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CN101922552A - 具有流体联接装置的车辆起动装置 - Google Patents

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CN101922552A
CN101922552A CN201010167077XA CN201010167077A CN101922552A CN 101922552 A CN101922552 A CN 101922552A CN 201010167077X A CN201010167077X A CN 201010167077XA CN 201010167077 A CN201010167077 A CN 201010167077A CN 101922552 A CN101922552 A CN 101922552A
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motor
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Abstract

本发明涉及具有流体联接装置的车辆起动装置。一种控制自动换挡动力变速器的方法，所述变速器包括流体联接装置、与所述流体联接装置串联设置的至少一个反作用离合器、以及与所述流体联接装置和所述至少一个反作用离合器串联设置的电机，所述方法包括：当发动机负载处于或高于预定值时，将与第一挡接合相对应的所述至少一个反作用离合器部分地接合以实现第一挡起动操作。接下来，当所述自动换挡动力变速器处于所述第一挡起动操作时，所述电机被激励以便给第一档反作用离合器提供附加扭矩。当发动机负载低于所述预定值时，将与第一挡接合相对应的所述至少一个反作用离合器完全接合。

Description

具有流体联接装置的车辆起动装置
技术领域
本发明涉及控制自动换档动力变速器的机构和方法。
背景技术
该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能会或可能不会构成现有技术。
在自动换档动力变速器中，通过选择性地连接行星齿轮组的构件来实现传动比变化。这通过选择性地接合扭矩传递装置(例如，制动器或离合器)来实现。对于每个传动比变化，存在待分离离合器的分离和待接合离合器的接合的相应顺序。通过为离合器提供调节流体压力增益，可以实现离合器的平稳接合和分离。
此外，大多数自动换档动力变速器在动力源(发动机)和多速齿轮配置(例如，上文所述的行星齿轮装置)之间采用液压动力流体驱动器，例如变矩器或流体联接装置。该液压动力流体驱动器将允许车辆在不使发动机失速的情况下停止且将提供防止扭力振动传输通过动力系的隔离措施，所述振动由发动机的点火事件引起。
如熟知的那样，液压动力流体驱动器是在车辆起动时具有高的效率损失的滑移驱动器。当液压动力流体驱动器在高速和低扭矩下趋近1比1的速度比时，该损失减少但是仍然存在。
液压动力流体驱动器的失速速度是恰当的车辆起动的重要考虑。失速速度是液压动力流体驱动器将保持发动机速度且不允许进一步增加的速度。失速速度通常基于发动机扭矩特性、车辆重量、车辆占空因素等选择。恰当选择的失速速度将允许发动机旋转至峰值扭矩范围以实现强的车辆起动。
然而，一旦液压动力流体驱动器被选择具有特定失速速度，该失速速度不能被调节，而与变化的状况或情形无关。因而，期望能够改变液压动力流体驱动器的有效失速速度。在某些情形下，期望较高的失速速度以改进变速器的起动性能。在其它情形下，通过提供足够的起动性能同时改进效率或其它性能参数，较低的失速速度是有益的。因而，本领域中存在控制动力系以修改流体联接装置的失速特性以增加效率的空间。
发明内容
