專利名稱：傳動系變速選擇和控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變速器，更具體地說，涉及包含提高操縱靈活性和性能的附加齒輪組的自動五速變速器。
背景技術(shù)：
一般來說，常規(guī)的自動變速器包括把來自發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩傳送給變速器的輸入軸的變矩器，提供轉(zhuǎn)矩的各種齒輪速比，從而提供各種驅(qū)動速度的行星齒輪組，和與行星齒輪組的各個元件連接，以便實(shí)現(xiàn)各個齒輪速比之間的變速的液壓操縱的多盤式驅(qū)動或制動離合器和/或制動帶。
另外，常規(guī)的自動變速器包括與多盤式離合器合作，優(yōu)化驅(qū)動換檔的單向離合器，和有選擇地應(yīng)用和釋放元件，從而變速的變速器控制器。例如，控制器根據(jù)系統(tǒng)條件，比如駕駛員選擇的換檔程序(即，前進(jìn)檔，倒檔，空檔等)，加速踏板位置，發(fā)動機(jī)狀況和車速，選擇恰當(dāng)?shù)臋n。
當(dāng)加速踏板被進(jìn)一步壓下，并且車輛提高速度時，控制器分離和接合恰當(dāng)?shù)碾x合器，以便經(jīng)過每個檔順序調(diào)高檔，直到最高的(例如第五個)檔被接合為止。一旦某一檔被接合，加速踏板的進(jìn)一步壓下將導(dǎo)致控制器啟動變速器的減檔，使得選擇較低的檔。在這種情況下，控制器將順序經(jīng)過各個檔調(diào)低檔。換句話說，在達(dá)到最低的所需檔之前，變速器將依次經(jīng)過每個下一低速檔。
從而，常規(guī)的變速器存在要求順序通過變速器中的每個檔的缺陷。此外，常規(guī)的變速器存在把檔選擇局限于順序檔鏈中的那些檔。
于是，在本行業(yè)中，需要一種既具有順序齒輪組，又具有能夠提供額外的齒輪速比的備選齒輪組的變速器。
此外，還需要一種具有能夠在順序齒輪組和附加的齒輪組之間換檔，從而向變速器和車輛提供最佳檔位選擇的控制器的變速器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供一種車用自動變速器，它包括輸入軸，輸出軸，第一組多個檔，第二組多個檔，和能夠在接合位置和分離位置之間工作的一系列的接合元件。還提供一個控制器，以便有選擇地在所述接合位置和所述分離位置之間切換所述一系列的接合元件，從而有選擇地使所述第一組多個檔之一或者所述第二組多個檔之一耦接所述輸入軸和所述輸出軸。操縱所述一系列的接合元件，以便在變速器的工作期間，順序耦接所述第一組多個檔與所述輸入軸和所述輸出軸，以及根據(jù)車輛運(yùn)行狀態(tài)，在變速器的減檔操作期間，有選擇地使所述第一組多個檔或者所述第二組多個檔之一耦接所述輸入軸和所述輸出軸。
根據(jù)下面提供的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它適用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。應(yīng)明白在簡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的同時，所述詳細(xì)說明和具體例子只是用于舉例說明，而不是對本發(fā)明范圍的限制。


根據(jù)詳細(xì)說明和附圖，將更充分地理解本發(fā)明其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的變速器的示意圖；圖2是圖1的變速器的檔位選擇序列的示意圖；圖3是表示圖1的變速器的齒輪速比組合，以及為實(shí)現(xiàn)特定的齒輪速比所需的必要離合器組合的表；圖4是表示對于一系列的檔的轉(zhuǎn)矩下降的表；圖5是圖4的轉(zhuǎn)矩下降的圖形表示。
具體實(shí)施例方式
