在发动机自动停止和自动启动事件期间通过变速器进行扭矩传递的方法和装置

摘要

本发明涉及在发动机自动停止和自动启动事件期间通过变速器进行扭矩传递的方法和装置。具体地，动力系统包括发动机，所述发动机通过输入构件联接到变速器以向输出构件传递扭矩。发动机被配置为在进行的动力系操作期间执行自动停止事件和自动启动事件。变速器包括多个行星齿轮组和多个扭矩传递离合器。多个扭矩传递离合器包括液压启动的离合器和机械离合器装置，包括机电启动的可选择单向离合器。变速器被配置为提供液压以激活液压启动的离合器，其仅使用机械驱动液压泵。变速器被配置为通过选择地激活多个扭矩传递离合器的至少一个，在多个固定齿轮状态的一个中在输入构件、多个行星齿轮组和输出构件之间进行扭矩传递。

说明书

技术领域

本发明涉及动力系变速器。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并可能不构成现有技术。

液压用来激活某些已知的扭矩传递离合器，包括在动力系统上使用的多片摩擦离合器，该动力系统包括混合动力系统。已知的多片摩擦离合器会有旋转损失，其当离合器停用时部分由抵抗离合器元件旋转的流体引起。液压能够由机械驱动的液压泵提供，其使用源于发动机的功率。

已知的动力系统包括发动机系统，其在进行的动力系操作期间（包括交通停止期间）停止操作，称为自动停止事件。随后，发动机能够重启以提供牵引功率，称为自动启动事件。已知的动力系统具有配置为执行自动停止和自动启动事件的发动机，其使用电动辅助泵系统以补偿机械驱动液压泵。此类电动辅助泵系统在自动停止事件期间当机械驱动液压泵不操作时提供液压以激活和维持扭矩传递离合器的工作。电动辅助泵系统增加质量，增大液压回路和电路的复杂性，消耗包装空间，并需要额外控制电路。

发明内容

动力系统包括发动机，所述发动机通过输入构件联接到变速器以向输出构件传递扭矩。发动机被配置为在进行的动力系操作期间执行自动停止事件和自动启动事件。变速器包括多个行星齿轮组和多个扭矩传递离合器。多个扭矩传递离合器包括液压启动的离合器和机械离合器装置，包括机电启动的可选择单向离合器。变速器被配置为提供液压以激活液压启动的离合器，其仅使用机械驱动液压泵。变速器被配置为通过选择地激活多个扭矩传递离合器的至少一个，在多个固定齿轮状态的一个中在输入构件、多个行星齿轮组和输出构件之间进行扭矩传递。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种动力系统，其包括发动机，所述发动机通过输入构件联接到变速器以向输出构件传递扭矩，所述动力系统包括：

所述发动机，其被配置为在进行的动力系操作期间执行自动停止事件和自动启动事件；

所述变速器，其包括多个行星齿轮组和多个扭矩传递离合器；

所述多个扭矩传递离合器包括液压启动的离合器和机械离合器装置，其包括机电启动的可选择单向离合器；

所述变速器被配置为仅使用机械驱动液压泵来提供液压以激活液压启动的离合器；以及

所述变速器被配置为通过选择地激活所述多个扭矩传递离合器的至少一个，在多个固定齿轮状态的一个中，在所述输入构件、所述多个行星齿轮组和所述输出构件之间进行扭矩传递。

2. 根据方案1所述的动力系统，其特征在于，选择地激活所述多个扭矩传递离合器的所述至少一个包括当所述发动机在进行的动力系操作期间执行自动启动事件时仅激活所述机械离合器装置，其包括机电启动的可选择单向离合器。

