專利名稱：基于摩擦元件負(fù)荷檢測(cè)的換擋自動(dòng)變速器傳動(dòng)比的閉環(huán)扭矩階段控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車輛的自動(dòng)變速器領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及基于摩擦元件負(fù)荷水平 的換檔控制裝置和方法。
背景技術(shù)：
車輛中的多級(jí)變傳動(dòng)比自動(dòng)變速器系統(tǒng)利用用于自動(dòng)齒輪傳動(dòng)比換檔的多個(gè)摩 擦元件。廣義地說(shuō)，這些摩擦元件可以描述為扭矩產(chǎn)生元件，盡管通常它們叫做離合器或制 動(dòng)器。這種摩擦元件的作用是形成從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)到車輛驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力流路徑。在車輛加速 期間，當(dāng)對(duì)于給定的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)設(shè)置由于車速增加而傳動(dòng)比升檔時(shí)，作為變速器輸入軸 速度與變速器輸出軸速度的比的總速度比減少。由于對(duì)于任何給定的車輛速度的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié) 氣門(mén)設(shè)置增加，或者當(dāng)由于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)設(shè)置減小而車速減小時(shí)，進(jìn)行降檔以實(shí)現(xiàn)更大的 傳動(dòng)比。在現(xiàn)代自動(dòng)變速器中有各種行星齒輪結(jié)構(gòu)。但是，換檔運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本原理仍然相 似。利用通過(guò)行星齒輪組改變扭矩路徑來(lái)?yè)Q檔具有多個(gè)行星齒輪組的多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速 器伴隨有施加和/或釋放摩擦元件以改變速度和扭矩關(guān)系。摩擦元件通常用液壓或機(jī)械操 縱。在同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔的情況下，為了降低變速齒輪傳動(dòng)比，稱為 離去的(off-going)摩擦元件的第一壓力操縱的扭矩產(chǎn)生元件被釋放，同時(shí)稱為到來(lái)的 (on-coming)摩擦元件的第二壓力操縱的扭矩產(chǎn)生元件接合。一般的升檔事件分成準(zhǔn)備階 段、扭矩階段和慣性階段。在準(zhǔn)備階段中，到來(lái)的摩擦元件活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)以準(zhǔn)備其接合，同 時(shí)離去的摩擦元件扭矩保持能力階梯式地向著其釋放減小。在可以稱為扭矩傳遞階段的 扭矩階段期間，到來(lái)的摩擦元件扭矩上升，同時(shí)離去的摩擦元件仍然被接合。在扭矩階段期 間，自動(dòng)變速器的輸出軸扭矩通常下降，產(chǎn)生所謂的扭矩洞(torque hole)。當(dāng)?shù)絹?lái)的摩擦 元件產(chǎn)生足夠的扭矩時(shí)，離去的摩擦元件被釋放，標(biāo)志著扭矩階段的結(jié)束和慣性階段的開(kāi) 始。在慣性階段期間，到來(lái)的摩擦元件扭矩被調(diào)節(jié)以向著零減少其滑動(dòng)速度。當(dāng)?shù)絹?lái)的摩 擦元件滑動(dòng)速度達(dá)到零時(shí)，換檔事件完成。在同步的換檔中，離去的摩擦元件釋放的正時(shí)必需與到來(lái)的摩擦元件扭矩水平同 步，以提供穩(wěn)定的換檔感覺(jué)。過(guò)早的釋放導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)速度爆發(fā)(flare)和較深的扭矩洞，對(duì) 車內(nèi)人員引起可感覺(jué)到的換檔時(shí)沖擊。延遲的釋放引起齒輪元件的停頓(tie-up)，而且導(dǎo) 致不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)的深而寬的扭矩洞。常規(guī)的換檔控制依靠動(dòng)力傳動(dòng)系部件的速度測(cè) 量，例如發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器輸入軸的速度測(cè)量，以在扭矩階段期間控制離去的摩擦元件釋放 過(guò)程。常規(guī)的扭矩階段控制方法，按照預(yù)定的離去的摩擦元件致動(dòng)器力分布圖，通過(guò)基于預(yù) 校準(zhǔn)的正時(shí)的開(kāi)環(huán)控制從其鎖緊狀態(tài)釋放離去的摩擦元件。這種常規(guī)的方法不能確保最佳 的離去的摩擦元件釋放正時(shí)，并且因此導(dǎo)致不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)?？蛇x地，控制器可以利用速度信號(hào)計(jì)量離去的摩擦元件釋放正時(shí)。也就是，如果控制器檢測(cè)到齒輪停頓的跡象，這可能表現(xiàn)為輸入軸速度可測(cè)量地下降，則釋放離去的摩擦 元件。當(dāng)在到來(lái)的摩擦元件產(chǎn)生足夠的扭矩之前離去的摩擦元件過(guò)早地開(kāi)始釋放時(shí)，發(fā)動(dòng) 機(jī)速度或自動(dòng)變速器輸入軸速度可能以非受控方式迅速上升。如果檢測(cè)到這種所謂的發(fā)動(dòng) 機(jī)速度爆發(fā)，則控制器可以增加離去的摩擦元件控制力，以使自動(dòng)變速器輸入速度或離去 的摩擦元件滑動(dòng)速度迅速地下降。這種基于速度或基于滑動(dòng)的方法常常導(dǎo)致在齒輪停頓和 發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)之間的振蕩行為，引起不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)。而且，由于其對(duì)滑動(dòng)狀態(tài)的高靈敏度 以及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦力之間的不連續(xù)性，離去的摩擦元件滑動(dòng)控制非常困難。在扭矩階段 期間不能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的滑動(dòng)控制導(dǎo)致不希望的換檔沖擊。在非同步的自動(dòng)變速器的情況下，升檔事件涉及單獨(dú)的到來(lái)的摩擦元件的接合控 制，同時(shí)伴隨的通常單向耦合的離合器元件自動(dòng)脫離以減小傳動(dòng)比。非同步的升檔事件也 可以分成三個(gè)階段，這三個(gè)階段也叫做準(zhǔn)備階段、扭矩階段和慣性階段。非同步的升檔的準(zhǔn) 備階段是扭矩階段之前的一段時(shí)間。非同步升檔的扭矩階段是當(dāng)?shù)絹?lái)的摩擦元件扭矩為了 其接合有目的地升高直到單向耦合開(kāi)始滑動(dòng)或超限運(yùn)行的時(shí)間周期。這種定義不同于同步 換檔的定義，因?yàn)榉峭降膿Q檔不涉及單向耦合的或離去的摩擦元件的主動(dòng)控制。非同步 升檔的慣性階段是在扭矩階段之后當(dāng)單向耦合從開(kāi)始到滑動(dòng)的時(shí)間周期。根據(jù)常規(guī)的升檔 控制，在用于非同步的自動(dòng)變速器的升檔事件的扭矩階段期間，通過(guò)到來(lái)的摩擦元件傳遞 的扭矩由于其開(kāi)始接合而增加。非同步升檔自動(dòng)變速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)以這樣的方式構(gòu)造， 使得通過(guò)單向耦合傳遞的扭矩響應(yīng)于到來(lái)的摩擦元件扭矩增加而自動(dòng)減少。由于這種相互 作用的結(jié)果，自動(dòng)變速器輸出軸扭矩在扭矩階段期間下降，這再一次形成所謂的“扭矩洞”。 在單向耦合脫離之前，正如在前面所述的情況，較大的扭矩洞作為令人不愉快的換檔沖擊 可以被車內(nèi)人員感覺(jué)到?，F(xiàn)有技術(shù)換檔控制裝置的示例可以在美國(guó)專利No. 7，351，183中 找到，該專利結(jié)合于此供參考。在圖1中，用2示意地示出的變速器是具有控制器4的現(xiàn)有技術(shù)多級(jí)傳動(dòng)比變速 器的示例，其中傳動(dòng)比變化通過(guò)作用在單個(gè)齒輪元件上的摩擦元件來(lái)控制。來(lái)自車輛發(fā)動(dòng) 機(jī)5的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩分配給流體動(dòng)力變矩器12的扭矩輸入元件10。變矩器12的泵輪14以 已知的方式對(duì)渦輪16產(chǎn)生渦輪扭矩。渦輪扭矩分配給渦輪軸，該渦輪軸也是變速器輸入軸 18。圖1的變速器2包括簡(jiǎn)單的行星齒輪組20和組合的行星齒輪組21。齒輪組20具有永 久固定的太陽(yáng)輪S1、齒圈R1和可旋轉(zhuǎn)地支撐在托架22上的行星齒輪P1。變速器輸入軸18 可驅(qū)動(dòng)地連接于齒圈R1。組合的行星齒輪組21，有時(shí)也叫做維列奧克斯(Ravagineaux)行 星齒輪組，其具有較小的節(jié)園直徑太陽(yáng)輪S3、扭矩輸出齒圈R3、較大的節(jié)園直徑太陽(yáng)輪S2 和組合的行星小齒輪。該組合的行星小齒輪包括長(zhǎng)型小齒輪P2/3，該長(zhǎng)型小齒輪P2/3可驅(qū) 動(dòng)地接合短型行星小齒輪P3和扭矩輸出齒圈R3。長(zhǎng)型行星小齒輪P2/3還可驅(qū)動(dòng)地接合 短型行星小齒輪P3。短型行星小齒輪P3進(jìn)一步接合太陽(yáng)輪S3。齒輪組21的行星小齒輪 P2/3、P3可旋轉(zhuǎn)地支撐在組合托架23上。齒圈R3可驅(qū)動(dòng)地連接于扭矩輸出軸24，該扭矩 輸出軸24通過(guò)差速器和車橋總成(未示出)可驅(qū)動(dòng)地連接于車輛驅(qū)動(dòng)輪。齒輪組20是相 對(duì)于組合的齒輪組21串聯(lián)地設(shè)置的低速傳動(dòng)比齒輪組。通常，變速器2優(yōu)選包括用25示 出的鎖定或變矩器旁路離合器，以在變矩器扭矩倍增模式完成以及流體動(dòng)力學(xué)耦合模式開(kāi) 始之后將變速器輸入軸18直接連接于發(fā)動(dòng)機(jī)5。圖2示出了離合器和致動(dòng)摩擦元件接合和 釋放模式的圖表，該圖表用于建立變速器2的六個(gè)向前驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)比和一個(gè)倒檔傳動(dòng)比中的每一個(gè)。