汽車有級變速換擋裝置中可離合的摩擦連接器的控制機構的製作方法

2023-10-11 10:51:44 1

專利名稱：汽車有級變速換擋裝置中可離合的摩擦連接器的控制機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車自動有級變速器換檔裝置中可離合的摩擦連接器的控制機構。
此類機構最早曾在未公開的專利申請書P4432850.8—12中提到過。提出這種機構的目的是只使用一種由電控裝置控制的開環或閉環電磁控制閥，來控制換檔時兩個摩擦連接器的四種換檔狀態——兩種穩定狀態和兩種非穩定狀態。
在電控變速器中，有待嚙合的摩擦連接器在換檔時要由一個磁控閥啟動，此磁控閥可調節加壓時的壓力進而啟動摩擦連接裝置。在這種機構中，磁控閥通常是比例調節閥或脈寬調製閥，在加壓階段結束時電子裝置接收不到有關壓力大小的反饋信號。然而，壓力的大小和連帶的扭矩對換檔裝置的設備卻有實際影響。現在通常使用的換檔裝置的閉環控制器在換檔的開始時不起任何作用，因為它只能修正加壓階段之後的速度曲線。
在換檔裝置接收壓力輸入時，它的各種設備必須通過準確測定加壓超額量而在接觸階段處於最佳狀態。為此，需要有一個變量參數以便確定實際壓力的大小。
使用壓力傳感器既複雜又費錢，而且摩擦係數和嚙合的摩擦連接裝置的壓力彈簧反作用力的差異是難以測定的。
因此，本發明的目的，主要是在不使用壓力傳感器的條件下，使換檔裝置各設備在換檔開始階段處於最佳狀態。
根據本發明，上述目的是通過具備本專利權利要求1中所述特點的先進方法而達到的。
根據本發明所述機構，所加壓力是通過接觸扭矩而取得的，即通過摩擦連接器以規定壓力應傳輸的扭矩M_Kup_soll和實際有效扭矩M_Kup_ist相比較而得出的。當前，可直接測定扭矩的傳感器還不適於在大批量生產中使用，所以，變速器輸入端的扭矩還要用扭矩變換器來測定，這就意味著必須測出扭矩變換器輸入端和輸出端的轉速。籍助發動機轉速n_M和渦輪機的轉速n_T，便可在電控器上得到扭矩變換器輸入、輸出端的轉速信號。又通過扭矩變換器的特性λ＝f(n_M；n_T)和扭矩變換器常數K，渦輪機的扭矩即可由M_T＝k×λ×(n_M)2得出。由於轉速波動較大，最好能實施濾波。一般說來，旋轉質量θ在扭矩變換器輸出端和正在嚙合的摩擦連接器之間也要逐漸增大，所以，為了準確測定摩擦連接器處的扭矩，還需要考慮扭矩M_θ。扭矩M_θ可以通過已測得的渦輪機轉速的遞減率來求取，即M_θ＝2×π×θ×(dn_T/dt)。
因此，由嚙合的摩擦連接器傳輸的實際扭矩是M_Kup_ist＝M_T＋M_θ。使摩擦連接器嚙合所要求的扭矩M_Kup_soll，可用加壓超額量p_füll和幾何係數k_Kup求得，即M_Kup_soll＝k_Kup×p_füll。利用實際的和要求的扭矩，就能求出扭矩差dM和壓力差dp，，即dM＝M_Kup_soll-M_Kup_ist，dp＝dM/k_Kup，對這些差值還要進一步求出平均值。在記錄階段，這些差值在每個控制階段都要相加一次，待實際記錄結束後，將和值用控制階段次數除，即得出平均值。換檔時如果加壓之後壓力仍大體保持不變，可相應延長扭矩記錄階段的時間，這樣可以導致更可靠的結果。在記錄期間，正在脫離的摩擦連接器不得因附加的扭矩而使結果失真。使用飛輪(freewheel)換檔時，只要使嚙合的摩擦連接器的接觸扭矩大於發動機扭矩乘上扭矩變換器比率就可以確保這一要求的實現。只是在這種情況下，當加壓階段結束時，飛輪將到達高位。不使用飛輪換檔時，正在脫離的摩擦連接器必須及時迅速地被排空。根據以上條件可知，扭矩小時獲知新數值才是明智的。換檔時用適當負荷取得的修正值，也可用其他負荷輸至其他檔位，還可將壓力修正值移送至其他檔位。對某些檔位來說，不需要適應期是最可取的，因為在這些情況下扭矩變換器始終處於閉鎖狀態。將已得出的修正值加到電控器的存儲器中，則得出修正值p_Kor。為使算法不受幹擾，最好是不要加入全部數值，而只加入一個經阻尼係數k_D衰減的值，即p_Kor＝k_D×dp。將這些數值存入永久性存儲器中是上策，因為在關閉電源後仍然可隨時取用。
