СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СКАЧКООБРАЗНЫМ ПОВЫШЕНИЕМ ПЕРЕДАЧИ ТРАНСМИССИИ
CONTROL OVER TRANSMISSION STEPWISE UPSHIFTING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к управлению переключением скоростей в автоматической трансмиссии моторного транспортного средства, в частности к управлению повышением передачи между непоследовательными передачами.
Уровень техники
Отказ точечного электромагнита, клапана гидравлической системы или муфты может привести к выводу из строя автоматической коробки передач, вызывая необходимость скачкообразного повышения передачи, например переключения с первой передачи на третью (1-3), с третьей передачи на пятую (3-5), со второй передачи на шестую (2-6) и т.д.
Эти переключения расходуют гораздо больше энергии, чем последовательное повышение передачи. Они могут привести к дополнительным повреждениям трансмиссии из-за чрезмерной нагрузки на включающуюся муфту, чье сцепление требуется для переключения на необходимую повышенную передачу. Во избежание этих проблем в случае возникновения отказа повышение передачи должно быть ограничено пониженными скоростями транспортного средства или полным сбросом скорости, но это приводит к задержке повышения передачи на время сброса водителем автомобиля скорости. Сброс скорости означает, что водитель транспортного средства отпускает педаль газа.
Обычно при выполнении управляемого повышения передачи в случае наличия отказа включающаяся муфта изменяет передаточное число, но инерционный момент может остаться слишком большим, что приведет к повреждению ранее исправных муфт.
Как правило, трансмиссия блокируется на одной передаче при возникновении отказа или неисправности, которые могут повлиять на повышение передачи трансмиссии. Хотя для этой процедуры характерна незначительная степень риска дальнейшего повреждения коробки передач и она проста в реализации, к ее недостаткам можно отнести необходимость поддержания низкой скорости транспортного средства, в частности, во время работы на первой или второй передаче и дефектный запуск транспортного средства, имеющий место, в частности, при работе на более высокой передаче.
Таким образом, существует необходимость в способе управления трансмиссией после возникновения отказа, влияющего на повышения передачи, при реализации которого все передачи трансмиссии останутся в рабочем исправном состоянии, тем самым позволяя водителю починить транспортное средство тогда, когда это удобно.
Раскрытие изобретения
Способ управления переключением передач трансмиссии на необходимую передачу включает в себя расцепление отключающегося элемента управления трансмиссии, изменение скорости двигателя на синхронную скорость необходимой передачи, снижая крутящий момент на выходе двигателя и зацепляя включающийся элемент управления коробки передач.
Стратегия управления энергопотреблением повышения передачи в аварийном режиме преобразует переключения передач с высокими энергозатратами в переключения, при которых фактически крутящий момент не передается включающимся элементом управления. Максимальный передаваемый крутящий момент отключающейся муфты (иногда называемый максимальным крутящим моментом) снижается, в то время как система управления энергопотреблением рассчитывает необходимую частоту вращения двигателя в зависимости от желаемой передачи и текущих вторичных оборотов коробки передач. Затем система управления использует частоту вращения двигателя, ограниченную тяговой частотой вращения, снижающуюся до синхронной скорости необходимой передачи. Как только частота вращения двигателя приближается к заданной скорости, происходит зацепление включающейся муфты. Таким образом, фактически никакой энергии через включающуюся муфту не передается, так как эта муфта не снижает частоту вращения двигателя до синхронной скорости.
Для синхронизации передаточного числа заданной передачи включающаяся муфта не преодолевает ни крутящего момента двигателя, ни инерционного момента.
Объем предпочтительного варианта воплощения изобретения станет понятен из представленного далее подробного описания, формулы изобретения и чертежей. Необходимо понимать, что описание и конкретные примеры, также отображающие предпочтительный вариант изобретения, представлены только в качестве иллюстрации. Различные изменения и модификации описанных конструкций и примеры станут понятны для специалистов в данной области техники.
