專利名稱：換擋控制方法和換擋控制系統的制作方法
本申請與美國系列號909335，題目為換檔可行性控制方法和控制系統的申請相關，申請日都是1992年7月6日，本申請轉讓給同一受讓人EATONCORPORATION，作為申請人。
本發明涉及用來控制變速器換檔的控制方法和控制系統，其中被控變速器至少是部分自動控制的變速器。更確切地說，本發明涉及可自動控制的機械變速器的換檔控制方法和換檔控制系統，這里是否升檔成功是根據當前車輛工況來估算的，并且只換可行的檔位。
用于重型車輛，比如重型卡車，和用于汽車的全自動變速器在現有的技術中已眾所周知了。此種變速器檢測油門開度或位置、變速器軸的轉速、車速、發動機的轉速等等，并根據這些量自動換檔。這類全自動換檔變速器包括利用受壓流體，以摩擦的形式把一個或多個齒輪接合到其它齒輪或脫開以獲得某一速比的自動控制變速器以及利用電子、液壓和(或)氣動力和驅動機構來接合和分離機械的(即剛性的)離合器以獲得所需速比的自動控制機械變速器。參考美國專利第3961546號、第4，081065號和第4，361060號都可以找到這類變速器，這里公開這些專利是為了參考。
這類全自動換檔變速器可以昂貴得令人難以接受，對那些銷售批量不大的巨型載重車來說，更是如此。此外，這類全自動換檔變速器利用預壓縮的流體和(或)變矩器，輸入軸和輸出軸之間耗散的功率使這類全自動換檔變速器效率低。
另一類是半自動變速器系統，它利用電控單元來檢測發動機油耗，油門位置，發動機、輸入軸、輸出軸的轉速和(或)車速，電控單元又利用自動控制的油門裝置、變檔裝置和(或)主離合器執行機構來真正全自動地實現司機手動選擇的檔位，這類變速器在現有的技術中也為人們所熟知了。參考美國專利第4425620號、第4631679號和第4648290號都可以找到這類半自動機械變速器的例子，這里公開這些專利是為了參考。
這類半自動機構變速器與全自動變速器相比，由于價格較低，而且允許在低速工況下手動控制離合器和(或)不需要自動選擇工作檔位，因而被人們廣泛接受。盡管如此，由于它需要大量的傳感器、自動控制執行機構，比如主離合器和(或)油門裝置的執行機構，并需要對這些傳感器和機構進行安裝和維護，因而對某些應用場合來說，還是太貴了。
還有一種部分自動變速器系統，它利用半自動換檔的系統和方法來對用在只有手動控制油門和(或)只有手動控制的主離合器的車輛上的機構變速器系統進行換檔。此系統通常有至少一種操作方式，在這種方式中要半自動換檔的檔位可以自動預選。此系統包括一個控制顯示板或儀表板，讓司機預選檔位或在自動預選的方式下工作，并顯示預選方式是換高檔、換低檔還是換空檔。此系統中有一個電控單元(ECU)用來接收并處理變速器輸入軸、輸出軸轉速信號并根據預先確定的邏輯規則來決定ⅰ)是否存在同步條件;
ⅱ)在預選工作方式中，是否需要從當前檔換高檔或換低檔。并保證送給換檔執行機構的換檔命令信號與命令輸出信號一致。
在某些條件下，不允許預選和(或)實現自動預選的換檔，以防止意想不到的或不需要的換檔。最好給司機提供一些手段，比如人工踏離合器的踏板以解除對換檔的禁止。禁止實現自動預選換檔的情況還包括，車速較高或較低的情況、制動器和(或)減速器工作期間，和(或)油門處于怠速位置的時候。
控制/顯示裝置應顯示已選定的但還沒有實現的檔位以及變速器的當前狀態，最好還應允許司機手動選擇或預選一個檔位到高檔、低檔或空檔。如果控制裝置還應允許取消手動或自動選取的檔位那就更好。
參考美國專利第5050079號;第5053959號;第5053961號;第5053962;第5063511號，第5081588號;第5089962號及第5089965號可以找到這類變速器的例子，這里公開了這些專利是為了參考。
