專利名稱：用于考慮到速度敏感pto而調(diào)節(jié)重型車輛的自動變速器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及考慮到不應(yīng)以超過一定規(guī)定且安全的限制的速度被驅(qū) 動的動力輸出單元的活動狀態(tài)而調(diào)節(jié)重型商用車的自動變速器。
背景技術(shù)：
公知的是，諸如越野卡車和客車的重型商用車采用基于預(yù)編程的 機械式自動變速器。隨著微型計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，分級式齒輪變 速箱式的機械式自動變速器在重型車輛中變得越來越普遍。這些基于 計算機的進(jìn)步使得下列成為可能，即通過控制計算機和多個控制元件 (例如伺服電機)精確地控制發(fā)動機速度，發(fā)動機和變速箱之間的自 動離合器與變速箱的聯(lián)接件彼此之間的連接和脫開，從而使得總是以 正確的發(fā)動機速度獲得平穩(wěn)的換檔。與構(gòu)造有行星齒輪級并在輸入側(cè)具有液力變矩器的傳統(tǒng)自動變速 箱相比，以上這種自動變速箱的優(yōu)點在于兩個方面。在第一方面，且 尤其是相對于在重型車輛中的使用而言，基于電子設(shè)備的AMT系統(tǒng)比 傳統(tǒng)的自動變速箱更簡單且更堅固，并且能以低得多的成本制造。在 第二方面，基于電子設(shè)備的AMT系統(tǒng)在燃料消耗方面能使車輛更經(jīng)濟(jì)。但是，在控制AMT方面的問題中的一個歸因于相關(guān)聯(lián)動力輸出 (PTO)所引起的動力消耗。PTO通?？煞诸悶槲挥谥麟x合器上游或 下游的PTO。通常，位于主離合器上游的PTO能從車輛的發(fā)動機獲得動力，而與車輛變速器經(jīng)由主離合器的接合狀態(tài)和動作無關(guān)。相反，位于主離合器下游的PTO通常僅在車輛靜止時使用。通常，下游PTO 通常涉及使變速箱處于空檔，以使車輪不會驅(qū)動地與變速箱接合。但 是，存在這樣的情況，即在使用下游的、安裝有變速器的PTO時，車 輛處于運動中。公知的是，PTO對車輛發(fā)動機施加有效載荷。示例性PTO利用發(fā) 動機動力來驅(qū)動液壓泵，該液壓泵被致動以用于諸如混合設(shè)施(混凝 土卡車)或使得諸如在自動傾卸貨車和平板車的情況下使卡車上的車 板運動。類似的，PTO可用于動力撒布機(power spreader)，諸如用 于在結(jié)冰路面上播撒鹽或沙礫的動力撒布機，或者用于諸如車廂制冷 單元的動力相關(guān)聯(lián)的拖車組件。但是這些示例并不是窮舉的，它們只 是作為有效大小的PTO載荷的示例，這些PTO載荷會在一定程度上損 害可從車輛發(fā)動機獲得的用于驅(qū)動輪的驅(qū)動力，且這些PTO載荷經(jīng)常 對自動變速器程序造成不希望的干擾，這還沒有考慮它們的間斷影響。 為了比較的目的，可以將這些有效的PTO載荷比作是由諸如冷卻風(fēng)扇 和空調(diào)壓縮機的功率消耗裝置施加的較少影響發(fā)動機載荷。作為PTO 能作用于車輛發(fā)動機的潛在阻礙的一個示例，對于PTO而言一般常會將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩吸出5至3000Nm的數(shù)量級。需要3000Nm數(shù)量級的PTO 的示例為操作水泵的消防車，并且需要5Nm數(shù)量級的PTO的示例將相 應(yīng)于用于為小型制冷設(shè)備提供動力的PTO。同樣，PTO在其處理過大的發(fā)動速度的能力方面受到限制。這方 面的一個例子可以是混凝土攪拌車，其中PTO被限制為1500轉(zhuǎn)每分鐘 (rpm)。其他公知的PTO的速度限制在1300和2000rpm之間。