使用抖振的離合器控制的制作方法

本公開涉及變速器控制。更具體地，本公開涉及在離合器狀態轉變期間使用抖振減少動力傳動系振動的發生。

背景技術：

一些車輛在寬車速范圍內使用，包括向前運動和倒車運動兩者。然而，某些類型的發動機僅能在窄的車速范圍內高效地運轉。因此，經常采用能夠在多個速度比下有效傳遞動力的變速器。當車輛處于低速時，變速器通常在高速度比下操作從而能夠使發動機扭矩倍增以提高加速度。在高車速下，在低速度比下操作變速器允許發動機速度與安靜、燃料高效的巡航相關聯。通常，變速器具有安裝到車輛結構的殼體、由發動機曲軸驅動的輸入軸以及通常經由在車輛轉向時允許左右車輪以稍微不同的速度旋轉的差速器總成驅動車輪的輸出軸。

圖1示意性地示出了雙離合變速器(dualclutchtransmission，dct)。輸入20適于可經由降低發動機脈動傳遞的阻尼器組件而連接到發動機曲軸。環形齒輪22固定連接到差速器以在兩個驅動輪之間分配動力。第一輸出小齒輪24固定連接到第一副軸26并與環形齒輪22嚙合。第二輸出小齒輪28固定連接到第二副軸30并且也與環形齒輪22嚙合。第一摩擦離合器32選擇性地將輸入20連接到實心軸34，同時第二摩擦離合器36選擇性地將輸入20連接到與實心軸34同軸的中空軸38。

齒輪40和42被支撐以繞第一副軸26旋轉并分別與被固定地連接到實心軸34的齒輪44和46嚙合。連接器48選擇性地將齒輪40或42連接到第一副軸26。齒輪50被支撐以繞第二副軸30旋轉并與被固定地連接到實心軸34的齒輪52嚙合。連接器58選擇性地將齒輪50連接到第二副軸30。當連接器48或58已將齒輪40、42或50中的一個連接到各自的副軸時，在實心軸34與環形齒輪22之間建立動力流動路徑。這些不同的動力流動路徑中的每個均與不同的速度比關聯。當離合器32也接合時，在輸入20與環形齒輪22之間建立動力流動路徑。

齒輪60與62被支撐以繞第二副軸30旋轉并分別與被固定地連接到中空軸38的齒輪64和66嚙合。連接器68選擇性地將齒輪60或62連接到第二副軸30。齒輪70和72被支撐以繞第一副軸26旋轉并分別與齒輪66和60嚙合。連接器74選擇性地將齒輪70或72連接到第一副軸26。當連接器68或74已將齒輪60、62、70或72中的一個連接到各自的副軸時，在中空軸38與環形齒輪22之間建立動力流動路徑。當離合器36也接合時，在輸入20與環形齒輪22之間建立動力流動路徑。與離合器36關聯的速度比和與離合器32關聯的速度比交錯，使得離合器32用于建立編號為奇數的傳動比，離合器36用于建立編號為偶數的傳動比和倒擋。

當駕駛員在車輛靜止的情況下選擇前進擋時，命令連接器48將齒輪42連接到軸26同時命令離合器36分離。為了起動車輛，命令離合器32逐漸接合。類似地，當在車輛靜止的情況下選擇倒擋時，命令連接器74將齒輪72連接到軸26。然后，命令離合器36逐漸接合以起動車輛。當在奇數擋位下巡航時，離合器32接合。為了換擋至偶數擋位，離合器36分離(如果不是已經分離)，且連接器68或74預先選擇目標動力流動路徑。在預先選擇了目標擋位之后，以協調的方式釋放離合器32并接合離合器36，以在相應的動力流動路徑之間傳遞動力并調節總速度比。

離合器32和36可以是干式摩擦離合器或濕式摩擦離合器。一個或更多個摩擦片固定連接到元件中的一個，而具有壓力片和反作用片的殼體固定地連接到另一個元件。摩擦片位于壓力片與反作用片之間。如果有一個以上的摩擦片，則它們通過也固定地連接到殼體的分離片而分開。當離合器完全分離時，反作用片和壓力片間隔開使得摩擦片能在極小的阻力矩下相對于殼體旋轉。為了接合離合器，致動器產生法向力，該法向力將壓力片與反作用片之間的摩擦片壓緊。離合器的扭矩容量與法向力成比例，也與摩擦系數成比例。摩擦系數可取決于相對轉速和諸如離合器溫度的其他因素。理想地，摩擦系數隨著相對轉速的變化而持續地變化，但是一些離合器材料背離了這種理想特性并在無打滑和一定程度的打滑之間呈現出摩擦系數的驟降。如果元件以不同的轉速旋轉，則離合器在傾向于使轉速相等的方向上對每個元件施加與扭矩容量相等的扭矩。如果元件的轉速相同，則離合器傳遞盡可能多的施加的扭矩一直到扭矩容量。如果所施加的扭矩超過扭矩容量，則離合器打滑而產生相對轉速。

