專利名稱：驅(qū)動系統(tǒng)力矩檢測的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛的自動或部分自動機械傳動系統(tǒng)，特別是涉及在不使用驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器的情況下感受供傳動系統(tǒng)控制之用的驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位、大小和/或驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小的變化的、用于車輛的全部或部分自動機械傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)/方法。
更具體地說，本發(fā)明的優(yōu)選實施例涉及一種自動機械傳動控制系統(tǒng)/方法，它通過監(jiān)視表明輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)、輸出軸轉(zhuǎn)速(OS)和嚙合的齒輪速比(GR)的各參數(shù)值以確定表明驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位和/或驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小和/或驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小的變化的參數(shù)值，從而提高改善換檔的判斷和/或換檔的實現(xiàn)。
全自動傳動系統(tǒng)(既用于載重卡車之類的載重車輛，也用于普通汽車)在已有技術中是人們都熟悉的，它們感受油門(throttle)的開啟程度或位置、車速、引擎轉(zhuǎn)速、傳動軸轉(zhuǎn)速等等，并且根據(jù)這些情況自動對車輛變速箱進行換檔。這樣的全自動改變齒輪的傳動系統(tǒng)包括下面的自動傳動，其中使用了加壓的流體以便用摩擦方式把一個或多個部件嚙合到其它部件或基本件而實現(xiàn)選定的齒輪速比，也包括這樣的自動機械傳動，它利用電子和/或氣壓的邏輯及執(zhí)行機構(gòu)來使機械的(例如剛性的)離合器嚙合或脫開以實現(xiàn)某一要求的齒輪速比。這種傳動的例子可參考美國專利3，961，546號;4，081，065號以及4，361，060號，它們的說明也包括在此作為參考。
利用電子控制的半自動傳動系統(tǒng)是已為大家所熟悉的已有技術，它感受油門位置、引擎速度、輸入軸轉(zhuǎn)速、輸出軸轉(zhuǎn)速和/或車輛速度等，并利用自動控制的油門裝置、齒輪換檔裝置和/或主離合器操作裝置等以基本上實現(xiàn)由操作人員手動選擇傳動變速比的改變。這類半自動傳動系統(tǒng)的例子可參考美國專利4，425，620號，4，631，679號及4，648，290號，它們的說明也包括在此以供參考。
另外還提出過用于車輛的機械傳動系統(tǒng)的半自動換檔實施系統(tǒng)/方法，它們具有僅能手動控制的引擎油門設施和/或只能手動控制的主離合器。這類系統(tǒng)可參考美國專利5，053，959號、5，053，961號、5，053，962號、5，063，511號、5，050，079號、5，081，588號、5，089，962及5，105，357號，它們的說明也包括在此供參考。
上述全自動或部分自動的傳動系統(tǒng)的自動換檔選擇和/或換檔實施在可以得到有關驅(qū)動系統(tǒng)的力矩相位和/或其大小的情況下就能得到改善，但最好不要因為要提供驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器之類而帶來外加的復雜性和費用。
根據(jù)本發(fā)明，將提供一種系統(tǒng)/方法，用于檢測能表明車輛驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位、驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小和/或車輛驅(qū)動系統(tǒng)力矩變化的值，但不需要驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器。
對于車輛自動傳動系統(tǒng)、最好是自動機械傳動系統(tǒng)(它具有一個控制器以接收表明輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)、輸出軸轉(zhuǎn)速(OS)及嚙合的齒輪速比(GR)的輸入信號)而言，上面所說的是這樣來實現(xiàn)的，即，將輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)和輸出軸轉(zhuǎn)速與當前嚙合的齒輪速比的乘積(OS＊GR)相比較。