優(yōu)選實(shí)施例的下述描述只是對本發(fā)明的例證說明，而不是對本發(fā)明，其應(yīng)用或用途的限制。
參考附圖，圖中表示了變速器10，變速器10具有順序(sequential)齒輪組12，備選(alternate)齒輪組14和一系列的接合元件16。接合元件16有選擇地接合順序齒輪組12和備選齒輪組14的各個齒輪，從而向變速器10提供最佳齒輪速比，如下進(jìn)一步所述。
參見圖1，圖中表示了操作上與變矩器18和差速器20連接的變速器10。變矩器18是動力總成22，比如(但不限于)內(nèi)燃機(jī)和變速器10之間的液力耦合器，用于把來自動力總成22的轉(zhuǎn)動力傳送給變速器10。通過變矩器18從動力總成22接收的轉(zhuǎn)動力隨后被用于驅(qū)動順序齒輪12和/或備選齒輪14的組合，從而提供變速器10的所需輸出。變速器10的輸出由差速器20接收，用于以所需的加速度和速度驅(qū)動車輛的一個或多個車輪(未示出)。
變速器10還包括監(jiān)視變速器10的工作狀態(tài)的輸入傳感器26，輸出傳感器28和傳動傳感器30。輸入傳感器26監(jiān)視輸入軸32的轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速一般表示變矩器18的輸出軸的轉(zhuǎn)速，而輸出傳感器28用于監(jiān)視變速器10的輸出軸34的轉(zhuǎn)速。傳動傳感器30監(jiān)視順序齒輪12的輸出軸的轉(zhuǎn)速，用于確定是否接合備選齒輪組14之一，以便優(yōu)化減檔操作期間的變速器輸出，如下進(jìn)一步所述。
每個傳感器26、28、30與變速器控制器36連接，向控制器36提供變速器10的工作狀態(tài)。變速器控制器36使用運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及從車輛傳感器38接收的車輛數(shù)據(jù)，確定變速器10的最佳齒輪速比。車輛傳感器38監(jiān)視車速和駕駛員輸入，比如制動和加速。最佳齒輪速比的選擇通過輸出軸34向差速器20提供恰當(dāng)?shù)妮斎?，從而，提高安裝變速器10的車輛的性能。雖然車輛傳感器38被描述成監(jiān)視車速，制動和加速，不過應(yīng)明白這樣的參數(shù)只是例證性的，而不是對本發(fā)明的限制。與變速器檔位選擇有關(guān)系的其它車輛工作參數(shù)，比如制動和輪速也被認(rèn)為在本教導(dǎo)的范圍之內(nèi)。
控制器36調(diào)節(jié)接合元件16，以便有選擇地應(yīng)用出自順序齒輪組12和備選齒輪組14的不同齒輪，從而向變速器10提供最佳輸出。如下進(jìn)一步所述，控制器36比較變速器的當(dāng)前工作狀態(tài)(即，從傳感器26、28、30收到的數(shù)據(jù))與當(dāng)前的車輛運(yùn)行狀態(tài)(即，從車輛傳感器38收到的數(shù)據(jù))，以確定最佳齒輪速比，從而確定最佳變速器輸出。
順序齒輪組12包括第一和第二行星齒輪組40、42，而備選齒輪組14包括第三行星齒輪組44，如圖1中所示。行星齒輪40、42和44向變速器10提供七個不同的檔(gear)和一個倒檔。接合元件16包括一系列的單獨(dú)離合器A-G和一個附加的“超越”離合器H，它們被有選擇地接合，從而向變速器10提供許多不同的齒輪速比。具體地說，控制器36根據(jù)車輛和變速器10的當(dāng)前工作狀態(tài)，有選擇地應(yīng)用各個離合器A-H，以便接合變化的行星齒輪40、42、44的組合。如圖3中所示，離合器F和H表面上被同時應(yīng)用，以便實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的檔。但是，應(yīng)明白離合器H是所謂的“超越”(overrunning)離合器，于是只有當(dāng)變速器10經(jīng)歷正轉(zhuǎn)矩時才需要。相反，當(dāng)變速器10經(jīng)歷負(fù)轉(zhuǎn)矩時，需要離合器F來提供所需的齒輪速比，超越離合器H被分離。