盡管以上所描述的自動換檔和(或)部分自動換檔的車輛機械變速器系統能很好地適用于它們所應用的場合，但是它們還不能完全滿足需要，因為有時候會產生車輛工況所不能允許的換檔企圖。在不帶自動控制的離合器執行機構和(或)輸入軸制動器的這類裝置的機械變速器，升檔時更是如此。在后一種情況下，輸入軸的減速度(取決于)發動機正常的減速度而沒有得到輸入軸制動器或類似裝置的益處。
根據本發明，通過提供一種至少用于可以部分自動控制的車輛機械變速器換檔控制方法和換檔控制系統，現有技術的缺陷得到了彌補或克服，該控制方法或系統靠檢測從當前檔到換高檔的一個自動或手動選擇量，根據當前所檢測到的車輛工況來決定所選的檔位變換是否可行(即可能實現)并只換可行的檔位。
某些非全自動控制的機械變速器系統(比如不帶自動主離合器執行機構和/或不帶輸入軸制動器的變速器系統)的一個缺點是在某些工況下，它們可能完成不了它們所進行的換檔操作(即上坡時，低速換檔等)。
不過，一種變速器系統不必在所有的情況下換所有的檔位。它只需要精明到足以知道在沒有能力換檔時不換檔就可以了。根據本發明的變速器控制系統，在開始換檔之前，先要簡單地進行換檔可行性被動測試。測試涉及瞬間輕微改變油門位置，司機要清楚這一情況，并觀察響應。根據響應、就可以決定換檔是否可行，不可行的升檔要么修改要么取消。
通過提供一種換檔控制系統，可在CVW(總車重)變化幅度很大的車輛上實現上述控制，此系統根據從當前檔到目的檔位的升檔的選擇(通常是發動機油耗、油門位置、發動機轉速、車速、和/或當前檔位的函數)，會自動地使發動機供油量有一段短的時間內略有下降(大約10%)，此系統檢測車輛加速度的變化，預測車輛對扭矩斷開換檔瞬間的反應，估計換檔瞬間的車速并把估計值與換檔瞬間發動機轉速(同輸入軸轉速相等)比較來決定所計劃的換檔是否可行，即是否能達到真正的同步。
如果所計劃的換檔(通常是換高檔)不可行，就修改換檔請求(即跳檔變換改成單檔變換)或在一個預先確定的時間內(比如10秒)取消換檔。
對于總重量(“GCW”)基本不變的車輛，比如公共汽車、汽車吊等來說，假設車輛裝有電子數據傳輸器，如SAEJ1992草案中所定義的那種，當做出從當前檔換高檔的決定時，此數據傳輸器可檢測發動機扭矩或者是表征發動機扭矩的一個參數，當前的發動機扭矩和車速就能被檢測，從中控制器就能夠估計發動機扭矩為零時(即換檔瞬間)車輛的減速度。系統然后開始利用上面討論的邏輯來確定所計劃換檔是否可行。
于是，至少部分自動控制的車輛機械變速器的用來部分自動換檔的控制系統和控制方法就形成了，該控制系統在預選的條件下，會禁止某個所選的認為是不可行的檔位，通常是換高檔。
本發明的這個和其他目標或優點在閱讀完實施例及附圖中的詳細描述后就會顯而易見。


圖1是由本發明的系統所部分自動控制的車輛機械變速器系統的原理圖。
圖1A是圖1所示的變速器的檔位圖的原理圖。
圖2是本發明的機械變速器系統所用的自動預選及半自動換檔實現系統的原理圖。
圖3是圖2的系統所用的可變的控制臺的原理圖。
圖4是以工作流圖的形式表示的本發明中獨到的控制方法的原理圖。
圖5是換高檔過程的圖解，即表示了可行的換檔又表示了不可行的換檔。
下面的描述中將要用到一些術語，這只是為了參考方便，并沒有其他限制。“向上”、“向下”、“向左”、“向右”表示附圖中的參考方向，“前”、“后”分別指變速器按常規方式安裝在車上時前面和后面，對應圖1的左和右。“向內”和“向外”分別指朝向或離開裝置或所示部件的幾何中心的方向。上述術語包括以上提到的詞、它們派生的詞以及類似的引入詞。
“組合式變換器”指的是一個具有多個前進檔的主變速器與一個具有多個檔位的副變速器串聯而成的離合器，因而速比是主變速器的速比與副變速器速比的組合。“同步離合器裝置”及類似的引入詞指的是一種離合器裝置，在通過剛性的離合器換檔時，它能保證離合器組件與軸真正同步，以防止非同步時接合產生沖擊。使用摩擦容量大的離合器組件很必要，它們在離合器開始接合時，使離合器組件及所有組件能立即以真正的同步速度與軸一起旋轉。
