在发动机制动的同时变速器进行L1到L2换挡的方法与流程

本发明涉及一种变速器以及用于在发动机制动的同时在第一低档位(L1)和第二低档位(L2)之间进行换挡的方法。

背景技术：

选择的单向离合器是能够在动力传递装置的驱动构件和从动构件之间建立机械连接的转矩传递装置。典型的选择的单向离合器配置成使用诸如基于弹簧的支撑杆之类的保持元件保持一个或两个转动方向的转矩。在相邻的座圈之间枢转的支撑杆能经由选择器板的转动而选择性地凹进到座圈中的一个的对应支撑井中。支撑杆的接合保持沿两个转动方向的转矩，同时支撑杆进入支撑井的凹入允许选择的单向离合器能沿一个转动方向超驰或自由轮转。由于各个支撑杆与座圈的不打滑直接接合，通常仅仅在低速下施加这些选择的单向离合器。

技术实现要素：

本文公开了一种用于发动机的变速器。变速器包括选择的单向离合器(SOWC)和控制器，控制器经编程为在变速器以第一低档(L1)模式运行的同时发动机制动操作期间、瞬时地释放SOWC。SOWC的瞬时释放允许变速器能换挡到第二低档(L2)中，其中既可以在L1模式中又可以是在L2模式中进行发动机制动。

变速器的示例性配置包括固定构件、输入构件、输出构件以及齿轮组，输入构件可连接于发动机，每个齿轮组具有多个节点且包括环形齿轮、太阳齿轮以及齿轮架构件。变速器进一步包括第一和第二离合器以及控制器。第一离合器在施加时将齿轮组中的一个的节点连接于固定构件以进入L1模式。第二离合器在施加时将齿轮组中不同的一个的节点连接于固定构件以进入L2模式。SOWC连接在两个齿轮组中的两个的节点之间。

控制器经编程以响应于在主动地进行发动机制动的同时所请求的从L1至L2模式的换挡操作，从而释放第一离合器且由此进入变速器的空档模式。然后，当第一离合器的滑移水平超过第一校准滑移阈值时，控制器释放第二离合器。当SOWC的滑移水平超过第二校准滑移阈值时，控制器重新施加第一离合器，由此进入第一档自由轮转模式，并且重新施加第二离合器以进入L2模式并持续发动机制动。

在发动机制动的同时从L1模式换挡至L2模式的相关方法包括检测在发动机制动操作期间所请求的从L1至L2的换挡操作，然后释放第一离合器以进入变速器的空档模式。如上所述，第一离合器在施加时将齿轮组中的一个的节点连接于固定构件以进入L1模式。该方法包括当第一离合器上的滑移水平超过第一校准滑移阈值时释放SOWC，其中SOWC连接在两个齿轮组中的两个的节点之间。当SOWC上的滑移水平超过第二校准滑移阈值时，第一离合器经由控制器而重新施加，以由此进入第一档自由轮转模式。之后，控制器施加第二离合器以将齿轮组中的另一个的节点连接于固定构件，并且由此进入L2模式并且恢复发动机制动操作。