當車輛行駛時，除了在平坦的公路上以恒定狀態(tài)前進外，一般它總是處在至少是輕微加速或減速的狀態(tài)下，這意味著驅(qū)動系統(tǒng)總是在兩個方向上“擰緊”(上勁)或放松。在這種非恒定狀態(tài)下，表明驅(qū)動系統(tǒng)力矩的“相位”的值可以通過比較IS和乘積OS＊GR而感受到。如果IS＞OS＊GR，這表明引擎是在驅(qū)動車輛，這時驅(qū)動系統(tǒng)力矩被認為是“正”。如果IS＜OS＊GR，這表明車輛的驅(qū)動輪在驅(qū)動引擎，此時驅(qū)動系統(tǒng)力矩被認為是“負”。輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速與齒輪速比的乘積之間的差異的大小(即其絕對值)｜IS-(OS＊GR)｜是驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小的指示值，而輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速與嚙合的齒輪速比的乘積之差的大小的變化率d/dt｜IS-(OS＊GR)｜則是驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小的變化率的指示值。
上面所說的在不用驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器的情況下通過通常能得到的IS、OS及GR信號而取得的驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位和/或大小的信息可以用來提高車輛的全自動或部分自動機械傳動系統(tǒng)的換檔判定和/或換檔實施。
作為一個例子，對于從某個嚙合比換到空檔時最好或必須在不脫開主離合器的情況下完成的系統(tǒng)來說，僅在作為預期的非力矩鎖定情況的標志即驅(qū)動系統(tǒng)力矩的相位突然反轉(zhuǎn)或其大小減小的情況被感受時才能起動或增加換檔執(zhí)行機構(gòu)上的力。作為進一步的例子，如果在車輛正在加速時(d/dt OS＞0)而引擎卻在阻止其前進(即負的驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位)，這是一個指示，表明車輛是在引擎制動的情況下下坡行駛，并表明這時不希望換高速檔。
通過利用輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速與嚙合齒輪速比的乘積之間的差作為驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位和/或驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小的指示，就可以在不需要驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器的情況下提高自動機械傳動系統(tǒng)的換檔判斷和換檔實施。
本發(fā)明的這一個和別的目標及其優(yōu)點通過閱讀優(yōu)選實施例的詳細說明并結(jié)合參考所附插圖就可以變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)而實現(xiàn)部分自動化的車輛機械傳動系統(tǒng)的示意說明圖。
圖2是按本發(fā)明的機械傳動系統(tǒng)用的半自動換檔實施系統(tǒng)的示意說明圖。
圖2A是圖2中傳動系統(tǒng)用的另一種驅(qū)動器控制的立面圖。
圖3是本發(fā)明的以流程圖表示的示意說明圖。
圖4A、4B及4C是在各種車輛驅(qū)動條件下，輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)對輸出軸轉(zhuǎn)速與齒輪速比的乘積(OS＊GR)的關系的圖解表示。
某些術語將用在下面的說明中，這僅僅是為了方便而不是限制性的。術語“復合傳動”用于指明改變速度或改變齒輪傳動，它具有串聯(lián)連接的多級前進速度主傳動部分(主變速箱)和多級速度輔助傳動部分(副變速箱)，通過它們在主傳動部分中選定的齒輪減速可以進一步由輔助傳動部分中選定的齒輪減速加以復合?！巴诫x合器總成”及其含義相似的詞將表示一種借助于剛性離合器把一選定的齒輪非轉(zhuǎn)動性地聯(lián)接到軸上的離合器總成，在這樣的離合器中，在相當大容量的摩擦裝置和離合器的各構(gòu)件一起使用，使離合器的各構(gòu)件基本上達到同步轉(zhuǎn)速之前，以及在使離合器開始嚙合時離合器的各構(gòu)件足以使離合器的各構(gòu)件及與它一起旋轉(zhuǎn)的所有構(gòu)件都能達到基本上以同步速度轉(zhuǎn)動之前，使該離合器進行嚙合的企圖都被防止。
在這里所使用的術語“換高速檔”指的是從低速齒輪速比換到更高速度的齒輪速比。這里所用的“換低速檔”指的是從較高齒輪速比換檔到較低速的齒輪速比。術語“低速檔”、“低檔”和/或“第一檔”在這里使用時，將都是指在傳動裝置或傳動裝置部分中用在最低前進速度運行時的齒輪速比，也說是說，對于傳動裝置的輸入軸而言，這一組齒輪都有最高的減速比。
參閱圖1，其中示出了一種用本發(fā)明的半自動機械傳動系統(tǒng)而實現(xiàn)部分自動化類型的變級型(range type)復合傳動裝置10。復合傳動裝置10包括和一個變級型輔助部分14相串聯(lián)的多級速度主傳動部分12。傳動裝置10安裝在一個機殼H內(nèi)，它包括一個輸入軸16，這個軸通過一個正常時嚙合但可有選擇地分離的摩擦主離合器C而被例如柴油機E這樣的原動機所驅(qū)動，主離合器C有一個以驅(qū)動方式連接到引擎曲軸20的主動部分18和以可旋轉(zhuǎn)方式固定到傳動輸入軸16上的從動部分22。
