УСТРОЙСТВО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ Российский патент 2015 года по МПК F16H61/08 F16D25/06 F16H61/688 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству переключения передач для автоматической трансмиссии. Более конкретно, настоящее изобретение относится к технологиям для повышения качества переключения передач посредством так называемых элементов переключения передач, при этом препятствующий плавному переключению элемент переключения передач, такой как кулачковая муфта, переключается из зацепленного состояния в расцепленное состояние, в то время как фрикционный элемент переключения передач, такой как фрикционная муфта или фрикционный тормоз, переключается из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

Уровень техники

Например, одна из существующих предлагаемых автоматических трансмиссий представляет собой автоматическую трансмиссию, описанную в патентном документе и представляет собой автоматическую трансмиссию, которая переключает режимы трансмиссии посредством переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, такого как кулачковая муфта, из зацепленного состояния в расцепленное состояние и посредством переключения фрикционного элемента переключения передач, такого как фрикционная муфта или фрикционный тормоз, из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

Система автоматической трансмиссии, используемая в системе трансмиссии электромотора для гибридного транспортного средства, выбирает и использует либо систему трансмиссии диапазона высоких скоростей, которая передает вращения электромотора на высокой скорости, либо систему трансмиссии диапазона низких скоростей, которая передает вращения электромотора на низкой скорости. Вкратце, перевод кулачковой муфты в зацепленное состояние и фрикционной муфты в расцепленное состояние тем самым дает возможность выбора системы трансмиссии диапазона низких скоростей, а перевод кулачковой муфты в расцепленное состояние и фрикционной муфты в замкнутое состояние дает возможность выбора системы трансмиссии диапазона высоких скоростей.

В случае такого типа автоматической трансмиссии, при переключении (переходе) из состояния с использованием системы трансмиссии диапазона низких скоростей в состояние с использованием системы трансмиссии диапазона высоких скоростей, переключение передач (переключение передач "вверх") заключает в себе переключение кулачковой муфты из зацепленного состояния в расцепленное состояние и переключение фрикционной муфты из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

В изобретении, описанном в патентном документе 1, при переключении передач, переключение передач (переключение передач "вверх") выполняется посредством сначала переключения кулачковой муфты из зацепленного состояния в расцепленное состояние, а затем переключения фрикционной муфты из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

Патентные документы

Патентный документ 1. Не прошедшая экспертизу публикация заявки на патент Японии № 2010-188795

Задачи, решаемые изобретением

Таким образом, в этом отношении, сначала переключение кулачковой муфты в расцепленное состояние, а затем переключение фрикционной муфты в замкнутое состояние получается в результате во время, когда как кулачковая муфта, так и фрикционная муфта не могут передавать мощность, и в течение этого периода автоматическая трансмиссия находится в состоянии нейтрали (позиции нейтрали).

В дополнение к принудительному временному падению крутящего момента приведения в движение до нуля, что приводит к ощущению замедления, временное состояние нейтрали (позиция нейтрали) автоматической трансмиссии вызывает увеличение частоты вращения входного вала для автоматической трансмиссии (частоты вращения электромотора), приводя к толчку от переключения передач, вызываемому посредством изменения вращений входного вала, и в любом случае приводя к снижению качества переключения передач.

Чтобы разрешать вышеуказанные проблемы и реализовывать повышение качества переключения передач, настоящее изобретение направлено на предоставление устройства переключения передач автоматической трансмиссии, допускающего выполнение переключения передач таким образом, что вышеуказанное состояние нейтрали (позиция нейтрали) не возникает даже при переключении препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние и переключении фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

Средство решения задач

С этой целью, устройство переключения передач для автоматической трансмиссии согласно настоящему изобретению имеет следующую конфигурацию. Во-первых, в автоматической трансмиссии, как указано выше в настоящем изобретении, переключение передач является возможным посредством переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние и переключения фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

Настоящее изобретение отличается наличием автоматической трансмиссии, сконфигурированной с помощью средства последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач и средства переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач.

Первое средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач вызывает последовательное переключение вышеуказанного фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние до команды для переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние.

Дополнительно, второе средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач командует переключению вышеуказанного препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние, когда передаваемый крутящий момент для препятствующего плавному переключению элемента переключения передач снижается до предварительно определенного значения, когда вышеуказанное средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач вызывает переключение фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

Преимущества изобретения

Устройство переключения передач для автоматической трансмиссии согласно настоящему изобретению вызывает последовательное переключение фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние до переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние; и

- по мере того, как фрикционный элемент переключения передач постепенно переключается из разомкнутого состояния в замкнутое состояние, устройство переключения передач выполняет вышеуказанное переключение препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние, когда передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач снижен до предварительно определенного значения, чтобы за счет этого выполнять вышеуказанное переключение передач. Следовательно, устройство переключения передач для автоматической трансмиссии согласно настоящему изобретению имеет следующие преимущества.

Иными словами, отсутствуют моменты времени, когда как препятствующий плавному переключению элемент переключения передач, так и фрикционный элемент переключения передач не могут передавать мощность; следовательно, при переключении передач, автоматическая трансмиссия не переходит в состояние нейтрали (позицию нейтрали), в котором передача мощности невозможна.

Соответственно, при переключении передач отсутствует случай, когда крутящий момент приведения в движение становится нулем, и не возникает ощущения замедления.