在本发明的一个示例中，提供具有变速器的混合动力系的方法。所述变速器包括流体联接装置、与所述流体联接装置串联设置的至少一个反作用离合器、以及与所述流体联接装置和所述至少一个反作用离合器串联设置的电机。所述方法包括步骤：当发动机负载处于或高于预定值时，将与第一档接合相对应的所述至少一个反作用离合器部分地接合以实现第一档起动操作。接下来，当所述自动换档动力变速器处于所述第一档起动操作时，所述电机被激励以便给由所述流体联接装置传输的扭矩提供附加扭矩。当发动机负载低于所述预定值时，将与第一档接合相对应的所述至少一个反作用离合器完全接合。
在本发明的一个示例中，所述方法还包括提供与所述流体联接装置和所述电机串联设置的单向离合器。
在本发明的另一个示例中，当所述电机超控所述流体联接装置时，所述单向离合器配置成将扭矩从所述流体联接装置传输给所述电机且防止扭矩从所述电机传输给所述流体联接装置。
在本发明的又一个示例中，所述方法还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使与第一档接合相对应的所述至少一个反作用离合器中的第一个分离。
在本发明的又一个示例中，所述方法还包括：提供与所述流体联接装置并联设置的锁定离合器。
在本发明的又一个示例中，所述锁定离合器是电子控制容量离合器。
在本发明的又一个示例中，所述方法还包括：当所述自动换档动力变速器处于第二档或更高时，使与合适档接合相对应的所述至少一个反作用离合器中的另一个完全接合；以及使与所述流体联接装置并联设置的锁定离合器接合。
本发明还提供一种动力系，所述动力系包括：电机；与所述电机处于串联关系的流体联接装置；与所述流体联接装置处于串联关系的第一档离合器，所述第一档离合器能操作在第一档起动期间滑移；以及与所述反作用离合器和所述流体联接装置处于串联关系的单向离合器。所述单向离合器能操作将所述电机与所述流体联接装置选择性地断开。
本发明的动力系还包括与所述流体联接装置处于并联关系的锁定离合器。
在本发明的一个示例中，所述锁定离合器是电子控制容量离合器。
在本发明的另一个示例中，所述单向离合器设置在所述流体联接装置和所述电机之间。
控制根据本发明原理的动力系的方法的另一个示例包括步骤：提供与主发动机和变速器输出轴处于串联关系的流体联接装置；提供与所述流体联接装置和所述变速器输出轴处于串联关系的电机；提供与所述流体联接装置、所述电机和所述变速器输出轴处于串联关系的第一档反作用离合器；提供与所述流体联接装置处于并联关系的锁定离合器；监测所述主发动机上的负载；当所述主发动机上的负载处于或高于第一预定值时，将所述第一档反作用离合器部分地接合以实现第一档起动；在第一档起动期间激励电机以便给由所述流体联接装置传输的扭矩提供附加扭矩；当所述主发动机上的负载处于或低于第二预定值时，将所述锁定离合器部分地接合且将所述第一档反作用离合器完全接合。
在本发明的另一个示例中，第一预定值约等于第二预定值。
在本发明的又一个示例中，所述方法包括步骤：当所述主发动机上的负载处于第一预定值和第二预定值之间时，将第一档反作用离合器完全接合且将锁定离合器完全分离。
在本发明的又一个示例中，所述方法包括步骤：当变速器处于驱动或空档状态且所述主发动机怠速时，将所述第一档反作用离合器分离。
方案1：一种控制自动换档动力变速器的方法，所述自动换档动力变速器联接到发动机，所述自动换档动力变速器包括流体联接装置、与所述流体联接装置串联设置的至少一个第一档反作用离合器，其中，电机与所述流体联接装置和所述至少一个第一档反作用离合器串联设置，所述方法包括：
当发动机负载处于或高于预定值时，将所述至少一个第一档反作用离合器部分地接合以实现第一档起动；
当所述自动换档动力变速器处于所述第一档起动时，激励所述电机以便给所述第一档反作用离合器提供附加扭矩；以及
当发动机负载低于所述预定值时，将所述至少一个第一档反作用离合器完全接合。
方案2：根据方案1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：提供与所述流体联接装置和所述电机串联设置的单向离合器。
方案3：根据方案2所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，当所述电机超控所述流体联接装置时，所述单向离合器配置成将扭矩从所述流体联接装置传输给所述电机且防止扭矩从所述电机传输给所述流体联接装置。