一些離合器使用位置控制致動，其中，控制器命令致動器運動至指定的位置。致動器可以通過彈簧連接到壓力片和反作用片，從而可通過調節致動器位置來調節離合器法向力，如圖2所示。當致動器在80處運動經過分離區域時，法向力為零。在致動器位置經過觸點82之后，法向力與致動器位置的變化成比例地增大。當控制器命令致動器位置的方向改變時，法向力會由于滯后而在改變方向之前保持恒定持續一段距離，如84處所示。一些離合器可對調節法向力的其他方式作出響應，例如調節液壓壓力而不是調節致動器位置。這些其他機構也會具有觸點和滯后的特征。

技術實現要素：

一種變速器包括輸入、輸出、第一中間軸、第二中間軸、第一離合器、第二離合器、第一連接器、第二連接器和控制器。第一離合器和第二離合器分別被構造成選擇性地將輸入連接到第一中間軸和第二中間軸。第一連接器被構造成選擇性地在第一中間軸與輸出之間建立動力流動路徑，第二連接器被構造成選擇性地在第二中間軸與輸出之間建立動力流動路徑。在第一連接器接合且第二連接器分離時，變速器具有第一自然頻率。控制器被配置成：命令第二離合器的致動器位置以自然頻率的至少2.5倍的抖振頻率振蕩，以抑制共振。抖振幅度可超過滯后。例如，命令的致動器位置可遵循方波形、鋸齒波形或其他波形。第二離合器的致動器位置可在命令的標稱致動器位置附近振蕩，所述命令的標稱致動器位置隨著第二離合器從完全接合狀態轉變至打滑狀態而逐漸減小。在轉變間隔期間，致動器位置可在命令的標稱致動器位置附近振蕩，所述命令的標稱致動器位置隨著第二離合器從完全釋放狀態轉變至打滑狀態而逐漸增加。在轉變間隔期間，離合器可在每個周期的一部分期間具有正扭矩容量，并在每個周期的其余部分期間完全釋放。在該間隔期間，控制器可控制第一離合器主動抑制所測量的速度振蕩。

一種控制變速器離合器的方法包括：根據標稱分量與振蕩分量之和發出致動器命令，并將標稱分量從第一值增大到第二值，所述振蕩分量具有一定振幅。第一值小于觸點的值大于振蕩分量的振幅，同時第二值超過觸點的值大于振蕩分量的振幅。致動器命令可以是位置。變速器可以是雙離合變速器，在這種情況下，離合器可響應于軸的轉速達到目標值而釋放。第二離合器可被控制在打滑狀態，以抑制所測量的速度振蕩。

根據本發明的一個實施例，所述方法還包括：測量軸的轉速，并響應于軸的轉速達到目標值而將命令降低至小于觸點。

根據本發明的一個實施例，所述方法還包括：測量振蕩速度，并以振蕩速度的頻率利用相位差來改變對第二離合器的命令，以抑制速度振蕩。

一種控制變速器離合器的方法包括：根據標稱分量與具有一定振幅的振蕩分量之和發出致動器命令，并且在所述振幅超過滯后時調節標稱分量以在離合器狀態之間進行轉變。例如，離合器可從完全釋放狀態轉變至打滑狀態或可從完全接合狀態轉變至打滑狀態。

根據本發明，一種控制變速器離合器的方法包括：根據標稱分量與振蕩分量之和發出致動器命令，所述振蕩分量具有一定振幅；并且在所述振幅超過滯后時，調節標稱分量以從完全釋放狀態、打滑狀態和完全接合狀態中的一種狀態轉變至完全釋放狀態、打滑狀態和完全接合狀態中的另一種狀態。

根據本發明的一個實施例，所述轉變是從完全釋放狀態至打滑狀態。

根據本發明的一個實施例，所述轉變是從完全接合狀態至打滑狀態。

附圖說明

圖1是示例性雙離合變速器的示意圖。

圖2是示出了具有滯后效果的離合器法向力與致動器位置的關系的曲線圖。

圖3是示出了根據第一控制方法的在同步之前離合器(clutchbeforesynch,cbs)事件期間的命令的致動器位置的曲線圖。

圖4是示出了根據利用抖振(dither)的第二控制方法的在同步之前離合器事件期間的命令的致動器位置的曲線圖。

圖5是示出了根據第一控制方法的在離合器釋放事件期間的命令的致動器位置的曲線圖。

圖6示出了根據利用抖振的第二控制方法的在離合器釋放事件期間的命令的致動器位置的曲線圖。

具體實施方式

根據需要，在此公開了本發明的具體實施例；然而，應理解公開的實施例僅為本發明的示例，本發明可以以各種和替代的形式實現。附圖無需按比例繪制；可以夸大或最小化一些特征以顯示特定部件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能細節不應解釋為限制，而僅作為用于教導本領域技術人員以多種形式實施本發明的代表性基礎。