超過PTO速度限制的危險在于它會導(dǎo)致設(shè)備故障，這除了損壞設(shè)備之外 還具有與其相關(guān)聯(lián)的顯著的安全風(fēng)險。為了防止發(fā)生這個問題，在PTO接合時，發(fā)動機速度應(yīng)保持低于相對應(yīng)的限制。對于柴油機而言，通 常最大的操作條件為2100rpm或2100rpm左右。但是，在某些情況下， 柴油機能接近2400rpm的數(shù)量級的速度。這些情況通常僅在短時間內(nèi)允許，諸如發(fā)動機制動過程中。其他發(fā)動機可能具有高于柴油機速度限制的速度限制，而且可以為5000rpm數(shù)量級。所引用的發(fā)動機可以 用作車輛中更常見的原動機的示例，這個術(shù)語包括向車輛的動力傳動 系統(tǒng)或車輛的其他動力消耗部件提供動力的任何動力設(shè)備。這種原動 機的示例為柴油機、電動機和混合動力系統(tǒng)。本發(fā)明理解到當(dāng)前的變速器控制程序通常不考慮可能對速度敏感 PTO載荷造成損壞的發(fā)動機速度。如果PTO在故障風(fēng)險下變得高于特 定速度并且變速器控制單元允許發(fā)動機的速度增大到超過該速度，則 會對直接與發(fā)動機連接的PTO造成嚴(yán)重的損壞。這種情況在變速器控 制單元請求發(fā)動機速度超過PTO額定速度的換檔時會發(fā)生。還有，已經(jīng)知道在將要超過相關(guān)聯(lián)的PTO的限制時，難以對變速 器進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，本發(fā)明的一個方面的目的在于提供一種解決方案， 其中不會進(jìn)行需要發(fā)動機超過接合時的PTO允許的速度的換檔或其他 變速器功能。在知道PTO的動力阻礙通常會使得車輛在低檔位(更高 的傳動比)操作，且具有相應(yīng)的更高發(fā)動機速度(如果不控制的話， 這會損壞PTO)時，這種功能尤為重要。發(fā)明內(nèi)容在至少一個實施例中，本發(fā)明采取用于將發(fā)動機速度限制為低于 最大允許的PTO操作速度的方法的形式。這種方法包括(包括，但不 必需限于)利用速度限制的PTO來設(shè)置最大允許的發(fā)動機速度。在處 理檔位改變之前，變速器控制單元確保相應(yīng)的發(fā)動機速度永遠(yuǎn)不會超 過規(guī)定的PTO最大速度。如果PTO脫開，則變速器控制單元將允許進(jìn) 行換檔，而不考慮限制的PTO速度。因此，本發(fā)明當(dāng)PTO接合且PTO 具有速度限制時起作用。速度限制被輸入變速器控制單元或其他控制單元，這些控制單元 包括、但不限于下面描述的并存儲用于給定的PTO的那些控制單元。想到的是，存儲的限制可以變化，而且變速器控制單元將檢測何時PTO 接合(或接收有關(guān)于此的信息)?；蛘撸鲂畔⒖梢源鎯υ谝粋€控 制單元中并被傳送到其他控制單元。車輛控制單元可以存儲PTO速度 限制的值，而且當(dāng)進(jìn)行換檔請求時，確定變速器控制器和車輛控制單 元作出限制的請求向變速器控制器發(fā)送出合適的信號。
另外，還通過變速器控制單元控制發(fā)動機速度，以確保發(fā)動機速 度不會超過PTO速度限制。這可以結(jié)合變速器換檔限制使用，或者單 獨使用。


附圖示出了本公開發(fā)明的各個方面。應(yīng)理解示出的實施例僅為示 例性的，而不用于對保護(hù)范圍的限制。但是，這些圖構(gòu)成說明書公開 內(nèi)容的一部分，且因此用于并為專利發(fā)明提供支持。在圖中
圖1是機械式自動變速器控制系統(tǒng)的部件的示意圖2是表示用于調(diào)節(jié)機械式自動變速器的檔位選擇以防止PTO超 過其最大允許速度的示例性方法的流程圖；和