3. 根据方案1所述的动力系统，其特征在于，所述机械离合器装置还包括机械启动的单向离合器。

4. 根据方案1所述的动力系统，其特征在于，所述机械离合器装置还包括第二机电启动的可选择单向离合器。

5. 根据方案1所述的动力系统，其特征在于，所述变速器被配置为在发动机执行自动停止事件之后通过仅激活机械离合器装置来在所述多个固定齿轮状态的一个中操作。

6. 根据方案1所述的动力系统，其特征在于，所述变速器被配置为在发动机执行自动启动事件之前通过仅激活机械离合器装置来在所述多个固定齿轮状态的一个中操作。

7. 根据方案1所述的动力系统，其特征在于，所述液压启动的离合器之一与所述机械离合器装置之一平行布置。

8. 根据方案7所述的动力系统，其特征在于，与所述机械离合器装置之一平行布置的所述液压启动的离合器之一将所述行星齿轮组之一的元件接地。

9. 一种动力系统，包括：

发动机，其通过输入构件联接到变速器以向输出构件传递扭矩，所述发动机被配置为在进行的动力系操作期间自动停止和自动重启；

所述变速器，其被配置为通过选择地激活多个离合器而在多个固定齿轮状态的一个中操作，所述多个离合器包括多个液压启动的离合器和多个机械离合器装置，其包括机电启动的可选择单向离合器；以及

所述机械离合器装置被配置为当所述发动机自动重启时在所述变速器的输入和输出构件之间进行扭矩传递。

10. 根据方案9所述的动力系统，其特征在于，所述发动机联接到扭矩机以在进行的动力系操作期间进行所述发动机的旋转从而自动重启。

11. 根据方案10所述的动力系统，其特征在于，所述机械离合器装置当被激活时通过所述发动机和所述变速器将扭矩从所述扭矩机传递到所述输出构件。

12. 根据方案9所述的动力系统，其特征在于，所述变速器包括多个行星齿轮组，其中所述行星齿轮组的选定元件通过激活与所述机械离合器装置之一平行布置的液压启动的离合器的至少一个而机械联接。

13. 一种动力系统，包括：

发动机，其被配置为执行自动停止事件和自动启动事件；

变速器，其包括多个行星齿轮组，多个扭矩传递离合器，输入构件和输出构件，所述多个扭矩传递离合器包括多个液压启动的离合器和多个机械离合器装置，所述变速器被配置为通过选择地激活所述多个扭矩传递离合器的至少一个通过所述输入构件和所述多个行星齿轮组进行从所述发动机到所述输出构件的扭矩传递；以及

机械驱动液压泵，其被配置为唯一地提供液压以激活所述液压启动的离合器。

14. 根据方案13所述的动力系统，其特征在于，所述机械驱动液压泵机械联接到所述输入构件。

15. 根据方案13所述的动力系统，其特征在于，选择地激活所述多个扭矩传递离合器的所述至少一个包括当所述发动机执行所述自动启动事件时仅激活所述机械离合器装置。

16. 根据方案13所述的动力系统，其特征在于，所述多个机械离合器装置包括机械启动的可选择单向离合器和机电启动的可选择单向离合器。

17. 根据方案13所述的动力系统，其特征在于，所述多个机械离合器装置包括两个机电启动的可选择单向离合器。

附图说明

现在参照附图，通过实例描述一个或多个实施例，其中：

图1，2和3是根据本发明的包括内燃发动机和示例性变速器实施例的动力系统的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，其中显示的目的仅为说明特定示范性实施例，并不是为了限制其的目的，图1、2和3示意性地示出了动力系统的实施例，动力系统包括内燃发动机10，变速器30和辅助马达20。内燃发动机10通过输入构件12联接到变速器30以向输出构件70传递扭矩。输出构件70能够联接到任意适合的装置，其包括例如用于车辆的传动系以向从动轮提供推进扭矩。内燃发动机10机械地通过适合的驱动系统14联接到辅助马达20。机械驱动的液压泵15联接到输入构件12，并向变速器30的液压回路提供加压的液压流体以激活选定的液压启动的离合器装置，如本文所述。机械驱动的液压泵15被配置为专门提供液压以激活液压启动的离合器，即，没有辅助液压泵元件以提供补偿的液压流体流并且向变速器30的液压回路提供压力，并且没有由非机械功率源驱动的压力泵元件来提供补偿的液压流体流并且向变速器30的液压回路提供压力。

