基于軸承轉速的動力傳動系統控制的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及車輛控制領域。更特別地，本發明涉及基于軸承元件(比如滾柱、滾珠或保持架)的轉速測量的變速器系統的控制。
【背景技術】
[0002]很多車輛在寬范圍的車速(包括向前和向后運動)下使用。然而，某些類型的發動機只能在較窄的轉速范圍內高效運轉。所以，能以多個傳動比(speed rat1)高效傳輸動力的變速器被頻繁使用。當車輛處于較低車速時，變速器通常以高傳動比運轉使得它放大發動機扭矩用于改善加速。較高車速時，以低傳動比運轉變速器允許與安靜、燃料高效的巡航關聯的發動機轉速。通常，變速器具有安裝至車輛結構的殼體、由發動機曲軸驅動的輸入軸以及經常經由差速器總成驅動車輪的輸出軸，該差速器總成允許車輛轉彎時左輪和右輪以略微不同的轉速旋轉。
[0003]在很多自動變速器中，通過接合可用離合器和制動器的子組而建立與多個傳動比關聯的功率傳輸路徑(power flow path)。通常，通過以受控壓力將流體提供至離合器應用室而接合離合器和制動器。流體壓力推動活塞，其繼而壓縮包括交替的摩擦盤和分離盤的離合器組(clutch pack)。控制器通常通過調節至螺線管的電流的大小而調整流體壓力，該螺線管調整對調節壓力的閥施加的力。為了從一個傳動比切換為另一個傳動比，釋放一個離合器或制動器并且接合另一個離合器或制動器。一些換擋需要釋放多個離合器并且接合多個離合器。
[0004]在傳動比之間產生平順的換擋需要逐漸且仔細地協調即將分離的離合器的釋放和即將接合的離合器的接合。在提供至螺線管的電流和離合器扭矩容量(torquecapacity)之間的關系受制于很多噪聲因素。所以，離合器的精確控制需要使用反饋信號。
【發明內容】
[0005]車輛包括通過具有滾動元件的軸承支撐在殼體內的軸、控制器以及安裝至殼體并且配置用于響應于滾動元件的移動而將信號傳輸至控制器的傳感器。滾動元件可以被保持在保持架內。傳感器可以是產生取決于傳感器是否鄰近保持架上的齒或間隙而變化的電壓的接近傳感器(比如霍爾效應傳感器)。可替代地，傳感器可以是響應于滾動元件經過殼體上固定點的通過的加速度傳感器。感應的轉速可以用于控制變速器離合器的扭矩容量。當變速器沒有換擋時，傳感器讀數可以指示軸承的預負荷問題。
[0006]根據本發明的一個實施例，滾動元件是滾柱軸承。
[0007]根據本發明的一個實施例，滾動元件是圓錐滾柱軸承。
[0008]根據本發明的另一方面，提供一種變速器，包含:殼體；軸；軸承，該軸承具有將軸與殼體分開并且配置用于將徑向力從軸傳輸至殼體并且隨軸的旋轉而周向地移動的多個滾動元件；控制器；以及傳感器，該傳感器嵌入在軸承座圈中并且配置用于響應于滾動元件移動經過傳感器而向控制器傳輸信號。
[0009]在本發明的一個實施例中，變速器進一步包含離合器。
[0010]在本發明的一個實施例中，控制器配置用于:處理來自傳感器的信號以估算軸的轉速；以及基于估算的轉速調節離合器的扭矩容量。
[0011]在本發明的一個實施例中，控制器進一步配置用于:當變速器處于固定的齒輪比時如果估算的軸轉速不同于預期的軸轉速則設置指示可能的預負荷問題的標記。
[0012]在本發明的一個實施例中，傳感器是加速度傳感器。
[0013]在本發明的一個實施例中，傳感器是負荷傳感器。
[0014]在本發明的一個實施例中，傳感器是聲發射傳感器。
[0015]根據本發明的又一方面，提供一種控制變速器的方法，包含:接收指示滾動軸承元件通過變速器殼體上固定位置的信號；處理信號以估算通過軸承元件支撐的軸的轉速；以及基于估算的轉速調節離合器的扭矩容量。
[0016]在本發明的一個實施例中，方法進一步包含:當變速器處于固定的齒輪比時如果估算的轉速不同于預期的轉速則設置指示可能的預負荷問題的標記。
【附圖說明】
[0017]圖1是車輛動力傳動系統的示意說明；
[0018]圖2是具有基于接近的保持架轉速傳感器的雙排滾珠軸承的截面；
[0019]圖3是具有基于加速度的保持架轉速傳感器的圓錐滾柱軸承的截面；
[0020]圖4是比如在圖2和圖3中說明的軸承轉速傳感器的變速驅動橋可能應用的截面；
