專利名稱：用于九擋變速器的扭矩傳遞裝置控制策略的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及具有多個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝置的九擋變速器所用的扭矩傳遞裝置控制策略，且更具體地，涉及用于九擋變速器以實施坡道保持離合器控制策略的扭矩傳遞裝置控制策略。
背景技術：
該部分內容的聲明僅提供與本發明有關的背景信息，并且可能構成或可能不構成現有技術。典型的多擋變速器使用摩擦離合器或制動器、行星齒輪裝置和固定互連的組合來實現多個傳動比。通常而言，行星齒輪組的數量以及物理布置由封裝、成本和所需速度比來決定。雖然當前的變速器實現了其預期目的，但是對于展現了改進的性能(尤其從效率、 響應性和平滑性的角度看)以及改進的封裝(主要是，減小的尺寸和重量)的新式的改進的變速器構造的需求實質上是一直存在的。因此，需要一種改進的、成本有效的、緊湊的多擋變速器。

發明內容
提供了一種變速器，該變速器包括輸入構件、輸出構件、四個行星齒輪組、多個聯接構件以及多個扭矩傳遞裝置。變速器輸入構件被連接到干式起動離合器。行星齒輪組中的每一個都包括第一、第二和第三構件。扭矩傳遞裝置例如是離合器和制動器。坡道保持控制策略被提供，以便通過選擇性地接合離合器和制動器的組合從而在未使用干式起動離合器的情況下鎖定變速器。在一個實施例中，一種用于控制機動車輛中的變速器的方法，包括提供起動離合器；提供變速器，所述變速器具有被連接到所述起動離合器的輸入構件、輸出構件、以及均具有第一、第二和第三構件的第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其中，第一行星齒輪組的第二構件被連接到第二行星齒輪組的第二構件，第一行星齒輪組的第三構件被連接到第二行星齒輪組的第三構件和第三行星齒輪組的第一構件，第三行星齒輪組的第二構件被連接到第四行星齒輪組的第二構件，并且第三行星齒輪組的第三構件被連接到第四行星齒輪組的第三構件，并且其中，第一離合器將第二行星齒輪組的第一構件連接到第三和第四行星齒輪組的第三構件，第二離合器將第二行星齒輪組的第一構件連接到第四行星齒輪組的第一構件，第一制動器將第一行星齒輪組的第一構件連接到靜止構件，第二制動器將第一和第二行星齒輪組的第二構件連接到靜止構件，第三制動器將第三行星齒輪組的第一構件以及第一和第二行星齒輪組的第三構件連接到靜止構件，并且第四制動器將第三和第四行星齒輪組的第三構件連接到靜止構件。接下來，所述變速器被指令進入到“行駛”操作模式， 并且確定所述變速器的輸出軸應當被旋轉地固定。最后，所述第一離合器、所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器以至少兩個的組合的形式被接合，以便旋轉地固定所述輸出軸。在一個示例中，以至少兩個的組合的形式來接合所述第一離合器、所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器，包括接合所述第三制動器和所述第四制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。在另一示例中，以至少兩個的組合的形式來接合所述第一離合器、所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器，包括接合所述第一離合器、所述第二制動器和所述第三制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。在又一示例中，以至少兩個的組合的形式來接合所述第一離合器、所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器，包括接合所述第一離合器、所述第一制動器和所述第三制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。在又一示例中，確定所述變速器的所述輸出軸應當被旋轉地固定，包括感測所述機動車輛處于負向速度，以及感測節氣門位置或加速器踏板位置低于預定值。