本發(fā)明涉及一種在車輛傳動系中實現(xiàn)換擋過程的方法，該傳動系具有車輛變速器，其中車輛傳動系的輸入軸通過至少兩個切換元件經(jīng)由不同的擋位與輸出軸相連接，其中至少在第一扭矩階段內(nèi)從源擋到目標擋的間接換擋期間，從離開的切換元件到進入的第一切換元件的轉矩傳遞在該第一轉矩階段之后產(chǎn)生的轉速階段內(nèi)實現(xiàn)發(fā)動機轉速和目標擋的轉速之間的同步，并且在轉速階段之后產(chǎn)生的第二轉矩階段內(nèi)實現(xiàn)從持續(xù)的切換元件到進入的第二切換元件的轉矩傳遞。

作為進入的切換元件在此是指在源擋內(nèi)被打開并且在目標擋內(nèi)閉合的切換元件，這些切換元件在換擋時的至少一個轉矩階段期間被接合(即，閉合)，并且在目標擋內(nèi)閉合。作為離開(ausfahren)的切換元件是指在源擋內(nèi)被閉合及在目標擋內(nèi)打開的切換元件，這些切換元件已經(jīng)在第一轉矩階段期間或者直接在第一轉矩階段之后脫開(即，打開)。作為持續(xù)的切換元件是指在源擋內(nèi)閉合的切換元件，這些切換元件在第二轉矩階段內(nèi)或者在第二轉矩階段之后才脫開(即，打開)。

背景技術：

現(xiàn)有技術已經(jīng)公開的自動的變速器、例如自動變速器或者雙離合器變速器、為此形成：與具體變速器結構相對應地執(zhí)行直接的或者間接的換擋。直接換擋過程是例如彼此相繼進行的擋位之間的換擋過程，這些擋位具有共用的切換元件A、B、C、D、E，例如換擋離合器或者制動裝置。在下面示例性的換擋方陣中，例如在擋位1和2、2和3、1和3、3和4之間的換擋過程是直接的換擋過程：

在圖1所示出的、現(xiàn)有技術的換擋變速器具有例如上面換擋方陣。

與此相反，間接換擋過程是這樣的一些擋位之間的換擋過程，即這些擋位沒有共用的切換元件A、B、C、D、E，也就是說在示例性的換擋方陣中，是擋位1和6、1和5、2和5、3和6之間的換擋過程。

為了實現(xiàn)間接的換擋過程，因此選取中間擋，并且通過該中間擋來實現(xiàn)換擋過程。在從3到6擋位的換擋過程中，可以選擇4擋作為中間擋，因為4擋與3和6擋具有共用的切換元件(在這里稱為“持續(xù)的(fortlaufend)切換元件”)。因此根據(jù)現(xiàn)有技術，從3擋到6擋的間接換擋過程通過作為中間擋的4擋來實現(xiàn)。

公開了這樣的一些不同方案，這些方案試圖在沒有使換擋質量變差的情況下減小換擋時間。因此已經(jīng)公開的是，在換擋過程期間提早裝入第二進入的離合器(在示例中是換擋過程3-＞4-＞6的切換元件C)。但是盡管如此，在已知方法的間接換擋過程中的換擋時間仍然明顯大于直接換擋過程的時間。

在現(xiàn)代變速器中，相鄰各擋位不僅在增加的序列而且在減小的序列(次序)中(也就是說，例如2擋不僅與1擋，而且與3擋)形成為直接換擋過程的擋位。因此，大多僅在通過較大改變變速比的換擋時進行間接換擋過程，例如從6擋位到3擋位。在駕駛員從帆運行(Selgelbetrieb)實現(xiàn)所謂的降擋時，需要具有較大變速比的換擋的可能性例如很高。因此，在突然的功率要求時、在功率需求較高的換到低速擋時、或者在功率減小的換到高速擋時會出現(xiàn)很多間接的換擋過程。