本文中的“換高檔”指的是從低速檔換到高速檔。“換低檔”指的是從高速檔換到低速檔。“低檔”和(或)“第一檔”指的都是變速器中最低前進檔，即此檔對變速器輸入軸減速最多。
換檔的“方向選擇”指的是從某一檔選擇單級換檔、多級換高檔或換低檔。
圖1表示的是一類組合式離合器10，這類組合離合器由半自動機械變速器系統部分自動控制，它們帶有本發明的自動預選工作方式。組合變速器由一個多檔主變速器12和一個副變速器14串聯而成。變速器10安裝在外殼H中，它有一根輸入軸16，通過主離合器C由發動機比如紫油機E驅動，主離合器C通常是接合的，但可以分離，它的輸入或驅動部分18聯到發動機的曲軸20上，從動部分22固定到變速器的輸入軸16上。
發動機E可通過油門控制，最好是電控，并接到電子數據傳輸器DL上，DL是SAEJ1992草案所定義的那類，主離合器可以通過踏板(圖中沒畫出來)或類似的機構由人工控制。還可安裝一個現有技術中眾所周知的輸入軸制動器(圖中沒有畫)以進行快速手動升檔，它也由離合器踏板控制離合器踏板踩到底時輸入軸制動器才工作。
與機械變速器10類似的變速器已為人們所熟知，要評價這類離合器，請參考美國專利第3105395號、第3283613號及第4754665號、這里公開這些專利是為了參考。
圖中所示的部分自動車輛機械變速器系統可以從上面所提到的美國專利第5050079號、第5053959號，第5053961號、第5053962號、第5063511號和第5089965號中查到。
雖然本發明的控制方法和控制系統最適合于不帶離合器執行機構或輸入軸制動器的自動控制的機械變速器系統，但是本發明的用途并不僅限于此。
在主變速器12中，輸入軸16上帶動一個輸入齒輪24，它以基本相同的轉速同時驅動兩個基本相同的中間軸總成26和26A。這兩個基本相同的(中間軸)總成安裝在主軸28完全對稱的兩側，主軸一般與輸入軸16同軸。每一個中間軸總成在外殼內部都由一根中間軸30和兩個支承軸承32和34組成，圖中只畫出了一部分。每一根中間軸上都有一組相同的中間軸齒輪38、40、42、44、46和48，固定在軸上，與軸一起轉動。主軸28的周圍有多個主軸齒輪50、52、54、56和58，它們都可以一次一個地與主軸接合或分離以形成轉動，這是通過滑動離合套筒60、62和64來進行的。這一點已為人們所熟知了。離合套筒60還可用來接合輸入齒輪24和主軸28，以使得輸入軸16能直接驅動主軸28。
典型情況下，離合套筒60、62和64安裝在軸上，通過換檔撥叉同變速機構總成70相聯。這已眾所周知了。離合套筒60、62和64可能就是人們所熟知的非同步雙爪式離合套筒。
變速機構或執行機構(70)由壓縮流體、比如壓縮空氣驅動，屬于由控制單元自動控制的類型。這類機構可從美國專利第4445393號，第4555959號、第4361060號、第4722237號、第4873881號、第4928544號及第2931237號中找到。這里公開這些專利只是為了參考。
主軸齒輪58是倒檔齒輪、它通過常規的中間惰輪(圖中沒有畫)與中間軸齒輪48保持常嚙合。還應注意，盡管主變速器12有5個前進檔、但最低前進檔、即主軸28和主軸驅動齒輪56直接接合所提供的檔，這樣高的減速比以致人們常稱之為低速檔或“爬行”檔，只有在惡劣的條件下起動車輛時才會用到，在很多變速器中，該檔并不常用。所以，雖然主變速器有5個前進檔，但是通常被說成是“4加1”，原因是只有4個前進檔與副變速器14結合使用。
爪式離合套筒60、62和64有三種位置，一種是如圖所示的中央非接合裝置、一種是最右的接合位置，第三個是最左的接合位置，這三個位置都是由執行機械70來實現的。眾所周知在任何時候離合套筒60、62和64中只能有一個可接合、其余的由主變速器上的互鎖機構(未示)鎖到空檔位置。