參見圖2-3，下面詳細(xì)說明變速器10的操作。當(dāng)車輛怠速時，變矩器18自由旋轉(zhuǎn)，不把轉(zhuǎn)動力從動力總成22傳送給變速器10(即，處于被制動或空檔狀態(tài))。但是，一旦被啟動并且處于行駛模式，駕駛員壓下加速踏板(未示出)，車輛傳感器38把表示該狀態(tài)的信號發(fā)送給變速器控制器36。如圖3中所示，控制器36接合離合器A、E和F，使得最低的或者第一檔組合1被選擇(圖3中，各個選擇由“X”表示)。最低的檔1包括最高的齒輪速比(即，4.127)，從而，向車輛提供最大的轉(zhuǎn)矩。可看出，較高的轉(zhuǎn)矩值是合乎需要的，因?yàn)樗蜍囕v提供從靜止位置的最大加速度。
一旦達(dá)到預(yù)定的速度，控制器36將釋放離合器E并接合離合器D，如圖3中所示。此時，變速器10已順序從第一檔1換檔到第二檔2，并且已轉(zhuǎn)變到較低的齒輪速比(即，從4.127到2.284)。第二檔2包括較低的齒輪速比，從而，向輸出軸34提供較低的轉(zhuǎn)矩。但是，應(yīng)注意雖然轉(zhuǎn)矩被犧牲，不過效率得到提高，因?yàn)橐坏┸囕v處于運(yùn)動狀態(tài)，那么推動需要較小的轉(zhuǎn)矩。通過減小燃油，轉(zhuǎn)距的減小消耗使車輛的效率提高。
通過有選擇地接合和釋放離合器A-H，控制器36順序經(jīng)達(dá)前五個前進(jìn)檔1-5中的每一個，直到到達(dá)檔5為止，如圖3中所示。當(dāng)離合器B、D和G被接合時達(dá)到第五檔5，第五檔5向變速器10提供最低的轉(zhuǎn)矩和最低的齒輪速比(即，0.689)。此外，第五檔5是最高檔，當(dāng)車輛以相當(dāng)高的速度行駛時被接合。于是，即使第五檔5包括低轉(zhuǎn)矩值，也不需要高轉(zhuǎn)矩值來推動車輛，因?yàn)檐囕v已處于運(yùn)動狀態(tài)，如前所述。這樣，通過選擇具有最低齒輪速比的最高檔，降低的轉(zhuǎn)矩值提高了效率。
此時，控制器36已有選擇地接合離合器A-H，順序經(jīng)過前五個檔1-5中的每一個，直到具有齒輪速比0.689的第五檔被選擇為止，如圖2中所示。此時，如果需要加速，車輛傳感器38將向控制器36發(fā)送使變速器10減檔的信號。
在減檔操作期間，控制器36比較車輛運(yùn)行狀態(tài)與當(dāng)前的變速器工作狀態(tài)，并選擇最佳的低速檔來適應(yīng)必需的加速度。如果變速器處于第五檔5，那么控制器36具有供選擇的兩個選項(xiàng)。首先，如果所需的加速度只是稍高于變速器的當(dāng)前輸出，那么控制器36將接合第四檔4。但是，如果所需的加速度超過指示對比變速器10的當(dāng)前輸出明顯更大的加速度的需要的預(yù)定閾值(即，高加速度減檔(high acceleration downshift))，那么控制器36將從備選齒輪組14選擇備選檔3′。
備選檔3′具有1.573的齒輪速比，它明顯高于順序檔4和5提供的齒輪速比(分別為1.0和0.689)。在這方面，檔3′向變速器10提供額外的轉(zhuǎn)矩，于是，提供額外的性能。額外的轉(zhuǎn)矩允許加速度的增大，從而允許車輛比如果使變速器10依次經(jīng)過順序檔4和3，最后達(dá)到1.452的齒輪速比更快地達(dá)到更高的速度。應(yīng)注意順序檔3的齒輪速比(即1.452)仍然小于通過接合備選檔3′獲得的齒輪速比(即，1.573)，于是，備選檔3′允許變速器10為所需的加速度提供更高的轉(zhuǎn)矩。如圖2中所示，一旦控制器36選擇檔3′，那么控制器36必須隨后從備選齒輪組14提供的另外兩個檔2′、4′之一中選擇下一檔。