本发明的上述和其他特征以及优点从当结合所附附图的用于执行本发明的最佳模式的以下详细描述中变得显而易见。

附图说明

图1是示例多速变速器的示意图，多速变速器具有选择的单向离合器和控制器，控制器根据本文所公开的方法经编程为释放选择的单向离合器。

图2是说明图1所示选择的单向离合器和控制器的示意侧视图。

图3是在图1所示变速器的示例L1至L2换挡期间改变各个控制参数的幅值的时间曲线。

图4是描述用于在图3所示L1-L2换挡期间释放图1和2所示选择的单向离合器的示例方法的流程图，其中该方法在L1和L2模式中启用发动机制动。

具体实施方式

先参照附图，其中，类似的附图标记指代若干附图中相同的或类似的部件，且在图1中示出示例的多速自动变速器10。变速器10包括选择的单向离合器(SOWC)12，单向离合器的示例实施例在下文参照图2进行描述。SOWC 12的自动释放经由控制器(C)25根据方法100所控制，以便于在发动机制动期间从第一低档(L1)至第二低档(L2)的换挡操作。如本领域所众所周知的那样，无论发动机压缩和摩擦是否被允许用作传动系上的阻力，例如当驾驶员释放来自加速器踏板的压力时，都发生发动机制动过程。因此，发动机制动是在不施加摩擦制动器的情形下减慢车辆的方式。因此，发动机制动的益处经由控制器25和方法100的操作从L2模式扩展至L1模式。

例如下文参照图3和4所进行的解释，控制器25经编程为具有体现方法100的各步骤的控制逻辑。方法100响应于输入信号(箭头11)的执行可使得控制器25能经由一组离合器控制信号(箭头13)命令SOWC 12的释放，而同时变速器10仍在L1模式下操作。在L1模式中的发动机制动期间，控制器25能因此瞬时地释放作用在SOWC 12的支撑杆或其他转矩保持元件上的发动机负荷，由此使得能够换挡至L2模式，而随后恢复在L2模式中的发动机制动。

图1中示意地示出的控制器25可体现为一个或多个数字计算机，这些数字计算机具有处理器P和有形非瞬变存储器M，例如光学存储器、磁性存储器、闪存或其他只读存储器。控制器25还可包括足够数量的随机存取存储器、电子可擦可编程只读存储器等等，以及高速时钟、模拟到数字和数字到模拟电路和输入/输出电路和装置，以及合适的信号调节和缓冲电路。

在非限制的示例实施例中，图1所示变速器10包括相应的输入和输出构件14和16。输入构件14接收由内燃机(E)15产生的输入转矩(箭头T_I)。多个齿轮组，例如行星齿轮组20、30、40和50，将输入转矩(箭头T_I)以不同的传动比传递至输出构件16，以最终对一个或多个驱动轴(未示出)提供动力。因此，包括自由轮转元件F1和选择的元件S1的SOWC12允许齿轮组30、40和50的各元件取决于操作模式而转动或者连接于固定构件17以防止转动。

图1的变速器10可配置成如图所示示例的9速变速器。在此种实施例中，变速器10可包括多个离合器，包括转动离合器C57R、C4和C6789以及制动离合器CB38、CB29和CB123456。这里所使用的学术名称CB123456表示在第一档和第六档的每档中接合的制动离合器(CB)，以将特定齿轮组的齿轮元件或节点连接于固定构件17，例如变速器10的壳体。在一些学术名称中，缺少B对应于转动离合器。因此，接合给定离合器的特定档位能通过命名习惯来确定，例如CB29接合在第二档和第九档中。

每个齿轮组20、30、40和50包括多个齿轮元件或节点。例如，齿轮组20包括分别表示太阳齿轮、齿轮架构件和环形齿轮的节点S1、CM1和R1。齿轮组30包括分别表示太阳齿轮、齿轮架构件和环形齿轮的节点S2、CM2和R2。类似地，齿轮组40和50分别包括环形齿轮、齿轮架和太阳齿轮，即R3和R4、CM3和CM4以及S3和S4。

在图1中的示例实施例中，齿轮组30的节点CM2直接地并且持续地连接于齿轮组20的节点R1。类似地，齿轮组50的节点R4直接地并且持续地连接于齿轮组40的节点R3，而节点R3再持续地并且直接地连接于齿轮组20的节点CM1。离合器C6789将输入构件选择性地连接于齿轮组50的节点CM4。离合器C57R将输入构件选择性地连接于齿轮组40的节点S3。类似地，离合器C4将齿轮组50的节点S4选择性地连接于齿轮组40的节点CM3。