副變速器14有兩根本質上相同的副中間軸總成74和74A，在外殼H的內部，每根中間軸總成都有一根中間軸76和兩個支承軸承78和80，軸上有兩個副變速器中間軸齒輪82和84，它們隨軸一起轉動。副變速器的中間軸齒輪82同支承/輸出齒輪86保持常嚙合，副變速器中間軸齒輪84與輸出齒輪88保持常嚙合。
同步齒爪式離合套筒有兩個位置，通過換檔撥叉(圖中沒有畫)和副變速器換檔執行機構來實現，用來把齒輪86接合到輸出軸90上。以便能獲得直接檔或高速檔，或把齒輪88接合到輸出軸90上以便能獲得組合式變速器10的低速檔。組合式變速器的換檔方式簡略地表示在圖1A中。
副變速器換檔執行機構96可以是美國專利第3648546號第4440037號和第4614126號所示的那類，這里公開這些專利是為了參考。
盡管圖示的副變速器14可以利用正齒輪或斜齒輪獲得兩個檔位，但是還應該清楚本發明同樣適用于使用組合式分離器或副變速器的變速器，通過行星齒輪可得到三個或三個以上的檔位。同時，離合套筒60、62或64中的一個或多個也可以是同步爪式的，主變速器12和副變速器14都可以是單中間軸式的。
為了使變速器10能自動預選工作方式并能實現半自動換檔，安裝了輸入軸轉速傳感器98和輸出軸轉速傳感器100。可以用副變速器中間軸齒輪82轉速傳感器102代替輸出軸轉速傳感器100。當然，齒輪82的轉速是主軸28轉速的一個已知函數，如果離合套筒92在一已知位置接合，齒輪82的轉速又是輸出軸90轉速的函數。
采用本發明的用于機械變速器系統的自動預選和半自動換檔控制系統104簡略地表示在圖2中。控制系統104以及上面所描述的機械變速器10都有一個電控單元，最好是以微處理器為基礎的電控單元，用來接收來自輸入軸轉速傳感器98、輸出軸轉速傳感器100(或用主軸轉速傳感器W替代)、來自司機控制儀表板108、油門踏板P的位置傳感器152以及來自發動機E的輸入信號，發動機E的輸入信號是通過數據傳輸器DL傳來的。ECU106可能還要接收來自副變速器位置傳感器110的信號。
ECU106可以是美國專利第4595986號所示的那類，這里公開此專利是為了參考。根據事先確定的邏輯規則，用ECU能高效地處理輸入信號，能保證向控制器，發出命令輸出信號例如控制主變速器執行機構70及副變速器執行機構96的電磁歧管112，到司機控制儀表板108并通過數據傳輸器DL到發動機E。
在本實施例中，司機控制儀表板允許司機手動選擇升降檔位或從當前的檔位換到空檔，或選擇半自動預選工作方式。儀表板上有顯示設備，告訴司機當前的工作狀態(是自動換檔還是手動預選換檔)、當前的變速器工況(是前進檔、倒檔、還是空檔)以及已被預選但還沒實現的檔位變換(是換高檔、換低檔還是換空檔)。
儀表板108上有三個指示燈114、116和118，分別用來指示變速器10是工作在前進檔、倒檔還是空檔工況。儀表板上還有三個按下時才亮的按鈕120、122和124，使司機能分別選擇換高檔預選工作方式和換低檔。按鈕126允許選擇換空檔。
按一下按鈕120，122，124或126就可選擇一個檔位，再按一下就取消(在按鈕120，124和126的情況下先于執行換檔)。作為可替代的方法，可用有多個位置的按鈕120和124來作為跳檔命令。當然，按鈕和帶指示燈的按鈕可用別的選擇方法來替代，比如觸發開關和帶指示燈的觸發開關以及其他標志開關。倒檔選擇可用單獨的按鈕或開關，也可用從空檔換低檔的方法進行選擇。此外，可以用從倒檔換高檔或從最低檔換低檔的方法選擇空檔。
在操作過程中，要想手動選擇換高檔和換低檔、司機需要按下按鈕120或124，選中的按鈕，指示燈亮，直到換檔完成或取消時為止。
此外，在某一規定的發動機轉速(比如1700轉/分以上)換檔按鈕也亮，直到某個換檔按鈕被按下為止。