По идентичной причине, частота вращения входного вала для автоматической трансмиссии временно не увеличивается, и можно не допускать толчка от переключения передач, который будет вызываться посредством изменения вращений входного вала.

За счет этого, в любом случае проблемы, присутствующие в традиционном устройстве переключения передач, связанные со снижением качества переключения передач, разрешаются посредством настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является упрощенным линейным графиком, иллюстрирующим устройство приведения в движение для гибридного транспортного средства, содержащее автоматическую трансмиссию, оснащенную устройством переключения передач согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, вместе с системой переключения передач в автоматической трансмиссии.

Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей программу переключения передач, выполняемую посредством контроллера на фиг. 1.

Фиг. 3 является функциональной временной диаграммой, иллюстрирующей управление переключением передач, выполняемое в соответствии с программой переключения передач на фиг. 2.

Фиг. 4 является характеристической линейной схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между передаваемым крутящим моментом для кулачковой муфты на фиг. 1 и силой разъединения, требуемой для переключения кулачковой муфты из зацепленного состояния в расцепленное состояние.

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, аналогичной фиг. 2, иллюстрирующей программу переключения передач для устройства переключения передач согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 является функциональной временной диаграммой, иллюстрирующей управление переключением передач, выполняемое в соответствии с программой переключения передач на фиг. 5.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, аналогичной фиг. 2, иллюстрирующей программу переключения передач для устройства переключения передач согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 является функциональной временной диаграммой, иллюстрирующей управление переключением передач, выполняемое в соответствии с программой переключения передач на фиг. 7.

Перечень ссылочных позиций

1 - двигатель

MG1 - первый электромотор-генератор (генератор)

MG2 - второй электромотор-генератор (электромотор)

2 - устройство передачи мощности

6 - первый вал

7 - второй вал

8 - блок трансмиссии на стороне низких скоростей

8a, 8b - зубчатая передача диапазона низких скоростей

8c - кулачковая муфта (препятствующий плавному переключению элемент переключения передач)

9 - блок трансмиссии на стороне высоких скоростей

9a, 9b - зубчатая передача диапазона высоких скоростей

9c - фрикционная муфта (фрикционный элемент переключения передач)

11, 12 - главная зубчатая передача

13 - механизм дифференциала

14 - ведущее колесо

21 - контроллер

23 - передаваемый крутящий момент кулачковой муфты (средство определения передаваемого крутящего момента)

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Ниже поясняются варианты осуществления изобретения на основе прилагаемых чертежей.

Вариант 1 осуществления

Конфигурация

Фиг. 1 является упрощенным линейным графиком, иллюстрирующим устройство приведения в движение для гибридного транспортного средства, содержащее автоматическую трансмиссию, оснащенную устройством переключения передач согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; устройство приведения в движение имеет конфигурацию, описанную ниже.

Двигатель 1 (ENG), который является двигателем внутреннего сгорания, первый электромотор-генератор MG1, который используется главным образом в качестве генератора, и второй электромотор-генератор MG2, который используется в качестве электромотора, предоставляются с возможностью служить в качестве источника мощности для устройства приведения в движение. Двигатель 1 и первый электромотор-генератор MG1 размещаются обращенными друг к другу на одном валу, при этом устройство 2 передачи мощности, размещенное на том же валу, располагается между двигателем 1 и первым электромотором-генератором MG1.

Устройство 2 передачи мощности является простой планетарной коробкой передач, содержащей центральную солнечную шестерню SG, коронную шестерню RG, которая является концентрической и окружает солнечную шестерню SG, множество сателлитов PG, которые зацепляются с солнечной шестерней SG и коронной шестерней RG, и водило PC сателлитов, которое поддерживает сателлиты PG так, что они свободно вращаются.

Выходной вал 4 (коленчатый вал) двигателя 1 соединяется с водилом PC сателлитов в устройстве 2 передачи мощности, и выходной вал 5 первого электромотора-генератора MG1 соединяется с солнечной шестерней SG в устройстве 2 передачи мощности.

Первый вал 6 и второй вал 7 размещаются рядом и, соответственно, параллельно тому валу, на котором располагаются двигатель 1, устройство 2 передачи мощности и электромотор-генератор MG1. Второй электромотор-генератор MG2, который используется в качестве электромотора, соединяется и приводит в действие второй вал 7; ниже приводится описание автоматической трансмиссии, используемой для выходной мощности электромотора, которая передается из электромотора-генератора MG2 последовательно через второй вал 7 и первый вал 6.

Другими словами, блок 8 трансмиссии на стороне низких скоростей для выбора тракта трансмиссии на стороне низких скоростей и блок 9 трансмиссии на стороне высоких скоростей для выбора тракта трансмиссии на стороне высоких скоростей располагаются и предоставляются на первом валу 6 и втором валу 7, соответственно, чтобы выводить вышеуказанную мощность электромотора.

Зубчатая передача диапазона низких скоростей содержит шестерню 8a, поддерживаемую на первом валу 6 так, что она свободно вращается, и шестерню 8b, которая вращается вместе со вторым валом 7. Блок 8 трансмиссии на стороне низких скоростей сконструирован посредством кулачковой муфты 8c, которая выступает в качестве препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, описанного ниже. Блок 8 трансмиссии на стороне низких скоростей служит для вращательного зацепления шестерни 8a и расцепления шестерни 8a от первого вала 6, с тем чтобы зубчатая передача диапазона низких скоростей предоставляла соединение для передачи момента приведения в движение между первым валом 6 и вторым валом 7.