在以前四個(gè)向前驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)比運(yùn)行期間，托架P1通過(guò)軸26和向前摩擦元件A可驅(qū) 動(dòng)地連接于太陽(yáng)輪S3。在以第三傳動(dòng)比、第五傳動(dòng)比和倒檔運(yùn)行期間，直接摩擦元件B將 托架22可驅(qū)動(dòng)地連接于軸27，該軸27連接于較大的節(jié)園直徑太陽(yáng)輪S2。在以第四、第五 和第六向前驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)比運(yùn)行期間，超速檔摩擦元件E通過(guò)軸28將渦輪軸18連接于組合托 架23。在以第二和第六向前驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)比運(yùn)行期間，摩擦元件C用作太陽(yáng)輪S2的反作用制動(dòng) 器。在以第三向前驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)比運(yùn)行期間，直接摩擦元件B與向前摩擦元件A—起應(yīng)用。齒輪 組21的元件于是鎖定在一起以在軸28和輸出軸26之間產(chǎn)生直接驅(qū)動(dòng)連接。在向前驅(qū)動(dòng) 期間，向前摩擦元件A的扭矩輸出側(cè)通過(guò)扭矩傳輸元件29連接于直接摩擦元件B的扭矩輸 入側(cè)。在向前驅(qū)動(dòng)期間，直接摩擦元件B的扭矩輸出側(cè)通過(guò)扭矩傳輸元件30連接于軸27。 通過(guò)利用低的倒檔制動(dòng)器D和摩擦元件B建立倒檔驅(qū)動(dòng)。為了說(shuō)明圖1的變速器的同步的傳動(dòng)比升檔的一個(gè)示例，假定升檔發(fā)生在第一傳 動(dòng)比和第二傳動(dòng)比之間。對(duì)于這種1-2檔的升檔，摩擦元件C在換檔之前在釋放位置開(kāi)始 并且在換檔期間接合，而低/倒檔摩擦元件D在換檔前在接合位置開(kāi)始，并且在換檔期間被 釋放。向前摩擦元件A保持接合狀態(tài)，而摩擦元件B和超速檔摩擦元件E在整個(gè)換檔期間 保持脫離狀態(tài)。這種類型的變速器裝置更詳細(xì)的描述公開(kāi)在美國(guó)專利No. 7，216，025中，該 專利結(jié)合于此供參考圖3示出用于圖1的自動(dòng)變速器系統(tǒng)的從低速檔配置到高速檔配置的同步的摩擦 元件對(duì)摩擦元件升檔事件的一般過(guò)程。例如，上面已經(jīng)關(guān)于1-2檔同步傳動(dòng)比升檔對(duì)該過(guò) 程進(jìn)行了描述，其中，摩擦元件C是到來(lái)的摩擦元件，而低/倒檔摩擦元件D是離去的摩擦 元件，但并不意圖示出具體的控制方案。換檔事件分成三個(gè)階段準(zhǔn)備階段31、扭矩階段31和慣性階段33。在準(zhǔn)備階段31 期間，到來(lái)的摩擦元件活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)(未示出)以準(zhǔn)備其接合。同時(shí)，離去的摩擦元件控制 力減小以向著其釋放進(jìn)行，如34所示。在這個(gè)例子中，離去的摩擦元件D仍然保持以35所 示的足夠的扭矩能力，以保持其不滑動(dòng)，將變速器2保持在低速檔配置。但是，增加以36所 示的到來(lái)的摩擦元件控制力將減小在齒輪組21內(nèi)的凈扭矩流動(dòng)。因此，輸出軸扭矩在扭矩 階段32期間明顯下降，形成所謂的扭矩洞37。較大的扭矩洞作為令人不愉快的換檔沖擊 可以被車上的人感覺(jué)到。扭矩階段32將近結(jié)束時(shí)，離去的摩擦元件控制力下降到零，如38 所示，而到來(lái)的摩擦元件作用力繼續(xù)上升，如39所示。當(dāng)離去的摩擦元件D開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)扭 矩階段32結(jié)束并且慣性階段33開(kāi)始，如40所示。在慣性階段33期間，離去的摩擦元件D 滑動(dòng)速度上升，如41所示，同時(shí)如42所示的到來(lái)的摩擦元件滑動(dòng)速度朝著在43的零減小。 由于行星齒輪配置的變化，發(fā)動(dòng)機(jī)速度和變速器輸出速度44下降。在慣性階段33期間，由 分布圖45所示的輸出軸扭矩主要受由力分布圖46間接表示的到來(lái)的摩擦元件C扭矩能力 的影響。當(dāng)?shù)絹?lái)的摩擦元件C完成接合或當(dāng)其滑動(dòng)速度在43變成零時(shí)，慣性階段33結(jié)束， 完成換檔事件。圖4示出了同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔事件從低速檔配置到高速檔配置的 一般過(guò)程，其中，與圖3的情況相比，離去的摩擦元件D過(guò)早地釋放，如51所示。當(dāng)離去的 摩擦元件D被釋放時(shí)，其打破如圖1所示的自動(dòng)變速器輸入軸18和自動(dòng)變速器輸出軸24 之間的路徑，不再以低速檔傳動(dòng)比將扭矩傳遞給自動(dòng)變速器輸出軸。由于到來(lái)的摩擦元件C仍然帶有由在52的低作用力所示的足夠的接合扭矩，因此自動(dòng)變速器輸出軸扭矩大大下 降，形成能夠被感覺(jué)為換檔沖擊的深扭矩洞53。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)速度或變速器輸入速度快速增 加，如54所示，產(chǎn)生通常叫做發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)的狀態(tài)。較大的發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)水平作為令人不愉快 的噪聲可以被車內(nèi)人員聽(tīng)見(jiàn)。一旦到來(lái)的摩擦元件C產(chǎn)生如由在55的上升的控制力所示 的足夠的接合扭矩，則自動(dòng)變速器輸入速度開(kāi)始下降，并且輸出扭矩快速移動(dòng)到56處的水 平，該水平對(duì)應(yīng)于到來(lái)的摩擦元件控制力55。在一些條件下，這可能導(dǎo)致扭矩振蕩57，這種 振蕩作為令人不愉快的換檔沖擊能夠被車內(nèi)人員感覺(jué)到。圖5示出了從低速檔配置到高速檔配置的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔事件一般過(guò) 程，其中與圖3所示的情況相比，離去的摩擦元件釋放被延遲，如61所示。甚至當(dāng)?shù)絹?lái)的摩 擦元件C產(chǎn)生如由在65處的較大的實(shí)際控制力所示的較大扭矩后，離去的摩擦元件D仍然 保持接合。因此，變速器輸入扭矩繼續(xù)以低速檔傳動(dòng)比主要傳遞給輸出軸24。但是，較大的 到來(lái)的摩擦元件控制力65引起阻力扭矩，降低了自動(dòng)變速器輸出軸扭矩，形成深而寬的扭 矩洞63。這種狀態(tài)通常叫做齒輪元件停頓。嚴(yán)重的停頓可以被車內(nèi)人員感覺(jué)為換檔沖擊或 動(dòng)力損失。如圖3、圖4和圖5所示，相對(duì)于到來(lái)的摩擦元件扭矩能力，離去的摩擦元件釋放正 時(shí)的失去的同步化導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)或停頓。兩種狀態(tài)都導(dǎo)致在換檔期間改變?cè)谧詣?dòng)變速器 扭矩輸出軸24的扭矩水平和分布圖。如果這些狀態(tài)嚴(yán)重，它們導(dǎo)致不希望的驅(qū)動(dòng)經(jīng)歷，例 如不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)或能夠感覺(jué)到的換檔沖擊?，F(xiàn)有技術(shù)的方法試圖通過(guò)利用基于速度信 號(hào)測(cè)量的開(kāi)環(huán)離去的摩擦元件釋放控制，減輕失去的同步化的水平。其同樣試圖在動(dòng)態(tài)地 改變的換檔條件下通過(guò)在扭矩階段期間的開(kāi)環(huán)方法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的到來(lái)的摩擦元件接合扭矩。圖6示出了用于控制圖1中的自動(dòng)變速器2從低速檔配置到高速檔配置的摩擦元 件對(duì)摩擦元件升檔的現(xiàn)有技術(shù)的方法。在圖6中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的到來(lái)的摩擦元件控制 應(yīng)用于同步的或非同步的換檔所用的常規(guī)的扭矩階段控制。在這個(gè)例子中，離去的摩擦元 件D保持接合直到扭矩階段32結(jié)束。雖然重點(diǎn)放在扭矩階段控制上，但是圖6示出整個(gè)換 檔控制過(guò)程。如圖所示，換檔事件分成三個(gè)階段準(zhǔn)備階段31、扭矩階段31和慣性階段33。 在準(zhǔn)備階段31期間，到來(lái)的摩擦元件活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)(未示出)以準(zhǔn)備其接合。同時(shí)，離去 的摩擦元件控制力在34減小以朝著其釋放進(jìn)行。在扭矩階段32期間，控制器4通過(guò)基于 開(kāi)環(huán)的方法操控到來(lái)的摩擦元件致動(dòng)器，以遵循規(guī)定的到來(lái)的摩擦元件控制力分布圖64。 由于控制系統(tǒng)的易變性，實(shí)際的到來(lái)的摩擦元件控制力65可以不同于規(guī)定的分布圖64。即 便實(shí)際控制力65密切地遵循規(guī)定的分布圖64，但由于到來(lái)的摩擦元件接合過(guò)程對(duì)諸如潤(rùn) 滑油流動(dòng)和摩擦表面溫度的接合條件的敏感性，到來(lái)的摩擦元件接合扭矩在換檔與換檔之 間也仍然可以極大地變化。控制器4操控足夠的離去的摩擦元件控制力61，以保持離去的 摩擦元件D不滑動(dòng)，以將行星齒輪組保持在低速檔配置直到扭矩階段32結(jié)束。增加到來(lái)的 摩擦元件控制力65或接合扭矩將減小在低速檔配置內(nèi)的凈扭矩流動(dòng)。因此，在扭矩階段32 期間，輸出軸扭矩66明顯下降，形成所謂的扭矩洞63。如果到來(lái)的摩擦元件接合扭矩的易 變性明顯改變扭矩洞63的形狀和深度，則車內(nèi)人員可能經(jīng)受不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)?？刂破? 按照預(yù)先校準(zhǔn)的分布圖減少在38處的離去的摩擦元件致動(dòng)器力，以便在預(yù)定的正時(shí)67釋 放它。該釋放正時(shí)可以以到來(lái)的摩擦元件控制力62的操控值為基礎(chǔ)?？蛇x地，如果控制器 4檢測(cè)到明顯的齒輪停頓的跡象，則離去的摩擦元件D被釋放，這種停頓可以表現(xiàn)為在輸入軸速度44中的可檢測(cè)的下降。