控制模块5信号地且操作地通过通信总线9连接到发动机10，辅助马达20和变速器30的元件，并且信号地连接到用户界面7。用户界面7提供指示操作者命令的信号，包括例如来自加速器踏板和制动踏板的输入（其指示操作者扭矩请求），和来自变速器范围选择器（PRNDL）的输入（其指示行进的选定方向）。

辅助马达20可用作电动机以将存储的能量转化为机械功率以产生扭矩来旋转发动机10，包括在发动机启动事件期间。辅助马达20可用作发电机以转化来自发动机10的扭矩以产生能够被存储在车载能量存储装置中作为势能。在一个实施例中，辅助马达20为配置为电力地给车载电池充电的电机，但此处描述的概念不是如此限制的。在一个实施例中，辅助马达20可为配置为在启动和重启事件期间旋转发动机的低电压（例如，12V）电动机。

辅助马达20可被配置为使用任意适合形式的存储能量，例如，液压的、气动的，等等。控制模块5被配置为在进行的动力系操作期间响应于车辆状态和包括车速和操作者输入的动力系操作条件执行自动停止事件控制方案以自动停止发动机10的操作。操作者输入优选地包括到加速器踏板的操作者输入。通过非限制性例子，当车速低于5km/h且到加速器踏板的操作者输入小于1%时，控制模块5执行自动停止事件控制方案以自动停止发动机10的操作。进行的动力系操作指的是在操作者已经使用点火钥匙或其他适合的命令（其可称作钥匙接通）请求车辆操作期间的操作时段。

控制模块5被配置为执行自动启动事件控制方案以在进行的动力系操作期间响应于车辆状态和动力系操作条件在自动停止事件之后自动启动和重启发动机10的操作。通过非限制性例子，当到加速器踏板的操作者输入大于5%时，或替代地当到制动踏板的操作者输入被释放时，控制模块5执行自动启动事件控制方案以自动重启发动机10。自动启动事件控制方案包括适合的控制命令，其引起辅助马达20旋转发动机10并在必要时输送燃料和火花以进行发动机10的操作。

控制模块、模块、控制装置、控制器、控制单元、处理器和类似术语意味着一个或多个专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的中央处理单元（优选为微处理器）及关联的存储器和存储装置（只读、可编程只读、随机存取、硬盘等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号处理和缓冲电路、以及提供期望功能的其它适当构件的一种或多种组合。控制模块5具有一组控制算法，包括存储在存储器中并被执行以提供期望功能的常驻软件程序指令和校准。算法优选地在预设循环周期期间执行。算法通过例如中央处理单元执行，并可操作以监测来自感测装置及其它联网控制模块的输入，并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。循环周期能以规则的时间间隔执行，例如在持续发动机和车辆操作期间每3。125、6。25、12。5、25和100毫秒。可替代地，算法可以响应事件的发生而执行。

图1、2和3示出了示例性动力系统的第一、第二和第三实施例，其包括辅助马达20，内燃发动机10和变速器30。变速器30被描述成6速固定齿轮变速器，虽然本发明不限于此种配置。变速器30被配置为在输入构件12与输出构件70之间以固定的速度比传递扭矩。变速器30包括三个差速齿轮组40、50和60，其在一个实施例中为简单行星齿轮组，包括分别为环齿轮42、52和62，分别为行星齿轮44、54和64，分别为恒星齿轮46、56和66的元件。三个差速齿轮组40、50和60的特定元件固定地相互连接以进行扭矩传递。三个差速齿轮组40、50和60的特定其他元件选择地使用特定扭矩传递离合器选择性激活与变速箱接地39相互连接或连接，从而在输入构件12和输出构件70之间以固定速度比进行扭矩传递。三个差速齿轮组40、50，和60一齐旋转以实现输入构件12和输出构件70之间的特定固定速度比之一。变速器30的实施例包括扭矩传递离合器C1 31、C2 32、C3 33和C4 34之一或二者、C5 35、以及C6 36和C7 37之一或二者。

离合器C1 31、C2 32、C4 34、C5 35和C6 36优选地为液压启动的多片摩擦型离合器装置。离合器C3 33、C4 34、C5 35、C6 36和C7 37被配置为制动装置，其将附接元件的旋转接地到变速箱接地39。激活离合器C1 31、C2 32、C4 34、C5 35和C6 36的液压使用机械驱动的液压泵15产生，其使用通过输入构件12来自发动机10的功率被机械驱动。因此，当发动机12关闭时，例如在自动停止事件之后，没有液压可用来激活上述的离合器。