參照圖1的變速器示意圖，通過滑動連接器48以將齒輪42連接到軸26，變速器為沿前進方向的起動做準備，因此預先選擇1擋。然后，為了開始車輛移動，離合器32的扭矩容量逐漸增大。連接器58、68和74以及離合器36可在這個過程期間分離。軸38和齒輪60、62、64、66、70和72在這個過程期間都傾向于保持靜止，這是因為它們具有慣性且沒有扭矩作用于其上。為了準備換擋至2擋，必須通過滑動連接器68將齒輪60連接到軸30。連接器68在接合之前使齒輪60與軸30的轉速快速且平穩地同步的能力會是有限的。因此，離合器36可用于在利用連接器68完成同步和連接之前使齒輪60的轉速接近軸30的轉速。以這樣的方式使用摩擦離合器32和36中的一個稱為同步之前離合器(cbs)事件。cbs事件可以在多種不同的傳動比下執行，作為預先選擇新傳動比的過程的一部分。

在cbs事件期間，離合器的扭矩容量必須被精確地控制在遠低于離合器的最大設計扭矩容量的水平處。為了實現這一目的，必須將致動器布置得非常接近觸點。致動器位置的小的偏差會導致扭矩容量為零或導致扭矩容量大到是期望的扭矩容量的數倍。如果扭矩容量為零，則同步不會發生。如果扭矩容量遠大于期望的扭矩容量，則軸的轉速快速增加超過目標轉速，直到離合器完全接合。在離合器完全接合時，離合器扭矩幾乎瞬時變化，這導致許多其他部件的扭矩幾乎瞬時變化。這些非常快的扭矩變化會引起變速器和動力傳動系以自然頻率振動，這會讓車輛乘員感覺不舒服。

圖3示出了在cbs事件期間命令離合器致動器的一種可能的方式。虛線86表示控制器對與觸點對應的致動器位置的最好估計。虛線88表示控制器對與cbs事件期間的期望的扭矩容量對應的致動器位置的最好估計。在90處，控制器將致動器位置命令至稍小于估計的觸點的值。然后，在92處，控制器以預定的斜率逐漸增大致動器位置，同時監測一個或更多個速度傳感器以確定事件的進程。當在94處控制器確定離合器容量接近期望的值時，控制器在96處命令恒定的致動器位置。在98處，控制器確定cbs事件完成并將致動器命令至分離位置。實際上，該方法沒有被充分證明是穩健的。由于致動器機構中的摩擦，致動器不一定線性地響應于所命令的位置的小的變化。相反，它會遲滯然后跳躍到比期望值大的值。有時，離合器扭矩容量會從小于期望的水平突然變化至遠大于期望的水平。當發生這種情況時，離合器會完全接合并引起變速器和動力傳動系振動。

圖4示出了在cbs事件期間命令離合器致動器的改進方法。在90和98之間，致動器命令是圖3所示的標稱分量與振蕩分量之和，如92′和96′所示。振蕩分量稱為抖振。優選地，抖振幅度大于滯后。抖振降低了致動器在某個位置遲滯然后跳躍到比期望值大的值的傾向。同時，在觸點附近，抖振消除了作為致動器位置的函數的法向力的斜率驟變，并用更平緩的斜率變化進行替代。結果是致動器滯后和觸點估計誤差都通過抖振而被緩解。抖振的頻率優選地是自然頻率的至少2.5倍，以避免引起振動。雖然在圖4中示出了方波形，但是還可采用其他的波形，例如鋸齒波形或正弦波形。發明人已通過實驗確定：相比于圖3的方法，圖4的方法基本不太可能產生令人厭煩的振動。

在一些情況下，摩擦離合器32或36中的一個離合器將處于打滑狀態，同時另一個離合器執行cbs事件。例如，在車輛起步期間，接合2擋的離合器36cbs事件可在離合器32完全接合之前發生。當離合器處于打滑狀況時，主動地控制打滑的離合器來降低以動力傳動系自然頻率振動的幅度有時是可行的。控制器使用速度傳感器或其他傳感器確定振動的頻率和相位。使用這樣的信息，控制器以與振動相同的頻率和所計算的相位角來改變由打滑的離合器施加的扭矩，以減少振動。