如在67處所示，當(dāng)離去的摩擦元件D被釋放并且開(kāi)始滑動(dòng) 時(shí)，慣性階段33開(kāi)始。在慣性階段33期間，離去的摩擦元件滑動(dòng)速度上升，如68所示，同 時(shí)到來(lái)的摩擦元件滑動(dòng)速度朝著零減小，如69所示。由于行星齒輪配置改變，變速器輸入 速度44下降。在慣性階段33期間，輸出軸扭矩66主要受到來(lái)的摩擦元件扭矩能力或控制 力65的影響。當(dāng)?shù)絹?lái)的摩擦元件進(jìn)入鎖定或接合位置而不滑動(dòng)時(shí)，換檔事件完成，如70處 所示。圖7示出了用于控制從低速檔配置到高速檔配置的同步升檔過(guò)程的另一種現(xiàn)有 技術(shù)的方法。在這個(gè)例子中，控制器4允許離去的摩擦元件D在扭矩階段32期間滑動(dòng)。雖 然重點(diǎn)放在扭矩階段控制上，但是圖7示出了整個(gè)換檔事件。在準(zhǔn)備階段31期間，到來(lái)的 摩擦元件活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)(stroke)以準(zhǔn)備其接合。同時(shí)，離去的摩擦元件控制力86減小以 朝著其滑動(dòng)進(jìn)行。在扭矩階段32期間，到來(lái)的摩擦元件控制力以受控方式升高。更具體 地，控制器4通過(guò)基于開(kāi)環(huán)的方法操控到來(lái)的摩擦元件致動(dòng)器以遵循規(guī)定的到來(lái)的摩擦元 件控制力分布圖87。由于控制系統(tǒng)的易變性，實(shí)際的到來(lái)的摩擦元件控制力88可以不同于 操控的分布圖87。即便實(shí)際的控制力88密切地遵循操控的分布圖87，但由于到來(lái)的摩擦 元件接合過(guò)程對(duì)諸如潤(rùn)滑油流動(dòng)和摩擦表面溫度的接合條件的敏感性，到來(lái)的摩擦元件接 合扭矩在換檔與換檔之間也仍然可以極大地變化。增加到來(lái)的摩擦元件控制力88或到來(lái) 的摩擦元件接合扭矩減小了在低速檔配置內(nèi)的凈扭矩流動(dòng)。這導(dǎo)致在扭矩階段32期間輸 出軸扭矩99減小，形成所謂的扭矩洞85。如果到來(lái)的摩擦元件接合扭矩中的易變性明顯改變扭矩洞85的形狀和深度，那 么車內(nèi)人員可能經(jīng)受不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)。深的扭矩洞可以被感覺(jué)為令人不愉快的換檔沖 擊。在扭矩階段32期間，離去的摩擦元件控制力被減小，如82所示，以引起最初的滑動(dòng)83。 控制器4試圖通過(guò)基于離去的摩擦元件速度96的閉環(huán)控制，將離去的摩擦元件滑動(dòng)保持在 目標(biāo)水平，該速度96可以直接測(cè)量或從在預(yù)定位置的速度測(cè)量中間接獲得。離去的摩擦元 件滑動(dòng)扭矩的離去的摩擦元件控制力82中的易變性可以改變扭矩洞85的形狀和深度，因 此影響換檔感覺(jué)。如果控制器4不利地允許離去的摩擦元件滑動(dòng)水平的突然增加，那么自 動(dòng)變速器輸入速度或發(fā)動(dòng)機(jī)速度90可以瞬時(shí)地驟增，引起所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)速度爆發(fā)或發(fā)動(dòng) 機(jī)爆發(fā)。發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)可以被車內(nèi)人員感覺(jué)為令人不愉快的聲音?？刂破?在所示的預(yù)定正時(shí)開(kāi)始離去的摩擦元件釋放過(guò)程，該正時(shí)可以以到來(lái)的 摩擦元件控制力93的操控值為基礎(chǔ)?？刂破?按照預(yù)先校準(zhǔn)的分布圖94降低離去的摩擦 元件控制力。如果離去的摩擦元件D的釋放在到來(lái)的摩擦元件C產(chǎn)生足夠的扭矩之前過(guò)早 地開(kāi)始，則發(fā)動(dòng)機(jī)速度或輸入軸速度可以以非受控方式快速上升。如果發(fā)動(dòng)機(jī)速度爆發(fā)90 被檢測(cè)到，那么控制器4增加離去的摩擦元件控制力，以延遲離去的摩擦元件釋放過(guò)程?？?選地，對(duì)于預(yù)定的離去的摩擦元件釋放正時(shí)，控制器4可以利用速度信號(hào)，以確定最終離去 的摩擦元件釋放正時(shí)。當(dāng)可以表現(xiàn)為輸入軸速度的可測(cè)量的下降的明顯的齒輪停頓跡象被 檢測(cè)到時(shí)，離去的摩擦元件D按照預(yù)先校準(zhǔn)的力分布圖被釋放。當(dāng)離去的摩擦元件扭矩能 力或控制力下降到不明顯的水平95時(shí)，慣性階段33開(kāi)始。在慣性階段33期間，離去的摩 擦元件滑動(dòng)速度上升96，同時(shí)到來(lái)的摩擦元件滑動(dòng)速度朝著零減小97。由于行星齒輪配置 的變化，變速器輸入軸速度下降，如98所示。在慣性階段33期間，輸出軸扭矩99主要受到 來(lái)的摩擦元件扭矩能力的影響，該扭矩能力由其控制力100表示。當(dāng)?shù)絹?lái)的摩擦元件C在101處變成牢固地接合時(shí)，換檔事件完成?？偠灾?，基于扭矩階段期間的開(kāi)環(huán)到來(lái)的摩擦元件控制的現(xiàn)有技術(shù)的方法，不 能解決扭矩階段期間的控制系統(tǒng)易變性和動(dòng)態(tài)改變換檔條件，導(dǎo)致不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)或令 人不愉快的換檔沖擊。具有預(yù)先校準(zhǔn)的控制力分布圖的預(yù)定的離去的摩擦元件釋放正時(shí)在 動(dòng)態(tài)地改變換檔條件下不能確保最佳正時(shí)，導(dǎo)致不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)或令人不愉快的換檔沖 擊。根據(jù)速度信號(hào)計(jì)量離去的摩擦元件釋放正時(shí)的可選的方法經(jīng)常導(dǎo)致在齒輪停頓和發(fā)動(dòng) 機(jī)爆發(fā)之間的振蕩行為，導(dǎo)致不穩(wěn)定的換檔感覺(jué)。而且，由于其對(duì)滑動(dòng)條件的高度的靈敏 性，離去的摩擦元件滑動(dòng)控制十分困難。此外，在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)之間存在較大的不連 續(xù)性，在初始滑動(dòng)控制期間引起大的扭矩?cái)_動(dòng)。在扭矩階段期間不能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的離去的摩 擦元件滑動(dòng)控制導(dǎo)致不希望的換檔沖擊。正如從上面的討論中所能夠看到的，在扭矩階段期間離去的摩擦元件和到來(lái)的摩 擦元件的可控制性是希望的，以便提供穩(wěn)定的和無(wú)縫的換檔質(zhì)量。依賴基于速度測(cè)量的開(kāi) 環(huán)方法的現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有任何方案解決協(xié)調(diào)地控制通過(guò)多盤(pán)離合器或帶式制動(dòng)器的扭矩的 問(wèn)題，并且因此在現(xiàn)有技術(shù)中需要一種變速器控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)使得在傳動(dòng)比變化期 間換檔時(shí)沖擊最小，該傳動(dòng)比變化不單獨(dú)依賴傳統(tǒng)的速度信號(hào)測(cè)量，而是依賴在傳動(dòng)比改 變的扭矩階段期間測(cè)量或估算在多片(plate)離合器或帶式制動(dòng)器中的摩擦元件負(fù)荷水 平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及基于自動(dòng)變速器系統(tǒng)的摩擦元件負(fù)荷水平的閉環(huán)換擋控制裝置和方 法，該裝置和設(shè)備在傳動(dòng)比改變的扭矩階段期間從低速檔構(gòu)形到高速檔構(gòu)形控制到來(lái)的摩 擦元件接合和離去的摩擦元件釋放過(guò)程。當(dāng)壓力操縱的扭矩產(chǎn)生元件選擇地接合和釋放 時(shí)，它們?cè)谧兯倨鼾X輪系統(tǒng)中形成扭矩流動(dòng)路徑。作用在離去的摩擦元件上的扭矩的負(fù)荷 直接測(cè)量或估算和到來(lái)的摩擦元件接合扭矩的直接測(cè)量和估算用來(lái)改善換檔感覺(jué)。為了實(shí) 現(xiàn)穩(wěn)定的換檔感覺(jué)，在第一實(shí)施例中扭矩負(fù)荷的測(cè)量用于預(yù)測(cè)最佳的離去的摩擦元件釋放 正時(shí)。當(dāng)作用在離去的摩擦元件上的扭矩負(fù)荷變成零或接近于零水平時(shí)，唯一地去定釋放 該離去的摩擦元件的理想正時(shí)。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的換檔感覺(jué)，到來(lái)的摩擦元件接合扭矩水平 的測(cè)量或估算用于閉環(huán)控制方法，以緊密地遵循給定的目標(biāo)軌跡。具體地說(shuō)，用于控制多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速器中傳動(dòng)比換檔的方法用于車輛動(dòng)力傳 動(dòng)系。該自動(dòng)變速器包括輸入扭矩源、扭矩輸出部件、從輸入扭矩源到扭矩輸出部件形成多 個(gè)扭矩流動(dòng)路徑的齒輪裝置，以及第一和第二壓力致動(dòng)的扭矩產(chǎn)生元件，該扭矩產(chǎn)生元件 在傳動(dòng)比升檔事件期間用于從具有低傳動(dòng)比的第一齒輪構(gòu)形到具有高傳動(dòng)比的第二齒輪 構(gòu)形的換檔。該升檔事件具有準(zhǔn)備階段、扭矩階段和慣性階段。扭矩階段可以叫做扭矩傳 輸階段。在準(zhǔn)備階段期間保持第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力防止滑動(dòng)。在扭矩階段期間測(cè) 量或估算通過(guò)第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量。根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，在扭矩 階段期間第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力通過(guò)基于測(cè)量或估算的接合扭矩的閉環(huán)控制而增 加。在扭矩階段期間保持第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，直到通過(guò)該第一扭矩產(chǎn)生元件傳 遞的扭矩的量下降到預(yù)定量以下，并且然后減小第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力。