如圖2中所得知的那樣，在裝入第一進入切換元件的準備階段之后，在現(xiàn)有技術所公開的、開始于轉速同步階段(也就是說，在推高換擋和拉回換擋時)的間接換擋過程中，出現(xiàn)兩個轉速階段SP1、SP2和兩個轉矩階段TP1、TP2，其中，在第一轉速階段SP1期間，發(fā)動機轉速n通過中間擋位(例如5擋)的變速比來同步。在第一轉矩階段TP1期間，實現(xiàn)從源擋(在這里是6擋)到中間擋位(在這里是5擋)的轉矩傳遞。然后，在第二轉速階段TP2中，使發(fā)動機轉速與目標擋(在這里是3擋)的轉速相同步。在第二轉矩階段TP2內(nèi)，實現(xiàn)從中間擋(在這里是5擋)到目標擋(這里是3擋)的轉矩傳遞，其中所有切換元件占據(jù)屬于目標擋的位置。第二轉矩階段TP2與重建階段RP相接。因此，總換擋順序具有準備階段PP、兩個轉速階段SP1、SP2、兩個轉矩階段TP1、TP2和(一個)重建階段RP。實現(xiàn)所述間接換擋的方法例如公開在專利文獻EP478945A、EP827861A、EP1578636A、US5961421A、US6009768A、DE10349220A和DE19853824A中。該公開的方法具有下面缺點，與直接換擋相比，間接換擋需要明顯較多的換擋時間。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，減小間接換擋、尤其間接的拉回換擋的換擋時間。

根據(jù)本發(fā)明其通過下面這些來實現(xiàn)，在目標擋的轉速和發(fā)動機轉速之間的同步在第一轉矩階段中或者在第一轉矩階段結束時開始。

因此，第一轉速階段可以被節(jié)省，而該第一轉速階段根據(jù)換擋零件、變速器、發(fā)動機、車輛的結構通常持續(xù)大約300ms到800ms。因此，與傳統(tǒng)方法相比，使用本發(fā)明方法可以明顯更快地實現(xiàn)間接換擋過程。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中規(guī)定，發(fā)動機轉速和目標擋的轉速之間的同步在第二轉矩階段中或者在第二轉矩階段結束時結束。

有利的是，在第一轉矩階段期間，持續(xù)切換元件被調(diào)整直至附著點打開。

有利地，第一轉矩階段在換擋的準備階段之后直接開始。

為了實現(xiàn)特別短的換擋持續(xù)時間或者令人愉快的駕駛感覺，因此，如果在同步時，發(fā)動機轉速隨著時間在源擋的轉速和目標擋的轉速之間持續(xù)不斷地變化，那么是有利的。

切換元件可以形成為換擋離合器或者制動裝置。換擋離合器在這里是摩擦離合器、例如摩擦片式離合器。此外，制動裝置可以由摩擦片式制動器來形成。

因此，在本發(fā)明的方法中取消了轉速階段。在本發(fā)明方法中，每個間接換擋開始于準備階段，從而裝入進入的第一離合器。與所描述的現(xiàn)有技術不同的是，在推高和拉回換擋時，在準備階段之后就進行第一轉矩階段(在第一轉速階段處)。在第一轉速階段內(nèi)，中間擋的切換元件是主動的。明顯的是，在第一轉矩階段內(nèi)，持續(xù)切換元件精確地被調(diào)整，并且剛好被引導到附著極限上或者被引導到附著極限下方。在從離開的切換元件到第一進入切換元件的轉矩傳遞之后開始變速比的變換，從而使發(fā)動機轉速適應于目標擋的轉速。因為不需要使轉速適應于中間擋(轉速適應通過換擋的離合器來強制性地實現(xiàn)，至中間擋的轉速同步卻近乎不受控制)，因此節(jié)省了換擋時間。因此，一方面可以達到快速同步，而另一方面確保了轉速同步溫和地進行，因為以較小的梯度來實現(xiàn)使該轉速接近目標轉速。在轉速階段之后，換擋過程以傳統(tǒng)的方式繼續(xù)進行第二轉矩階段，從而起動目標擋的接合。之后，照常實現(xiàn)具有安全斜坡(Sicherheitsrampe)的重建階段。