引擎E是由手動或自動控制的油門裝置23控制其油門的，主離合器C是由離合器踏板(未示出)手動控制的，或者由諸如離合器操縱器之類自動控制。最好要提供一個輸入軸制動器B以便提供更快的換高速檔，這個制動器通常是由離合器踏板超程動作而實現(xiàn)的，這是熟知的已有技術。
與復合機械傳動裝置10相類似的傳動裝置在已有技術中是大家都熟悉的，可以通過美國專利3，105，395號、3，283，613號、4，735，109號及4，754，665號來了解，它們的說明都包括在此以供參考。可以提供一個傳感器11以感受引擎的轉(zhuǎn)速并提供一個表示該轉(zhuǎn)速的信號。
在主傳動部分12中，輸入軸16帶有一輸入齒輪24以便在基本上相同的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動多個基本上相同的中間軸組件26和26A。這兩個基本上相同的中間軸組件是在主軸28的與其直徑相對方向的兩側(cè)設置的，主軸則一般與輸入軸16同軸對準。每個中間軸組件包括在機殼H內(nèi)由軸承32及34所支持的中間軸30，在圖中僅畫出了一部分。每個中間軸都帶有相同的中間軸齒輪組38、40、42、44、46及48，它們都被安裝固定以便與之一起轉(zhuǎn)動。多個主軸齒輪50、52、54、56和58圍繞在主軸28周圍，通過滑動的離合器環(huán)60、62及64可以每次一個有選擇地和主軸28聯(lián)接而一起旋轉(zhuǎn)，這是已有技術中所熟知的。離合器環(huán)60還可以用于把輸入齒輪24連接到主軸28以便在輸入軸16和主軸28之間提供直接的驅(qū)動關系。
一般說來，離合器環(huán)60、62和64是借助于與變速器外殼組合70聯(lián)在一起的撥叉而軸向定位的，這在已有技術中也是熟知的。離合器環(huán)60、62和64可以是熟悉的作用非同步雙作用爪式離合器類型。
變速器外殼或執(zhí)行機構(gòu)70可以由電動機操縱，也可用壓縮流體(例如壓縮空氣)來操縱，并且是可由控制器自動控制的類型，這可從美國專利4，445，393、4，555，959、4，361，060、4，676，115、4，873，881和4，899，607號的說明中見到，它們在這里將作為參考而包括進來。
主軸齒輪58是換向機構(gòu)，它借助于通常的中間惰輪(未示出)而連續(xù)地與中間軸齒輪48嚙合。還應該指出，雖然主傳動部分12確實提供五種可選擇的前進速度檔，但最低前進速度檔，即主軸驅(qū)動齒輪56以驅(qū)動方式連接到主軸28所提供的那一檔，通常其齒輪減速比是如此之高，以致它必須被認為是一種低速或“爬行”檔，它僅用于在惡劣條件下車輛起步的情況，而在高速傳動范圍一般是不用的。因此，雖然主傳動部分12確實提供五種前進速度，便通常它被稱作是“四加一”主傳動部分，因為只有4種前進速度是和這里所用的輔助傳動部分14進行復合傳動的。類似的傳動裝置提供10、13、16或18種前進速度，這可參考美國專利4，754，665及4，974，468號而看到。
爪式離合器60、62和64是三位置離合器，因為它們可以定位于中間的不嚙合位置，如圖所示，也可以借助于執(zhí)行機構(gòu)70而處于全部右向嚙合或全部左向嚙合的位置。如大家所熟知的，離合器60、62和64中只有一個可以在某一時間處于嚙合狀態(tài)，而且提供了主傳動部分互鎖設施(未示出)以把別的離合器鎖定在空檔位置。
輔助傳動變速部分14包括基本上相同的輔助中間軸組件74和74A，每一個都包括一個由機殼H中的軸承78和80所支撐的輔助中間軸76，并帶有二個輔助傳動部分中間軸齒輪82和84并一起旋轉(zhuǎn)。輔助中間軸82和變級/輸出齒輪86經(jīng)常嚙合在一起并支撐該齒輪，而輔助傳動部分中間軸齒輪84是經(jīng)常和裝在傳動輸出軸90上的輸出齒輪88嚙合的。
為了使復合傳動裝置10能把齒輪86聯(lián)接到主軸28以便運行于低速級或者把齒輪88聯(lián)接到主軸28進行直接的或高速級的運行，提供了一個雙位的同步爪式離合器組92，它借助于換檔叉(未畫出)和變級部分換檔執(zhí)行機構(gòu)組件96而在軸向定位。
變級部分執(zhí)行機構(gòu)96可以是由美國專利3，648，546、4，440，037和/或4，614，126號中所示出的那種，其說明包括在此供參考。
雖然變級類型輔助部分14表示成為使用正齒輪或斜齒輪類型的雙速部分，便應該理解，本發(fā)明也適用于簡單傳動和使用三個或更多個可選擇的變速比的組合式分動器/變速類型的輔助部分的變速類型傳動，和/或使用行星齒輪的傳動。另外，離合器60、62或64中的任何一個或多個可以是同步爪式離合器類型，而傳動部分12和/或14可以是單個中間軸類型。
術語“驅(qū)動系統(tǒng)”在這里使用時包括引擎輸出軸20、車輛主離合器C、輸入軸16、包括主軸28在內(nèi)的內(nèi)部傳動軸和齒輪組、以及和輸出軸90。
本發(fā)明的用于機械傳動系統(tǒng)的半自動換檔實施控制系統(tǒng)104示意性地圖示于圖2中?？刂葡到y(tǒng)104除了上面所說明的機械傳動裝置10外，包括一個最好以微處理器為主的電子控制設備106，它用于從引擎轉(zhuǎn)速傳感器11、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器98、從輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器100(或者主軸轉(zhuǎn)速傳感器102)、以及從司機控制面板108接收輸入信號。電子控制設備ECU106也可以從輔助部分位置傳感器110接收輸入。