根據(jù)本發(fā) 明的第二優(yōu)選實(shí)施例，在扭矩階段期間第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力根據(jù)測(cè)量的或估算的扭矩來(lái)控制，使得在所有時(shí)間傳遞的扭矩在到來(lái)的摩擦元件的有限的控制帶寬下被嚴(yán)格控 制。在扭矩階段期間仍然保持第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，直到通過(guò)第一扭矩產(chǎn)生元件 傳遞的扭矩下降到預(yù)定量以下，并且然后減小第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力。根據(jù)另一方面，提供一種用于控制車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速器中的 傳動(dòng)比變檔的方法，該自動(dòng)變速器包括輸入扭矩源、扭矩輸出部件、從輸入扭矩源到扭矩輸 出部件形成多個(gè)扭矩流動(dòng)路徑的齒輪裝置，以及第一和第二壓力致動(dòng)的扭矩產(chǎn)生元件，該 扭矩產(chǎn)生元件在具有準(zhǔn)備階段、扭矩階段和慣性階段的傳動(dòng)比升檔事件期間，分別用于形 成具有低傳動(dòng)比的第一齒輪構(gòu)形和具有高傳動(dòng)比的第二齒輪構(gòu)形。該方法包括在準(zhǔn)備階段 期間保持第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力防止滑動(dòng)；在扭矩階段期間確定通過(guò)第一扭矩產(chǎn)生 元件傳遞的扭矩的量；在扭矩階段期間增加第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力；以及基于通過(guò) 第一扭矩產(chǎn)生元件的轉(zhuǎn)傳遞的扭矩的量，確定釋放該第一扭矩產(chǎn)生元件的正時(shí)。根據(jù)又一方面，提供一種用于控制車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速器中的 傳動(dòng)比換檔的方法。該自動(dòng)變速器包括輸入扭矩源、扭矩輸出部件、從輸入扭矩源到扭矩輸 出部件形成多個(gè)扭矩流動(dòng)路徑的齒輪裝置，以及第一和第二壓力致動(dòng)的扭矩產(chǎn)生元件，該 扭矩產(chǎn)生元件在具有準(zhǔn)備階段、扭矩階段和慣性階段的傳動(dòng)比升檔事件期間，用于從具有 低傳動(dòng)比的第一齒輪構(gòu)形到具有高傳動(dòng)比的第二齒輪構(gòu)形換擋。該方法包括在準(zhǔn)備階段期 間保持第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力防止滑動(dòng)；在扭矩階段期間確定通過(guò)第二扭矩產(chǎn)生元 件傳遞的扭矩的量；在扭矩階段期間根據(jù)確定的扭矩量，以希望的比率增加第二扭矩產(chǎn)生 元件的扭矩能力，以便至少在一部分扭矩階段，產(chǎn)生通過(guò)該第二扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩 的量的閉環(huán)控制；以及在扭矩階段期間保持第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，直到通過(guò)該第 一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量下降到預(yù)定量以下，并且然后減小第一扭矩產(chǎn)生元件的扭 矩能力。一種用于控制車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速器的系統(tǒng)，包括用于改變第 一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力第一致動(dòng)器，和用于測(cè)量通過(guò)第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的 量負(fù)荷傳感器或估算器。設(shè)置第二致動(dòng)器用于增加第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力。優(yōu)選 地，該傳遞的扭矩基于測(cè)量的或估算的扭矩以閉環(huán)方式控制。在扭矩階段期間控制器保持 第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，直到通過(guò)第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量下降到預(yù)定量 以下。其后控制器減小第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力。由于這種設(shè)置，減小發(fā)動(dòng)機(jī)暴發(fā)和 換檔時(shí)沖擊。本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述連同附圖一起將 變得更清楚，其中在多個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記指的是對(duì)應(yīng)的零部件。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自動(dòng)變速器系統(tǒng)的齒輪配置的示意圖；圖2是示出了離合器和制動(dòng)器摩擦元件接合和釋放模式的圖表，該圖表用于產(chǎn)生 用于圖1中示意性地示出的變速器的六個(gè)前進(jìn)傳動(dòng)比和一個(gè)倒檔傳動(dòng)比中的每一個(gè)；圖3是用于圖1的現(xiàn)有技術(shù)的自動(dòng)變速器系統(tǒng)從低速檔配置到高速檔配置的同步 的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔事件的一般過(guò)程的曲線圖。圖4是從低速檔配置到高速檔配置的同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔事件一般過(guò)程的曲線圖，其中與圖3所示的情況相比離去的摩擦元件被過(guò)早地釋放。圖5是從低速檔配置到高速檔配置的同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔事件一般 過(guò)程的曲線圖，其中與圖3所示的情況相比，離去的摩擦元件釋放被延遲。圖6是用于圖1中的自動(dòng)變速器系統(tǒng)的基于動(dòng)力傳動(dòng)系部件的速度測(cè)量從低速檔 配置到高速檔配置的現(xiàn)有技術(shù)同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔控制的曲線圖，其中離去的 摩擦元件在扭矩階段保持鎖緊。圖7是用于圖1中的自動(dòng)變速器系統(tǒng)的基于動(dòng)力傳動(dòng)系部件的速度測(cè)量從低速檔 配置到高速檔配置的現(xiàn)有技術(shù)同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔控制的曲線圖，其中離去的 摩擦元件在扭矩階段滑動(dòng)。圖8是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例用于包括負(fù)荷傳感器設(shè)置的自動(dòng)變速器系統(tǒng) 的齒輪配置的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例基于作用在離去的摩擦元件上的扭矩負(fù)荷的直 接測(cè)量或估算，用于圖8的自動(dòng)控制系統(tǒng)的從低速檔配置到高速檔配置的同步的摩擦元件 對(duì)摩擦元件升檔控制的曲線圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的到來(lái)的摩擦元件控制方法的流程圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的離去的摩擦元件釋放控制方法的流程圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的用于確定離去的摩擦元件的理想釋放正 時(shí)的過(guò)程的曲線圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的換檔控制方法的流程圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，基于作用在離去的摩擦元件和到來(lái)的 摩擦元件上的扭矩負(fù)荷的直接測(cè)量或估算，用于圖8的自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的從低速檔配 置到高速檔配置的同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔控制的曲線圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的到來(lái)的摩擦元件換檔控制方法的流 程圖；圖16A示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的安裝在摩擦元件端片的兩個(gè)齒之 間的負(fù)荷傳感器組件，其用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖16B示出安裝在變速器箱中的圖16A的負(fù)荷傳感器組件；圖17A示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，其設(shè)置成緊靠從摩 擦元件的端片伸出的銷，以用于測(cè)量離去的摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖17B示出安裝在變速器箱中的圖17A的負(fù)荷傳感器組件；圖18示出本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器，該負(fù)荷傳感器用薄膜型負(fù)荷 傳感器構(gòu)成并且附連到用于測(cè)量離去的摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平的齒；圖19示出本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器用金屬橫 桿構(gòu)成，用于測(cè)量離去的摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖20示出本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器組件安裝 在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖21A-21C示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器 