关于该实施例的各个制动离合器，离合器CB29和CB38将齿轮组50的节点S4和齿轮组40的节点S3选择性地连接于固定构件17。离合器CB123456将齿轮组20的节点S1选择性地连接于固定构件14。离合器CB123456和CB29分别指代为第一和第二离合器C1和C2并且如下文所述参照图3和4进行控制。

速度传感器S_I和S_O可连接于输入和输出构件14和16。在不同的实施例中，一个或多个中间变速器速度传感器S_M可连接于对应的中间变速器构件，例如将SOWC连接于节点CM3和R2的元件23。因此，输入信号(箭头11)可包括输入、中间变速器以及输出构件的测得速度，而这些速度分别由箭头N₁₄、N_M和N₁₆指代。其它输入信号(箭头11)可包括通过停车、倒车、空档、驱动、低档(PRNDL)杆所设定的低档位，以使得控制器25可操作地经由检测此种PRNDL的位置来检测所请求的L1-L2模式换挡，这是在本领域中众所周知的。

参照图2，图1的SOWC 12示作在发动机制动操作期间处于锁定状态中。SOWC 12包括第一和第二座圈21和27、定位在座圈21和27之间的转动元件23以及可转动的选择器板26。第一和第二座圈21和27连接于固定构件17并且因此接地或保持静止。当发动机制动是主动的时候，发动机制动力(箭头F_EB)作用在转动元件23上，且由此防止选择器板26转动。在L1模式下进行发动机制动的同时，通过分别将前进和后退支撑杆31F和31R部署到第一座圈21和转动元件23的支撑井32W中而将SOWC 12锁定在两个转动方向上。弹簧33如本领域所众所周知的那样将支撑杆31R和31F偏置到如图所示的部署位置中。随着发动机制动力(箭头F_EB)很大程度上超过沿与发动机制动力(箭头F_EB)相反的方向作用的液压或电磁选择器板的力(箭头F_SP)，选择器板26无法将后退支撑杆31R压入到第二座圈27的支撑井32W中。于是，由于SOWC 12无法从L1模式中换挡而出，即由于支撑杆31F和31R由发动机制动力(箭头F_EB)加载，因而在L1模式中通常并不允许发动机制动。

为了解决此种控制问题，控制器25接收控制信号(箭头11)并且经由控制信号(箭头13)选择性地命令瞬时地释放输入或第一档位离合器，例如图1中示出的第一离合器C1。此种控制动作通过暂时地卸载图2的支撑杆31R来瞬时地减小发动机制动力(箭头F_EB)。再者，不再由发动机制动力(箭头F_EP)对抗的选择器板力(箭头F_SP)使得支撑杆31R转出与转动元件23的接合。支撑杆31R凹入到第二座圈27的支撑井32W中，由此使得弹簧33压缩。再者，此种控制动作使得变速器10能从L11模式快速地换挡至L2模式。在L2模式下的发动机制动可随后开始，由此使得能在L1和L2模式下进行发动机制动。

参照图3，时间曲线60描述图1的变速器10在发动机制动期间的示例L1-L2换挡。幅值(A)和时间(t)分别绘制在纵轴和横轴上。迹线ΔN_C1表示为了将变速器10布置在空档输入构件相对变速器10的滑移，例如也标示成离合器CB123456的图1所示第一离合器C1。迹线ΔN₁₂表示SOWC 12的滑移水平，即SOWC 12的速度差，且零滑移指示经锁定的SOWC 12。当使用液力变矩器时，时间曲线60还包括输入速度(迹线N₁₄)，例如涡轮机速度，而输入速度的逐渐减小指示主动发动机制动状态。离合器压力指令P_C1和P_C2表示从控制器25发送至图1的相应第一和第二离合器C1和C2的压力指令。例如本领域所众所周知的那样，所有速度变量可经由输入、输出以及中间变速器速度传感器S_I、S_O、S_M直接地测量成如上所述的转动速度(箭头N₁₄、N₁₆、N_M)，和/或使用齿轮元件20、30、40和50的已知比值在变速器10的任何给定节点处校准。