离合器C3 33为机械启动的单向离合器，离合器C7 37机电离合器装置，优选地为电启动可选单向离合器。用于激活和停用离合器C7 37的电信号源于控制模块5并且控制电控装置，例如电磁线圈装置38，其机械地联接到机电离合器装置的移动控制元件以在第一和第二旋转方向的任意方向上进行扭矩传递。

机械离合器装置使用配置成机械联接以传递扭矩的装置来进行第一和第二元件之间的联接。在一个实施例中，当机械联接时，第一和第二元件为一齐旋转并传递扭矩的同轴可旋转装置。在一个当实施例中，第一元件为可旋转元件且第二元件为固定元件，例如当第一和第二元件机械联接时以接地的第一元件的旋转的机械接地。第一和第二元件的旋转速度必须同步从而把它们机械联接以传递扭矩。在机械离合器装置的一个实施例中，第一元件包括具有一个或多个凹部，凹口或类似特征的片装置。第二元件包括具有可伸缩的支柱，斜撑，辊子或类似特征的片装置，其配置成从第二元件的表面突出并且对应于第一元件的多个凹部，凹口或类似特征。

可选择单向离合器装置包括位于第一和第二元件之间的可移动控制元件，其位置使用电磁线圈装置控制。当可移动控制元件被控制处于第一位置时，支柱，斜撑或辊子缩回并且机械离合器装置停用。因此，第一和第二同轴元件缺少任何机械连接且能够以自由轮的方式相对于彼此旋转。当可移动控制元件被控制处于第二位置时，第二元件的支柱，斜撑或辊子从表面突出以与第一元件的多个凹部，凹口或类似特征相互干涉或连接，并从而传递扭矩。当机械离合器装置被激活时，第一和第二元件相对于彼此一齐旋转。

机械离合器装置能够为单向机械离合器装置，其配置为当利用在第一方向上旋转的驱动元件激活时将扭矩从第一驱动元件传递到第二从动元件。当扭矩传递的方向发生变化时，从动元件相对于驱动元件惯性滑行。

机械离合器装置能够为双向机械离合器装置，其配置为为当利用在第一和第二方向的任意方向上旋转的驱动元件激活以传递扭矩到从动元件时进行在第一驱动元件和第二从动元件之间的扭矩传递。

机械离合器装置能够为可选择单向离合器装置。可选择单向离合器装置配置为根据可移动控制元件的位置作为第一方向上的单向离合器，第二相对方向上的单向离合器和双向机械离合器装置之一操作。可选择单向离合器装置优选地使用致动器电启动，其在一个实施例中为电磁装置。

机械离合器装置包括停用状态，其中第一驱动元件从第二从动元件脱离，并且驱动和从动元件惯性滑行。

离合器C7 37为电动机械启动的可选择单向离合器。在一个实施例中离合器C3 33为机械启动的单向离合器，并且在一个实施例中离合器C3 33′为机电启动的可选择单向离合器。

致动器38配置为控制与离合器C7 37和离合器C3 33′相关联的可移动控制元件。每个致动器38能够包括任意适合的电控装置，例如利用源于控制模块5的控制信号控制的机电线圈装置。来自控制模块5的信号输出控制致动器38的位置，其控制可移动控制元件的位置并因此控制相关联离合器的激活和停用。致动器38控制离合器C7 37和离合器C3 33′的激活和停用作为可选择单向离合器装置，包括作为第一方向上的单向离合器，第二相对方向上的单向离合器，作为双向机械离合器装置操作，以及处于停用状态。