組件安裝在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖22A和22B示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器組件安裝在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖23示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器組件 安裝在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖24示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的曲線圖；圖25示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器組件 安裝在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖26示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器組件 安裝在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖27示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器組件 安裝在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；圖28示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件，該負(fù)荷傳感器組件 安裝在帶式制動(dòng)器型摩擦元件上，用于測(cè)量該摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷水平；以及圖29示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的曲線圖。
具體實(shí)施例方式從參考圖8開(kāi)始，圖8示出采用本發(fā)明的自動(dòng)變速器。由于這種自動(dòng)變速器裝置 類似于圖1中示意地示出的自動(dòng)變速器裝置，因此所有相同的零部件用對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表 示，并且因此在這里對(duì)這些相同的零部件不進(jìn)行重復(fù)的討論。而是，特別重要的是增加位于 摩擦元件C中的扭矩傳感器120、位于摩擦元件D中的負(fù)荷傳感器130、以及位于變速器輸 出軸24中的扭矩傳感器131，所有的傳感器都連接于用于控制變速器2的各種功能的控制 器4，這將在下面詳細(xì)地描述。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的扭矩階段控制方法，該方法用于圖8中的自 動(dòng)變速器系統(tǒng)從低速檔配置到高速檔配置的同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔。在這里所示 的到來(lái)的摩擦元件控制方法也能夠應(yīng)用于非同步換檔控制。換檔事件分成三個(gè)階段準(zhǔn)備 階段31、扭矩階段32和慣性階段33。在準(zhǔn)備階段31期間，到來(lái)的摩擦元件活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 以準(zhǔn)備其接合。同時(shí)，離去的摩擦元件控制力或其扭矩能力減小以朝著其釋放進(jìn)行，如404 所示。在扭矩階段32期間，到來(lái)的摩擦元件控制力以控制的方式升高，如405所示。更具體 地說(shuō)，在扭矩階段32期間，控制器4通過(guò)直接基于到來(lái)的摩擦元件接合扭矩407的測(cè)量的 閉環(huán)控制而操控到來(lái)的摩擦元件致動(dòng)器以遵循目標(biāo)到來(lái)的摩擦元件接合扭矩分布圖406。 到來(lái)的摩擦元件扭矩407可以利用根據(jù)本發(fā)明的負(fù)荷傳感器直接測(cè)量，這在下面詳細(xì)地描 述。到來(lái)的摩擦元件接合扭矩直接影響傳遞給車輪的變速器輸出扭矩。這種基于扭矩的閉 環(huán)控制消除或大大減少了到來(lái)的摩擦元件接合扭矩靈敏性對(duì)硬件易變性和換檔條件的影 響，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的換檔感覺(jué)，而與換檔條件無(wú)關(guān)。對(duì)于直接測(cè)量可選地，到來(lái)的摩擦元件扭矩能夠利用圖8所示的扭矩傳感器131 從變速器輸出軸扭矩的測(cè)量來(lái)確定。數(shù)學(xué)上，到來(lái)的摩擦元件扭可以描述為測(cè)量的 輸出軸扭矩；的函數(shù)T0CE(t) = G0CET0S(t)方程(1)其中可以基于給定的齒輪組幾何結(jié)構(gòu)容易地得到。還可選地，到來(lái)的摩擦元件扭矩能夠根據(jù)在預(yù)定位置(i = 1,2,…，n)的略微變化的變速器部件速度0^通過(guò)下面的方程(2)進(jìn)行估算。Toce(t) = Ftrans("^t) 方程(2)其中t表示時(shí)間，F(xiàn)trans表示變速器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述。更具體地說(shuō)，由于到來(lái)的摩 擦元件接合扭矩上升407，因此通過(guò)各種變速器部件傳遞的扭矩水平也變化。這形成了小的 但是可檢測(cè)的…的變化。變速器模型，F(xiàn)trans能夠容易推導(dǎo)出，以在扭矩階段32期間當(dāng)離 去的摩擦元件保持鎖緊時(shí)估算到來(lái)的摩擦元件接合扭矩?？刂破?操控足夠的離去的摩擦元件控制力408，以使其保持不滑動(dòng)，在扭矩階段 32期間保持行星齒輪組在低速檔配置中。由于到來(lái)的摩擦元件接合扭矩407增加，反作用 扭矩作用在設(shè)置于變速器箱的部件上。更具體地說(shuō)，在這種情況下，通過(guò)離去的摩擦元件傳 遞的扭矩或作用在離去的摩擦元件D上的扭矩負(fù)荷409成比例地減少。離去的摩擦元件負(fù) 荷水平409能夠利用例如在下面詳細(xì)描述的扭矩傳感器直接監(jiān)控?？蛇x地，在扭矩階段32 期間當(dāng)離去的摩擦元件保持鎖緊時(shí)，離去的摩擦元件負(fù)荷水平409能夠從測(cè)量的到來(lái) 的摩擦元件接合扭矩1_ 407或從根據(jù)方程(3)估算的到來(lái)的摩擦元件接合扭矩1~_407計(jì) 笪弁。Toge (t) = Foce/oge (Toce (t)) 方程(3)其中FraAx;E表示在低速檔配置的到來(lái)的摩擦元件C和離去的摩擦元件D之間的扭 矩比例，并且能夠根據(jù)齒輪組的幾何結(jié)構(gòu)獲得。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)作用在離去的摩擦元件D上 的扭矩負(fù)荷變成零或接近于零水平時(shí)，離去的摩擦元件D在理想的正時(shí)被釋放。如410所 示，當(dāng)離去的摩擦元件負(fù)荷409在411接近零時(shí)，變速器控制器4開(kāi)始離去的摩擦元件D的 釋放過(guò)程。如412所示，離去的摩擦元件扭矩由于沒(méi)有滑動(dòng)控制而快速下降。由于沒(méi)有包含 離去的摩擦元件滑動(dòng)控制，該方法對(duì)離去的摩擦元件中斷(break-away)摩擦系數(shù)易變性 不敏感。此外，412所示的離去的摩擦元件D的快速釋放幾乎不引起在輸出軸扭矩413中的 擾動(dòng)，因?yàn)樵卺尫潘查g離去的摩擦元件負(fù)荷水平接近于零，如411所示。一旦其控制力達(dá)到 不明顯的水平，離去的摩擦元件D在411開(kāi)始滑動(dòng)。在慣性階段33期間，基于到來(lái)的摩擦 元件滑動(dòng)測(cè)量可以利用常規(guī)的控制方法。如415所示離去的摩擦元件滑動(dòng)速度增加，而如 416所示到來(lái)的摩擦元件滑動(dòng)速度減小。由于行星齒輪配置變化，變速器輸入速度下降，如 417所示。在慣性階段33期間，輸出軸扭矩418主要受到來(lái)的摩擦元件扭矩水平419的影 響。對(duì)于常規(guī)控制可選地，可以繼續(xù)采用基于測(cè)量或估算的到來(lái)的摩擦元件扭矩的閉環(huán)控 制。當(dāng)?shù)絹?lái)的摩擦元件C完成接合或當(dāng)其滑動(dòng)速度變成零時(shí)，如420所示，換檔事件完成。圖10示出在圖9所示的在扭矩階段期間閉環(huán)到來(lái)的摩擦元件接合扭矩控制的流 程圖。步驟430是扭矩階段32的開(kāi)始。在步驟431，控制器4選擇希望的到來(lái)的摩擦元件 扭矩，并且在步驟432，測(cè)量或估算實(shí)際的扭矩。然后在步驟433，根據(jù)測(cè)量的/估算的扭矩 水平和實(shí)際扭矩水平之間的差，由控制器4調(diào)節(jié)到來(lái)的摩擦元件致動(dòng)器。在步驟434，控制 器4判斷扭矩階段是否結(jié)束，并且如果已經(jīng)結(jié)束，則在步驟436控制器4開(kāi)始慣性階段33。圖11示出在圖9所示的在扭矩階段32期間離去的摩擦元件扭矩控制過(guò)程的流程 圖。在扭矩階段32開(kāi)始處，該過(guò)程在步驟440開(kāi)始。在步驟441，通過(guò)鎖緊的離去的摩擦 元件D傳遞的負(fù)荷被直接測(cè)量或估算。在步驟442，當(dāng)其負(fù)荷水平下降到低于預(yù)定水平時(shí)， 離去的摩擦元件D在步驟444被立即釋放。在扭矩階段32結(jié)束處，控制過(guò)程在步驟445結(jié) 束o