在本發明所述機構中，關鍵是為爾後換檔所加的壓力必須用記憶算法進行修正，修正值則是用接觸階段嚙合的摩擦連接器傳輸的扭矩獲得的。在本發明所述機構中，記錄的嚙合的摩擦連接器的扭矩是變速器輸入端的扭矩。當輸入扭矩較小時，可以將記錄時間延長到換檔裝置的轉速發生變化的階段。在本發明所述機構中，變速器輸入端的扭矩還需要用扭矩變換器和摩擦連接器之間的慣性力矩進一步修正。在本發明所述機構中，其先進點在於正在脫離的摩擦連接器在記憶階段不傳輸扭矩，這一則是因為使用了飛輪，二則是因為變速器輸入端的扭矩小於嚙合的摩擦連接器的接觸扭矩，而且摩擦連接器得以及時迅速的排空。在本發明所述機構中，另一個關鍵點在於扭矩的記錄應通過扭矩變換器的轉速而實現，而且扭矩信號還需要籍助濾波器予以平滑。在本發明所述機構中，一次換檔的結果可以轉移到其他檔位，但不能進入記憶(由於諸如扭矩變換器處於閉鎖狀等緣故)。
下面，結合附圖所示的實施例對本發明進行詳盡介紹。


圖1(a)，第一檔時壓力隨時間變化的示意圖。
圖1(b)，一次換檔時變速器輸入端轉速隨時間變化的示意圖。
圖1(c)，一次換檔時扭矩隨時間變化的示意圖。
圖2(a)，第二檔時壓力隨時間變化的示意圖。
圖3，本發明所述機構實施例的電路框圖。
圖4，圖3所示機構中記錄扭矩差的流程圖。
圖5，圖3所示機構中產生修正值的流程圖。
圖6，圖3所示機構工作方式流程圖。
當在圖1(a)中的時間t_o點出現換檔信號時，根據換檔時間階段T中加壓階段(8)期間的規定的要求變化值(7)，啟動一個電磁閉環壓力控制閥，即可輸入工作壓力p_Kup。加壓階段(8)由出現換檔信號的時間算起，而時間階段T則以時間t_o為起點，以時間t_3為終點(在此點，變速器輸入端轉速n_T達到相應於新檔位的轉速)。在時間t_3時，閉環壓力控制閥輸出的壓力p_Ventil_ist沿路線(12)走向，而輸入摩擦離合器連接器啟動裝置的工作壓力p_Kup沿路線(13)走向。在時間t_l點，工作壓力p_Kup和輸出壓力p_Ventil_ist都達到相同的接觸壓力值(10)，因此，變速器輸入端的轉速n_T發生變化，從而繼加壓階段(8)之後出現了一個換檔轉速適應期(9)，即時間t。此適應期(9)以達到相應於t_3點新檔位的轉速值而結束(見圖1(b))。如圖1(a)所示，路線(7)和路線(12)二者相距較遠。圖1(c)表示出變速器輸出端的扭矩M_T(即扭矩變換器渦輪機的扭矩)的變化情況，摩擦連接器傳輸扭矩Kup的要求值M_Kup_Soll，旋轉質量的慣性力矩M_θ。從圖1(c)中還可以看到扭矩差的求取過程。
圖2(a)清楚地顯示了離合器啟動器的工作壓力變化和閥門的壓力變化，是如何通過要求值路線7和11的修正而達到相互適應的。
圖3則通過本發明的一種可行結構的線路框圖基本再現了本機構設計的特點。具體說，它包括了扭矩變換器的特性「λ」(14)，進行發動機轉速平方運算的乘法器(15)，考慮倍增係數「k」的比例調節裝置(16)和根據(16)和「λ」的輸出計算扭矩變換器扭矩M_T的乘法器(17)，還包括一個推導渦輪轉速的微分計算裝置(18)，根據推導出的渦輪轉速求取慣性力矩M_θ的比例調節裝置(19)，將M_T與M_θ相加而求取M_Kup_ist的加法器(20)，根據離合器壓力求取要求的離合器據矩M_Kup_soll的比例調節裝置(21)，求取扭矩差dM的加法器(22)和求取差值總和的積分裝置(23)。記錄之後的差值計算是用虛線表示的矩形部分(24)，其中包括均值計算單元(25)、進行阻尼用的濾波器(26)和求取各檔位差值總和的積分裝置(27)。
積分裝置(27)的輸出通過一個求和裝置(28)與當時檔位的離合器壓力相加。圖3還顯示了閥門特性(29)和表示變速器工作情況的「液壓機械」(30)。
圖4至圖6顯示的是以下工作程序嚙合的摩擦連接器的作用取決於壓力p_füll，產生這種壓力的閥門電流I_RV由特性圖決定。發動機轉速n_M和渦輪機轉速n_T由另外的液壓和變速器機構調節後測出。由變扭器輸出的渦輪機扭矩M_T可用變扭器特性「λ」與轉速差n_M/nT的函數關係來求取。為了計算嚙合的摩擦連接器的實際扭矩M_Kup_ist，摩擦連接器和渦輪機之間部分的慣性力矩M_θ，也必須通過對渦輪機轉速n_T的微分來求取。然後將M_Kup_ist與要求的扭矩M_Kup_soll進行比較，後者可使用壓力p_füll得出，再將二者之間的差值dM在當時的檔位期間進行相加。在一個檔位期間的記錄完成後，再對差值總和進行評估。壓力修正量dp_f的變化則通過求取整個記錄期間的平均值和濾波來獲得，再將此變化值與前一檔位的原有修正值p_kor相加。在下一檔位期間，壓力p_K都要用p_kor值予以修正。