要實現選下的換檔，需要預選歧管112，讓執行機構70偏到一邊，以使主變速器換到空檔位置。瞬間手動增加或減少發動機的燃油供應，或者是手動或自動將主離合器C分離，控制器或ECU就會來使扭矩逆轉，這樣就實現了上面所說的動作。當變速器換到空檔，并由ECU驗證確實是空檔(空檔傳感器監測一段時間，比如1.5秒)后，空檔按鈕的指示燈亮。如果選中的換檔是組合換檔，即主變速器12和副變速器都換檔，比如圖1A所示的從第4檔換到第5檔，ECU在監視到主變速器已處于空檔后向歧管112發出命令輸出信號，讓副變速器執行機構96來完成換檔。
在副變速器接合到正確的檔位后，ECU根據輸出軸(車輛)轉速和待換檔的速比來計算、確定和不斷更新能夠換檔的輸入軸轉速范圍或轉速段，這使得待換檔能同步接合。當控制器或ECU控制油門使輸入軸轉速落在允許范圍內時，ECU106就向歧管112發命令輸出信號，讓執行機構70來完成主變速器的換檔。
按下帶指示燈的按鈕122、就進入了自動預選工作方式，ECU根據儲存的邏輯規則、當前檔的速比(可通過輸入軸和輸出軸的轉速計算出來)、輸出軸轉速或車速和(或)油門踏板的位置來確定是否需要換高檔或換低檔，一旦需要時，就進行預選，然后從ECU106發出命令使按鈕120或124上的指示燈閃爍，和(或)發出可知的換檔報警信號，通過司機現在已經預選了換高檔或換低檔、并將半自動實現換檔。司機可以允許對預選的檔位半自動換檔。也可以按下按鈕122取消自動方式和預選的檔位。
在某些車輛工況下，自動或半自動選擇的檔位可能實現不了，這樣的車輛工況通常有重載時、行駛在大阻力路段比如泥地、陡坡和頂大風時的換高檔就可能實現不了。為了能獲得換高檔所需的同步條件，輸出軸10的轉速(主離合器接合時與發動機的轉速基本相同)必須下降以便能與軸出軸90的轉速(與車速成正比)乘以目的換檔的速比所得的積基本相等。在沒有自動控制的離合器執行機構和輸入軸制動器的情況下，輸出軸轉速的下降將隨與發動機轉速下降而下降。
圖5是所示的自動控制的機械變速器系統升檔過程的圖解。線200表示換檔點202之前的(車輛)輸出軸及發動機(輸入軸)轉速，停止供油后，發動機轉速將以線204所示的恒定(但無須線性)速率下降，一直到怠速點206為止。輸出軸90的轉速乘以目的換檔的速比所得的積就是輸入軸(發動機)的同步轉速，分別由線208和210來表示。分別對應于該轉速下車輛的運動阻力較大或較小的情況。從中可以看出，在小阻力的情況下(線208)，點212是同步點，此時所選的換高檔可以實現。在大阻力的情況下(線210)沒有同步速度，所選的換高檔實現不了。
對典型的柴油機來說，其轉速的下降率為300-800RPM，發動機和車輛的減速度都可以近似成線性關系。
本發明所涉及的換檔控制方法和控制系統，在執行升檔之前，對所選的升檔進行計算，以確定是否可行，如果不可行，就修改所選的升檔命令或把它取消。本發明所涉及的控制方法和控制系統的工作流圖簡略地表示在圖4中。
對總車重(“GCW”)即車的重量、燃油重量、貨物重量、乘客重量及司機重量的總和變化幅度較大的車輛，要實現上述換檔，應遵循以下的步驟當系統控制器，ECU106檢測到要升檔(單級或多級)時，ECU就通過數據傳輸器DL發出命令，瞬間減少發動機的燃油供應，使發動機和扭矩瞬間略有下降，比如下降10%，該變化持續的時間在1秒以內就足夠了。司機應當清楚(但無須注意)這一變化。在這段時間內，檢測出車輛(輸出軸)的加速度，從該信息中，系統就能確定出在傳到驅動器的扭矩為零時，車輛的加速度(通常是減速度)即線208或210的斜率應該是多少。根據此信息以及當前的或已知的發動機轉速的下降率即線204的斜率，它可能隨發動機的不同而不同，等，ECU就能計算出在當前的車輛工況下，系統能否實現所計劃的換檔。根據以下的信息控制系統要么(ⅰ)發出命令信號實現所計劃的換檔，要么(ⅱ)修改所計劃的換檔(通常是把多極換檔修改成單極換檔)，或者是(ⅲ)在一段時間內(比如10秒)取消或禁止請求換檔。