原始速度信號最好經(jīng)過濾波以減少其噪聲，其中例如，經(jīng)濾波的速度值Y(N)將等于SK1＊Y(N-1)+SK2＊X(N)，其中X(N)＝原始速度值，SK1＝exp(-WT)，SK2＝1-SK1，W＝角速度，以及T＝時間段。
ECU能夠根據(jù)預定的邏輯規(guī)律有效地處理各輸入量以向傳動操作器發(fā)出命令輸出信號，如向電磁總管道112發(fā)出命令，該總管道控制主傳動部分執(zhí)行機構(gòu)70和輔助部分執(zhí)行機構(gòu)96并發(fā)信號到司機控制面板108。這種類型的ECU在現(xiàn)有技術中是熟知的，可參看美國專利4，595，986號，其說明也包括在此作為參考。
司機控制和顯示面板允許操作者選擇一種人工或保持操作方式以便人工地選擇某個給定方向的換檔(如變高速檔或變低速檔)或從當前嚙合比換到空檔，或選擇一種半自動的預先選定的操作方式，并提供一個顯示以告訴操作者當前的操作方式(自動或人工預選換檔)，當前傳動操作情況(前進、后退或空檔)，以及已選定但尚未實現(xiàn)的任何變速比的變化或換檔(換高速檔、換低速檔或換空檔)。
控制面板108包括三個指示燈114、116和118，它們發(fā)光時將分別表示傳動裝置10處在前進驅(qū)動、空檔或后退驅(qū)動的情況。面板上還包括三個選擇發(fā)光的按鈕120、122和124，它們讓操作者分別選擇一個換高速檔、自動預選方式或換低速檔。按鈕126允許選擇換檔到空檔。
按下按鈕120、122、124或126中的任何一個就進行一次選擇，再按一次按鈕則取消該選擇(對于按鈕120、124和126則應該在執(zhí)行之前就再按)。作為另一種辦法，多次按下按鈕120和124可以用作為跳躍換檔的命令。當然，按鈕和發(fā)光按鈕可以用其它選定的設備來代替，如撥動開關和/或撥動開關加小指示燈，或別的指示器件。單獨的用于選擇反向的按鈕或開關也是可以提供的，或者，也可將反向選定為從空檔轉(zhuǎn)換到減速檔。同樣，空檔也可選定為從反向轉(zhuǎn)換到換高速檔或從低速轉(zhuǎn)換到換低速檔。
在操作時，為了人工選擇換高速檔或換低速檔，操作者將分別按120按鈕或140按鈕作為合適的按鈕，選定的按鈕這時就會發(fā)光直到選定的換檔已實現(xiàn)或該選擇被取消為止。
面板108的另一種方案示于圖2A中。簡單地說，方式選擇器210用來選定反向(R)212、空檔(N)214、驅(qū)動(自動)(D)216、保持(人工)(H)218及低(L)220。方式選擇器包括一個手柄222。它有一個反向互鎖釋放按鈕224及換高速檔226和換低速檔228選擇按鈕。方式選擇器210的功能基本上和上述的面板108相同。
為了實現(xiàn)一選定的換檔，管道112被預選以使執(zhí)行機構(gòu)70被偏置而把主傳動部分12換到空檔。這是由操作者完成的，他以人工方式暫時減少和/或增加對引擎的燃料供應和/或人為地脫開主離合器從而引起力矩的中斷或反向。另外一種方式是，如果利用了自動燃油控制器23，則力矩中斷可通過操縱引擎的供油而產(chǎn)生(見美國專利4，850，236號，其說明在此作為參考而引用)。為防止換檔執(zhí)行機構(gòu)、換檔叉及其類似部件的過分的磨損，更好的辦法是，換檔執(zhí)行機構(gòu)將不被預選而換到空檔或只在減少作用力的條件下預選，直到感受到表明非力矩鎖定情況的條件為止(見美國專利5，105，357號，其說明在此包括進來以供參考)。
當傳動被換到空檔時，且空檔已被ECU證實時(空檔感受的時間段例如為1.5秒)，則空檔標志燈116就發(fā)光，如果選定的換檔是一種復合換檔，即，同時有主傳動部分12和變級部分14的換檔，例如從圖1中可看到的從第4檔換到第5檔，ECU將向管道112發(fā)出命令輸出信號以使輔助部分執(zhí)行機構(gòu)96在感受到前面的變速箱是空檔時就去完成變級換檔。
當變級輔助部分以適當變化嚙合時，ECU將根據(jù)感受到的輸出軸(車輛)速度及需要的嚙合比來計算或者確定，接著繼續(xù)修正輸入軸轉(zhuǎn)速的起動范圍或區(qū)段，這個范圍可導致在要求的嚙合變比下可接受的同步嚙合。當操作者或控制設備通過油門操縱和/或使用輸入軸制動而使輸入軸轉(zhuǎn)速落在可接受的范圍內(nèi)時，ECU106將發(fā)出命令輸出信號給管道112以使執(zhí)行機構(gòu)70嚙合所要求的嚙合的主部分傳動比。更為可取的是，執(zhí)行機構(gòu)將很快地作出響應而不需要操作者把輸入軸的轉(zhuǎn)速在相當長的時間段內(nèi)維持在可接受的范圍內(nèi)。為了選擇一次換到傳動空檔，要按下選擇按鈕126。指示燈116將閃爍發(fā)光直到ECU確認已獲得空檔為止，此時指示燈116將顯示連續(xù)發(fā)光情況而傳動裝置則保持在空檔位置。
在操作的自動預選方式中，這種方式是用發(fā)光按鈕122或把選擇器210移到“D”位置而選定的在此方式中，ECU將根據(jù)存儲的邏輯規(guī)則、當前的嚙合比(這可通過比較輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)速經(jīng)過計算而得)、以及輸出軸轉(zhuǎn)速來確定是否需要換高速檔或換低速檔并作出此預選。操作員被告知已預選了換高速檔或換低速檔，并將半自動地通過來自ECU106的命令輸出信號而實現(xiàn)，并使發(fā)光的按鈕120或發(fā)光的按鈕124閃爍和/或發(fā)出可所見的換檔提醒信號。操作者或控制器可以起動像上面所示明的那種半自動實現(xiàn)自動預選換檔，或者可以通過按下按鈕122而取消這一自動方式。