對(duì)于絕對(duì)負(fù)荷水平的測(cè)量或估算，可選地，圖12示出基于根據(jù)本發(fā)明的相對(duì)負(fù)荷 的測(cè)量或估算，確定離去的摩擦元件D的理想釋放正時(shí)的過(guò)程。圖12示出在圖9所示的升 檔事件期間作用在離去的摩擦元件D上的實(shí)際負(fù)荷分布圖451和被扭矩傳感器130測(cè)量的 相對(duì)負(fù)荷分布圖L(t)452。優(yōu)選實(shí)施例只需要相對(duì)負(fù)荷分布圖L(t)452。優(yōu)選地，相對(duì)負(fù)荷 分布圖L(t)452用反映實(shí)際負(fù)荷分布圖451的未校準(zhǔn)的傳感器輸出來(lái)構(gòu)造，而非其絕對(duì)水 平。這個(gè)特征不需要在整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)全部的傳感器校準(zhǔn)。還使得優(yōu)選實(shí)施例在所有的時(shí) 間對(duì)傳感器輸出漂移不敏感。但是，優(yōu)選實(shí)施例依賴于對(duì)傳感器測(cè)量k 453的了解，傳感 器測(cè)量k 453對(duì)應(yīng)于零離去的摩擦元件負(fù)荷水平454。正如經(jīng)常需要的，通過(guò)在車輛變速 器2處在空檔或沒(méi)有負(fù)荷施加在離去的摩擦元件D上的類似的條件下的同時(shí)對(duì)傳感器輸出 采樣，能夠容易地確定傳感器測(cè)量k 453。在扭矩階段32期間，變速器控制器4收集相對(duì) 負(fù)荷數(shù)據(jù)455以動(dòng)態(tài)地構(gòu)造相對(duì)負(fù)荷分布圖L(t)452。然后，控制器4外推L(t)以預(yù)測(cè)tQ 457，其中LUJ =1^。一旦、457預(yù)先得到，控制器4預(yù)測(cè)何時(shí)開(kāi)始離去的摩擦元件釋放 過(guò)程。具體說(shuō)，控制器4在458所示的等于At的時(shí)刻開(kāi)始該釋放過(guò)程，其中At是使 離去的摩擦元件控制力快速下降到零所需要的時(shí)間。以這種方式，當(dāng)實(shí)際的離去的摩擦元 件負(fù)荷水平為在附圖標(biāo)記454所示的零或接近零時(shí)，在理想的正時(shí)、457或接近理想的正 時(shí)、457，離去的摩擦元件D開(kāi)始滑動(dòng)。圖13示出根據(jù)本發(fā)明的新的升檔控制方法的流程圖。在步驟461的同步升檔事 件的準(zhǔn)備階段31期間，在步驟462離去的摩擦元件扭矩能力或作用力減小以保持水平而不 允許任何滑動(dòng)，同時(shí)在步驟463，到來(lái)的摩擦元件活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在扭矩階段32期間，在步 驟465變速器控制器4利用在下面進(jìn)一步描述的扭矩傳感器130以預(yù)先規(guī)定的采樣的頻率 測(cè)量作用在離去的摩擦元件D上的相對(duì)負(fù)荷水平?？刂破?重復(fù)這個(gè)測(cè)量步驟465，直到在 步驟466收集到足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)，用于在步驟467動(dòng)態(tài)構(gòu)造相對(duì)負(fù)荷分布圖，該分布圖將負(fù)荷 示作時(shí)間L(t)的函數(shù)。一旦獲得相對(duì)負(fù)荷分布圖L(t)，控制器4在步驟468預(yù)測(cè)理想的 離去的摩擦元件釋放正時(shí)、，以使Laj =1^。其中k對(duì)應(yīng)于離去的摩擦元件D上的基本 零負(fù)荷水平。控制器4如步驟469所示在‘-At開(kāi)始離去的摩擦元件釋放過(guò)程，其中At 是使離去的摩擦元件作用力快速下降到零所需要的預(yù)先規(guī)定的時(shí)間?？蛇x地，控制器4可 以在tttoes開(kāi)始離去的摩擦元件釋放過(guò)程，使得L(tttoes) = Lttoes，其中Lthres是預(yù)定的閾值。 在扭矩階段32期間，離去的摩擦元件D不需要滑動(dòng)控制。當(dāng)離去的摩擦元件D被釋放時(shí)， 慣性階段33開(kāi)始。優(yōu)選地，在扭矩階段32期間，圖10所示的控制方法應(yīng)用于到來(lái)的摩擦 元件C。在慣性階段33期間可以應(yīng)用基于速度信號(hào)的常規(guī)的到來(lái)的摩擦元件控制。在步驟 473，當(dāng)?shù)絹?lái)的摩擦元件C變成牢固地接合時(shí)，在步驟474換檔事件完成。圖14示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該實(shí)施例涉及具有到來(lái)的摩擦元件 致動(dòng)器的變速器系統(tǒng)，與采樣的負(fù)荷測(cè)量時(shí)間相比，該變速器系統(tǒng)可以不具有足夠的控制 帶寬。在扭矩階段32的開(kāi)始，基于在如間隔481所示的在、和、之間的整個(gè)時(shí)間間隔At 上預(yù)先校準(zhǔn)的斜率480，變速器控制器升高到來(lái)的摩擦元件致動(dòng)器的力。在間隔481期間， 到來(lái)的摩擦元件負(fù)荷被測(cè)量或者用比At更精細(xì)的采樣時(shí)間估算，以構(gòu)造接合扭矩分布圖 482。與目標(biāo)扭矩分布圖483相比，如果該測(cè)量或估算的扭矩分布圖482示出緩慢的上升， 則控制器4在、和t2之間的下一個(gè)間隔485增大被操控的到來(lái)的摩擦元件控制力的斜率。 另一方面，如果實(shí)際扭矩上升得比目標(biāo)分布圖快，則控制器4減小被操控的到來(lái)的摩擦元件控制力的斜率。例如在、和t2之間的間隔485期間，到來(lái)的摩擦元件負(fù)荷被測(cè)量或者用 比A t更精細(xì)的采樣時(shí)間估算，以構(gòu)造接合扭矩分布圖486。該接合扭矩的測(cè)量或估算的斜 率486與目標(biāo)分布圖487進(jìn)行比較，以確定用于下一個(gè)控制間隔的被操控的力分布圖的斜 率488。重復(fù)這個(gè)過(guò)程直到扭矩階段32結(jié)束。離去的摩擦元件釋放控制與圖9所示的相 同。圖15示出在圖14所示的扭矩階段期間可選的閉環(huán)到來(lái)的摩擦元件接合扭矩控制 的流程圖。在步驟520示出扭矩階段32的開(kāi)始。按照路徑521，在步驟522，測(cè)量或估算離 去的摩擦元件扭矩，并且在步驟523用該離去的摩擦元件形成扭矩分布圖482。該方法必 需通過(guò)如確定方框524和返回回路525所示的多次迭代。在步驟526計(jì)算扭矩斜率分布圖 486或扭矩分布圖482的平均導(dǎo)數(shù)，并且同時(shí)在步驟527計(jì)算希望的目標(biāo)斜率分布圖487， 并且在528與扭矩斜率分布圖486進(jìn)行比較。致動(dòng)器力斜率在步驟529增加或在步驟530 減小，并且該過(guò)程在步驟531、532繼續(xù)，直到扭矩階段32結(jié)束。然后在步驟533該過(guò)程進(jìn) 行到慣性階段33。雖然在上面已經(jīng)討論換檔控制，但是現(xiàn)在將討論各種負(fù)荷傳感器組件的結(jié)構(gòu)。圖 16A、16B、17A、17B、18和19示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件的多種優(yōu)選的 實(shí)施例，這些傳感器組件用于測(cè)量作用在離去的摩擦元件D或到來(lái)的摩擦元件C上的相對(duì) 負(fù)荷水平。圖16A示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的負(fù)荷傳感器組件601結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖16A 中，傳感器組件601安裝在離去的摩擦元件D的端片604的兩個(gè)齒602、603之間。組件 601包括芯605、負(fù)荷傳感器606和套筒607。芯605優(yōu)選用金屬制造，例如鋼或鋁，并且通 過(guò)固定螺釘609牢固地固定于變速器殼體608。負(fù)荷傳感器606優(yōu)選是用壓力敏感材料 (pressure-resistive material)制造的薄膜型傳感器。傳感器606產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于負(fù)荷力610 的相對(duì)水平的電信號(hào)。保護(hù)傳感器606的套筒607優(yōu)選用橡膠、塑料或金屬制造。雖然蓋 子607也叫做套筒或蓋子，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語(yǔ)是可以互換的。圖16B示出在變速器殼 體608中的傳感器組件601的安裝。傳感器組件601牢固地設(shè)置在花鍵軸齒正交地設(shè)置的 位置處。當(dāng)安裝離去的摩擦元件片時(shí)，端片604圍繞傳感器組件601密配合，對(duì)傳感器606 提供預(yù)負(fù)荷。因此即便當(dāng)沒(méi)有負(fù)荷作用在離去的摩擦元件D或其端片604上時(shí)，傳感器606 也優(yōu)選指示非零的輸出L0。在換檔事件期間，當(dāng)扭矩負(fù)荷如箭頭610所示地施加時(shí)，來(lái)自傳 感器606的輸出提供在離去的摩擦元件D上的負(fù)荷的相對(duì)測(cè)量。當(dāng)這個(gè)實(shí)施例被用于測(cè)量 作用在離去摩擦摩擦元件上的相對(duì)負(fù)荷時(shí)，例如，當(dāng)傳感器130用來(lái)測(cè)量摩擦元件D上的負(fù) 荷時(shí)，很容易理解，當(dāng)傳感器輸出水平達(dá)到對(duì)應(yīng)于零負(fù)荷水平的L0時(shí)，最佳摩擦元件釋放 正時(shí)被確定。圖17A和17B示出具有與圖16A的組件601類似結(jié)構(gòu)的另一個(gè)傳感器組件611。 組件611包括一個(gè)固定的芯612、力傳感器613和套筒614。但是，如圖17A所示，組件611 設(shè)置成緊靠固定于離去的摩擦元件D的端片的銷615。傳感器613被預(yù)加載靠在銷615上， 在沒(méi)有作用在離去的摩擦元件端片616 (圖17B)上的扭矩負(fù)荷的情況下提供非零的輸出。 當(dāng)扭矩負(fù)荷作用在離去的摩擦元件D上時(shí)，銷615被力617壓緊，通過(guò)套筒714緊靠傳感器 613。這使傳感器613能夠提供在離去的摩擦元件D上的扭矩負(fù)荷的相對(duì)測(cè)量。圖17B示出 傳感器組件611和具有在變速器殼體618中的銷615的離去的摩擦元件端片616的視圖。圖18示出本發(fā)明的另一個(gè)潛在的實(shí)施例，其中薄膜型力傳感器621直接連接于摩擦元件片623的齒622，該齒622用保護(hù)套筒624覆蓋。套筒624優(yōu)選用橡膠、塑料或金屬 制造。當(dāng)片623安裝在變速器殼體625中時(shí)，傳感器621通過(guò)套筒層624直接測(cè)量在摩擦 元件齒622和花鍵軸627之間的接觸負(fù)荷，提供作用在離去的摩擦元件D上的負(fù)荷的相對(duì)測(cè)量。圖19示出本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中牢固地固定于變速器殼體632的金屬 橫桿631被安裝并位于離去的摩擦元件片635的兩個(gè)齒633、634之間。當(dāng)作用在片635上 的負(fù)荷水平636變化時(shí)，橫桿631的應(yīng)力水平發(fā)生變化。該應(yīng)力水平通過(guò)應(yīng)力傳感器673 檢測(cè)，提供作用在離去的摩擦元件D上的扭矩負(fù)荷的相對(duì)測(cè)量。優(yōu)選地可以添加蓋子以保 護(hù)應(yīng)力傳感器637。圖20、21A、21B、21C、22A、22B和23-29示出本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例，這些實(shí)施例 涉及直接測(cè)量摩擦元件中的扭矩。更具體地說(shuō)，圖20示出具有負(fù)荷傳感組件731的帶式制 動(dòng)器系統(tǒng)700的局部視圖。該制動(dòng)器系統(tǒng)700包括帶式條732的固定端、銷或鉤子733以 及固定支架734。