方案4：根据方案1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使所述至少一个第一档反作用离合器分离。
方案5：根据方案1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：提供与所述流体联接装置并联设置的锁定离合器。
方案6：根据方案5所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，所述锁定离合器是电子控制容量离合器。
方案7：根据方案1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：当所述自动换档动力变速器处于第二档时，使至少一个第二档反作用离合器完全接合；以及使与所述流体联接装置并联设置的锁定离合器接合。
方案8：一种动力系，包括：
电机；
与所述电机处于串联关系的流体联接装置；
与所述流体联接装置处于串联关系的第一档离合器，所述第一档离合器能操作在第一档起动期间滑移；以及
与所述反作用离合器和所述流体联接装置处于串联关系的单向离合器，所述单向离合器能操作将所述电机与所述流体联接装置选择性地断开。
方案9：根据方案8所述的动力系，还包括与所述流体联接装置处于并联关系的锁定离合器。
方案10：根据方案9所述的动力系，其中，所述锁定离合器是电子控制容量离合器。
方案11：根据方案9所述的动力系，其中，所述单向离合器设置在所述流体联接装置和所述电机之间。
方案12：一种控制动力系中的变速器的方法，所述动力系具有主发动机，所述方法包括：
提供与所述主发动机和变速器输出轴处于串联关系的流体联接装置；
提供与所述流体联接装置和所述变速器输出轴处于串联关系的电机；
提供与所述流体联接装置、所述电机和所述变速器输出轴处于串联关系的第一档反作用离合器；
提供与所述流体联接装置处于并联关系的锁定离合器；
监测所述主发动机上的负载；
当所述主发动机上的负载处于或高于第一预定值时，将所述第一档反作用离合器部分地接合以实现第一档起动；
在第一档起动期间激励电机以便给所述第一档反作用离合器提供附加扭矩；
当所述主发动机上的负载处于或低于第二预定值时，将所述锁定离合器部分地接合且将所述第一档反作用离合器完全接合。
方案13：根据方案12所述的方法，其中，第一预定值约等于第二预定值。
方案14：根据方案12所述的方法，还包括以下步骤：当所述主发动机上的负载处于第一预定值和第二预定值之间时，将第一档反作用离合器完全接合且将锁定离合器完全分离。
方案15：根据方案12所述的方法，还包括：当变速器处于驱动或空档状态且所述主发动机怠速时，将所述第一档反作用离合器分离。
本发明进一步的目的、示例和优点将通过参考下文的描述以及附图而变得清楚，在附图中，相同的附图标记代表相同的部件、元件或者特征。
附图说明
本文描述的附图仅是为了说明目的，并非旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的动力系的实施例的示意图；
图2是根据本发明的处于第一档起动操作模式的动力系的实施例的示意图；
图3是根据本发明的处于第二档或更高操作模式的动力系的实施例的示意图；和
图4是示出了操作根据本发明原理的动力系的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
参考图1，总体上以附图标记10示出了根据本发明原理的动力系。所述动力系10包括第一或主动力源12、第二或次级动力源14、流体联接装置16、变速器18和最终传动机构20。在所提供的示例中，第一动力源12是内燃机，然而，第一动力源12可以是电动马达或电机，而不偏离本发明的范围。第一动力源12包括输出构件22。第一动力源12能操作提供输出扭矩或动力给输出构件22。第二动力源14优选为具有定子和转子的电机，如本领域已知的那样。