在另一實施例中，一種用于控制機動車輛中的變速器的方法包括提供起動離合器；提供變速器，所述變速器具有被連接到所述起動離合器的輸入構件、輸出構件、以及均具有太陽齒輪、齒圈和行星架的第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其中，第一行星齒輪組的齒圈被連接到第二行星齒輪組的齒圈，第一行星齒輪組的行星架被連接到第二行星齒輪組的行星架和第三行星齒輪組的太陽齒輪，第三行星齒輪組的齒圈被連接到第四行星齒輪組的行星架，并且第三行星齒輪組的行星架被連接到第四行星齒輪組的齒圈，并且其中，第一離合器將第二行星齒輪組的太陽齒輪連接到第三行星齒輪組的行星架和第四行星齒輪組的齒圈，第二離合器將第二行星齒輪組的太陽齒輪連接到第四行星齒輪組的太陽齒輪， 第一制動器將第一行星齒輪組的太陽齒輪連接到靜止構件，第二制動器將第一和第二行星齒輪組的齒圈連接到靜止構件，第三制動器將第三行星齒輪組的太陽齒輪以及第一和第二行星齒輪組的行星架連接到靜止構件，并且第四制動器將第三行星齒輪組的行星架和第四行星齒輪組的齒圈連接到靜止構件；指令所述變速器進入到“行駛”操作模式；確定所述變速器的輸出軸應當被旋轉地固定；以及以至少兩個的組合的形式來接合所述第一離合器、 所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器，以便旋轉地固定所述輸出軸。通過參考下述說明以及附圖，本發明更多的特征、方面和優勢將變得顯而易見，在附圖中，相同的附圖標記指代相同的部件、元件或特征。


本文所示的附圖僅用于例示目的，且絕不旨在限制本發明的范圍。圖I是根據本發明的九擋變速器的實施例的杠桿圖2是根據本發明的九擋變速器的實施例的示意圖；以及
圖3是真值表，其示出了在圖I和圖2所示變速器的可用前進擋或倒擋速度比或傳動比的每個中各扭矩傳遞元件的接合狀態。
具體實施例方式下述說明本質上僅是示例性的，且不旨在限制本發明、其應用或使用。現參考圖1，其以杠桿圖的形式示出了九擋變速器10的實施例。杠桿圖是關于諸如自動變速器之類的機械裝置的部件的示意圖。每個單獨的杠桿代表行星齒輪組，其中， 該行星齒輪組的三個基本機械部件各自由節點表示。因此，單個杠桿包含三個節點一個用于太陽齒輪；一個用于行星齒輪行星架；以及一個用于齒圈(或環形齒輪)。每個杠桿的節點之間的相對長度能夠被用于表示各相應齒輪組的齒圈-太陽齒輪輪比(ring-to-sun ratio)。這些杠桿比繼而被用來改變變速器的傳動比，以便獲得合適的比率和比率級數 (ratio progression)。各個行星齒輪組的節點之間的機械聯接或互連用細的水平線表示，并且諸如離合器和制動器之類的扭矩傳遞裝置用交替間置的指形物表示。如果該裝置是制動器，那么指形物中的一組被固接。對杠桿圖的形式、目的以及使用的進一步闡述參見 Benford 和 Leising 的標題為“The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis”的SAE論文810102，該文獻以引用的方式全文結合到本文。變速器10包括輸入軸或輸入構件12、第一行星齒輪組14、第二行星齒輪組16、第三行星齒輪組18、第四行星齒輪組20、以及輸出軸或輸出構件22，第一行星齒輪組14具有三個節點第一節點14a、第二節點14b以及第三節點14c，第二行星齒輪組16具有三個節點第一節點16a、第二節點16b以及第三節點16c，第三行星齒輪組18具有三個節點第一節點18a、第二節點18b以及第三節點18c，第四行星齒輪組20具有三個節點第一節點 20a、第二節點20b以及第三節點20c。輸入構件12被聯接到第二行星齒輪組16的第一節點16a。輸出構件22被聯接到第三行星齒輪組18的第二節點18b和第四行星齒輪組20的第二節點20b。第一行星齒輪組14的第二節點14b被聯接到第二行星齒輪組16的第二節點16b。第一行星齒輪組14的第三節點14c被聯接到第二行星齒輪組16的第三節點16c和第三行星齒輪組18的第一節點18a。第三行星齒輪組18的第二節點18b被聯接到第四行星齒輪組20的第二節點20b。 第三行星齒輪組18的第三節點18c被聯接到第四行星齒輪組20的第三節點20c。第一離合器26將第二行星齒輪組16的第一節點16a和輸入構件12選擇性地連接到第三行星齒輪組18的第三節點18c和第四行星齒輪組20的第三節點20c。第二離合器28將第二行星齒輪組16的第一節點16a和輸入構件12選擇性地連接到第四行星齒輪組20的第一節點20a。第一制動器30將第一行星齒輪組14的第一節點14a選擇性地連接到靜止構件或變速器殼體40。第二制動器32將第一行星齒輪組14的第二節點14b和第二行星齒輪組16的第二節點16b選擇性地連接到靜止構件或變速器殼體40。第三制動器34 將第一行星齒輪組的第三節點14c、第二行星齒輪組16的第三節點16c和第三行星齒輪組 18的第一節點18a選擇性地連接到靜止構件或變速器殼體40。第四制動器36將第三行星齒輪組18的第三節點18c和第四行星齒輪組20的第三節點20c選擇性地連接到靜止構件或變速器殼體40。現參考圖2，符號圖示出了根據本發明的九擋變速器10的實施例的示意性布局。 在圖2中，繼續使用來自圖I的杠桿圖的附圖標記。離合器、制動器和聯接被對應地示出，