[0021]圖5是控制配備有軸承轉速傳感器的變速器(比如圖4中的變速器)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]本說明書描述了本發明的實施例。然而，應理解公開的實施例僅為示例，其可以以多種替代形式實施。附圖無需按比例繪制；可放大或縮小一些特征以顯示特定部件的細節。所以，此處公開的具體結構和功能細節不應解釋為限定，而僅為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。本領域內的技術人員應理解，參考任一【附圖說明】和描述的多個特征可以與一個或多個其它附圖中說明的特征組合以形成未明確說明或描述的實施例。說明的組合特征提供用于典型應用的代表實施例。然而，與本發明的教導一致的特征的多種組合和變型可以根據需要用于特定應用或實施。
[0023]圖1示意地說明前輪驅動車輛的動力傳動系統。粗實線指示機械功率流，而虛線指示信息流。內燃發動機10通過轉換存儲在燃料源中的化學能而產生機械功率。變速驅動橋12適配發動機產生的機械功率的轉速和扭矩以適合車輛的當前需要。來自變速驅動橋12的機械功率被引導至左輪14和右輪16。
[0024]在變速驅動橋內，通過變矩器18、變速箱20和差速器22傳輸功率。變速箱20提供主可變傳動比的傳動裝置(gearing)。當車輛沒有運動時變矩器18通過傳輸扭矩而便于車輛從零速度起步。變矩器18包括由發動機10驅動的栗輪以及通過渦輪軸24連接至變速箱20的輸入的渦輪。變矩器18還可以包括在車輛起步之后改善效率的鎖止離合器。差速器22向每個車輪提供大致相等的扭矩，并在例如車輛轉彎時允許輕微的速度差異。可以經由將扭矩放大固定的主減速比的傳動裝置26將功率從變速箱20傳輸至差速器22。在后輪驅動車輛的布局中，差速器通常是通過驅動軸而獨立于變速器的獨立單元。后輪驅動車輛的差速器也將旋轉軸線改變約90度并且通過固定的主減速比調節轉速和扭矩。
[0025]變速驅動橋12包括將電信號發送至閥體30的控制器28。響應于這些電信號，閥體30控制至變速箱20內離合器應用室的流體通道中的壓力以在齒輪比(gear rat1)中選擇和切換。控制器28依賴于來自傳感器的信號以幫助確定指令多少壓力。這些傳感器中有配置用于測量渦輪軸24的轉速的輸入轉速傳感器32和配置用于測量主減速傳動裝置26中軸的轉速的輸出轉速傳感器34。額外的轉速傳感器可以指示變速箱20內軸的轉速。
[0026]在兩個階段中執行升擋:扭矩傳輸階段和慣性階段。在扭矩傳輸階段期間，即將分離的離合器的扭矩容量逐漸減小而即將接合的離合器的扭矩容量逐漸增加。盡管即將分離的離合器可能存在一些打滑，但是在扭矩階段期間與變速器輸入的轉速成比例的變速器元件的轉速基本上沒有變化。如果即將接合的離合器的接合相對于即將分離的離合器的釋放進行得太慢，則發生傳動比增加的發動機轉速驟升(engine flare)。另一方面，如果即將接合的離合器接合得太迅速，則發生輸出扭矩過度減小的鎖止(tie-up)狀況。為了避免發動機轉速驟升或鎖止，控制器可以使用基于測量的變速器傳動比的反饋控制而控制即將分離的離合器以保持輕微打滑的轉速。測量變速器傳動比需要測量至少兩個變速器元件(通常是輸出軸和渦輪軸)的轉速。
[0027]—旦即將分離的離合器完全釋放，扭矩傳輸階段結束而慣性階段開始。慣性階段開始時，即將接合的離合器通過基本上打滑的轉速傳輸扭矩。在慣性階段期間，打滑轉速隨著變速器傳動比接近升擋后的齒輪比而逐漸減小。控制即將接合的離合器的扭矩容量以希望的速率接近升擋后的齒輪比。如果即將接合的離合器的扭矩容量太低，則換擋會花費太長時間。如果扭矩容量太高，則隨著換擋完成可能存在額外的扭矩變化。為了避免扭矩擾動，即將接合的離合器從打滑轉變為完全接合時隨著傳動比接近升擋后的傳動比而控制傳動比特別重要。為了向控制器提供正確的反饋信號，傳動比的精確測量是關鍵的。
[0028]盡管降擋以相反的序列發生，但是降擋也具有扭矩傳輸階段和慣性階段。在降擋的慣性階段期間，即將分離的離合器的扭矩容量減小并且被控制為使得傳動比以希望的速率增加。一旦傳動比達到降擋后的傳動比，即將接合的離合器逐漸接合并且即將分離的離合器釋放以改變功率傳輸路徑。
[0029]盡管大多數換擋僅具有一個即將分離的離合器和一個即將接合的離合器，但是一些換擋涉及多個即將分離的離合器和多個即將接合的離合器。在比如換擋期間為了確定每個打滑的離合器的打滑轉速，需要額外的轉速傳感器。
[0030]典型的自動變速器軸轉速傳感器使用安裝至變速器殼體緊密臨近該軸的固定的傳感器(比如霍爾效應傳感器)。具有特定磁屬性的齒緣輪(toothed wheel)可以固定至該軸。傳感器產生取決于該輪的齒當前鄰近傳感器還是齒之間的間隙當前鄰近傳感器而變化的電壓或電流。處理該振蕩電信號以確定軸的轉速。例如，控制器可以測量一個齒的通過和上一個齒的通過之間的時間長度或者可以計算在特定時間間隔內通過的齒的數量。轉速傳感器僅能夠在齒頻繁地通過傳感器時精確地確定轉速。所以