附圖說明

在下面參照附圖中所示出的非限制性實施例來詳細解釋本發(fā)明。在附圖中：

圖1示意性地示出了實現(xiàn)本發(fā)明方法的車輛傳動系；

圖2a示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的間接換擋過程期間的轉速曲線；

圖2b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的間接換擋過程期間的轉矩曲線；

圖3a示出了在使用本發(fā)明方法從高擋位到低擋位的間接換擋過程期間的轉速曲線；

圖3b示出了在使用本發(fā)明方法從高擋位到低擋位的間接換擋過程期間的轉矩曲線；

圖4a示出了在使用本發(fā)明方法從低擋位到高擋位的間接換擋過程期間的轉速曲線；及

圖4b示出了在使用本發(fā)明方法從低擋位到高擋位的間接換擋過程期間的轉矩曲線。

具體實施方式

圖1示出了布置在輸入軸11和輸出軸12之間的、具有汽車變速器10和變扭器13的汽車傳動系20，該傳動系20適合于實現(xiàn)本發(fā)明的方法。沒有進一步示出的驅動機器、例如內(nèi)燃機與輸入軸11相連，而沒有進一步示出的車輛輸出裝置與輸出軸12即相連接。例如形成為自動變速器的車輛變速器10具有第一行星齒輪系14和第二行星齒輪系15、第一切換元件A、第二切換元件B、第三切換元件C、第四切換元件D和第五切換元件E，其中第二行星齒輪系15形成為拉威挪(Ravigneaux)齒輪組。在該實施例中，切換元件A、B、E形成為換擋離合器，及切換元件C、D形成為制動裝置。用S1、S2和S3表示行星齒輪系的太陽輪，用P1、P2、P3表示行星齒輪系的行星齒輪；及用H1、H2表示行星齒輪系的齒圈。當然，能夠實現(xiàn)本發(fā)明方法的其它變速器結構也是可以的。

圖2-4各自示出了在間接的換擋期間轉速n和轉矩T對時間t的曲線。在這種情況下，在圖2a、3a和4a中繪制了發(fā)動機轉速n_M、源擋的轉速n₀、中間擋的轉速n_Z和目標擋的轉速n₁。在圖2b、3b和4b中，各自示出了發(fā)動機轉矩T_M(輸入扭矩-僅在圖2b和4b中示出)、第一進入切換元件的扭矩T_1e、第二進入切換元件的扭矩T_2e、離開切換元件的扭矩T_a和持續(xù)切換元件的扭矩T_c。在圖3b和4b中還各自定性地畫入了輸出軸12上的輸出扭矩T₁₂的大致曲線。

圖2a和2b各自示出了在使用現(xiàn)有技術公開的方法的情況下在從高擋位到低擋位、例如從6擋到3擋的換到低速擋過程的間接換擋期間轉速n和扭矩T對時間t的曲線，其中大約將5擋用作中間擋位。換擋在這種情況下被分成準備階段PP、第一轉速階段SP1、第一轉矩階段TP1、第二轉速階段SP2、第二扭矩階段TP2和重建階段RP。在準備階段PP之前，打開兩個進入切換元件(在這里為第一切換元件A和第二切換元件B)。在準備階段PP期間，第一進入切換元件(在當前情況下，第二切換元件B)被裝入，并且從完全打開的位置(對于T₀)一直到達接觸點T_kp(所謂的“接觸點”)。在第一轉速階段SP1期間，通過中間擋位(在這里5擋)的傳動比使發(fā)動機轉速n_M與轉速n_z同步。在第一轉矩階段TP1期間，實現(xiàn)從源擋(在這里是6擋)到中間擋(在這里是5擋)的轉矩傳輸，其中第二進入切換元件(在這里，第二切換元件B(參見線T_2e))閉合。在這個第一轉矩階段TP1中，發(fā)動機轉速n_M通常保持在中間擋的轉速n_z上，直到從源擋到中間擋的扭矩傳遞完成為止。需要一定時間Δt的段在圖2a中用X來表示。第一進入切換元件(在這里，第一切換元件A)被裝入并且直到到達接觸點為止(參見線T_1e)。在第一扭矩階段TP1之后，在第二轉速SP2中使發(fā)動機轉速n_M與目標擋(在這里是3擋)的轉速n₁同步。在第二扭矩階段TP2中，實現(xiàn)從中間擋(在這里是5擋)到目標擋(在這里是3擋)的扭矩傳遞，其中所有切換元件占據(jù)屬于目標擋的位置。因此，第一進入切換元件(在這里是第一切換元件A)也完全閉合，并且持續(xù)切換元件(在這里是第五切換元件E)完全打開。第二轉矩階段TP2接有重建階段RP，在該重建階段RP內(nèi)，具有一定安全系數(shù)的、進入的第二離合器的接合力矩提高到超出發(fā)動機轉矩T_M。因此，整個換擋順序具有準備階段PP、二個轉速階段SP1、SP2、二個扭矩階段TP1、TP2和一個重建階段RP。