按照本發(fā)明的確定驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位和大小的策略，可以不需要力矩傳感器而確定能表示車輛驅(qū)動系統(tǒng)的力矩的相位、大小和/或大小的變化的值，而這些值可以用于改善車輛的全自動或半自動機械傳動系統(tǒng)的換檔判斷和/或換檔實現(xiàn)。在具有能接收表明輸入軸轉(zhuǎn)速、輸出軸轉(zhuǎn)速、及當前嚙合齒輪速比的信號和控制設備的自動機械傳動系統(tǒng)中，不再需要別的輸入信號或傳感器。
當車輛行駛時，除了在平坦公路上以恒定狀態(tài)前行外，它一般經(jīng)常處于至少是輕微加速或減速狀態(tài)下，因而驅(qū)動系統(tǒng)總是在兩個方向都會擰緊或放松。驅(qū)動系統(tǒng)的擰緊發(fā)生在驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位改變的時候，這時驅(qū)動系統(tǒng)齒輪的齒、離合器齒、和齒槽齒的游隙收縮并且這時軸和齒輪都有彈性扭曲變形。在這些擰緊和脫開的時期內(nèi)，輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度(IS)將有微小變化(在載重卡車的驅(qū)動系統(tǒng)中約為10RPM)而偏離輸出軸轉(zhuǎn)速和當前嚙合齒輪速比的乘積(OS＊GR)。如果IS和乘積(OS＊GR)的差異的大小超出了故障參考值(約25RPM)，這就是傳感器故障的指示，此時本發(fā)明的力矩檢測策略將被暫停執(zhí)行。
驅(qū)動系統(tǒng)力矩的“相位”可以在這些非恒定狀態(tài)條件下通過比較IS和乘積OS＊GR來感受到。如果IS＞OS＊GR，則這表示引擎正在驅(qū)動車輛，而驅(qū)動系統(tǒng)力矩被認為是“正”的。如果IS＜OS＊GR，則這表明車輛的驅(qū)動輪正在驅(qū)動引擎，而驅(qū)動系統(tǒng)力矩被認為是“負”的。輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速乘以齒輪速比的乘積之間的差異的大?。麵S-(OS＊GR)｜是驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小的指示，而輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速乘以齒輪速比的乘積之間的差異的變化速率，d/dt｜IS-(OS＊GR)｜，則是驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小變化的速率。
上述的驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位和/或大小的信息可在不需要驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器的情況下用通?？傻玫降腎S、OS和GR輸入信號而確定，這些信息可以有效地用來改善提高車輛的全自動或部分自動機構(gòu)傳輸系統(tǒng)中換檔判定和/或換檔實現(xiàn)。
作為一個例子，對于自動機械傳動系統(tǒng)，在其中，從一個嚙合比換檔到空檔的換檔最好是或必需是在不脫開主離合器的情況下完成時，則換檔執(zhí)行機構(gòu)上的力只有在感受到驅(qū)動系統(tǒng)的力矩在相位上即將出現(xiàn)急迫的反轉(zhuǎn)或其大小要減小時才能起動或增加，這些情況都是預期的非力矩鎖定條件的標志。作為另一個例子，如果引擎正在阻止車輛(即負的驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位)而車輛卻在加速(d/dtOS＞O)，則這是一種指示表明車輛正在引擎制動的情況下下坡行駛，這時換高速檔是不適宜的。
通過利用輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速乘以嚙合齒速比的乘積之間的差作為驅(qū)動系統(tǒng)力矩的相位和/或驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小的指示，就可以不需要驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器而改善提高自動機械傳動系統(tǒng)的換檔判斷和換檔實現(xiàn)。圖3用流程圖的形式來說明本發(fā)明的邏輯策略或例行程序。
圖4A、4B及4C是在不同的車輛運行情況下輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)對輸出軸轉(zhuǎn)速乘以數(shù)值齒速比的乘積(OS＊GR)的典型曲線圖。
圖4A表示車輛正用第4檔進行加速。可以看出，除了一個小的例外，IS＞(OS＊GR)正確地表明了“正”的驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位。