Кулачковая муфта 8c оснащается шестерней 8d муфты, предоставленной на шестерне 8a, ступицей 8e муфты, соединенной с первым валом 6, и соединительной втулкой 8f. Кулачковая муфта формирует зубья муфты с конструкцией, аналогичной конструкции внешней окружности шестерни 8d муфты и ступицы 8e муфты.

Когда соединительная втулка 8f находится в показанной позиции зацепления и зацепляет как шестерню 8d муфты, так и внешние зубья муфты ступицы 8e муфты, кулачковая муфта 8c соединяет шестерню 8d с первым валом 6; тем самым кулачковая муфта 8c находится в зацепленном состоянии, в котором шестерни 8b, 8a передают мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 и из второго вала 7 на первый вал 6, чтобы выводить мощность электромотора.

Когда соединительная втулка 8f находится в расцепленной позиции, т.е. когда соединительная втулка 8f переключается в направлении вала из показанной позиции, что приводит к тому, что либо шестерня 8d муфты, либо внешние зубья муфты ступицы 8e муфты более не зацепляются, кулачковая муфта отделяет шестерню 8d от первого вала 6; тем самым кулачковая муфта 8c находится в расцепленном состоянии, в котором шестерни 8b, 8a не могут передавать мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 и из второго вала 7 на первый вал 6.

Гидравлический актуатор (не показан) может использоваться для переключения соединительной втулки 8f в направлении вала.

Зубчатая передача диапазона высоких скоростей содержит шестерню 9a, поддерживаемую на втором валу 7 так, что она свободно вращается, и шестерню 9b, которая вращается вместе с первым валом 6. Блок 9 трансмиссии на стороне высоких скоростей сконструирован посредством фрикционной муфты 9c, которая выступает в качестве фрикционного элемента переключения передач, описанного ниже. Блок 9 трансмиссии на стороне высоких скоростей служит для соединения шестерни 9a со вторым валом 7 и отсоединения шестерни 9a от второго вала 7, с тем чтобы зубчатая передача диапазона высоких скоростей предоставляла соединение для передачи момента приведения в движение между первым валом 6 и вторым валом 7. Фрикционная муфта 9c оснащается ведомым диском 9d муфты, который вращается вместе с шестерней 9a, ведущим диском 9e муфты, который вращается вместе со вторым валом 7, и плунжером 9f гидромуфты. Фрикционная муфта 9c работает следующим образом.

Когда плунжер 9f муфты использует гидравлику для того, чтобы вводить диски 9d, 9e муфты во взаимный фрикционный контакт, фрикционная муфта 9c соединяет шестерню 9a со вторым валом 7, и второй вал 7 приводит в действие шестерню 9a; тем самым фрикционная муфта находится в замкнутом состоянии, в котором шестерни 9a, 9b передают мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 и из второго вала 7 на первый вал 6, чтобы выводить мощность электромотора. Когда плунжер 9f муфты не работает вследствие потерь давления жидкости для гидросистемы, и диски 9d, 9e муфты не поддерживаются во взаимном фрикционном контакте, фрикционная муфта 9c не дает возможность соединения шестерни 9a со вторым валом 7 и приведения в действие шестерни 9a посредством второго вала 7; в силу этого фрикционная муфта 9c находится в разомкнутом состоянии, в котором шестерни 9a, 9b не могут передавать мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 и из второго вала 7 на первый вал 6.

Кроме того, для функционирования передаточного отношения шестерен 9a, 9b в зубчатой передаче диапазона высоких скоростей, передаточное отношение, конечно, должно задаваться меньшим передаточного отношения шестерен 8b, 8a, которые составляют зубчатую передачу диапазона низких скоростей. Шестерня предоставляется на внешней окружности коронной шестерни RG, которая является частью устройства 2 передачи мощности. Шестерня зацепляется с шестерней 9b в зубчатой передаче диапазона высоких скоростей, за счет этого обеспечивая передачу мощности между первым валом 6 и коронной шестерней RG в устройстве 2 передачи мощности.

Шестерня 11 присоединена к первому валу 6; первый вал 6 соединяется и приводит в действие механизм 13 дифференциала посредством главной зубчатой передачи, которая сконструирована посредством шестерни 11 и шестерни 12, зацепленной с шестерней 11. Тем самым мощность электромотора из электромотора-генератора MG2, которая достигает первого вала 6, проходит через главную зубчатую передачу 11, 12 и механизм 13 дифференциала и передается на левое и правое ведущие колеса 14 (только одно из ведущих колес проиллюстрировано на фиг. 1).

Работа

Двигатель 1 приводит в действие электромотор-генератор MG1 посредством устройства 2 передачи мощности, и электрическая мощность, которую формирует электромотор-генератор MG1, накапливается в аккумуляторе (не показан); и электромотор-генератор MG2 получает электрическую мощность в аккумуляторе для приведения в движение. Мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 передается следующим образом.

Если кулачковая муфта 8c находится в расцепленном состоянии, в котором шестерня 8a не зацепляется вращательно с первым валом 6, мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 не может быть передана из второго вала 7 на первый вал 6 посредством шестерен 8b, 8a. Кроме того, если фрикционная муфта 9c находится в разомкнутом состоянии, в котором шестерня 9a не может соединяться и приводиться в действие посредством второго вала 7, мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 не может быть передана из второго вала 7 на первый вал 6 посредством шестерен 9a, 9b. Следовательно, автоматическая трансмиссия находится в состоянии нейтрали, в котором мощность электромотора не отправляется на ведущие колеса, и можно останавливать транспортное средство.