圖3a和3b各自示出了在使用本發(fā)明方法情況下在從高擋位到低擋位、例如從6擋位到3擋位的拖動的換到低速擋過程的間接換擋期間轉速n和扭矩T對時間t的曲線，其中大約將5擋用作中間擋位。換擋在這種情況下被分成準備階段PP、第一扭矩階段TP1、轉速階段SP、第二轉矩階段TP2和重建階段RP。在準備階段PP之前，兩個進入切換元件(在這里是第一切換元件A和第二切換元件B)被打開。在準備階段PP期間，第二進入切換元件(在這種情況下是第二切換元件B)被裝入，并且從完全打開的位置(對應于T₀)被引導直到接觸點T_kp(所謂的“接觸點”)為止(參見線T_2e)。在第一扭矩階段TP1期間，實現(xiàn)從源擋(在這里為6擋)到中間擋(在這里為5擋)的轉矩傳遞，其中第二進入切換元件(在這里為第二切換元件B)閉合。第一進入切換元件(在這里為第一切換元件A)被裝入并且被引導直到到達接觸點T_kp為止(參見線T_1e)。在第一轉矩階段TP1中，強制性地通過關閉第二進入切換元件B來實現(xiàn)至中間擋(5擋)的同步。在第一轉矩階段TP1之后直接地進行唯一的轉速階段SP，在該轉速階段SP中，實現(xiàn)了發(fā)動機轉速n_M與目標擋(在這里是3擋)轉速n₁的主要同步。在第二轉矩階段TP2中實現(xiàn)了從中間擋(在這里為5擋)到目標擋(在這里是3擋)的轉矩傳遞，其中所有切換元件占據(jù)屬于目標擋的位置。因此該第一進入切換元件(在這里為第一切換元件A，與線T_1e相對應)完全閉合，而持續(xù)切換元件(在這里為第五切換元件E，與線T_c相對應)完全打開。

與圖2a和2b所示的已知方法不同的是，目標擋轉速和發(fā)動機轉速之間的同步在第一轉矩階段TP1中或者在第一轉矩階段結束時已經(jīng)開始，并且在轉速階段SP中繼續(xù)，及最后在第二扭矩階段TP2中結束。

第二轉矩階段TP2如目前那樣接有重建階段RP，在該重建階段RP內(nèi)，具有一定安全系數(shù)的、進入的第二切換元件的接合力矩被提高到超出發(fā)動機轉矩T_M。因此，整個換擋順序具有準備階段PP、一個轉速階段SP、二個轉矩階段TP1、TP2和一個重建階段RP。

圖4a和4b各自示出了在使用本發(fā)明方法情況下在從低擋位到高擋位、例如從3擋位到6擋位的換到高速擋過程的間接換擋期間轉速n和轉矩T對時間t的曲線，其中大約將4擋用作中間擋位。換擋在這種情況下又被分成準備階段PP、第一轉矩階段TP1、轉速階段SP、第二轉矩階段TP2和重建階段RP。在準備階段PP之前，兩個進入切換元件(在這里是第三切換元件C和第五切換元件E)被打開。在準備階段PP期間，在這里不僅第一進入切換元件，而且第二進入切換元件(在這里是第五切換元件E和第三切換元件C)被裝入(填入)，并且從完全打開的位置(對應于T₀)被引導直到接觸點T_kp(所謂的“接觸點”)為止(參見線T_1。、T_2e)。在第一扭矩階段TP1期間，實現(xiàn)從源擋(在這里為3擋)到中間擋(在這里為4擋)的轉矩傳遞，其中第二進入切換元件(在這里為第五切換元件E)被閉合。在該第一轉矩階段TP1之后進行唯一的轉速階段SP，在該轉速階段SP中，實現(xiàn)了發(fā)動機轉速n_M與目標擋(在這里是6擋)轉速n₁的主要(基本)同步。在第二轉矩階段TP2中實現(xiàn)了從中間擋(在這里為4擋)到目標擋(在這里是6擋)的轉矩傳遞，其中所有切換元件占據(jù)屬于目標擋的位置。因此該第一進入切換元件(在這里為第三切換元件C，與線T_1e相對應)完全閉合，而持續(xù)切換元件(在這里為第一切換元件A，與線T_c相對應)完全打開。