例如，如果控制器36從車輛傳感器38收到需要額外轉(zhuǎn)矩的信息，那么控制器36將進(jìn)一步把變速器10從第三備選檔3′減檔到第二備選檔2′，從而向變速器10提供更高的齒輪速比。具體地說，控制器36將分離離合器D，并接合離合器E，使得離合器A、E和G被接合，變速器具有2.842的齒輪速比，如圖3中所示。但是，如果控制器36沒有收到需要額外轉(zhuǎn)矩的輸入，那么一旦車輛達(dá)到預(yù)定的速度，控制器36就將選擇第四備選檔4′。具體地說，控制器36將分離離合器D并接合離合器B，使得離合器A、B和G被接合，變速器具有1.0的齒輪速比。
就任意前述關(guān)系來說，應(yīng)注意只需要控制器36接合和釋放單獨(dú)一對離合器A-H，即可在順序齒輪組12之內(nèi)，在備選齒輪組14之內(nèi)，或者在順序齒輪組12和備選齒輪組14之間移動。這樣，變速器10的控制被簡化，變速器10的整體性能得到改進(jìn)。
例如，當(dāng)變速器10處于備選檔4′時，控制器36僅僅釋放離合器A并接合離合器D，就能把變速器10換檔到高檔5，如圖3中所示。雖然前面的描述舉例說明了例證的換檔序列/操作，不過圖2和圖3表示了每種可能的換檔組合，實(shí)線和箭頭指示換檔和減檔，虛線表示不完全(incomplete)換檔。如果駕駛員開始加速，但是隨后在變速器10完全完成換檔之前釋放加速踏板，那么會發(fā)生不完全換檔。這種情況下，不完全換檔只不過使變速器10返回前一檔，如圖2中所示。
控制器36能夠接收來自各個變速器和車輛傳感器26、28、30、38的信號，并選擇恰當(dāng)?shù)臋n位組合來優(yōu)化變速器10和車輛的性能。具體地說，控制器36通過根據(jù)車輛和變速器工作狀態(tài)，恰當(dāng)?shù)貜捻樞螨X輪組12或備選齒輪組14選擇檔，提高車輛的性能，操縱靈活性和燃油效率。
例如，當(dāng)變速器10處于最高檔(即，順序檔5)并且需要減檔時，當(dāng)只需要輕微的加速時，通過選擇順序檔4，控制器36可選擇更漸進(jìn)的減檔，從而提高車輛的燃油效率。但是，當(dāng)需要更即時的加速時，通過選擇備選檔3′，控制器36也可選擇更快速的減檔，從而提高車輛的操縱靈活性和性能。在任何一種情況下，順序齒輪組12和備選齒輪組14的組合允許控制器36根據(jù)車輛和變速器的工作狀態(tài)，選擇總共七個可用檔中的五個檔，于是，提高了車輛和變速器10的總體性能和效率。
應(yīng)注意在從齒輪組12和14中有選擇地選擇檔位的情況下，控制器36保持減小的轉(zhuǎn)矩。例如，圖4和5證明經(jīng)過順序檔1-5的例證換檔。如圖5中所示，當(dāng)控制器36順序經(jīng)過檔1-5時，經(jīng)歷轉(zhuǎn)矩下降。減小的轉(zhuǎn)矩與增加的檔位相符，并向車輛乘客提供舒適并且平穩(wěn)的變速，從而，提供舒適并且平穩(wěn)的乘坐。應(yīng)注意雖然在整個說明中使用了具體的齒輪速比，不過這樣的齒輪速比只是例證性的，而不是對本發(fā)明的限制。但是，為了確保最佳的變速器性能，應(yīng)經(jīng)歷和圖5中所示的轉(zhuǎn)矩下降相類似的轉(zhuǎn)矩下降，而與當(dāng)檔位增大時每個檔位的特定轉(zhuǎn)矩值無關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種車輛的自動變速器，包括一個輸入軸；一個輸出軸；第一組多個檔；第二組多個檔；一系列的接合元件，所述一系列的接合元件在接合位置和分離位置之間工作；和一個控制器，所述控制器有選擇地在所述接合位置和所述分離位置之間切換所述一系列的接合元件，從而有選擇地使所述第一組多個檔之一或者所述第二組多個檔之一耦接所述輸入軸和所述輸出軸；其中所述控制器被安排成切換所述一系列的接合元件順序耦接所述第一組多個檔與所述輸入軸和所述輸出軸，以及根據(jù)檢測的車輛運(yùn)行狀態(tài)，在所述變速器的減檔操作期間，有選擇地使所述第一組多個檔或者所述第二組多個檔之一耦接所述輸入軸和所述輸出軸。
2.按照權(quán)利要求1所述的變速器，其中所述接合元件是離合器組合件。