圖4B表示車輛在第6檔時基本上恒速的狀態(tài)。可以看出，平均說來，IS≌(OS＊GR)表明不存在“正”的或“負”的驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位。
圖4C表示從第3檔到第4檔的換高速檔。為了實現(xiàn)換高速檔，向引擎供應燃油被減少，這使得驅(qū)動系統(tǒng)中的力矩相位從“正”、即引擎驅(qū)動車輛，經(jīng)過零而到“負”即車輛驅(qū)動引擎。
這個轉(zhuǎn)移點可通過檢測速度反轉(zhuǎn)點而檢測到。轉(zhuǎn)移點發(fā)生在零力矩點之前。因此，為了減少換檔執(zhí)行機構(gòu)的磨損，則換到空檔或全力地換檔到空檔在感受到速度反轉(zhuǎn)(即驅(qū)動系統(tǒng)力矩相位改變)之前是不起動的。
當然，如果IS和OS＊GR之間的差超過了預定的大小，例如25RPM，這表明速度傳感器或比例傳感器故障，此時驅(qū)動系統(tǒng)力矩確定過程可以中止(見美國專利4，849，899號，其說明在此引用作參考)。
雖然本發(fā)明是以某種程度的特定情況而說明的，但應理解，各種形式及細節(jié)的變化是可以做到而并不偏離在本申請權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制車輛的自動改變齒輪傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，該傳動系統(tǒng)包括；一個油門控制的引擎(E)；一個具有輸入軸(16)及輸出軸(90)的多速改變齒輪的傳動裝置(10)，該傳動裝置具有多個可選擇的嚙合齒輪速比(GR)；一個驅(qū)動用的位于引擎和傳動裝置之間的非剛性聯(lián)軸器(C)；一個用于提供表明輸入軸旋轉(zhuǎn)速度的第1輸入信號(IS)的第1傳感器(98)；一個用于提供表明輸出軸旋轉(zhuǎn)速度的第2輸入信號(OS)的第2傳感器(100)；一個用于確定嚙合齒速比(GR)的裝置(70/110)；一個用于控制傳動裝置換檔的傳動執(zhí)行機構(gòu)(112、70、96)；一個用于接收上述第1和第2輸入信號以及用于根據(jù)預定的邏輯規(guī)則處理該第1和第2輸入信號和確定上述的齒輪速比以發(fā)出命令輸出信號的中央處理單元(106)；其特征在于，所述中央處理單元包括用于比較表明輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)的所述輸入信號和表明輸出軸轉(zhuǎn)速的所述輸入信號乘以上述被確定的當前嚙合齒速比的乘積(OS*GR)從而確定其比較結(jié)果，以及在上述比較結(jié)果(IS＞OS*GR，IS=OS*GR或IS＜OS*GR)的基礎上用于控制該傳動系統(tǒng)的裝置。
2.如權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中所說的確定上述的比較結(jié)果包括確定上述表明輸入軸轉(zhuǎn)速和上述乘積之間的差異的絕對值(｜IS-(OS＊GR)｜)。
3.如權(quán)利要求2的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中所說的確定上述比較結(jié)果包括確定上述差異的改變速率(d/dt(｜IS-(OS＊GR)｜)。
4.如權(quán)利要求2中的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中所說的裝置在該差異的絕對值超過第1參考值(REF1)時將宣布系統(tǒng)有故障。
5.如權(quán)利要求4的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中的第一參考值約等于25RPM。
6.一種用于控制車輛自動機械改變齒輪傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)(104)，該傳動系統(tǒng)包括一個油門控制的引擎(E);包含有輸入軸(16)和輸出軸(90)的多速改變齒輪傳動裝置(10)，該傳動裝置具有多個可選擇地嚙合的齒輪速比(GR);以驅(qū)動方式插在引擎和傳動裝置之間的非剛性聯(lián)軸器(C);用于提供表明輸入軸旋轉(zhuǎn)速度的第一輸入信號(IS)的第一傳感器(98);用于提供表明輸出軸旋轉(zhuǎn)速度的第2輸入信號(OS)的第2傳感器(100);用于提供表明嚙合齒輪速比(GR)的第3輸入信號(GR)的裝置(70/110);用于控制傳動換檔的傳動執(zhí)行機構(gòu)(112、70、96);以及用于接收上述第1、第2和第3信號并用于根據(jù)預定的邏輯規(guī)則去處理這些信號以便從當前嚙合的齒輪速比來選擇換高速檔或換低速檔以及發(fā)出命令輸出信號的中央處理單元(106);其特征在于，該中央處理單元包括確定能表明車輛加速的值(d/OS/dt)的裝置;用于比較表明輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)的所述輸入信號和表明輸出軸轉(zhuǎn)速的所述輸入信號乘以表明上述當前嚙合齒輪速比的所述輸入信號的乘積(OS＊GR)的裝置;用于在車輛加速度為正(d/OS/dt＞0)及表明輸入軸轉(zhuǎn)速的值小于上述乘積(IS＜OS＊GR)時禁止換高速檔的裝置。