圖3是表示用于防止PTO超過其最大允許速度的另一示例性方法 的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及當(dāng)檢測到速度敏感(受限)PTO接合時以防止PTO速 度過大的AMT的換檔程序的改進(jìn)。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是利用AMT 換檔和檔位選擇來控制發(fā)動機速度，以將PTO操作速度保持低于其最 大允許的操作速度限制。換檔描述了當(dāng)在不同的傳動比之間變換時， 變速器的機械元件的接合/脫開的動作。例如，換檔是實際使變速器的 機械零件以合適的順序運動、以接合或脫開檔位，或者根據(jù)給定的請 求或指令操縱變速器的過程。檔位選擇是選擇希望檔位的過程，或保 持當(dāng)前檔位狀態(tài)的決定。另外，檔位選擇可以考慮各種不同的參數(shù)， 以確定適合的檔位選擇。在自動變速器中，通過利用檔位選擇策略來確定應(yīng)該是什么檔位，然后在變速器中實施實際執(zhí)行所請求的換檔的 換檔策略，從而進(jìn)行變速器控制。
可以利用多種方法來將最大允許的PTO速度傳送至合適的控制單 元。在至少一個示例性實施例中，在PTO和控制單元之間建立起傳送 鏈路，并且通過該傳送鏈路傳送速度限制指令。PTO速度限制可以保 持存在于在控制單元中，且當(dāng)PTO接合時，利用該限制來建立最大允 許的發(fā)動機速度，發(fā)動機速度取決于正在使用的傳動比。還有其他方 法存在，以用于將信息傳送至控制單元，并且認(rèn)為這些方法同樣可用 于本發(fā)明。
上述控制單元可以為結(jié)合機械式自動變速器的車輛上的控制單元 中的一個。如圖1所示，在這個示例性實施例中，利用變速器控制單 元52以控制與變速器20相關(guān)聯(lián)的參數(shù)并可選擇地控制某些預(yù)定發(fā)動 機特性，或拒絕對發(fā)動機控制單元50的過多駕駛員請求。發(fā)動機控制 單元50在正常操作以控制發(fā)動機10或原動機10的同時，還可以執(zhí)行 與變速器20相關(guān)的某些特征，或?qū)⑦@些請求傳送給變速器控制單元52。 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明白的，除了或代替發(fā)動機和變速器控制單 元50， 52的是，可以利用車輛控制單元(未示出)。變速器控制單元 52可由兩個獨立的控制單元構(gòu)成即換檔控制單元和檔位選擇控制單 元構(gòu)成，或者除了其他控制之外，具有用于這兩個單元的不同程序設(shè) 計?？刂茊卧軓募铀倨魈ぐ?7和變速桿55接收信號。加速器踏板 57和變速桿55使得駕駛員可以指示需要的動力和速度的量，并適當(dāng)?shù)?選擇機械式自動變速器的操作模式。當(dāng)利用控制單元的具體示例來說 明不同的特征時，可以利用一個或多個上述控制單元或其變型處理控 制功能。如圖1中示出的變速器20還連接至驅(qū)動軸55，該驅(qū)動軸又通 過差速齒輪70連接至驅(qū)動車軸80。驅(qū)動車軸80向推進(jìn)車輛的驅(qū)動輪 60提供動力。
如圖1所示，PTO可以安裝在傳動系上的不同位置處。發(fā)動機安裝的PTO30直接連接到發(fā)動機10或原動機10上并位于離合器46的上 游。另一PTO31示出為連接在發(fā)動機10的飛輪40上或其附近，它仍 然位于離合器46的上游。PTO30, 31能不管離合器的接合而操作。安 裝在離合器46下游的PTO 32也在圖1中示出。這個PTO 32根據(jù)離合 器46的接合而接收動力。本公開內(nèi)容總的涉及位于離合器46上游并 因此受發(fā)動機速度直接影響的PTO。
根據(jù)本發(fā)明，利用PTO的最大允許的操作速度來限制發(fā)動機速度， 以確保PTO不會超過其最大速度限制。這是重要的，因為如果PTO超 過其最大允許速度，則會導(dǎo)致設(shè)備故障?？梢酝ㄟ^通訊端口來傳送關(guān) 于PTO允許的驅(qū)動速度的信息。如上所述，可設(shè)想到若干方法用于這 種通訊，并且因此本發(fā)明并不要求具體類型的通訊。