图3的各个迹线参照图4进行进一步描述，这些迹线示出方法100的示例实施例。步骤S102包括示出变速器10的由驾驶员所请求的或自主地请求的L1-L2换挡。步骤S102可需要处理输入信号(箭头11)以确定PRNDL杆的位置或者控制器25的逻辑，以确定变速器10是否处于L1模式并且当前的速度和/或转矩状况是否允许换挡至L2模式。方法100保持在步骤S102中，直到检测到所请求的L1-L2换挡为止，在此点处，控制器25行进至步骤S104。

在步骤S104处，控制器25命令瞬时地释放第一离合器C1，即图1所示示例变速器10中的离合器CB123456。第一离合器C1的识别可改变变速器10的构造。然而，第一离合器C1是变速器10的输入离合器，离合器的释放通过将发动机15从变速器10的输入构件14有效地脱开而进入空档状态。在图3中，第一离合器C1的释放在约t₁时发生，例如由离合器压力指令P_C1中的急剧下降所指示。然后，方法100行进至步骤S106。

步骤S106使得能够将第一离合器C1的测得或校准滑移量与第一校准滑移阈值进行比较。也就是说，在图3的约t₁处，迹线ΔN_C1开始上升，直到刚好在t₄之前。一旦迹线ΔN_C1上升至第一校准滑移阈值之上，方法100就行进至步骤S108。

步骤S108包括响应于在步骤S106中超过第一校准滑移阈值而释放SOWC 12。步骤S108可改变用于对SOWC 12加压的特定控制策略。例如，给定压力控制电磁阀可发出指令，以使得SOWC 12能释放油液并且完成所命令的释放。可选的是，步骤S108可包括请求正向发动机转矩以辅助SOWC 12的释放。例如，在t₂和t₃之间，控制器25可确定第一离合器C1完全地释放，并且可由此将请求作为控制信号(箭头13)的一部分或者其他控制信号发送给发动机控制模块(未示出)，以提供从图1所示发动机15的发动机转矩的简要增大。当已命令释放SOWC 12时，方法100行进至步骤S110。

在步骤S110处，控制器25接下来确定SOWC 12是否滑移超出第二校准滑移阈值。在SOWC 12释放之后，SOWC 12的滑移，即图3的迹线ΔN₁₂，应开始上升，而迹线ΔN₁₂的上升指示SOWC 12的释放。控制器25检测迹线ΔN₁₂在滑移上的阈值增大，然后当迹线ΔN₁₂超过第二校准滑移阈值时行进至步骤S112。

例如在图3中t₆之后离合器压力指令(迹线P_C1)上升至第一离合器C1所指示的那样，步骤S112包括重新施加第一离合器C1。成功地完成步骤S112产生第一档自由轮转模式，其中自由地转动在SOWC 12上沿一个转动方向发生。然后，方法100行进至步骤S114。

在步骤S114处，控制器25接下来命令施加第二离合器C2，即图1所示示例实施例中的离合器CB29，或者在变速器10的其他实施例中的另一第二档离合器。能通过在t₇之后图3的迹线PC2马上上升来观察到第二离合器C2的施加。成功地完成步骤S114使得以L2模式进行发动机制动。

使用上文所描述的方法100，可在变速器10的第一档中实现发动机制动功能，同时仍获得选择的单向离合器与传统的摩擦板离合器相比在燃料经济性、封装、质量以及成本上的益处。于是，发动机制动从第二档扩展至第一档。还解决了其它可能的限制，例如消除了将变速器10锁定在第一档模式中直到请求正向发动机转矩为止的传统需求。

虽然已详细描述了用于执行本发明的最佳模式，但本发明相关的本领域技术人员会认识到实践在所附权利要求书的范围内的本发明的各种替代设计以及实施例。