帶式條732優(yōu)選或者是單包層或者雙包層型。負(fù)荷傳感器組件731包括 組件芯735、負(fù)荷傳感器單元736以及保護(hù)套筒或蓋子737。組件芯735用金屬制造并且用 螺釘739或任何其他裝置牢固地安裝于變速器殼體738。蓋子737可以用金屬、橡膠、塑料 或任何其他材料制造。蓋子737保護(hù)傳感器單元736不直接與銷或鉤子733接觸，從而減 少傳感器材料磨損。蓋子737可以用隔熱材料制造以保護(hù)傳感器736不受熱的影響。蓋子 737還可以用作保護(hù)罩防止任何其他有害條件，包括與變速器油的電化學(xué)反應(yīng)。負(fù)荷傳感 器單元736設(shè)置在芯735和蓋子737之間，其可以是壓力敏感薄膜型負(fù)荷傳感器。傳感器 736的末端通過(guò)蓋子737設(shè)置成緊靠銷733。當(dāng)控制帶接合時(shí)，條732被液力伺服機(jī)構(gòu)(在 下面詳細(xì)描述)沿著用箭頭740所示的方向拉動(dòng)。帶式條732被稍稍拉伸，緊靠負(fù)荷傳感 器736推動(dòng)銷或鉤子733。負(fù)荷傳感器736根據(jù)接觸力的大小產(chǎn)生電信號(hào)。S卩，傳感器736 在銷733的位置提供帶張力的相對(duì)測(cè)量。該電信號(hào)被傳輸給數(shù)據(jù)采集單元(未示出)并且 然后通過(guò)電纜741傳輸給控制器4。圖21A、21B和21C詳細(xì)示出帶式條的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。在圖21A中，帶式條732具有穿 孔的部分并且彎曲以形成銷或鉤子753和孔752。在帶接合期間孔752也用作放油孔。在 圖21B中，小銷或塊754被鉚接、螺紋連接或焊接于條732?？蛇x地，銷或鉤子755可以形成 為固定支架734的一部分，如圖21C所示。銷755連接于帶固定支架734而不是條732。傳 感器組件731設(shè)置成緊靠銷755。由于支架734比條732硬，因此在保持和接合兩者期間， 在加載條件下它的應(yīng)力比較小。因此，通過(guò)銷755的微小的位移作用在負(fù)荷傳感器736上 的力的水平明顯減小。較低的應(yīng)力水平提高傳感器組件731的壽命，同時(shí)能夠利用傳感器 736對(duì)較低的最大力(lower maximum force)進(jìn)行測(cè)量。圖22A示出在帶接合過(guò)程期間的傳感器功能。當(dāng)接合開(kāi)始時(shí)，變速器控制器4發(fā) 送電信號(hào)I(t)以升高并調(diào)節(jié)施加于伺服活塞762的液壓力761。由于伺服活塞開(kāi)始往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，伺服桿763拉動(dòng)帶式條732的一端764。環(huán)繞條的張力增加，將潤(rùn)滑油766從帶-鼓界 面擠出。在接合期間，從條732到鼓767的制動(dòng)扭矩通過(guò)穿過(guò)油766的粘滯剪切力部分地 傳遞。一旦帶732與鼓767物理接觸時(shí)，制動(dòng)扭矩通過(guò)機(jī)械摩擦力傳遞。假定庫(kù)侖摩擦模 型作為帶式條732和鼓767之間基本的扭矩傳輸機(jī)制，根據(jù)常規(guī)分析，接合扭矩Teng、在銷處 的帶張力Fpin733和在伺服器處的帶張力Fserv。769之間的關(guān)系可以表示如下
Teng = FservoR(eu e_l)方程(4)Tpin = Fservoeu 0方程(5)其中R =鼓半徑，U =庫(kù)侖摩擦系數(shù)，0 =帶包繞角770，假定銷733設(shè)置成足夠 靠近固定器734。鼓767沿著與液壓力761相同的方向旋轉(zhuǎn)。將方程(5)代入方程(4)，得 到Teng = Fpin(l-e-e)或&” =及方程⑶由于來(lái)自傳感器的電輸出信號(hào)Spin與帶張力Fpin是大致線性的Spin = kFpin方程(7)其中k是比例常數(shù)，將方程(7)代入方程(6)，得到Spm 二 ( k-,p\Teng = k'Teng或^=眾方程⑶
KV~e )dtdt其中^勸丄-助)方程(9)根據(jù)方程(8)傳感器輸出Spin提供帶式制動(dòng)器接合扭矩Tmg的相對(duì)測(cè)量。這個(gè)實(shí)施例提供Teng的相對(duì)測(cè)量和其導(dǎo)數(shù)(dTeng/dt)，該導(dǎo)數(shù)使得在扭矩階段32 期間能夠進(jìn)行到來(lái)的摩擦元件接合過(guò)程的閉環(huán)控制。這顯著地改進(jìn)帶接合控制、減輕叫做 “抖振”行為的帶式制動(dòng)扭矩的突然上升。可選地，傳感器信號(hào)可以用來(lái)自適當(dāng)?shù)貎?yōu)化開(kāi)環(huán) 校準(zhǔn)參數(shù)，例如作為油溫函數(shù)的壓力上升率，以便實(shí)現(xiàn)相容的(dTeng/dt)。類似的分析可以 用于所謂的“去能的”帶接合，在這種情況下，鼓沿著與伺服器方向相反的方向自轉(zhuǎn)。圖22B示出在沒(méi)有任何滑動(dòng)的保持條件下當(dāng)帶式條732繞鼓767牢固地接合時(shí)傳 感器功能。在這種情況下，在銷處的帶張力Fpin733反映來(lái)自鄰接部件(未示出)的在伺服 器處的帶張力Fsctv。784的水平和作用在帶732和鼓767上的扭矩負(fù)荷TlMd的水平。重要的 是人們應(yīng)當(dāng)清楚地區(qū)別TlMd和Tmg，Teng是在滑動(dòng)條件下從帶到鼓施加的制動(dòng)扭矩。根據(jù)常規(guī)分析，F(xiàn)pin、Fservo和TlMd的之間的關(guān)系可以用代數(shù)方法表示為Fpm = Fservo + ^或 TlMd = R (Fpin-Fservo) 方程(10)將方程(10)代入方程(7)，傳感器輸出Spin可以描述為FSCTV。和TlMd的函數(shù)Spm =kFpin =kF謂。方程(11)注意，F(xiàn)servo是從變速器控制器操控的液壓控制系統(tǒng)的電信號(hào)I的函數(shù)，即Fserv。= Fsrv。(I)方程(12)將方程(12)代入方程(11)，得到Spin 二 kF腫=kFs_(r} + ^Thad方程(13)在沒(méi)有TlMd的情況下，方程(13)變成Spm 二狄方程(14)其中對(duì)于給定的I的水平，SpinMl°adS義為無(wú)負(fù)荷條件下的測(cè)量的傳感器輸出。在 實(shí)踐中，當(dāng)需要時(shí)在車輛處于穩(wěn)定條件下通過(guò)用變化的I的水平掃描伺服致動(dòng)器，能夠容易得到Spinn°lMd。將方程(14)代入方程(13)，得到 因此，對(duì)于給定的電輸入I，Spin-Spinn°lM、I)提供扭矩負(fù)荷TlMd的相對(duì)測(cè)量。在同 步換檔期間釋放離去的摩擦元件的最佳正時(shí)是作用在離去的摩擦元件上的負(fù)荷或TlMd變 成零的時(shí)候。對(duì)于給定的電信號(hào)I這通過(guò)采樣Spin并評(píng)估Spin-Spinn°lMd 容易得到。利用 根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的傳感器組件在所有運(yùn)行條件下的同步換檔期間明顯改進(jìn)帶釋放可控制 性。圖23示出另一個(gè)負(fù)荷傳感器組件811的剖視圖，該負(fù)荷傳感器組件包括插入負(fù)荷 傳感器813和銷或塊814之間的墊塊元件812，該塊814連接于帶式條或固定支架。墊塊 元件812用選用橡膠制造?？蛇x地，墊塊元件812可以用金屬制造做成彈簧的形式，例如盤(pán) 簧或錐形彈簧。保護(hù)蓋815優(yōu)選設(shè)置在墊塊元件812和塊814之間。蓋815在加載條件下 容易以很微小標(biāo)稱的(nominal)力滑動(dòng)。該負(fù)荷力通過(guò)墊塊元件812的變形從塊814傳遞 給負(fù)荷傳感器813。因此，墊塊元件剛度用來(lái)為在塊814處的給定的加載力范圍規(guī)定在傳 感器813的力范圍。一旦墊塊元件表面變成與組件芯的表面817齊平，傳遞給負(fù)荷傳感器 813的力受到限制。對(duì)于如圖24所示的目標(biāo)負(fù)荷范圍，在818所示的這個(gè)非線性特性使得 高分辨率力測(cè)量成為可能，同時(shí)保護(hù)傳感器818不受到過(guò)量的負(fù)荷。圖25示出本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例。在這種結(jié)構(gòu)中，負(fù)荷傳感器821設(shè)置在在變 速器殼體823內(nèi)側(cè)的帶固定器銷822的底部。連接于傳感器821的電纜824通過(guò)殼體823 在外面布線(route)。銷822的末端插入固定支架826中，該固定支架連接于帶式條825。 當(dāng)帶式制動(dòng)器系統(tǒng)被致動(dòng)時(shí)，條825圍繞鼓流體地或機(jī)械地束緊，使得固定支架826沿著如 箭頭所示的固定器負(fù)荷828的方向拉銷822。因此，負(fù)荷傳感器821直接測(cè)量來(lái)自固定支 架826的作用在銷822上的固定器負(fù)荷828。墊塊元件831優(yōu)選放置在固定銷822的底部 和負(fù)荷傳感器821之間。應(yīng)當(dāng)指出，傳感器821的檢測(cè)面積小于墊塊元件831的表面面積。 由銷822支承的固定器負(fù)荷分布在墊塊元件的整個(gè)表面上。因此，只有一部分固定器負(fù)荷 被傳遞給負(fù)荷傳感器821。這使得能夠利用傳感器對(duì)較小的最大力進(jìn)行測(cè)量。在圖26中，支桿841插入固定支架826和固定銷843之間。支桿841能夠使固定 銷843相對(duì)于帶式條825和變速器殼體823彎曲地放置。而且，支桿841和銷843之間的 角度845可以調(diào)節(jié)，以使支架876通過(guò)支桿841作用在銷843上的軸向負(fù)荷最佳化。墊塊 元件831和減小的軸向負(fù)荷能夠利用傳感器對(duì)較小的最大力進(jìn)行測(cè)量?？蛇x地，角度845 可以調(diào)節(jié)以減小銷843上的側(cè)向負(fù)荷，使在負(fù)荷條件下由粘性銷位移引起的傳感器輸出滯 后最小化。在圖27中的本發(fā)明的實(shí)施例共享許多關(guān)于圖26中的實(shí)施例所描述的相同的特 征。首先，固定銷853插入變速器殼體823里面的非螺紋孔852中。其大頭854防止銷通 過(guò)孔852脫落。墊塊元件836和負(fù)荷傳感器821放置成緊靠銷頭854。墊塊元件836可以 用橡膠制造并且用作密封件以保護(hù)傳感器821不因變速器油而損壞。在傳感器821和墊塊 元件836后面是傳感器支撐件盤(pán)857，支撐盤(pán)857可以用金屬制造。傳感器支撐盤(pán)857由插 入螺紋孔859中的大插入物(plug)支持。插入物858的位置可以用螺母860調(diào)節(jié)并鎖緊， 以便相對(duì)于固定支架826和支桿841將固定銷853設(shè)置在想要的位置。