在本發(fā)明的一個實施例中，關(guān)于PTO速度限制的信息可以被預(yù)存 儲在與變速器控制系統(tǒng)52或其他控制單元相關(guān)聯(lián)的存儲器中。通常， 變速器控制單元52利用PTO的速度限制來選擇合適的檔位改變，以確 保PTO不會超過其最大允許速度。應(yīng)理解PTO轉(zhuǎn)速可以與發(fā)動機的轉(zhuǎn) 速相同或不同。如果減檔用于PTO，則應(yīng)傳送回變速器單元52的信息 是考慮了這個減速的最大允許發(fā)動機速度。因此，傳送至變速器控制 單元52的上述信息為向PTO給定任何減檔時的合適的發(fā)動機速度。上 述作為補償已知的速度值的示例而給出。或者，速度限制可以根據(jù)連 接點的速度而規(guī)定。計算合適的發(fā)動機速度限制的其他方法也被認(rèn)為 是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
為了確保變速器控制單元52僅使用規(guī)定的發(fā)動機速度限制，向變 速器控制單元52發(fā)送信號，告知變速器控制單元52， PTO接合，否則 對基于最大PTO速度的發(fā)動機將沒有限制。
在本發(fā)明的另一實施例中，通過PTO的最大允許操作速度確定選 擇傳動比的方法。PTO的接合是一個參數(shù)，這個參數(shù)還用于確定是否應(yīng)對傳動比選擇施加這種限制。PTO速度可以通過已知比率從發(fā)動機 速度改變，諸如由減檔驅(qū)動裝置驅(qū)動的比率。
圖2中大體上示出了用于通過控制機械式自動變速器的檔位選擇 來限制原動機或發(fā)動機的速度的方法。如可以看到的，最大的PTO速 度存儲在控制單元中(方框110)?？刂破骺梢詾樽兯倨骺刂茊卧?2， 發(fā)動機控制單元50和車輛控制單元中的一個。然后，控制單元檢測PTO 已經(jīng)接合(方框115)。如果檢測到換檔請求(方框120)，則確定所 請求的檔位是否會使得PTO超過最大速度(方框125)。換檔請求可 以為加檔或減檔。如果確定將超過PTO的最大速度，則對檔位選擇進(jìn) 行調(diào)節(jié)，以將PTO速度保持在允許的范圍內(nèi)(方框135)。否則，允 許進(jìn)行檔位選擇，并改變之前選擇的檔位(方框130)。另外，通過將 發(fā)動機速度限制為最大的PTO速度，還可以防止發(fā)動機IO速度過大。
圖3中示出了用于選擇合適的檔位以防止PTO超過其最大速度的 另一方法。如果PTO的最大速度己知并被存儲起來，則這個值可以被 傳送至合適的控制器(方框150)。控制器可以為前述中的一個，并且 其優(yōu)選為用于進(jìn)行檔位選擇的控制器。當(dāng)車輛以正常方式操作時(方 框155)，確定PTO是否接合(方框160)。如果PTO沒有接合，則 允許變速器20根據(jù)正常的編程程序進(jìn)行檔位選擇(方框165)。但是， 如果PTO接合，則檔位選擇必須選擇合適的檔位，以防止PTO超過其 最大速度。
雖然這里示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選和可替換的實施例，但是這 種實施例僅提供用于示例的目的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不背 離本發(fā)明的范圍的情況下可以作出多種變形、改變和替換。