Когда выбирается шестерня диапазона низких скоростей, кулачковая муфта 8c находится в зацепленном состоянии, которое приводит к тому, что шестерня 8a вращательно зацепляется с первым валом 6, а мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 передается из второго вала 7 на первый вал 6 посредством шестерен 8b, 8a; в это время мощность электромотора на второй вал 7 проходит через шестерни 8b, 8a, кулачковую муфту 8c, которая находится в зацепленном состоянии, первый вал 6, главную зубчатую передачу 11, 12 и механизм 13 дифференциала на ведущие колеса 14. Следовательно, автоматическая трансмиссия может приводить в движение колеса 14 на низкой скорости и вызывать приведение в движение транспортного средства на низкой скорости.

Когда выбирается шестерня диапазона высоких скоростей, фрикционная муфта находится в замкнутом состоянии, которое приводит к тому, что шестерня 9a соединяется и приводится в действие посредством второго вала 7, а мощность электромотора из электромотора-генератора MG2 передается из второго вала 7 на первый вал 6 посредством шестерен 9a, 9b; в это время мощность электромотора на второй вал 7 проходит через шестерни 9a, 9b, фрикционную муфту 9c, которая находится в замкнутом состоянии, первый вал 6, главную зубчатую передачу 11, 12 и механизм 13 дифференциала на ведущие колеса 14. Следовательно, автоматическая трансмиссия может приводить в движение колеса 14 на высокой скорости и вызывать приведение в движение транспортного средства на высокой скорости.

Таким образом, рекуперативное торможение при движении на вышеуказанных низких или высоких скоростях прикладывает нагрузку по выработке электрической мощности к электромотору-генератору MG1. Тем самым, когда электромотор-генератор MG1 приводится в действие через устройство 2 передачи мощности посредством шестерни 9b, которая вращается вместе с первым валом 6, который постоянно зацепляется с колесами 14, электромотор-генератор MG1 вырабатывает мощность в ответ на нагрузку по выработке электрической мощности, чтобы выполнять рекуперативное торможение, и накапливает электрическую мощность, сформированную в это время, в вышеуказанном аккумуляторе. Кроме того, в силу этого электромотор-генератор MG1 может быть использован не только в качестве генератора, но также и в качестве электромотора, который работает с возможностью восполнять недостаток мощности, когда транспортное средство находится в состоянии приведения в движение, в котором мощность только из электромотора-генератора MG2 является недостаточной. В это время, двигатель 1 также может работать с возможностью при необходимости восполнять упомянутый недостаток мощности.

Проблемы и меры противодействия в ходе переключения передач

В вышеуказанной автоматической трансмиссии переключение передач "вверх" из состояния выбора диапазона низких частот вращения в состояние выбора диапазона высоких частот вращения выполняется посредством переключения кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние и переключения фрикционной муфты 9c из разомкнутого состояния в замкнутое состояние. Другими словами, рассматриваемое переключение передач выполняется посредством чередования обеих из муфт 8c, 9c.

Таким образом, при выполнении релевантного переключения передач, сначала переключения кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние, а затем переключения фрикционной муфты 9c из разомкнутого состояния в замкнутое состояние, в результате получается период, когда как кулачковая муфта 8c, так и фрикционная муфта 9c не могут передавать мощность, и в течение этого периода автоматическая трансмиссия находится в состоянии нейтрали (позиции нейтрали).

Если двигатель остановлен, и электромотор-генератор MG1 не формирует крутящий момент, временное состояние нейтрали автоматической трансмиссии не только временно уменьшает крутящий момент приведения в движение на колеса 14 до нуля, что вызывает у пассажира ощущение замедления, но также и приводит к временному увеличению частоты вращения входного вала в автоматической трансмиссии (частоты вращения электромотора-генератора MG2). Затем, когда фрикционная муфта 9c переключается в замкнутое состояние, частота вращения входного вала автоматической трансмиссии (частота вращения электромотора-генератора MG2) уменьшается так, что она совпадает с частотой вращения после переключения передач, определенной посредством скорости транспортного средства и передаточного отношения системы трансмиссии диапазона высоких скоростей (шестерен 9a, 9b), что вызывает в результате изменение вращений входного вала, которое приводит к формированию толчка от переключения передач и тем самым служит причиной снижения качества переключения передач.

В настоящем варианте осуществления, даже при переключении кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние и переключении фрикционной муфты 9c из разомкнутого состояния в замкнутое состояние для того, чтобы переключать режимы трансмиссии, посредством выполнения переключения передач таким образом, как описано ниже, так что автоматическая трансмиссия временно не находится в состоянии нейтрали, может разрешаться вышеуказанная проблема и повышаться качество переключения передач.

Во-первых, описывается система переключения передач для разрешения вышеуказанной проблемы на основе фиг. 1. Система переключения передач содержит контроллер 21, который выполняет управление переключением передач в ходе переключения из зацепленного состояния в расцепленное состояние в кулачковой муфте 8c (соединительной втулке 8f), и который выполняет управление гидравлическим срабатыванием в ходе переключения из разомкнутого состояния в замкнутое состояние во фрикционной муфте 9c (плунжере 9f муфты).