流体联接装置16包括泵部分24和涡轮部分26。流体联接装置16包括液压流体，例如油，所述液压流体位于泵部分24和涡轮部分26内且将泵部分24与涡轮部分26液压动力地联接，如本领域已知的那样。泵部分24与第一动力源12的输出构件22互连。涡轮部分24与第一中间或互连构件28互连。流体联接装置16优选位于变速器18前面的钟形壳体部分30内。
变速器18优选为多速自动换档动力变速器且包括变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34。变速器齿轮箱输入轴32互连到第二动力源14。机械传动泵36与变速器齿轮箱输入轴32连接且能操作将加压液压流体提供给变速器18的各个部件。变速器18还包括多个齿轮组(未示出)和扭矩传递装置(未示出)，所述齿轮组和扭矩传递装置协作以在变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34之间提供多个前进档和倒档或速度比。
最终传动机构20互连到变速器输出轴34。最终传动机构20可具有各种部件而不偏离本发明的范围，且可包括差速器、车轴和驱动轮。
动力系10还包括与流体联接装置16并联的锁定离合器38。更具体地，锁定离合器38互连到发动机输出构件22和变速器齿轮箱输入轴32。锁定离合器38能操作将发动机输出构件22锁定到变速器齿轮箱输入轴32，从而允许它们一起旋转。通过将变速器齿轮箱输入轴32锁定到发动机输出构件22，将借助于减少流体联接装置16的滑移损失而增加动力系10的效率。在优选实施例中，锁定离合器38是电子控制容量离合器。电子控制容量离合器将允许在变速器齿轮箱输入轴32和发动机输出构件22之间发生微小量的滑移。该滑移使变速器齿轮箱输入轴32与发动机输出构件22断开且有助于减少由主动力源12的点火事件产生的从变速器18传输到动力系10的其余部分的扭力振动。
在所提供的示例中，发动机输出构件22包括与锁定离合器40和第一动力源12串联的阻尼器40。阻尼器40操作将由第一动力源12的点火事件产生的扭力振动进一步隔离。阻尼器40可包括柔顺构件42，例如弹簧。阻尼器40还可包括能操作旁通柔顺构件42的锁定离合器44。当启动或停止主动力源12时，由于主动力源12在低发动机速度时可产生谐振，因此锁定离合器44是有用的。
动力系10包括与第一中间或互连构件28和变速器齿轮箱输入轴32互连的单向离合器45。单向离合器45在一个旋转方向并不保持或传输扭矩且在另一个旋转方向保持扭矩或超控，如本领域已知的那样。通过将次级动力源14从流体联接装置16选择性地断开，在次级动力源14被激励时的旋转损失最小化。
动力系10还包括反作用离合器46，反作用离合器46位于变速器18内且与变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34互连。反作用离合器46可选择性地接合且能操作将变速器齿轮箱输入轴32与变速器输出轴34选择性地锁定和解锁。反作用离合器46优选为流体操作的多盘式离合器。反作用离合器46通过常规电动液压机构(未示出)选择性地控制在接合和分离状态，所述电动液压机构包括液压阀装置和包含常规可编程数字计算机的电子控制单元(ECU)。反作用离合器46根据性能和操作信号(例如，发动机速度、车辆速度和发动机扭矩，等等)接合和分离。变速器控制领域的技术人员将认识到借助于电子控制可获得的许多特征和功能。反作用离合器46可替代地是制动器且可与第一前进传动比相关联。变速器18优选包括附加的反作用离合器和制动器，其接合对应于附加前进和倒档速度比。
反作用离合器46包括与多个摩擦盘50交错设置的多个反作用盘48。每个摩擦盘50具有第一摩擦衬片层52和第二摩擦衬片层54，每个设置在摩擦盘50的相对面上。摩擦衬片层52和54摩擦地接合反作用盘48。
图1是动力系10的示意图，示出了空档/驱动档状态和发动机怠速操作模式。在该模式中，反作用离合器46分离，从而将变速器输出轴34与变速器齿轮箱输入轴32分离，从而最小化施加在流体联接装置16的涡轮部分26上的反作用力。因此，通过部分接合流体联接装置16产生的寄生损失最小化。