略要地說，傳到驅動輪的扭矩為零時的車輛加速度(Ao)可近擬地表示成下面的關系式Ao扭矩＝Ai-(Ti/CW)，式中Ai是在發動扭矩點i的車輛加速度;
C是一個常數;
Ti是i點的發動機扭矩;
W是總車重，總車重W和常數C在發動機扭矩下降的瞬間、計算出相應的車輛加速度的變化量后就能被求出來。
上面的關系式可以導出
T＝C1W+C2V2+C3GW+C4W/g(A)式中T是發動機扭矩;
W是總車重;
V是車輛速度;
G是與坡度成正比的系數;
A是當前車輛加速度;
Ci是與傳動系和當前速比有關的常數;
C1W代表傳到驅動輪的用來克服滾動阻力的發動機扭矩;
C2V2代表傳到驅動輪的用來克服空氣動力性阻力的發動機扭矩;
G3GW代表傳到驅動輪的用來克服坡度阻力的發動機扭矩;
C4(W/g)A代表傳到驅動輪、獲得加速度A的發動機扭矩。
從T1到T2的發動機的扭矩變化可表示成T1-T2＝C1(W-W)+C2(V21-V22)+C3G(W-W)+C4W/g(A1-A2)考慮到W-W＝O;
V21-V22＝O;(V1、V2幾乎相等)C＝C4/g，則上述關系式可寫成T1-T2＝CW(A1-A2)或(T1-T2)/A1-A2)＝C·W設T2等于0扭矩，則有
T1＝CW(A1-A0);
T1＝CWA1-CWA0;
A0＝(CWA1-T1)/(C·W)，如果總車重W已知且基本為常數，比如公共汽車的重量，那么CW的值就可以事先算出并儲存起來，這樣在當前的工況下，檢測出當前扭矩(T1)以及車輛加速度(A1)就能從關系式A0-A1-(T1/CW)中算出當前工況下發動機傳到驅動輪的扭矩為零時的車輛加速度A0。
圖3中的130是司機控制顯示儀表板，操縱桿132可沿彈性偏動板的中心移動，以選擇高檔、低檔或空檔。還可以像圖中所示的那樣上下左右移動進入預選工作方式。指示燈134和136亮時分別代表預選了高檔或低檔，指示燈138和140亮時分別代表工作方式是前進檔還是倒檔。指示燈144亮時表示系統104工作在自動預選方式。
可見，用來自動控制機構變速器系統10的換檔控制系統和控制方法結構簡單，成本低。只需要一個變速器換檔執行機構(112/70/96)、一個數據傳輸器DL。兩個裝在變速器上的速度輸入。一個電控單元106接收這兩個來自傳感器的速度輸入信號以及來自數據傳輸器DL和司機控制板的輸入信號，并向發動機、執行機構和顯示裝置發出輸出命令信號。系統自動計算當前車輛工況下手動或自動預選的檔位能否實現，然后或者開始換檔或者修改所計劃的換檔或者取消所計劃的換檔。
雖然本發明的描述有一定的特殊性，但是應該清楚只要不脫離本發明的實質和范圍、形式和細節可以千變萬化，這在后面的權利要求中會提到。
權利要求
1.一種控制換檔的控制方法，至少可以部分自動實現在車輛的機械換檔式變速器系統上所選取的換檔。車輛的機械換檔式變速器系統包括一個由受控油門控制的發動機(E)，一個具有多個檔位的機構換檔式變速器(10)，它有一根輸入軸(16)和一根用于驅動車輛驅動輪的輸出軸(90)，一個插在發動機和變速器之間的傳動用總摩擦式離合器(C)，一個提供第一輸入信號--輸入軸(16)轉速信號的第一傳感器(98)，一個提供第二輸入信號--車速信號的第二傳感器(100)，一個提供第三輸入信號--發動機扭的第三傳感器(DL)以及用于控制變速器換檔的一個變速器換檔執行機構(112/70/96)，上述的控制方法，其特征在于確定當前是否需要換檔；根據至少上述的(ⅰ)當前發動機扭矩信號，(ⅱ)當前車輛的加速度信號來確定出當前車輛工況下發動機傳到驅動輪的扭矩為零時的一個待求的車輛加速度(A0)；根據(ⅰ)當前車輛工況下發動機傳到驅動輪的扭矩為零時待求加速度(A0)、(ⅱ)待換檔的速比、(ⅲ)待求的輸入軸加速度來確定如果選擇的換檔被實施，能否達到實現換檔的同步條件；只有在確定了可以達到實現換檔的同步條件時才開始對所選擇的檔進行換檔。