Контроллер 21 принимает ввод сигналов из группы 22 датчиков, которые определяют информацию переключения передач, необходимую для управления базовым переключением передач, такую как скорость VSP транспортного средства или позиция APO акселератора, и ввод сигналов из датчика 23 передаваемого крутящего момента (средства определения передаваемого крутящего момента), который определяет передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты 8c и требуется для реализации аспектов настоящего варианта осуществления.

Контроллер 21 выполняет управляющую программу на фиг. 2 на основе входной информации и выполняет вышеуказанное переключение передач "вверх", как показано на фиг. 3.

На этапе S11 подтверждается то, находится или нет система в момент t1 времени начала переключения передач на фиг. 3, в соответствии с тем, выдана или нет вышеуказанная команда переключения передач "вверх" (переключения передач). Если команда переключения передач не выдана, то последовательность операций управления находится непосредственно перед моментом t1 времени начала переключения передач на фиг. 3, и управление завершается без изменения, поскольку нет необходимости выполнять управляющую программу на фиг. 2.

Когда на этапе S11 определяется то, что команда переключения передач выдана (система достигает момента t1 времени начала переключения передач на фиг. 3), во-первых, на этапе S12 последовательное замыкание начинается во фрикционной муфте 9c, которая находится в разомкнутом состоянии, и последовательное замыкание продолжается до тех пор, пока фрикционная муфта 9c не будет полностью замкнута. Как проиллюстрировано на фиг. 3, передаваемый крутящий момент Tfc фрикционной муфты 9c вначале равен нулю во время t1 начала переключения передач и постепенно увеличивается вдоль предварительно определенного градиента до максимального значения.

Следовательно, этап S12 соответствует средству для приоритезации переключения фрикционного элемента переключения передач в настоящем изобретении.

На следующем этапе S13, таймер TM увеличивается (пошагово изменяется) для того, чтобы измерять интервал времени, которое проходит после момента t1 времени начала переключения передач (начального времени для последовательного замыкания фрикционной муфты 9c).

На этапе S14 подтверждается то, указывает или нет время TM не меньше заданного времени TMs. Иными словами, контроллер подтверждает то, прошло или нет заданное время TMs с момента t1 времени начала переключения передач (начального времени для последовательного замыкания фрикционной муфты 9c).

Здесь поясняется вышеуказанное заданное время TMs.

Когда последовательное замыкание фрикционной муфты 9c постепенно увеличивает передаваемый крутящий момент Tfc фрикционной муфты, передаваемый крутящий момент Tdc для кулачковой муфты 8c является значением, обусловленным крутящим моментом Tm электромотора электромотора-генератора MG2, который является входным крутящим моментом для трансмиссии минус передаваемый крутящий момент Tfc фрикционной муфты. Следовательно, как показано на фиг. 3 передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты постепенно снижается с максимального значения во время t1 начала переключения передач вдоль предварительно определенного градиента.

С одной стороны, сила Fdc разъединения кулачковой муфты, требуемая для того, чтобы активировать переключение кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние в ходе вышеуказанного переключения передач, изменяется в ответ на передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты, как проиллюстрировано на фиг. 4; чем больше передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты, тем больше требуемая сила Fdc разъединения кулачковой муфты.

Между тем, толчок от переключения передач, сформированный вследствие активации переключения кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние, становится больше, когда передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты (и как следствие, сила Fdc разъединения кулачковой муфты) является большим. Чтобы поддерживать толчок от переключения передач в пределах уровня допуска, необходимо поддерживать передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты (силу Fdc разъединения кулачковой муфты) равным или ниже разрешенного верхнего предельного значения Tdc_L (Fdc_L) для толчка от переключения передач, проиллюстрированного на фиг. 4.

Следовательно, при определении заданного времени TMs на этапе S14, заданное время TMs задается как требуемое время, меньшее данного пропорционального допустимого запаса для передаваемого крутящего момента Tdc кулачковой муфты (силы Fdc разъединения кулачковой муфты), который постепенно снижается со времени t1 начала переключения передач вдоль предварительно определенного градиента, как показано на фиг. 3, чтобы падать до разрешенного верхнего предельного значения Tdc_L (Fdc_L) для толчка от переключения передач, проиллюстрированного на фиг. 4.

На этапе S14, на котором TM≥TMs определяется на фиг. 3, когда таймер TM находится перед моментом t2 времени, управление возвращается к этапу S13 в состоянии готовности при продолжении подсчета времени с использованием таймера TM. На этапе S14, на котором TM≥TMs определяется на фиг. 3, когда таймер проходит через момент t2 времени, управление переходит к этапу S15, на котором сила Fdc разъединения кулачковой муфты изменяется от нуля до разрешенного верхнего предельного значения Fdc_L (или меньше).

Таким образом, если гарантируется, что сила Fdc разъединения, равная разрешенному верхнему предельному значению или меньше, прикладывается к кулачковой муфте 8c заранее, передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты, который продолжает снижаться даже после момента t2 времени (см. фиг. 3), снижается до значения крутящего момента, которое соответствует силе Fdc разъединения кулачковой муфты (≤FdC_L) в момент t3 времени, который представляет собой время, когда кулачковая муфта 8c автоматически переключается из зацепленного состояния в расцепленное состояние вследствие силы Fdc разъединения (≤FdC_L). Следовательно, этап S15 соответствует средству переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач в настоящем изобретении.