参考图2，示出了动力系10的示意图，示出了第一档起动操作模式。在该模式中，流体联接装置16用液压流体填充和装料，第二动力源14任选地接合以将附加扭矩提供给变速器齿轮箱输入轴32，反作用离合器46和锁定离合器38可被控制在部分接合的状况，以便改变流体联接装置16的失速速度。更具体地，为了增加流体联接装置16的失速速度，反作用离合器46被控制在部分接合的状况。通过部分地接合反作用离合器46，第一动力源12可以旋转至其峰值扭矩带以允许强的车辆起动。实际上，部分地接合反作用离合器46会人为地调整流体联接装置16的失速速度，从而允许使用高度有效的或“紧密”的流体联接装置16，从而可在其它车辆操作区域(例如，部分节气门操作)中提供效率增益。应当考虑摩擦衬片层52和54的材料选择，因为摩擦衬片层52和54将经受更苛刻的占空因素。为了减少流体联接装置16的失速速度，锁定离合器38被控制在部分接合的状况。通过部分地接合锁定离合器38，对于第一动力源12的任何给定速度，来自于第一动力源12的一些扭矩通过锁定离合器38旁通流体联接装置16，到达锁定的反作用离合器46和变速器输出轴34。此外，次级动力源14可被接合以帮助将附加扭矩提供给由流体联接装置16传输的扭矩。
现在转向图3，示出了处于第二档和更高操作模式的动力系10。在该操作模式中，流体联接装置16仅仅部分填充液压流体，从而减少流体联接装置16内的旋转损失，反作用离合器46闭合或完全接合，锁定离合器38闭合或完全接合。因而，在发动机输出构件22和变速器齿轮箱输入轴32之间保持零滑移状况，且在变速器齿轮箱输入轴32和变速器输出轴34之间保持零滑移状况。
在纯电动操作模式中，其中主动力源12分离且第二动力源14接合，当第二动力源14超控单向离合器45时，单向离合器45将变速器齿轮箱输入轴32与第一中间或互连构件28和流体联接装置16断开。这减少了来自于部分填充的流体联接装置16的寄生损失。
图2所示的操作状况在高发动机负载(例如，超过歧管空气压力(MAP)的第一预定值的值)和低发动机负载(例如，低于MAP的第二预定值的值)下是有效的。更具体地，在处于或高于第一预定值的发动机负载下，反作用离合器46滑移。对于处于或低于第二预定值的发动机负载，反作用离合器46完全接合且锁定离合器38滑移。对于这些预定值之间的发动机负载，锁定离合器38接合且反作用离合器46完全接合。在第一档起动之后，对于低MAP值，图3所示的操作状况将被命令(即，两个离合器38和46都完全接合)。
参考图4且继续参考图1-3，现在将描述用于控制动力系10的方法100。所述方法在步骤102开始，其中，确定机动车辆是否处于第一档起动状态(即，对应于第一档接合、零初始车辆速度和加速踏板接合)。如果机动车辆不处于第一档起动状态，那么方法前进到步骤104，其中，锁定离合器38和与给定档速度相关联的任何离合器或制动器(包括反作用离合器46)被完全接合。如果机动车辆处于第一档起动状态，那么方法100前进到步骤106，其中，从流体联接装置16传输的扭矩与期望值进行比较，以确定流体联接装置16在起动期间是否为机动车辆提供足够的扭矩。如果从流体联接装置传输的扭矩小于期望值，那么在步骤108激励第二动力源14以便为变速器18提供附加扭矩。方法100然后前进到步骤110。如果来自于流体联接装置的扭矩满足或超过期望值，那么不需要附加扭矩，且方法100前进到步骤110，其中，确定发动机负载。
接下来，在步骤112，发动机负载与第一预定负载值进行比较。如果发动机负载超过第一预定负载值，那么方法前进到步骤114，其中，与第一档相关联的反作用离合器46被部分接合(即，允许滑移)且锁定离合器38分离。如果发动机上的负载不超过第一预定值，那么方法100前进到步骤116，其中，发动机负载与较低的第二预定负载值进行比较。如果发动机上的负载小于第二预定值，那么方法100前进到步骤118，其中，锁定离合器38被部分接合(即，允许滑移)且与第一档相关联的反作用离合器46被完全接合。