6但是行星齒輪組的節點現在顯示為行星齒輪組的部件，例如太陽齒輪、齒圈、行星齒輪以及行星齒輪行星架。例如,第一行星齒輪組14包括太陽齒輪構件14a、行星齒輪行星架構件14c以及齒圈構件14b。太陽齒輪構件14a被連接到第一軸或互連構件42以便與其共同旋轉。齒圈構件14b被連接到第二軸或互連構件44以便與其共同旋轉。行星齒輪行星架構件14c可旋轉地支承一組行星齒輪14d (僅示出了其中的一個)，并且被連接到第三軸或互連構件46 和第四軸或互連構件48以便與其共同旋轉。行星齒輪14d每個都構造成與太陽齒輪構件 14a和齒圈構件14b兩者均相互嚙合。第二行星齒輪組16包括太陽齒輪構件16a、可旋轉地支承行星齒輪組16d和16e 的行星齒輪行星架構件16c以及齒圈構件16b。太陽齒輪構件16a被連接到輸入構件12以便與其共同旋轉。齒圈構件16b被連接到第二軸或互連構件44以便與其共同旋轉。行星齒輪行星架構件16c被連接到第四軸或互連構件48和第五軸或互連構件50以便與其共同旋轉。行星齒輪16d每個都構造成與齒圈構件16b和行星齒輪16e兩者均相互嚙合。行星齒輪16e每個都構造成與行星齒輪16d和太陽齒輪16a兩者均相互嚙合。第三行星齒輪組18包括太陽齒輪構件18a、齒圈構件18b、以及可旋轉地支承一組行星齒輪18d的行星架構件18c。太陽齒輪構件18a被連接到第五互連構件50以便與其共同旋轉。齒圈構件18b被連接到第六軸或互連構件52以便與其共同旋轉。行星架構件18c 被連接到第七軸或互連構件54并且還被連接到第八軸或互連構件56，以便與它們共同旋轉。行星齒輪18d每個均被構造成與太陽齒輪構件18a和齒圈構件18b兩者均相互嚙合。第四行星齒輪組20包括太陽齒輪構件20a、齒圈構件20c、以及可旋轉地支承一組行星齒輪20d的行星架構件20b。太陽齒輪構件20a被連接到第九軸或互連構件58以便與其共同旋轉。齒圈構件20c被連接到第七互連構件54以便與其共同旋轉。行星架構件 20b被連接到第六互連構件52并且還被連接到輸出構件22，以便與它們共同旋轉。行星齒輪20d每個都構造成與太陽齒輪構件20a和齒圈構件20c兩者均相互嚙合。輸入軸或輸入構件12被持續地連接到干式離合器起動裝置60。干式離合器起動裝置60被選擇性地連接到發動機或其它原動機(未示出)。輸出軸或輸出構件22優選被持續連接到最終傳動單元或分動箱(未示出)。扭矩傳遞機構(或者說，離合器26、28和制動器30、32、34、36)允許軸或互連構件、 行星齒輪組的構件以及殼體之間的選擇性互連。例如，第一離合器26能夠選擇性地接合， 以便將第八互連構件56連接到輸入構件12。第二離合器28能夠選擇性地接合，以便將第九互連構件58連接到輸入構件12。第一制動器30能夠選擇性地接合，以將第一互連構件 42連接到靜止構件或變速器殼體40，以便限制第一行星齒輪組14的太陽齒輪構件14a相對于靜止構件或變速器殼體40旋轉。第二制動器32能夠選擇性地接合，以將第二互連構件44連接到靜止構件或變速器殼體40，以便限制第一行星齒輪組14的齒圈構件14b和第二行星齒輪組16的齒圈構件16b相對于靜止構件或變速器殼體40旋轉。第三制動器34 能夠選擇性地接合，以將第三互連構件46連接到靜止構件或變速器殼體40，以便限制第一行星齒輪組14的行星架構件14c、第二行星齒輪組16的行星架構件16c以及第三行星齒輪組18的太陽齒輪18a相對于靜止構件或變速器殼體40旋轉。第四制動器36能夠選擇性地接合，以將第七互連構件54連接到靜止構件或變速器殼體40，以便限制第三行星齒輪組18的行星架構件18c和第四行星齒輪組20的齒圈構件20c相對于靜止構件或變速器殼體 40旋轉。現參考圖2和圖3，將描述九擋變速器10的實施例的操作。將理解的是，變速器 10能夠以至少九個前進擋速度比或扭矩比以及至少一個倒擋速度比或扭矩比將扭矩從輸入軸或輸入構件12傳遞到輸出軸或輸出構件22。通過接合扭矩傳遞機構(即，第一離合器 26、第二離合器28、第一制動器30、第二制動器32、第三制動器34以及第四制動器36)中的一個或多個來獲得每個前進擋和倒擋速度比或扭矩比，如將在下文描述的那樣。