На этапе S16 управляющая программа подтверждает то, находится или нет кулачковая муфта 8c в расцепленном состоянии вследствие изменения состояния в кулачковой муфте 8c. В течение времени, когда кулачковая муфта 8c еще не находится в расцепленном состоянии, управление возвращается к этапу S15 и находится в состоянии готовности. В момент t3 времени на фиг. 3, когда кулачковая муфта 8c находится в расцепленном состоянии, управление переходит к этапу S17, и сила Fdc разъединения кулачковой муфты задается равной нулю.

На следующем этапе S18, управление подтверждает то, находится или нет переключение передач в инерционной фазе, которая представляет собой момент t5 времени, когда завершается переключение передач. Инерционная фаза возникает после момента t4 времени (фиг. 3), когда заканчивается фаза крутящего момента. Фаза крутящего момента включает в себя последовательное замыкание фрикционной муфты 9c в ходе этапа S12 и переключение в расцепленное состояние в кулачковой муфте 8c в ходе этапа S15 и этапа S16.

Когда определяется то, что управление еще не достигло момента t5 времени завершения переключения передач, управление возвращается в момент непосредственно перед этим и переходит к инерционной фазе после момента t4 времени. Когда определяется то, что инерционная фаза закончена, и управление достигло момента t5 времени завершения переключения передач, таймер TM, используемый на этапе S13, сбрасывается до нуля при подготовке к следующему управлению переключением передач.

Преимущества

Управление переключением передач в первом варианте осуществления, проиллюстрированном на вышеуказанных фиг. 2 и 3, работает следующим образом.

При переключении кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние и переключении фрикционной муфты 9c из разомкнутого состояния в замкнутое состояние для того, чтобы выполнять переключение передач, управление переключением передач:

- вызывает последовательное переключение фрикционной муфты 9c в замкнутое состояние (этап S12) до переключения кулачковой муфты 8c в расцепленное состояние; и

- при постепенном переключении фрикционной муфты 9c в замкнутое состояние, для переключения кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние, сила разъединения Fdc=Fdc_L прикладывается к кулачковой муфте 8c заранее (этап S15), когда, как показано на фиг. 3, снижающийся передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты 8c достигает предварительно определенного значения Tdc_L (t3).

Иными словами, отсутствуют моменты времени, когда как кулачковая муфта 8c, так и фрикционная муфта 9c не могут передавать мощность; следовательно, при переключении передач, автоматическая трансмиссия не переходит в состояние нейтрали, в котором передача мощности невозможна. Соответственно, при переключении передач отсутствует случай, когда крутящий момент приведения в движение становится нулем, и не возникает ощущения замедления.

По идентичной причине, частота вращения входного вала для автоматической трансмиссии (частота Nm вращения электромотора) временно не увеличивается, и можно не допускать толчка от переключения передач, который должен вызываться посредством изменения вращений входного вала.

Тем самым, согласно настоящему варианту осуществления, можно значительно повышать качество переключения передач при переключении передач посредством переключения кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние и переключения фрикционной муфты 9c из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

Кроме того, в настоящем варианте осуществления, сила Fdc разъединения, приложенная к кулачковой муфте 8c заранее на этапе S15, задается так, что она не выше разрешенного верхнего предельного значения Fdc_L, при котором величина толчка от переключения передач, которая сопровождает переключение из зацепленного состояния в расцепленное состояние в кулачковой муфте 8c, находится в приемлемом диапазоне. Следовательно, можно достигать вышеуказанных преимуществ за счет отсутствия толчка от переключения передач, который сопровождает переключение из зацепленного состояния в расцепленное состояние в кулачковой муфте 8c, превышающего приемлемый диапазон и создающего проблему.

Кроме того, приложение силы разъединения Fdc=Fdc_L к кулачковой муфте 8c заранее на этапе S15 таким образом позволяет добиваться вышеуказанных преимущества; следовательно, при постепенном переключении в замкнутое состояние во фрикционной муфте 9c, когда, как показано на фиг. 3, снижающийся передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты 8c достигает предварительно определенного значения Tdc_L (t3), кулачковая муфта 8c автоматически переключается из зацепленного состояния в расцепленное состояние. Переключение в релевантное состояние в кулачковой муфте 8c осуществляется без конкретного вида управления и в силу этого может выполняться незатратно и точно.

Кроме того, время для начала приложения силы разъединения Fdc=Fdc_L к кулачковой муфте 8c заранее может задаваться как момент t2 времени, который представляет собой заданное время TMs после момента t1 времени начала переключения передач (времени для начала последовательного переключения в замкнутое состояние во фрикционной муфте 9c). Заданное время TMs задается таким образом, что момент t2 времени представляет собой момент перед моментом t3 времени, т.е. тогда, когда передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты 8c становится разрешенным верхним предельным значением Tdc_L для толчка от переключения передач. Следовательно, можно предотвращать нецелесообразную потерю энергии в результате бесполезного приложения силы разъединения Fdc=Fdc_L в течение моментов t1-t2 времени при одновременном достижении вышеуказанных преимуществ.

Вариант 2 осуществления

Конфигурация

Фиг. 5 иллюстрирует программу переключения передач для устройства переключения передач согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления, система переключения передач является аналогичной системе на фиг. 1; контроллер 21 выполняет программу переключения передач на фиг. 5 и вместо фиг. 3 выполняет управление переключением передач, совпадающее с функциональной временной диаграммой на фиг. 6.