7.一種用于至少部分自動實現(xiàn)對機械改變齒輪傳動系統(tǒng)的選擇換檔的控制系統(tǒng)(104)，該傳動系統(tǒng)包括一個油門控制的引擎(E);具有一個輸入軸(16)和一個輸出軸(90)并具有多個可選擇地嚙合的齒輪速比的多速改變齒輪機械傳動裝置(10);以驅(qū)動方式插在引擎和傳動裝置之間的非剛性離合器(C)、用于提供表明輸入旋轉(zhuǎn)速度的第1輸入信號(IS)的第1傳感器(98);用于提供表明輸出軸旋轉(zhuǎn)速度的第2輸入信號(OS)的第2傳感器(100);用于提供表明當前嚙合傳動比的第3信號的第3傳感裝置(70/110);用于控制傳動換檔的非人工可控的傳動執(zhí)行機構(gòu)(112、70、96);以及用于接收上述第1、第2和第3信號、并用于根據(jù)預定的邏輯規(guī)則處理這些信號以便從當前的嚙合齒輪速比來選擇和實現(xiàn)換高速檔和換低速檔、并發(fā)出命令輸出信號以便通過脫開第一個剛性離合器然后嚙合第二個剛性離合器的序列來實現(xiàn)上述的換高速檔和換低速檔的中央處理單元(106);上述的兩個剛性離合器都包括第一離合器部件(80、82、84)，其旋轉(zhuǎn)速度取決于車輛引擎的旋轉(zhuǎn)速度;以及第二離合器部件(86、88、90)，其旋轉(zhuǎn)速度取決于車輛速度;上述的換檔執(zhí)行機構(gòu)具有第一種運行方式，其中為了脫開上述的第一剛性離合器要加一個最大的力;其特征在于，在檢測到要從當前的嚙合比選擇傳動換檔時，邏輯規(guī)則在下列情況下生效(ⅰ)確定存在或不存在表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件，這些條件是上述第一輸入信號和上述第二輸入信號乘以當前嚙合齒輪速比的乘積之差值(｜IS-(OS＊GR)｜)的一個函數(shù);(ⅱ)在確定上述的表明非爪式離合器力矩鎖定條件出現(xiàn)之前禁止發(fā)出命令輸出信號到上述傳動執(zhí)行機構(gòu)以引起脫開在上述第一運行方式下的上述當前嚙合傳動比。
8.如權(quán)利要求7的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中當上述的差異的絕對值小于第一參考值(｜IS-(OS＊GR)｜＜REF1)時，就確定表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件是存在的。
9.如權(quán)利要求7的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中當上述的差異的絕對值的變化速率小于具有一個負值的第二參考值((d/dt(｜IS-(OS＊GR)｜)＜REF2＜0)時，就確定表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件是存在的。
10.如權(quán)利要求7的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中當上述的差異從正值變到負值時，就確定表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件是存在的。
11.如權(quán)利要求7、8、9或10的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中所說的非剛性聯(lián)軸器是一個主摩擦離合器。
12.如權(quán)利要求7、8、9或10的控制系統(tǒng)，其特征在于，其中所說的用于確定嚙合齒速比的裝置包括一個傳動執(zhí)行機構(gòu)位置傳感器。
13.一種用于控制車輛自動改變齒輪傳動系統(tǒng)的方法，該傳動系統(tǒng)包括一個油門控制的引擎(E);具有一輸入軸(16)和一輸出軸(90)的多速改變齒輪傳動裝置(10)，該傳動裝置具有多個可選擇地嚙合的齒輪速比(GR);以驅(qū)動方式位于引擎和傳動裝置之間的非剛性聯(lián)軸器(C);用于提供表明輸入軸轉(zhuǎn)速的第1信號(IS)的第1傳感器(98);用于提供表明輸出軸轉(zhuǎn)速的第2信號(OS)的第2傳感器(100);用于確定嚙合齒速比(GR)的裝置(70/110);用于控制傳動換檔的傳動執(zhí)行機構(gòu)(112、70、96);以及用于接收上述第1和第2信號并用于根據(jù)預定的邏輯規(guī)則處理所述第1和第2信號以及確定齒輪速比以發(fā)出命令輸出信號的中央處理單元(106)，其特征在于，比較上述的表明輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)的所述輸入信號和上述表明輸出軸轉(zhuǎn)速的輸入信號乘以上述已確定的當前嚙合齒輪速比(OS＊GR)的乘積，并確定比較結(jié)果;并且在上述比較結(jié)果(IS＞OS＊GR，IS＝OS＊GR或IS＜OS＊GR)的基礎上控制該傳動系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求13中的控制方法，其特征在于，其中對上述比較結(jié)果的確定包括確定表明輸入軸轉(zhuǎn)速的輸入信號和上述乘積之間的差(｜IS-(OS＊GR)｜)的絕對值。