因此，所 要求保護(hù)的專利范圍僅由專利權(quán)利要求書本身的精神和范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于限制裝有機械式自動變速器(20)的重型車輛中的原動機(10)的速度，以避免相關(guān)聯(lián)的動力輸出單元(30)速度過大，所述方法特征在于調(diào)節(jié)機械式自動變速器(20)的操作，以選擇傳動比，其中所選擇的傳動比防止當(dāng)前接合的動力輸出單元(30，31)超出所述動力輸出單元的最大允許的操作速度限制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于限制原動機(10)的速度的方法， 其特征在于，所述機械式自動變速器(20)的調(diào)節(jié)操作為加檔或減檔 中的一個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于限制原動機(10)的速度的方法， 其特征在于，將所述最大允許的操作速度存儲在控制單元中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于限制原動機(10)的速度的方法， 其特征在于，所述控制單元為變速器控制單元(52),發(fā)動機控制單 元(50)和車輛控制單元中的一個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于限制原動機(10)的速度的方法， 其特征在于，將所述存儲的最大允許的操作速度傳送至負(fù)責(zé)檔位選擇 的控制單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于限制原動機(10)的速度的方法， 其特征在于，負(fù)責(zé)檔位選擇的所述控制單元為變速器控制單元(52)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于限制原動機(10)的速度的方法， 其特征在于，所述變速器控制單元(52)包括檔位選擇單元和換檔單 元。
8. —種用于保護(hù)動力輸出裝置(30， 31)的方法，其特征在于 將PTO最大允許速度傳送至機械式自動變速器控制單元(52); 確認(rèn)所述PTO裝置(30)接合；和利用所述變速器控制單元(52)選擇傳動比，以調(diào)節(jié)發(fā)動機速度， 確保沒有超過所述PTO裝置(30， 31)的最大速度限制。
9. 一種用于在檢測到動力輸出裝置(30， 31)存在時調(diào)節(jié)發(fā)動機 速度的方法，所述方法特征在于調(diào)節(jié)變速器(20)的操作，以選擇傳動比，其中所選擇的傳動比 防止所述發(fā)動機速度產(chǎn)生大于所述動力輸出單元(30， 31)允許的最 大限制的動力輸出速度。
10. —種用于根據(jù)動力輸出裝置(30， 31)的存在來調(diào)節(jié)發(fā)動機 速度的方法，其特征在于調(diào)節(jié)變速器(20)的操作，以選擇傳動比，其中所選擇的傳動比 控制所述發(fā)動機速度，從而使得動力輸出速度不會超過所述動力輸出 裝置(30， 31)的最大允許動力輸出速度。
全文摘要
用于考慮到速度敏感PTO(30，31)而調(diào)節(jié)重型車輛的自動變速器(20)的方法。所述方法基于所接合的PTO應(yīng)保持低于設(shè)定的速度限制的約束而選擇合適的檔位。變速器控制單元利用了關(guān)于PTO的速度限制的信息來保證發(fā)動機不會以高于給定速度限制的速度驅(qū)動PTO。也可以將發(fā)動機速度限制為降低發(fā)動機速度，以防止發(fā)動機速度超過允許的PTO速度。
文檔編號B60W10/10GK101263024SQ200680033130
公開日2008年9月10日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者埃里卡·雅各布松, 安德斯·埃里克森, 彼得·滕普林, 拉斯·卡爾松, 西克斯滕·貝里隆德 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司