Краткое описание чертежей
Изобретение станет более понятным со ссылкой на нижеследующее описание, сопровождаемое чертежами, в которых:
Фиг.1 представляет собой схематический чертеж автоматической трансмиссии;
Фиг.2 представляет собой таблицу, в которой для каждой передачи показаны зацепленное и свободное состояния фрикционных элементов управления трансмиссии, показанной на Фиг.1; и
Фиг.3 представляет собой график, на котором показано изменение различных параметров во время повышения передачи трансмиссии, показанной на Фиг.1.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 представлена кинематическая схема автоматической трансмиссии. Гидротрансформатор 10 содержит насосное колесо 12, соединенное с коленчатым валом 14 двигателя внутреннего сгорания, турбинное колесо 16 с лопатками и колесо 18 статора с лопатками. Насосное колесо, колеса статора и турбины создают тороидальный контур потока текучей среды, в котором насосное колесо 12 гидродинамически соединено с турбиной 16. Статор 18 установлен с возможностью вращения на неподвижном валу статора, а инерционный тормоз 20 фиксирует статор на валу, чтобы не допустить вращения статора в направлении, противоположном направлению вращения насосного колеса, хотя свободное вращение в противоположном направлении разрешено.
Гидротрансформатор 10 содержит блокировочную муфту 22, расположенную в корпусе 23 насосного колеса гидротрансформатора. Когда муфта 22 находится в зацеплении, турбина 16 и насосное колесо 12 механически соединены с ведущим валом 24 трансмиссии; а когда муфта 24 отцеплена, турбина 16 и насосное колесо 12 гидродинамически соединены и механически разъединены. Текучая среда в гидротрансформаторе поступает из выхода устройства 25 масляного насоса и возвращается в масляную ванну, к которой гидравлически присоединен вход насоса.
Трансмиссия помещена в корпус 27 трансмиссии, неподвижно закрепленный на конструкции транспортного средства без возможности поворота. Ведущий вал 24 приводится в действие двигателем через гидротрансформатор 10. Ведомый вал 26 соединен с колесами транспортного средства с возможностью привода предпочтительно через дифференциальный механизм и группу раздаточных механизмов (не показаны).
Трансмиссия содержит два комплекта планетарных редукторов 28, 30. Первый редуктор 28 содержит первую солнечную шестерню 32, первую коронную шестерню 34, первое водило 36 и первый комплект сателлитов 38, закрепленных с возможностью вращения на водиле 36 и зацепляющихся с первой солнечной шестерней 32 и первой коронной шестерней 34. Солнечная шестерня 32 неподвижно закреплена (не вращается) предпочтительно посредством соединения с корпусом 27 или передней опорой, которая соединена с корпусом. Коронная шестерня прикреплена к входному валу 24.
Второй редуктор 30 содержит вторую солнечную шестерню 40; третью солнечную шестерню 41; третью коронную шестерню 42; второе водило 44; комплект коротких сателлитов 46, закрепленных с возможностью вращения на втором водиле 44; комплект длинных сателлитов 48, закрепленных с возможностью вращения на втором водиле 44 и зацепляющихся с третьей солнечной шестерней 41, третьей коронной шестерней 42 и короткими сателлитами 46. Выходной вал 26 прикреплен к третьей кольцевой шестерне 42.
Муфта 50 переднего хода (С 1234) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение между водилом 36 и третьей солнечной шестерней 41. Муфта прямой передачи 52 (C53R) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение между водилом 36 и второй солнечной шестерней 40. Промежуточный тормоз 56 (СВ26) поочередно отпускает и удерживает от вращения вторую солнечную шестерню 40 и выход муфты 52. Тормоз пониженной/задней передачи 58 (CBLR) поочередно отпускает и удерживает от вращения водило 44. Муфта 60 повышающей передачи (С456) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение между водилом 44 и коронной шестерней 34, которая прикреплена к ведущему валу 24.
Муфта поочередно соединяет и разъединяет два вращающихся компонента. Тормоз поочередно удерживает вращающийся компонент от вращения и отпускает этот вращающийся компонент, чтобы он мог свободно вращаться. Трансмиссия содержит три муфты 50, 52, 60 и два тормоза 56, 58, которые иногда называются фрикционными элементами или элементами управления.
Муфты 50, 52, 60 и тормоза 56, 58 содержат пластины, которые соединены шлицами с первым элементом, и фрикционные диски, соединенные шлицами со вторым элементом, пластины и диски чередуются. Когда гидравлическое давление подается на серводвигатель, который приводит в действие элемент управления, его пластины и диски прижимаются друг к другу, создавая обоюдный фрикционный контакт, тем самым увеличивая максимальный передаваемый крутящий момент элемента управления и соединяя с возможностью осуществления привода первый и второй элементы. Когда гидравлическое давление стравливается из серводвигателя, элемент управления не передает крутящий момент, позволяя первому и второму элементам вращаться независимо друг от друга.