15.如權(quán)利要求14中的控制方法，其特征在于，其中對上述比較結(jié)果的確定包括確定上述差異的改變速率(d/dt(｜IS-(OS＊GR)｜)。
16.如權(quán)利要求14中的控制方法，其特征在于，包括當上述差異的絕對值超過第一參考值(REF1)時就宣布系統(tǒng)有故障。
17.如權(quán)利要求16中的控制方法，其特征在于，其中所說的第一參考值約等于25RPM。
18.一種用于控制車輛自動機械改變齒輪傳動系統(tǒng)的控制方法，該傳動系統(tǒng)包括一個油門控制的引擎(E);具有一輸入軸(16)和一輸出軸(90)的多速改變齒輪的機械傳動裝置(10)，該傳動裝置具有多個可選擇地嚙合的齒輪速比(GR);以驅(qū)動方式插在引擎和傳動裝置之間的非剛性聯(lián)軸器(C);用于提供表明輸入軸旋轉(zhuǎn)速度的第1信號(IS)的第1傳感器(98);用于提供表明輸出軸旋轉(zhuǎn)速度的第2輸入信號(OS)的第2傳感器(100);用于提供表明嚙合齒速比(GR)的第3輸入信號的裝置(70/110);用于控制傳動換檔的傳動執(zhí)行機構(gòu)(112、70、96);以及用于接收上述第1、第2和第3輸入信號并根據(jù)預定的邏輯規(guī)則處理上述這些信號以便從當前的嚙合齒速比選擇換高速檔或換低速檔并發(fā)出命令輸出信號的中央處理單元(106)，其特征在于，確定表明車輛加速度(d/OS/dt)的值;比較上述的表明輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)的輸入信號和表明上述輸出軸轉(zhuǎn)速的輸入信號乘以上述的表明當前嚙合齒輪速比的輸入信號的乘積(OS＊GR);并且當車輛的加速度為正(d/OS/dt＞0)時及表明輸入軸轉(zhuǎn)速的值小于上述乘積(IS＜OS＊GR)時禁止換高速檔。
19.一種用于至少部分自動實現(xiàn)對機械改變齒輪傳動系統(tǒng)的選擇換檔的控制方法，該傳動系統(tǒng)包括一個油門控制的引擎(E);具有一個輸入軸(16)和一個輸出軸(90)并具有多個可選擇地嚙合的齒輪速比的多速改變齒輪機械傳動裝置(10);以驅(qū)動方式插在引擎和傳動系統(tǒng)之間的非剛性聯(lián)軸器(C)、用于提供表明輸入軸旋轉(zhuǎn)速度的第1輸入信號(IS)的第1傳感器(98);用于提供表明輸出軸轉(zhuǎn)速的第2輸入信號(OS)的第2傳感器(100);用于提供表明當前嚙合的傳動比的第3輸入信號的第3傳感器裝置(70/110)用于控制傳動換檔的非人工可控的傳動執(zhí)行機構(gòu)(112、70、96);以及一個中央處理單元(106)，它用于接收上述第1、第2和第3輸入信號、并根據(jù)預定的邏輯規(guī)則處理上述信號以選擇并實現(xiàn)從當前嚙合的齒輪速比換至高速檔和換至低速檔，當發(fā)出命令輸出信號以實現(xiàn)所述換高速檔和換低速檔，實現(xiàn)這些換檔要經(jīng)過脫開第一個剛性離合器然后嚙合第二個剛性離合器的順序，這兩個剛性離合器都包括其旋轉(zhuǎn)速度由車輛引擎的旋轉(zhuǎn)速度所決定的第一離合器部件(80、82、84)和其旋轉(zhuǎn)速度由車輛速度所決定的第二離合器部件(86、88、90)，上述的換檔執(zhí)行機構(gòu)具有第一運行方式，其中要施加一最大的力以脫開上述的第一剛性離合器;其特征在于，在感受到要從當前嚙合比選擇傳動換檔時，(ⅰ)確定作為在上述第一輸入信號和上述第二輸入信號乘以當前嚙合的齒速比的乘積之間的差值(｜IS-(OS＊GR)｜)的函數(shù)的、表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件存在或不存在;以及(ⅱ)在確定上述的表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件確實存在之前禁止向上述傳動執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出命令輸出信號以引起脫開上述的當前嚙合的傳動比。
20.如權(quán)利要求19中的控制方法，其特征在于，其中當上述差異的絕對值小于第一參考值(｜IS-(OS＊GR)｜＜REF1)時就確定表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件是存在的。
21.如權(quán)利要求19中的控制方法，其特征在于，其中當上述的差異從正值改變到負值時就確定表明非爪式離合器力矩鎖定情況的條件是存在的。
全文摘要
提供了一種用于車輛自動機械傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)(104)/方法，它將表明輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)的輸入信號和表明輸出軸轉(zhuǎn)速的輸入信號乘以嚙合齒輪速比的乘積(OS*GR)作比較以得出需要驅(qū)動系統(tǒng)力矩傳感器才能得到的可以表明驅(qū)動系統(tǒng)力矩大小和/或相位的控制參數(shù)。
文檔編號F16H59/46GK1111349SQ9411836
公開日1995年11月8日 申請日期1994年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月29日
發(fā)明者M·阿姆沙倫 申請人:易通公司