Этапы S13, S14 и S19 в программе переключения передач на фиг. 2 исключаются из программы переключения передач на фиг. 5. Другим этапам, которые совпадают с идентичными процессами на фиг. 2, присваиваются идентичные ссылки с номерами. Для простоты, их повторное пояснение не приводится.

Как показано на фиг. 6, при управлении переключением передач по настоящему изобретению согласно управляющей программе на фиг. 5, после момента t1 времени начала переключения передач (времени для начала последовательного переключения в замкнутое состояние во фрикционной муфте 9c), сила разъединения Fdc=Fdc_L заранее прикладывается к кулачковой муфте (этап S15). Таким образом, также в этом случае и аналогично первому варианту осуществления, приложение силы разъединения Fdc=Fdc_L к кулачковой муфте 8c заранее вызывает автоматическое осуществление переключения из зацепленного состояния в расцепленное состояние в кулачковой муфте 8c в момент t3 времени, когда передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты 8c составляет Tdc=Tdc_L.

Преимущества

Согласно управлению переключением передач во втором варианте осуществления, достигается набор преимуществ, идентичный набору преимуществ первого варианта осуществления, и кроме того, дополнительное преимущество состоит в том, что управление временем с использованием вышеуказанного таймера TM и определение заданного времени TM более не требуется.

Вариант 3 осуществления

Конфигурация

Фиг. 7 иллюстрирует программу переключения передач для устройства переключения передач согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления, система переключения передач является аналогичной системе на фиг. 1; контроллер 21 выполняет программу переключения передач на фиг. 7 и вместо фиг. 3 выполняет управление переключением передач, совпадающее с функциональной временной диаграммой на фиг. 8.

Этап S13 и этап S14 в программе переключения передач на фиг. 2 заменяются посредством этапа S23 и этапа S24, соответственно, в программе переключения передач на фиг. 7, в то время как этап S19 программы переключения передач на фиг. 2 исключается из программы переключения передач на фиг. 7. Другим этапам, которые совпадают с идентичными процессами на фиг. 2, присваиваются идентичные ссылки с номерами. Для простоты, их повторное пояснение не приводится.

После начала постепенного увеличения передаваемого крутящего момента Tfc фрикционной муфты посредством постепенного замыкания фрикционной муфты 9c на этапе S12, передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты Tdc снижается, как показано на фиг. 8, по мере того как передаваемый крутящий момент Tfc фрикционной муфты постепенно увеличивается, и на выбранном этапе S23, передаваемый крутящий момент Tdc полностью получается.

На следующем этапе S24, подтверждается то, меньше или равен либо нет передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты заданному значению Tdc_S.

Здесь, как показано на фиг. 8, относительно передаваемого крутящего момента Tdc кулачковой муфты вышеуказанное заданное значение Tdc_S задается как значение (Tdc_S=Tdc_L+ΔTdc), которое превышает предварительно определенное значение для передаваемого крутящего момента Tdc кулачковой муфты (на фиг. 8, идентично фиг.3, которое является разрешенным верхним предельным значением Tdc_L для толчка от переключения передач) на величину данного пропорционального допустимого запаса ΔTdc.

На этапе S24, в течение времени до момента t2 времени на фиг. 8, когда определяется то, что передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты меньше заданного значения Tdc_S, управление возвращается к этапу S23 и получает дополнительный передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты при нахождении в состоянии готовности.

На этапе S24 в момент t2 времени на фиг. 8, когда определяется то, что Tdc≤Tdc_S, управление переходит к этапу S15, на котором сила Fdc разъединения кулачковой муфты изменяется от нуля до разрешенного верхнего предельного значения Fdc_L (или меньше).

Таким образом, если обеспечивается то, что сила Fdc разъединения, меньшая или равная разрешенному верхнему предельному значению Fdc_L, прикладывается к кулачковой муфте 8c заранее, передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты, который продолжает снижаться даже после момента t2 времени (см. фиг. 8), снижается до значения крутящего момента, которое соответствует силе Fdc разъединения кулачковой муфты (≤FdC_L) в момент t3 времени на фиг. 8, который представляет собой время, когда кулачковая муфта 8c автоматически переключается из зацепленного состояния в расцепленное состояние вследствие силы Fdc разъединения (≤FdC_L). Дополнительно в момент t3 времени на фиг. 8, когда переключение состояния в кулачковую муфту 8c закончено (этап S16), сила Fdc разъединения кулачковой муфты задается равной нулю (этап S17).

Преимущества

Согласно управлению переключением передач в третьем варианте осуществления, как проиллюстрировано с помощью соответствующей функциональной временной диаграммы на фиг. 8, функциональная временная диаграмма является идентичной функциональной временной диаграмме, показанной на фиг. 1. Настоящий вариант осуществления достигает набора преимуществ, идентичного набору преимуществ первого варианта осуществления. Кроме того, момент t2 времени на фиг. 8, когда сила Fdc разъединения, меньшая или равная разрешенному верхнему предельному значению Fdc_L, должна начинать прикладываться к кулачковой муфте 8c, определяется на основе определенного значения Tdc передаваемого крутящего момента кулачковой муфты, определенного посредством датчика 23; следовательно, даже если момент t3 времени на фиг. 8, когда переключение состояний для кулачковой муфты 8c варьируется вследствие индивидуальных различий или хронологических изменений, можно обеспечивать то, что момент времени, в который сила разъединения, меньшая или равная разрешенному верхнему предельному значению Fdc_L, должна начинать прикладываться к кулачковой муфте, безусловно находится перед моментом t3 времени в заранее согласованное время t2, что представляет собой дополнительное очевидное усовершенствование по сравнению с вышеуказанными преимуществами.