3.按照權(quán)利要求2所述的變速器，其中所述離合器組合件包括多盤式離合器組合件。
4.按照權(quán)利要求2所述的變速器，其中所述離合器組合件包括制動離合器。
5.按照權(quán)利要求1所述的變速器，其中所述第二組多個檔被安排成提供與第一組多個檔提供的齒輪速比不同的齒輪速比。
6.按照權(quán)利要求1所述的變速器，其中如果在所述第一組多個檔的最高檔位下開始所述減檔操作，那么控制器根據(jù)變速器的所需轉(zhuǎn)矩輸出，切換所述一系列的接合元件，使得所述減檔操作包含順序減檔或者備選減檔，所述順序減檔包括有所述第一組多個檔，所述備選減檔包括有所述第二組多個檔。
7.按照權(quán)利要求6所述的變速器，其中所述備選減檔包括有與所述順序減檔相比高的齒輪速比。
8.按照權(quán)利要求1所述的變速器，其中只有一個接合元件被切換到所述接合位置，只有一個接合元件被切換到所述分離位置，從而在所述第一組多個檔或者所述第二組多個檔內(nèi)，或者在所述第一組多個檔和所述第二組多個檔之間換檔。
9.一種控制車輛的自動變速器的工作的方法，包括響應(yīng)車輛的駕駛員加速，從變速器的第一組多個檔中選擇一個檔；通過根據(jù)車速順序接合所述第一組多個檔，進(jìn)行加檔操作直到達(dá)到最高檔為止；和當(dāng)檢測到車輛的進(jìn)一步的駕駛員加速時，進(jìn)行減檔操作；所述減檔操作包括檢測車輛運(yùn)行狀態(tài)；檢測變速器工作狀態(tài)；和根據(jù)所述車輛和變速器工作狀態(tài)，接合所述第一組多個檔之一或者所述第二組多個檔之一的低速檔。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中檢測車輛運(yùn)行狀態(tài)包括檢測指示所需的漸進(jìn)減檔的條件，作為響應(yīng)，接合所述第一組多個檔中的一個低速檔。
11.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中檢測車輛運(yùn)行狀態(tài)包括檢測指示所需的高加速度減檔的條件，作為響應(yīng)，接合所述第二組多個檔中的一個低速檔。
12.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中檢測變速器工作狀態(tài)包括檢測變速器輸入軸和變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。
13.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中檢測變速器工作狀態(tài)包括檢測所述第一組多個檔的輸出軸的轉(zhuǎn)速。
14.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中接合所述第一組多個檔之一或者所述第二組多個檔之一的低速檔由變速器控制器完成，所述控制器接收車輛和變速器工作狀態(tài)，并根據(jù)所述工作狀態(tài)選擇恰當(dāng)?shù)臋n。
全文摘要
一種變速器，它包括輸入軸，輸出軸，第一組多個檔，第二組多個檔，和能夠在接合位置和分離位置之間工作的一系列的接合元件。還提供一個控制器，以便有選擇地在所述接合位置和所述分離位置之間切換所述一系列的接合元件，從而有選擇地使所述第一組多個檔之一或者所述第二組多個檔之一耦接所述輸入軸和所述輸出軸。所述一系列的接合元件在變速器的工作期間，順序耦接所述第一組多個檔與所述輸入軸和所述輸出軸，以及在變速器的減檔操作期間，有選擇地使所述第一組多個檔或者所述第二組多個檔之一耦接所述輸入軸和所述輸出軸。
文檔編號F16H61/00GK1755163SQ20051008972
公開日2006年4月5日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者侯塞因·A·杜拉, 羅波特·T·斯諾 申請人:戴姆勒-克萊斯勒公司