如果发动机上的负载不小于第二预定负载值(即，发动机上的负载落入第一预定负载值和第二预定负载值之间的范围内)，那么方法前进到步骤120，其中，锁定离合器38分离且与第一档相关联的反作用离合器46被完全接合。该状况导致来自于流体联接装置的正常或未修改失速性能。
对于更高的档位状态，次级动力源14可选择性地接合以便为蓄电池产生动力或提供扭矩给变速器18。单向离合器45限制与由次级动力源14超控相关联的旋转损失。
本发明的益处可包括提高的燃料经济性、在宽范围的操作状况内的提高的驾驶性能和改进的锁定离合器性能。此外，本发明可通过消除变矩器内的定子或在一些应用中允许使用较小的变矩器而减少成本、质量和封装要求。
对本发明的描述实际上仅是示例性的并且不背离本发明实旨的变型旨在落入本发明的范围内。这些变型不被认为背离了本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种控制自动换档动力变速器的方法，所述自动换档动力变速器联接到发动机，所述自动换档动力变速器包括流体联接装置、与所述流体联接装置串联设置的至少一个第一档反作用离合器，其中，电机与所述流体联接装置和所述至少一个第一档反作用离合器串联设置，所述方法包括：
当发动机负载处于或高于预定值时，将所述至少一个第一档反作用离合器部分地接合以实现第一档起动；
当所述自动换档动力变速器处于所述第一档起动时，激励所述电机以便给所述第一档反作用离合器提供附加扭矩；以及
当发动机负载低于所述预定值时，将所述至少一个第一档反作用离合器完全接合。
2.根据权利要求1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：提供与所述流体联接装置和所述电机串联设置的单向离合器。
3.根据权利要求2所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，当所述电机超控所述流体联接装置时，所述单向离合器配置成将扭矩从所述流体联接装置传输给所述电机且防止扭矩从所述电机传输给所述流体联接装置。
4.根据权利要求1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：当所述自动换档动力变速器处于驱动或空档状态且发动机怠速时，使所述至少一个第一档反作用离合器分离。
5.根据权利要求1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：提供与所述流体联接装置并联设置的锁定离合器。
6.根据权利要求5所述的控制自动换档动力变速器的方法，其中，所述锁定离合器是电子控制容量离合器。
7.根据权利要求1所述的控制自动换档动力变速器的方法，还包括：当所述自动换档动力变速器处于第二档时，使至少一个第二档反作用离合器完全接合；以及使与所述流体联接装置并联设置的锁定离合器接合。
8.一种动力系，包括：
电机；
与所述电机处于串联关系的流体联接装置；
与所述流体联接装置处于串联关系的第一档离合器，所述第一档离合器能操作在第一档起动期间滑移；以及
与所述反作用离合器和所述流体联接装置处于串联关系的单向离合器，所述单向离合器能操作将所述电机与所述流体联接装置选择性地断开。
9.根据权利要求8所述的动力系，还包括与所述流体联接装置处于并联关系的锁定离合器。
10.一种控制动力系中的变速器的方法，所述动力系具有主发动机，所述方法包括：
提供与所述主发动机和变速器输出轴处于串联关系的流体联接装置；
提供与所述流体联接装置和所述变速器输出轴处于串联关系的电机；
提供与所述流体联接装置、所述电机和所述变速器输出轴处于串联关系的第一档反作用离合器；
提供与所述流体联接装置处于并联关系的锁定离合器；
监测所述主发动机上的负载；
当所述主发动机上的负载处于或高于第一预定值时，将所述第一档反作用离合器部分地接合以实现第一档起动；
在第一档起动期间激励电机以便给所述第一档反作用离合器提供附加扭矩；
当所述主发动机上的负载处于或低于第二预定值时，将所述锁定离合器部分地接合且将所述第一档反作用离合器完全接合。
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