圖3是示出了被啟用或接合以實現各擋位狀態的扭矩傳遞機構的各種組合的真值表。還示出了各擋位狀態的實際數值傳動比，但是應當理解的是，這些數值僅是示例性的，并且這些數值能夠在相當大的范圍內被調節，以適合變速器10的各種應用和操作標準。使用本發明的實施例能夠獲得的傳動比的示例也在圖3中被示出。當然，取決于齒輪直徑、輪齒數和所選擇的齒輪構造，也能夠獲得其它傳動比。為了建立倒擋，第一制動器30和第四制動器36被接合或啟用。第一制動器30將第一互連構件42連接到靜止構件或變速器殼體40，以便限制第一行星齒輪組14的太陽齒輪構件14a相對于靜止構件或變速器殼體40旋轉。第四制動器36將第七互連構件54連接到靜止構件或變速器殼體40，以便限制第三行星齒輪組18的行星架構件18c和第四行星齒輪組20的齒圈構件20c相對于靜止構件或變速器殼體40旋轉。類似地，通過離合器和制動器的接合的不同組合，能夠實現九個前進擋比率，如圖3所示。在某些操作狀況期間，期望在處于“行駛”操作模式時使變速器輸出軸保持靜止， 例如，將機動車輛保持在坡道上。判定在處于行駛時是否固定輸出軸包括利用雙向傳感器來感測負向速度。如果機動車輛在處于行駛的狀況下具有負向速度并且低于預定的節氣門或加速器踏板位置(例如，少于5%的接合)，那么會期望保持輸出軸靜止。當節氣門或加速器踏板位置被感測到高于預定值時，輸出軸將被釋放。為了不接合干式起動離合器60，離合器26、28和制動器30、32、34和36的組合必需被接合，以保持變速器的輸出軸靜止。參考圖1，為了鎖定對應于杠桿圖的任何變速器的輸出軸22，存在三種可選的接合/脫開策略 (I)節點18c/20c和18a都被固接(或連接到靜止殼體)；(2)通過脫開干式起動離合器60 來斷開輸入軸12，并且節點14b/16b、18c/20c和18a都被固接(或連接到靜止殼體)；或者 (3)通過脫開干式起動離合器60來斷開輸入軸12，并且節點14a、14b/16b和18c/20c都被固接(或連接到靜止殼體)。參考圖2，為了鎖定輸出軸22，存在三種可選的接合/脫開策略
(I)施用或接合制動器34和36 ; (2)施用或接合離合器26以及制動器32和34 ;或者(3) 施用或接合離合器26以及制動器30和34。本發明的描述本質上僅是示例性的，并且不偏離本發明實質的變型都被認為落入本發明的范圍內。這種變型不被認為偏離了本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種用于控制機動車輛中的變速器的方法，所述方法包括提供起動離合器；提供變速器，所述變速器具有被連接到所述起動離合器的輸入構件；輸出構件；以及均具有第一、第二和第三構件的第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其中，所述第一行星齒輪組的第二構件被連接到所述第二行星齒輪組的第二構件，所述第一行星齒輪組的第三構件被連接到所述第二行星齒輪組的第三構件和所述第三行星齒輪組的第一構件，所述第三行星齒輪組的第二構件被連接到所述第四行星齒輪組的第二構件，并且所述第三行星齒輪組的第三構件被連接到所述第四行星齒輪組的第三構件，并且其中，第一離合器將所述第二行星齒輪組的第一構件連接到所述第三和第四行星齒輪組的第三構件，第二離合器將所述第二行星齒輪組的第一構件連接到所述第四行星齒輪組的第一構件，第一制動器將所述第一行星齒輪組的第一構件連接到靜止構件，第二制動器將所述第一和第二行星齒輪組的第二構件連接到所述靜止構件，第三制動器將所述第三行星齒輪組的第一構件以及所述第一和第二行星齒輪組的第三構件連接到所述靜止構件，并且第四制動器將所述第三和第四行星齒輪組的第三構件連接到所述靜止構件；指令所述變速器進入到行駛操作模式；確定所述變速器的輸出軸應當被旋轉地固定；以及以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器，以便旋轉地固定所述輸出軸。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、 所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器包括接合所述第三制動器和所述第四制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。