變速器和動力傳動系統的自然頻率根據離合器和連接器的接合狀態變化。在特定的離合器完全釋放時，系統可具有一個自然頻率，在該離合器打滑時，系統可具有第二個自然頻率，并且在該離合器完全接合時，系統可具有第三個自然頻率。在cbs事件期間，系統的自然頻率將從第一值轉變為第二值。如果cbs事件導致離合器意外地完全接合，則自然頻率甚至會等于第三值持續一部分時間。當根據圖3的方法控制cbs事件時，在致動器位置跨過觸點86時自然頻率突然發生變化。因此，在cbs事件期間使用另一個離合器的主動阻尼控制是無效的甚至會加強振動。因此，在cbs事件期間使用打滑的離合器的主動阻尼控制會被暫停。

當根據圖4的方法控制cbs事件時，自然頻率逐漸變化。在階段92′的一部分期間，致動器位置在觸點的相對兩側的位置之間快速地交替。離合器處于完全打開狀態一段時間，并處于打滑狀態一段時間。因為抖振頻率遠大于任一相關的自然頻率，所以在這段時間期間有效的自然頻率是兩個自然頻率的加權平均值，其中，加權因子是基于在每個離合器狀態下所用的時間的比例的。隨著執行抖振的平均位置逐漸增大，在打滑狀態下花費的時間的比例逐漸增加。因此，有效的自然頻率從與釋放的離合器關聯的頻率逐漸變化為與打滑的離合器關聯的頻率。通過在這段時間期間持續地監測任何振動的頻率，控制器能夠使用打滑離合器的主動控制來有效地抑制這樣的振動。

與cbs事件類似，離合器釋放事件會引起動力傳動系振動。圖5示出了在離合器釋放事件期間命令離合器致動器的一種可能的方法。虛線102表示控制器基于靜摩擦系數對扭矩容量等于當前離合器扭矩的致動器位置的最好估計。在104處，控制器將致動器位置命令至比在102處的值稍高的值。然后，在106處，控制器以預定斜率逐漸減小致動器位置，同時監測一個或更多個速度傳感器以確定離合器打滑實際上何時開始。當離合器開始打滑時，扭矩容量會由于摩擦系數的變化而下降。當離合器打滑時，所傳遞的扭矩等于扭矩容量。由于致動器機構的摩擦，在106處致動器不一定線性地響應于所命令的位置的小的變化。反而，會遲滯然后跳躍到比期望值大的值。如果在離合器開始打滑時致動器位置發生這種突然的變化，則會增加扭矩變化的大小并增大引起振動的可能性和/或增大這種振動的可能的幅度。在108處，控制器使用基于轉速測量的反饋控制持續地調節所命令的致動器位置，以保持期望水平的離合器打滑。由于致動器機構的摩擦和滯后，實際的扭矩容量并非總是成正比地響應于所命令的致動器位置的這些小的變化。這限制了控制器將期望的打滑保持在窄頻帶(narrowband)內的能力。如果期望的打滑小，則離合器會意外地完全接合。如果發生這種情況，則摩擦系數的變化可能將會導致進一步的扭矩波動并增大引起振動的可能性。當不再期望有扭矩時，在110處將致動器命令至完全釋放位置。

圖6示出了在離合器釋放事件期間命令離合器致動器的改進方法。在106′和108′處，致動器命令是圖5指示的標稱分量與被稱為抖振的振蕩分量之和。優選地，抖振的幅度大于滯后。抖振降低了致動器在某個位置遲滯然后跳躍到比期望值大的值的傾向。抖振的頻率優選地是自然頻率的至少2.5倍，以避免引起振動。雖然在圖6中示出了鋸齒波形，但是還可采用其他的波形。雖然圖5和圖6示出了從有意的完全鎖止狀態釋放離合器，但是當長時間保持小程度的打滑時，抖振也是有用的。當試圖使用閉環控制來保持小程度的打滑時，離合器可能會意外地完全接合。抖振使意外的完全接合的可能性變小，并有助于更好地控制之后的釋放回到打滑狀態。類似地，在有意的完全接合期間在控制打滑減小至零的速率時抖振是有用的，并且抖振可用于控制從打滑至完全釋放狀態的轉變。

雖然以上描述了示例性實施例，但并不意在這些實施例描述了本發明的所有可能的形式。更確切地講，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，并且應該理解，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可進行各種變形。此外，多個實施實施例的特征可組合以形成本發明的進一步的實施例。