Несмотря на то, что муфты 50, 52, 60 и тормоза 56, 58 были показаны и описаны как многодисковые муфты и тормоза с гидравлическим приводом, изобретение может быть использовано и с разъемными соединениями альтернативных типов, включая, без ограничения перечисленным, кулачковые муфты и тормоза, управляемые односторонние муфты и тормоза, муфты и тормоза с магнитным приводом или муфты и тормоза с электрическим приводом.
Как показано в таблице на Фиг.2, третья передача обеспечивается при зацеплении муфт 50, 52. Пятая передача обеспечивается при зацеплении муфт 52 и 60. При осуществлении повышающего скачка с третьей передачи на пятую муфта 52 остается зацепленной, муфта 50 переднего хода (С 1234) является отключающимся элементом, а муфта 60 повышающей передачи (С456) является включающимся элементом.
Как показано на Фиг.3, когда поступает команда о повышении передач 3-5 от электронного контроллера в момент времени 70, давление 72 срабатывания в сервосистеме отключающегося элемента управления С1234 снижается достаточно резко вдоль линии 74 до почти нулевого давления 75 в течение всего времени повышения. Однако давление 76 в сервосистеме включающегося элемента управления С456 остается низким и стравливается во время периода задержки. Скорость 68 двигателя остается по существу постоянной до поступления команды повышения передачи.
После поступления команды о повышении передачи контроллер определяет синхронную скорость 78 двигателя, т.е. скорость двигателя, при которой скорость ведомого вала 26 коробки передач на необходимой передаче (пятая передача) будет равна скорости на ведомом валу на текущей передаче (третья передача). Затем контроллер линейно снижает скорость 80 двигателя до синхронной скорости 78, в то время как включающийся элемент управления С456 остается расцепленным. Контроллер также снижает крутящий момент 82 двигателя до почти нулевого крутящего момента 84, при этом скорость вращения двигателя снижается вдоль линии 80.
Предпочтительно, чтобы скорость вращения двигателя снижалась до уровня примерно на 200-300 об/мин выше синхронной скорости 78, давление 76 во включающемся элементе управления С456 повышалось при значении 82 до давления хода, которое перемещает гидравлический поршень сервосистемы, активизировавшей включающийся элемент управления С456, тем самым удаляя зазоры в сервосистеме.
Давление в сервосистеме может снизиться при значении 86 после перемещения муфты С456, а затем увеличиться до давления 88 запуска.
Затем максимальный крутящий момент включающегося элемента управления С456 увеличивается вдоль линии 90, что приводит к тому, что муфта С456 полностью зацепляется при давлении срабатывания 92.
После завершения повышения передачи 3-5 контроллер увеличивает крутящий момент двигателя на значении 94 и увеличивает предельную скорость вращения двигателя на значении 96. Скорость вращения двигателя после повышения 98 передачи ниже, чем перед повышением 68 передачи.
В связи с тем, что включающаяся муфта С456 зацепляется, когда скорость вращения двигателя равна синхронной скорости, муфта не передает инерционный крутящий момент, который обычно требуется для синхронизации скорости вращения двигателя со скоростью на ведомом валу на необходимой передаче. Так как включающаяся муфта С456 зацеплена, когда крутящий момент 84 двигателя практически равен нулю, муфта не передает крутящий момент двигателя. Таким образом, повышение передачи происходит при низком значении крутящего момента, передаваемого включающейся муфтой С456 до тех пор, пока повышение передачи не будет завершено.
Хотя повышение передачи 3-5 было описано со ссылкой на включающиеся и выключающиеся элементы управления, в качестве которых выступают муфты, управление может применяться к переключениям передач, в которых используемым элементом управления может являться тормоз, либо в переключении передачи будут участвовать и муфты, и тормоза. Управление применимо как к повышению, так и к понижению передач.
В соответствии с положениями патентного законодательства был описан предпочтительный вариант реализации изобретения. Тем не менее, следует отметить, что на практике могут использоваться альтернативные варианты реализации изобретения, отличные от тех, что были проиллюстрированы и описаны.