3.根據權利要求I所述的方法，其中，以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、 所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器包括接合所述第一離合器、所述第二制動器和所述第三制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。
4.根據權利要求I所述的方法，其中，以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、 所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器包括接合所述第一離合器、所述第一制動器和所述第三制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。
5.根據權利要求I所述的方法，其中，確定所述變速器的輸出軸應當被旋轉地固定包括感測所述機動車輛處于負向速度以及感測節氣門位置或加速器踏板位置低于預定值。
6.一種用于控制機動車輛中的變速器的方法，所述方法包括提供起動離合器；提供變速器，所述變速器具有被連接到所述起動離合器的輸入構件；輸出構件；以及均具有太陽齒輪、齒圈和行星架的第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其中，所述第一行星齒輪組的齒圈被連接到所述第二行星齒輪組的齒圈，所述第一行星齒輪組的行星架被連接到所述第二行星齒輪組的行星架和所述第三行星齒輪組的太陽齒輪，所述第三行星齒輪組的齒圈被連接到所述第四行星齒輪組的行星架，并且所述第三行星齒輪組的行星架被連接到所述第四行星齒輪組的齒圈，并且其中，第一離合器將所述第二行星齒輪組的太陽齒輪連接到所述第三行星齒輪組的行星架和所述第四行星齒輪組的齒圈，第二離合器將所述第二行星齒輪組的太陽齒輪連接到所述第四行星齒輪組的太陽齒輪，第一制動器將所述第一行星齒輪組的太陽齒輪連接到靜止構件，第二制動器將所述第一和第二行星齒輪組的齒圈連接到所述靜止構件，第三制動器將所述第三行星齒輪組的太陽齒輪以及所述第一和第二行星齒輪組的行星架連接到所述靜止構件，并且第四制動器將所述第三行星齒輪組的行星架和所述第四行星齒輪組的齒圈連接到所述靜止構件；指令所述變速器進入到行駛操作模式；確定所述變速器的輸出軸應當被旋轉地固定；以及以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器，以便旋轉地固定所述輸出軸。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、 所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器包括接合所述第三制動器和所述第四制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、 所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器包括接合所述第一離合器、所述第二制動器和所述第三制動器，以旋轉地固定所述輸出軸。
9.根據權利要求6所述的方法，其中，以至少兩個的組合的形式接合所述第一離合器、 所述第二離合器、所述第一制動器、所述第二制動器、所述第三制動器以及所述第四制動器包括接合所述第一離合器、所述第一制動器和所述第三制動器，以可旋轉地固定所述輸出軸。
10.根據權利要求6所述的方法，其中，確定所述變速器的輸出軸應當被旋轉地固定包括感測所述機動車輛處于負向速度以及感測節氣門位置或加速器踏板位置低于預定值。
全文摘要
本發明涉及用于九擋變速器的扭矩傳遞裝置控制策略。變速器包括輸入構件、輸出構件、四個行星齒輪組、多個聯接構件以及多個扭矩傳遞裝置。變速器輸入構件被連接到干式起動離合器。每個行星齒輪組均包括第一、第二和第三構件。扭矩傳遞裝置例如是離合器和制動器。坡道保持控制策略被提供，以便通過選擇性地接合離合器和制動器的組合從而在未使用干式起動離合器的情況下鎖定變速器。
文檔編號F16H3/62GK102588533SQ20121000282
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年1月6日
發明者E.W.梅勒, S.H.維特科普 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司