Другие варианты осуществления

Во всех из вышеуказанных первого-третьего вариантах осуществления, как показано на фиг. 3, 6 и 8, сила Fdc_L разъединения прикладывается к кулачковой муфте 8c заранее, т.е. перед моментом t3 времени, когда передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты снижается до разрешенного верхнего предельного значения Tdc_L, так что кулачковая муфта 8c может автоматически переключаться из зацепленного состояния в расцепленное состояние, когда передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты снижается до разрешенного верхнего предельного значения Tdc_L. Тем не менее, можно задавать время равным моменту t3 времени, когда передаваемый крутящий момент Tdc кулачковой муфты падает до разрешенного верхнего предельного значения Tdc_L, и прикладывать силу Fdc_L разъединения к кулачковой муфте 8c, чтобы переключать кулачковую муфту 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние.

Если эта идея реализуется в первом варианте осуществления, заданное время TMs на этапе S14 на фиг. 2 может за счет нее соответствовать времени, определенному посредством эксперимента и т.д., т.е. между t1-t3. Если эта идея реализуется в третьем варианте осуществления, заданное значение Tdc_S передаваемого крутящего момента кулачковой муфты может задаваться в качестве Tdc_S=Tdc_L.

При такой модификации, время, когда сила Fdc_L разъединения прикладывается к кулачковой муфте 8c, становится временем для переключения кулачковой муфты 8c из зацепленного состояния в расцепленное состояние, и тем самым исключается бесполезное потребление энергии, поскольку нет необходимости заранее прикладывать силу Fdc_L разъединения к кулачковой муфте 8c.

Изобретение относится к устройству переключения передач для автоматической трансмиссии. Устройство переключения передач для автоматической трансмиссии содержит средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние, до выдачи команды на переключение препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние. Средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач выдает команду на переключение препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние, когда передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач снижается до предварительно определенного значения, в то время как средство последовательного переключения фрикционного элемента вызывает последовательное переключение фрикционного элемента из разомкнутого состояния в замкнутое состояние. Повышается качество переключения передач. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство переключения передач для автоматической трансмиссии для переключения передач посредством переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние и посредством переключения фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние, отличающееся тем, что оно содержит:
средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач, которое вызывает последовательное переключение фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние до выдачи команды на переключение препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние; и
средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, которое выдает команду на переключение препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние, когда передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач снижается до предварительно определенного значения, в то время как средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач вызывает последовательное переключение фрикционного элемента переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что предварительно определенное значение, связанное с передаваемым крутящим моментом для препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, является разрешенным верхним значением передаваемого крутящего момента для препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, который является приемлемым уровнем для толчка от переключения передач, сформированного в связи с переключением препятствующего плавному переключению элемента переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние.

3. Устройство по п. 1 или п. 2, отличающееся тем, что средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач выдает команду на необходимое переключение препятствующему плавному переключению элементу переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние, когда передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач снижается до предварительно определенного значения, на основе истекшего времени с момента, когда средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач начинает постепенно переключать фрикционный элемент переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач выдает команду, чтобы переключать препятствующий плавному переключению элемент переключения передач из зацепленного состояния в расцепленное состояние, как если бы передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач был снижен до предварительно определенного значения, когда предварительно определенное время прошло со времени, когда средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач начинает постепенно переключать фрикционный элемент переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач выдает команду, чтобы прикладывать силу переключения к препятствующему плавному переключению элементу переключения передач заранее, что приводит к тому, что препятствующий плавному переключению элемент переключения передач автоматически переключается из зацепленного состояния в расцепленное состояние, когда передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, который снижается по мере того, как средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач постепенно переключает фрикционный элемент переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние, снижается до предварительно определенного значения.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач выдает команду, чтобы прикладывать силу переключения к препятствующему плавному переключению элементу переключения передач заранее с данного времени в течение периода от начала переключения передач до тех пор, пока передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач не снизится до предварительно определенного значения.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач выдает команду, чтобы прикладывать силу переключения к препятствующему плавному переключению элементу переключения передач заранее со времени, когда заданное время истекло с момента, когда средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач начинает постепенно переключать фрикционный элемент переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние.

8. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач содержит средство определения передаваемого крутящего момента, которое определяет передаваемый крутящий момент для препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, который снижается, когда средство последовательного переключения фрикционного элемента переключения передач начинает постепенно переключать фрикционный элемент переключения передач из разомкнутого состояния в замкнутое состояние; и
средство переключения препятствующего плавному переключению элемента переключения передач выдает команду, чтобы прикладывать силу переключения к препятствующему плавному переключению элементу переключения передач заранее со времени, когда передаваемый крутящий момент препятствующего плавному переключению элемента переключения передач, определенный посредством средства определения передаваемого крутящего момента, снижается до заданного значения, которое является прибавлением данного пропорционального допустимого запаса к предварительно определенному значению.