2.權利要求1中的控制方法，其中所述的確定當前工況下發動機傳到驅動輪的扭矩為零時的車的車輛加速度的方法包括在發動機保持當前檔的同時，使發動機的扭矩發生變化，從第一扭矩值(T1)變化到第二扭矩值(T2)，然后求出對應于這兩個發動機扭矩點處的車輛加速度(A1，A2)。
3.權利要求2中所述的方法，其中，發動機扭矩的變化量不大于第一個扭矩值的10%左右，變化時間不大于1秒左右。
4.一種控制換檔的控制系統，至少可以部分自動實現在車輛的機械換檔式變速器系統中所選取的換檔。車輛的機械換檔式變速器系統包括一個由控油門控制的發動機(E)，一個具有多個檔位的機械換檔式變速器(10)，它有一根輸入軸(16)和一根用于驅動車輛驅動輪的輸出軸(90)，一個插入發動機和變速器之間的傳到用總摩擦式離合器(C)、一個提供第一輸入信號-輸入軸(16)轉速的第一傳感器(98)、一個提供第二輸入信號-車速的第二傳感器(100)，一個提供第三輸入信號-發動機扭矩的第三傳感器(DL)，以及一個控制變速器換檔的換檔執行機構(112/70/96)，上述的控制系統，其特征如下有確定當前是否需要換檔的裝置;有根據至少上述的(ⅰ)當前的發動機扭矩，(ⅱ)當前的車輛加速度的輸入信號來確定當前車輛工況下發動機傳到驅動輪的扭矩為零時一個待求的車輛加速度(A0)的裝置;有根據(ⅰ)當前車輛工況下發動機傳到驅動輪的扭矩為零時的一個待求的車輛加速度(A0)、(ⅱ)待換檔的速比、(ⅲ)待求的輸入軸加速度來確定如果實施所選的換檔是否能達到實現換檔的同步條件的裝置;有只有在確定了可以達到實現換檔的同步條件后才開始換檔的裝置。
5.權利要求4中的控制系統，其中所述的用來確定在當前車輛工況下發動機傳到驅動輪的扭矩為零時的車輛加速度的裝置包括在維持當前檔位的情況下，有效地使發動機扭矩從第一個扭矩值(T1)變化到第二個扭矩值(T2)的裝置以及求出上述兩個發動機扭矩值處的車輛加速度(A1，A2)的裝置。
6.權利要求5中的控制系統，所述的扭矩變化量不大于第一個扭矩值的10%左右，變化時間不大于1秒左右。
7.一種控制換檔的控制方法，至少可以部分自動實現在車輛的機械換檔式變速器系統中所自動選取的換高檔。車輛的機械換檔或變速器系統包括一個由受控油門控制的發動機(E)，一個具有多個檔位的機械換檔式變速器(10)、它有一根輸入軸(16)和一根用于驅動車輛驅動輪的輸出軸(90)，一個插在發動機及變速器之間用于驅動的總摩擦式離合器(C)、一個提供第一輸入信號-輸入軸(16)轉速信號的第一傳感器(98)、一個提供第二輸入信號-車速信號的第二傳感器(100)、一個提供第三輸入信號-當前發動機扭矩信號的第三傳感器(DL)，一個儲存離合器接合且變速器換到空檔情況下停止發動機供油時的變速器輸入軸減速度數據的裝置，一個非人工控制的變速器換檔執行機構(112/70/96)，上述的控制方法，其特征在于在從當前檔換高檔時，能根據至少上述(ⅰ)當前的發動機的扭矩(T)，(ⅱ)當前車輛的加速度(A)來確定當前車輛工況下變速器換到空檔時的一個待求的車輛加速度(A0);能根據至少(ⅰ)當前車輛工況下變速器換到空檔時的待求的加速度(A0)，(ⅱ)所選取的目的檔位的速比，(ⅲ)總離合器接合且變速器換到空檔情況下停止供油時的變速器輸入軸的待求的減速度來確定如果進行所選的換檔，能否達到爪式離合器實現換檔的同步條件;只有在確定了可以達到實現換檔的同步條件后才開始換高檔。
8.權利要求7中的方法，其中所述的表示車速的輸入信號是表示輸出軸(90)轉速的一個信號。
9.權利要求7中的控制方法，其中所述的當前工況下確定待求的車輛加速度的方法包括使發動機的扭矩發動變化，從第一個扭矩值(T1)變化到第二個扭矩值(T2)，然后求出對應于以上兩個發動機扭矩值處的車輛加速度(A1，A2)。