图1描述了包括变速器30的动力系统的第一实施例，其包括离合器C1 31、C2 32、C3 33、C4 34、C5 35、C6 36和C7 37。离合器C3 33配置为机械启动的单向离合器，离合器C7 37配置为机电启动的可选择单向离合器。在一个实施例中离合器C1 31、C2 32、C4 34、C5 35和C6 36为液压启动的摩擦离合器元件。离合器C3 33和C4 34并联布置以当离合器C3 33和C4 34之一或二者被激活时，将第二行星齿轮组50的环齿轮52与第一行星齿轮组40的行星齿轮44联接。离合器C6 36和C7 37并联布置以当离合器C6 36和C7 37之一或二者被激活时，接地第三行星齿轮组60的恒星齿轮66的旋转。与特定的固定齿轮状态相关联的特定离合器的激活参照表格1示出。这包括发生在自动停止事件（驱动停止）期间和在随后的自动启动事件期间优选被激活的发动机关闭齿轮状态。离合器C3 33和C7 37在进行的动力系操作期间的发动机关闭齿轮状态期间被激活以进行输入构件12和输出构件70之间的扭矩传递。在发动机10处于On（打开）状态的动力系统操作期间，离合器C3 33和C7 37被停用，在相应元件上的扭矩传递使用平行离合器元件C4 34和C6 36来实现。离合器C3 33被机械启动并且离合器C7 37被源自控制模块5的控制信号激活，不需要或要求液压来实现离合器激活。因此，不需要电驱动的辅助压力泵。离合器C3 33和C7 37仅在进行的动力系操作期间的发动机关闭齿轮状态期间被激活，并且当动力系操作被中断时（例如响应于操作者钥匙关闭）被停用。

表格1

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图2描述了包括变速器30′的动力系统的第二实施例，其包括离合器C1 31、C2 32、C3 33、C4 34、C5 35和C7 37。离合器C3 33配置为机械启动的单向离合器，离合器C7 37配置为机电启动的可选择单向离合器。在一个实施例中离合器C1 31、C2 32、C4 34和C5 35为液压启动的摩擦离合器元件。离合器C3 33和C4 34并联布置以当被激活时，将第二行星齿轮组50的环齿轮52与第一行星齿轮组40的行星齿轮44联接。离合器C7 37当被激活时，接地第三行星齿轮组60的恒星齿轮66的旋转。与特定的齿轮状态相关联的特定离合器的激活参照表格2示出。这包括发生在自动停止事件（驱动停止）期间和在随后的自动启动事件期间优选被激活的发动机关闭齿轮状态。离合器C3 33和C7 37在发动机关闭齿轮状态期间被激活以进行输入构件12和输出构件70之间的扭矩传递。在发动机10处于On（打开）状态的动力系统操作期间，离合器C3 33被停用，在相应元件上的扭矩传递使用平行离合器元件C4 34来实现。离合器C3 33被机械启动并且离合器C7 37被源自控制模块5的控制信号激活，不需要或要求液压来实现离合器激活。

表格2

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图3描述了包括变速器30′′的动力系统的第三实施例，其包括离合器C1 31、C2 32、C3 33′、C5 35和C7 37。离合器C3 33′和离合器C7 37都配置为机电启动的可选择单向离合器。在一个实施例中离合器C1 31、C2 32和C5 35为液压启动的摩擦离合器元件。离合器C3 33′布置成以当被激活时，将第二行星齿轮组50的环齿轮52与第一行星齿轮组40的行星齿轮44联接。离合器C7 37当被激活时，接地第三行星齿轮组60的恒星齿轮66的旋转。与特定的齿轮状态相关联的特定离合器的激活参照表格3示出。这包括发生在自动停止事件（驱动停止）期间和在随后的自动启动事件期间优选被激活的发动机关闭齿轮状态。离合器C3 33和C7 37在发动机关闭齿轮状态期间被激活以进行输入构件12和输出构件70之间的扭矩传递。在发动机10处于On（打开）状态的动力系统操作期间，离合器C3 33′和C7 37也被用于在相应的元件上传递扭矩。

离合器C3 33′和C7 37被源自控制模块5的控制信号激活，不需要或要求液压来实现离合器激活。

表格3

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本公开已经描述了特定优选实施例及其改型。在阅读和理解本说明书的情况下可以进行其他改型和替代。因此，本公开不限于作为用于实现本公开的最佳模式而公开的一个（多个）具体实施例，而是本公开将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。