與目前為止已被公開的用來實現(xiàn)間接換擋的方法不同的是，也是在加速狀況下?lián)Q到高速擋過程期間，已經(jīng)在第一轉矩階段TP1中或者在第一轉矩階段TP1結束時開始目標擋的轉速和發(fā)動機轉速之間的同步，并且繼續(xù)到轉速階段SP，及最后在第二扭矩階段TP2結束。

第二轉矩階段TP2如目前那樣接有重建階段RP，在該重建階段RP內(nèi)，具有一定安全系數(shù)的、進入的第二切換元件的接合力矩被提高超出絕對的輸入扭矩T_M。因此，整個換擋順序具有準備階段PP、一個轉速階段SP、二個轉矩階段TP1、TP2和一個重建階段RP。

與已公開的方法相比，在本發(fā)明方法中，僅需要唯一的轉速階段SP來使發(fā)動機轉速與目標擋轉速相同步，因此在換擋過程期間可以節(jié)省時間。

例如，在簡單拉回換擋(Zugruechschaltung)中根據(jù)現(xiàn)有技術通常通過離開切換元件(發(fā)動機本身加速，在這個時間內(nèi)輸出裝置處的較小扭矩可供使用，轉速同步待續(xù)一定時間)首先實現(xiàn)了轉速同步，之后才實現(xiàn)轉矩傳遞，以及使轉矩傳動比與目標擋相對應。

在實現(xiàn)本發(fā)明方法的簡單拉回換擋中，首先執(zhí)行第一轉矩階段TP1，在該第一轉矩階段TP1中，轉速仍未同步到目標擋上。當發(fā)動機轉速n_M超過目標擋的同步轉速時(這在換擋開始時可能仍然不是這種情況)，在拉回換擋中發(fā)動機的轉速變化可以僅通過簡單的切換元件來進行控制。在這種情況下現(xiàn)在因此強制性地實現(xiàn)了使發(fā)動機轉速同步到目標轉速，并且不僅由發(fā)動機相對于由切換元件所傳遞的扭矩的多余轉矩所決定，而且通過由進入切換元件所傳遞的扭矩所支持。發(fā)動機轉速n_M因此很快升高。為此額外所需要的能量由車輛的運動能量(因此，輸出轉矩T₁₂的短偏移與正常的加速方向相反，參見圖3b、4b)來提供。為了避免在這種情況下也許會產(chǎn)生的接合沖擊，因此將持續(xù)切換元件引導到附著點上方或者附著點下方。如果進入切換元件為中間擋進行接合(因此轉速差值是0)，那么直接在持續(xù)切換元件中形成轉速差，因此為使中間擋的進入切換元件的接合減震，并且導致傳動系中沒有明顯的振動。

本發(fā)明方法的優(yōu)點在于，用來進行同步的、持續(xù)大約300ms直到800ms(根據(jù)切換元件、變速器、發(fā)動機、車輛的結構而不同)的第一轉矩階段被取消了。

傳統(tǒng)的間接(兩次)拉回換擋的總持續(xù)時間總計為例如200ms的準備階段、500ms的第一轉速階段SP1(轉速同步1)、300ms的第一轉矩階段TP1(轉矩傳遞1)、500ms的轉速階段SP2(轉速同步2)、300ms的第二轉矩階段TP2(轉矩傳遞2)，因此合計為大約1.8秒。現(xiàn)在取消了第一轉速階段SP1，因此在這個例子中明顯節(jié)省了500ms的時間。

本發(fā)明方法以有利的方式適合于不同類型的車輛變速器如雙離合器變速器、自動變速器或者其它設置了至少兩個切換元件的變速器。在雙離合器變速器中，中間擋的進入切換元件和目標擋的離開切換元件由同樣的離合器來形成。此外，用于中間擋的離開切換元件和用于目標擋的進入切換元件由同樣的離合器形成。

通過本發(fā)明方法，可以在間接換擋過程中、尤其在間接拉回換擋時實現(xiàn)較短的換擋時間。本發(fā)明的方法當然也可以用在間接的推高換擋(Schub-Hochschaltung)中，但是，該推高換擋從司機看來通常對時間要求不嚴格。