10.權利要求9中的方法，其中所述的發動機扭矩的變化量不大于上述第一個扭矩值的10%左右，變化時間不大于1秒左右。
11.權利要求7中的方法，其中所述的待求的車輛加速度(A0)由下式求出A1-T1/CW，式中A1是第一個發動機扭矩值(T1)處的車輛加速度;T1是已知的第一個發動機的扭矩值;W是總車重;C是一個常數。
12.權利要求9中的方法，其中所述的待求的車速加速度(A0)由下式求出A1-T1/CW，式中A1是第一個發動機扭矩值(T1)處的車輛加速度;T1是已知的發動機的第一個扭矩值;W是總車重;C是一個常數。
13.權利要求12中的方法，其中的CW的值由下式求出(T1-T2)/(A1-A2)，式中A2是發動機的第二個扭矩值(T2)處的車輛加速度;T2是已知的發動機的第二個扭矩值，其中T2不等于T1。
14.一種控制換檔的控制系統，至少可以部分自動實現在車輛的機械換檔式變速器系統中所自動選取的換高檔，車輛的機械換檔式變速器系統包括一個由受控油門控制的發動機(E)、一個具有多個檔位的機械變速器(10)，它的上面有一根輸入軸(16)和一根用于驅動車輛驅動輪的輸出軸(90)、一個插在發動機和變速器中間的傳動用總摩擦式離合器(C)，一個提供第一輸入信號-輸入軸(16)轉速信號的第一傳感器(98)、一個提供第二輸入信號-車速信號的第二傳感器(100)、一個提供第三個輸入信號-當前發動機扭矩信號的第三傳感器(DL)、一個儲存離合器接合且變速器換到空檔情況下停止發動機供油時的變速器輸入軸減速度數據的裝置，一個非人工控制的用于控制變換器的換檔的變速器換檔執行機構(112，70，96)，上述的控制系統的特征在于在從當前檔換目的檔時，有根據至少上述(ⅰ)當前發動機扭矩(T)、(ⅱ)當前車輛加速度(A)來確定當前車輛工況下變速器換到空檔時的一個待求的加速度(A0)的裝置;有根據至少(ⅰ)當前車輛工況下變速器換到空檔時的待求的加速度(A0)，(ⅱ)所選目的檔位的速比，(ⅲ)總離合器接合且變速器換到空檔情況下停止供油時的變速器輸出軸的減速度來確定能否達到爪式離合器實現換高檔的同步條件的裝置;有只有確定了可以達到實現換高檔的同步條件后才開始換檔的裝置。
15.權利要求14中的控制系統，其中所述的表示車速的輸入信號是表示輸出軸(90)轉速的一個信號。
16.權利要求14中的控制系統，其中所述的確定當前車輛工況下車輛的待求加速度的裝置包括使發動機扭矩從第一個扭矩值(T1)變化到第二次扭矩值(T2)的裝置，確定上述的兩個扭矩值處的車輛加速度(A1、A2)的裝置。
17.權利要求16中的控制系統，其中所述的發動機的扭矩變化量不大于第一個扭矩值的10%左右，變化時間不大于1秒左右。
18.權利要求14中的控制系統，其中所述的待求的車輛加速度(A0)由下式求出A1-T1/CW，式中A 1 是發動機第一個扭矩點T 1 處的車輛加速度;T 1 是已知發動機的第一個扭矩值;W是總車重;C是一個常數。
19.權利要求16中的控制系統，其中所述的待求的車輛加速度(A 0 )由下式求出A 1 -T 1 /CW，式中A1是發動機第一個扭矩點T1處的車輛加速度;T1是已知發動機的第一個扭矩值;W是總車重;C是一個常數。
20.權利要求19中的控制系統所述的表達式中CW的值由下式確定(T1-T2)/(A1-A2)，式中A2是發動機的第二個扭矩值(T2)處的車輛加速度，T2是已知發動機的第二個扭矩值，其中T2不等于T1。
全文摘要
本發明涉及一種用在至少可以部分自動控制的機械變速器(10)上的控制方法和控制系統，用來確定在車輛當前工況下換高擋是可行(208)還是不可行(210)，并禁止不可行的換高擋操作。
文檔編號F16H59/52GK1081149SQ9310768
公開日1994年1月26日 申請日期1993年7月5日 優先權日1992年7月6日
發明者T·A·詹尼斯, R·K·馬里基維奇 申請人:易通公司