由驾驶员和/或由改变传动比的自动模式操控速度比的改变。

5.一种机动车辆的具有双离合器的变速箱，包括：

-第一离合器(3)和第二离合器(5)，所述第一离合器(3)驱动中空的第一输入轴(4)，所述第二离合器(5)与第一离合器并列，所述第二离合器(5)驱动实心的第二输入轴(6)，所述第二输入轴(6)通过所述中空的第一输入轴(4)的内部，

-输入轴(4、6)，所述输入轴(4、6)通过速度比分别耦合在输出轴(7、8)上，

-所述速度比分布在两个半箱上，第一半箱包括偶数速度比而第二半箱包括奇数速度比，

-速度比包括第一齿轮，所述第一齿轮一体连接到输入轴并与第二齿轮啮合，所述第二齿轮自由旋转地安装在输出轴上并且通过具有爪形离合器的箱与该输出轴一体连接，

其特征在于，所述变速箱还包括实现上述权利要求中任一项所述方法的装置。