圖28所示的本發(fā)明的實(shí)施例與圖27的實(shí)施例共享多個(gè)特征。具體說(shuō)，負(fù)荷傳感 器821在具有升高的保持壁873支撐碟874里面放置墊塊元件872的后面。墊塊元件872 可以用金屬制造成彈簧的形式，例如盤(pán)簧或錐形彈簧。在無(wú)負(fù)荷條件下，當(dāng)保持壁873的端 部離開(kāi)銷975的表面時(shí)，墊塊元件872的表面與銷875的表面接觸。當(dāng)固定器負(fù)荷低于預(yù) 定水平時(shí)，整個(gè)負(fù)荷通過(guò)墊塊元件872的彈性變形傳遞給傳感器821。當(dāng)固定器負(fù)荷增加 時(shí)，墊塊元件872變成受壓。一旦墊塊元件872的表平面變成與保持壁873的端部齊平時(shí)， 保持壁873開(kāi)始支承作用在銷875上的負(fù)荷，限制在傳感器821上的負(fù)荷。如圖29所示，墊塊元件剛度確定在什么位置傳感器輸出開(kāi)始在876穩(wěn)定到一水 平。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例使得傳感器性能能夠?qū)⑻囟ǖ呢?fù)荷范圍定為目標(biāo)，使測(cè)量分辨率 877最大化。此外，為了能夠進(jìn)行絕對(duì)負(fù)荷測(cè)量，受限制的負(fù)荷水平876處和在零負(fù)荷水平 處的傳感器輸出電壓能夠用來(lái)自動(dòng)校準(zhǔn)傳感器821。也就是當(dāng)傳感器輸出達(dá)到最大平穩(wěn)段 時(shí)，傳感器輸出電壓和負(fù)荷水平之間的傳遞函數(shù)可以根據(jù)兩點(diǎn)校準(zhǔn)來(lái)映射。這個(gè)特征特別 有用，特別是，如果隨著時(shí)間傳感器特性漂移或在不同的運(yùn)行條件下變化。這個(gè)受限制的負(fù) 荷特性還保護(hù)傳感器不發(fā)生過(guò)載并防止故障。根據(jù)上面所述，應(yīng)當(dāng)很容易明白，在齒輪傳動(dòng)比改變的扭矩階段期間，與現(xiàn)有技術(shù) 的摩擦元件控制相比本發(fā)明具有各種優(yōu)點(diǎn)。在同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔期間，優(yōu)選 實(shí)施例為具有多級(jí)變速比自動(dòng)變速器系統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系提供一致的輸出軸扭矩分布，這種 分布減少換檔時(shí)沖擊。而且，在同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔期間，明顯減少具有多級(jí)變 速比自動(dòng)變速器系統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系的換檔感覺(jué)的易變性。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例允許使用直 接測(cè)量的或估算的絕對(duì)的或相對(duì)負(fù)荷水平。利用相對(duì)負(fù)荷分布圖，而不是絕對(duì)負(fù)荷分布圖， 不需要全部傳感器校準(zhǔn)，在利用相對(duì)負(fù)荷分布圖時(shí)只需要對(duì)應(yīng)于零負(fù)荷水平的一點(diǎn)傳感器 校準(zhǔn)，并且提高克服傳感器隨時(shí)間漂移的強(qiáng)度。由于離去的摩擦元件在其負(fù)荷水平為零或 接近于零的理想的釋放正時(shí)或在理想的釋放正時(shí)附近釋放，優(yōu)選實(shí)施例在慣性階段開(kāi)始時(shí) 還提供減少的輸出軸扭矩振蕩，并且通過(guò)離去的摩擦元件在理想的同步正時(shí)的快速釋放， 優(yōu)選實(shí)施例還提供克服離去的摩擦元件中斷摩擦系數(shù)的易變性的強(qiáng)度。其他的優(yōu)點(diǎn)包括在同步的摩擦元件對(duì)摩擦元件升檔的扭矩階段期間，和具有超速 運(yùn)轉(zhuǎn)耦合元件的非同步的升檔的扭矩期間，對(duì)于多級(jí)變速比系統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系具有一致的 輸出軸扭矩分布和換檔感覺(jué)易變性的明顯減少。而且，該系統(tǒng)通過(guò)在同步換檔期間在理想 正時(shí)的快速釋放離去的摩擦元件，還提供克服離去的摩擦元件中斷摩擦系數(shù)的易變性的可 靠性，和對(duì)同步和非同步換檔兩者提供克服摩擦元件致動(dòng)系統(tǒng)的易變性的可靠性。離合器負(fù)荷傳感器組件在該離合器接合時(shí)提供作用于離合器的扭矩負(fù)荷的相對(duì) 測(cè)量。在接合過(guò)程期間，當(dāng)帶逆著鼓滑動(dòng)時(shí)帶式制動(dòng)器負(fù)荷傳感器組件提供接合扭矩(制 動(dòng)扭矩)的相對(duì)測(cè)量和其導(dǎo)數(shù)，以及當(dāng)帶牢固地接合于鼓而沒(méi)有滑動(dòng)時(shí)提供作用在帶和鼓 上的扭矩負(fù)荷的相對(duì)測(cè)量。在扭矩負(fù)荷為零時(shí)傳感器輸出可以關(guān)于給帶伺服制動(dòng)器的控制 信號(hào)校準(zhǔn)。為了減少傳感器材料的磨損，在傳感器組件中利用保護(hù)蓋，防止負(fù)荷傳感器材料 和銷之間的直接接觸；并且保護(hù)傳感器不受有害條件的損害，包括熱和諸如變速器油的電 化學(xué)反應(yīng)。雖然參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離其精神實(shí)質(zhì)的 情況下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和/或修改。例如，本發(fā)明可以延伸到雙層包繞帶式制動(dòng)器系統(tǒng)。一般而言，本發(fā)明旨在由權(quán)利要求的范圍唯一地限定 。
權(quán)利要求
一種用于控制車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速器的系統(tǒng)，所述自動(dòng)變速器包括輸入扭矩源、扭矩輸出部件、從所述輸入扭矩源到所述扭矩輸出部件形成多個(gè)扭矩流動(dòng)路徑的齒輪裝置，以及第一壓力致動(dòng)的扭矩產(chǎn)生元件和第二壓力致動(dòng)的扭矩產(chǎn)生元件，所述扭矩產(chǎn)生元件在具有準(zhǔn)備階段、扭矩階段和慣性階段的傳動(dòng)比升檔事件期間，用于分別形成具有低傳動(dòng)比的第一齒輪構(gòu)形和具有高傳動(dòng)比的第二齒輪構(gòu)形，該系統(tǒng)包括用于改變所述第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力的第一致動(dòng)器；用于測(cè)量通過(guò)所述第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量的第一負(fù)荷傳感器；用于增加所述第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力的第二致動(dòng)器；用于測(cè)量通過(guò)所述第二扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量的第二負(fù)荷傳感器；和控制器，所述控制器用于在扭矩階段期間以通過(guò)由所述第二負(fù)荷傳感器測(cè)量的扭矩的量部分地確定的比率增加所述第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，并且保持所述第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，直到通過(guò)所述第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量下降到預(yù)定量以下，并且然后減小所述第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于測(cè)量在變速器輸出軸傳遞的扭矩的量的第 三負(fù)荷傳感器，并且其中所述比率由用所述第三負(fù)荷傳感器測(cè)量的扭矩的量部分地確定， 并且在所述扭矩階段期間所述控制器保持所述第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，直到通過(guò)所 述第三扭矩傳感器確定的通過(guò)所述第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量下降到預(yù)定量以下， 然后所述控制器減小所述第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于測(cè)量在變速器輸出軸傳遞的扭矩的量的第 三負(fù)荷傳感器，并且其中所述比率由用所述第三負(fù)荷傳感器測(cè)量的扭矩的量部分地確定， 并且在所述扭矩階段期間所述控制器通過(guò)利用閉環(huán)控制增加或減小所述第二扭矩產(chǎn)生元 件的扭矩能力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于控制車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于改變第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力的第一致動(dòng)器；用于測(cè)量通過(guò)第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量的第一負(fù)荷傳感器；用于增加第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力的第二致動(dòng)器；用于測(cè)量通過(guò)第二扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量的第二負(fù)荷傳感器；和控制器，其用于在扭矩階段期間以通過(guò)由第二負(fù)荷傳感器測(cè)量的扭矩的量部分地確定的比率增加第二扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，并且保持第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力，直到通過(guò)第一扭矩產(chǎn)生元件傳遞的扭矩的量下降到預(yù)定量以下，并且然后減小第一扭矩產(chǎn)生元件的扭矩能力。
文檔編號(hào)F16H61/04GK101858427SQ201010163198
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者D·亞內(nèi)基夫, D·波普喬伊, G·M·彼得羅恩, J·W·L·麥卡勒姆, J·布特維恩, M·雷迪塞, R·O·伯克哈特, S-H·李, 藤井雄二 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司