權利要求
1.壓力中介啟動器的工作壓力控制機構，供汽車自動有級變速器的換檔裝置使用，用於啟動可與離合器各相關部件離合的摩擦連接器(離合器或制動器)，當出現換檔信號時，通過啟動一個電控器中的電磁閉環控制閥，根據規定的換檔期間加壓階段的時間變化，確定要求的工作壓力值，加壓階段直到當啟動器的工作壓力和相連接的閉環控制閥輸出壓力具有相同接觸壓力值時結束，其特徵在於在加壓階段(8)中，規定要求值的變化值用修正值(p_Kor)進一步求取，修正值(p_Kor)是根據摩擦連接器(Kup)傳輸的扭矩(M_Kup)的實際值(M_Kup_ist)和要求值(M_Kup_soll)之間的差值(dM)所相應的壓差(dp)而形成的；傳輸扭矩(M_Kup)的要求值(M_Kup_soll)是從規定的變化值(7)的要求壓力值(31)和幾何係數(K_Kup)求得的，即，M_Kup_soll＝K_Kup×P_soll(7)……(1)其中，幾何係數(K_Kup)的大小取決於摩擦連接器(Kup)幾何尺寸的大小；傳輸扭矩(M_Kup)的實際值(M_Kup_ist)是用變速器輸入軸的扭矩(M_T)和旋轉質量(θ)的慣性力矩(M_θ)求得的，即，M_Kup_ist＝M_T＋M_θ ……(2)慣性力矩(M_θ)是用變速器輸入軸的旋轉質量(θ)和旋轉速度n_T求得的，即，M_θ＝2×D×θ×(dn_T/dt)……(3)變速器輸入軸的扭矩(M_T)是用驅動發動機的轉速(n_Mot)、液壓驅動並與變速器輸入軸相連接的渦輪機的精速、相對發動機轉速(n_Mot)和渦輪機轉速(n_T)等有關參數的扭矩變換器特性數「λ」和扭矩變換器常數「k」求得的，即，M_T＝k×λ×(n_Mot)2……(4)工作壓力(P)的壓差(dp)是用傳輸扭矩(M_Kup)的據矩差(dM)和摩擦連接器(Kup)的幾何係數k_K求得的，即dp=dMk_Kup----(5)]]>
2.根據權利要求1所述機構，其特徵在於，變速器輸入軸的扭矩(M_T)較小時，如由於工作壓力(p)的接解壓力值(p_10)的緣故，扭矩(M_T)等於或稍稍大於摩擦連接器(Kup)傳輸的扭矩(M_Kup)時，用修正值(p_Kor)另行求出工作壓力(p)的第二個規定的要求變化值(11)，且此修正值也是換檔時間(T)中繼加壓階段(8)之後的轉速適應階段(9)時間(t)的函數，即，p＝f(M_Mot；n_ab)；工作壓力的第二個規定的要求變化值取決於驅動發動機的扭矩(M_Mot)和變速器的輸出轉速(n_ab)；在求取轉速適應階段(9)的修正值時，要考慮摩擦連接器傳輸扭矩(M_Kup)的要求值(M_Kup_soll)，即，M_Kup_soll＝k_Kup×p_soll(11)……(1a)其中，根據第二個規定的要求變化值(11)p＝f(M_Mot；n_ab)，P_soll等於工作壓力的當前要求值；在加壓階段(8)和轉速適應階段(9)除公式(1)所述條件外，在公式(2)至(5)的相同條件下都求取出修正值(p_Kor)。
3.根據權利要求1或2所述機構，其特徵在於修正值(p_Kor)是從摩擦連接器(Kup)傳輸扭矩(M_Kup)的大量差值中求出的平均值，而這些差值又是在每個時間階段分別測得的。
4.根據權利1至3所述機構，其特徵在於修正值(p_Kor)是用壓差(dp)和阻尼係數(k_D)求取的，即，p_Kor＝(dp)×k_D……(6)和O＜k_D＜1 ……(7)。
全文摘要
在汽車的自動有級變速器中，即將嚙合的摩擦連接器(離合器或制動器)的工作壓力，是在換擋開始時通過電控器根據規定的要求變化值而輸入的，且此變化值又是修正值的函數。修正值則是作為摩擦連接器傳輸扭矩的要求值與實際值之間的差值的函數而求取的。
文檔編號F16H59/68GK1135027SQ9610395
公開日1996年11月6日 申請日期1996年3月29日 優先權日1995年3月31日
發明者託馬斯·庫爾, 弗蘭克·泰茲 申請人:奔馳公司