專利名稱：用于在怠速行駛模式時運行重型車輛的自動或半自動變速器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及商用車輛，尤其涉及諸如重型卡車、大客車等
的車輛的傳動系控制策略。
背景技術(shù)：
在駕駛諸如陸地卡車和大客車(為了在此包含的描述的目 的，應(yīng)認(rèn)為它們可互換)的過程中，通常要求在相對低的速度下、經(jīng) 常長時間駕駛。示例性的情形是在緩慢、堵塞的交通中駕駛和圍繞裝 載場操縱，在這些地方高速行駛是不可能的。在現(xiàn)代重型車輛中，通 常情況是這種車輛配備有半自動變速器或機(jī)械式自動變速器(AMT) 或動力換檔的自動變速器。在以上任何情況中，計算機(jī)控制策略用于 選擇檔位接合以及在變速器的不同檔位選擇之間的轉(zhuǎn)換策略。另外， 在有級變速器中， 一些用于在不同檔位內(nèi)傳遞扭矩的齒輪和軸通過例 如離合器的連接裝置相互旋轉(zhuǎn)地固定。在例如爪形離合器的剛性連接 裝置中，扭矩基本上由法向力傳遞，這與諸如盤式離合器的摩擦連接 裝置相反，在該摩擦連接裝置中，扭矩基本上由摩擦力傳遞。不同類 型的可用有級變速器之間的差異能夠描述為離合器操作、檔位選擇和 檔位選擇的執(zhí)行。在機(jī)械式自動變速器中，離合器操作、檔位選擇和 檔位選擇的執(zhí)行自動進(jìn)行而無駕駛員的介入。手動變速器要求駕駛員 進(jìn)行離合器操作、檔位選擇和檔位選擇的執(zhí)行。手動變速器通常典型 地是機(jī)械接合式的。半自動變速器是由卡車駕駛員執(zhí)行離合器操作、 檔位選擇和檔位選擇的執(zhí)行中的一個或多個的離合器。半自動變速器 也可以是機(jī)械式變速器。在機(jī)械接合式變速器中，存在剛性連接裝置。 在換擋期間，在機(jī)械接合式變速器中，通常存在扭矩傳遞的中斷。摩 擦連接裝置主要用在動力換檔變速器中，其中在換檔期間也傳遞扭矩。動力換檔變速器通常是自動或半自動變速器。機(jī)械接合式自動變速器 稱為機(jī)械式自動變速器。這種變速器可以使用帶有控制器的手動變速 器來使變速器的運行自動化。它也可以專門設(shè)計為自動變速器且不基 于手動變速器。在下文中，機(jī)械式自動變速器和動力換檔自動變速器 稱為自動變速器。考慮到希望重型車輛在線路上緩慢但大致恒定地移動的情 形，其中操作員已建立接合合適的低速檔的習(xí)慣，該低速檔在怠速的發(fā) 動機(jī)的動力下使車輛前進(jìn)或后退。因此，車輛駕駛員正在怠速駕駛，即 未按下布置在車輛內(nèi)的加速器踏板或任何其他扭矩控制裝置。尤其取決 于所希望的速度和重型車輛的載荷等因素，可選擇不同的低速檔。然而，可供選擇的低速檔受限于在每個檔位中由在預(yù)設(shè)的 怠速速度下運行的發(fā)動機(jī)所能發(fā)出的扭矩，且將通過車輛狀況以及車 輛所運行的環(huán)境狀況來確定在任何特定時間可供使用的檔位范圍。決 定可用檔位范圍的兩個主要狀況是車輛質(zhì)量(包括任何載荷)和地面 坡度。至少部分取決于這兩個特性中的每一個，能夠確定變速器在如
下情況下的最高檔位怠速的發(fā)動機(jī)能夠維持大致恒定的車速而不會 因為扭矩能力不足而失速。迄今為止，駕駛員仍基于其經(jīng)驗來為這種 怠速行駛選擇初始檔位，并進(jìn)行升檔或降擋調(diào)整以接合產(chǎn)生希望的行 駛速度的檔位，并且該檔位也能夠使用在預(yù)設(shè)的發(fā)動機(jī)怠速速度下發(fā)
出的扭矩來維持所述速度，所述怠速速度例如為650 rpm?？梢岳斫?，如果當(dāng)前存在的狀況己知為涉及怠速的發(fā)動機(jī) 能夠維持恒定車速的最高檔位選擇，則能夠確定此檔位、接合此檔位 并將此檔位用于車輛的動力行駛。然而，經(jīng)常的情況是傳動比使得車 輛處于低于希望值的地面速度。例如，重型卡車運行的交通速度可能 高于怠速的發(fā)動機(jī)能夠在現(xiàn)有狀況下維持的此速度。迄今為止，如上 所述，對于允許發(fā)動機(jī)在怠速下運行且產(chǎn)生希望的較高車速的正確檔 位的選擇，由駕駛員自己基于過去的經(jīng)驗和反復(fù)嘗試、針對典型的低速檔范圍內(nèi)的選擇和加速器踏板位置的選擇來進(jìn)行，以實現(xiàn)正確的車 輛加速并最終實現(xiàn)正確的車速。這種由駕駛員進(jìn)行的對檔位選擇和加速器踏板位置選擇 的反復(fù)嘗試和逐一試驗明顯具有缺點；尤其是，如果卡車在低速狀況 下運行，則駕駛員會由于該選擇過程而變得不必要地疲勞。更進(jìn)一步， 運行經(jīng)濟(jì)性會受到影響，不僅因為與持續(xù)的檔位改變和加速踏板位置 的調(diào)整相關(guān)的低效率，而且因為如果未選擇能夠使用預(yù)設(shè)的發(fā)動機(jī)怠 速速度來維持希望的車速的最佳檔位。因此，已經(jīng)認(rèn)識到對傳動系控 制系統(tǒng)的需求，在此傳動系控制系統(tǒng)中，這種檔位選擇和加速器踏板 位置的選擇至少基于半自動方式進(jìn)行，僅有最少的或沒有來自駕駛員 的直接選擇輸入。

發(fā)明內(nèi)容
在至少一個實施例中，本發(fā)明采取了用于在怠速速度行駛 時運行重型車輛的半自動或自動變速器的方法的形式。根據(jù)本發(fā)明的 方法包括(包括，但不必限于)在便于發(fā)動機(jī)怠速運行的速度下向重 型車輛的發(fā)動機(jī)供給燃料。在另一個步驟中，該方法將半自動或自動
變速器接合在高于該變速器的起動檔位的檔位上，并允許車輛在發(fā)動 機(jī)怠速動力下以大致均勻的第一行駛速度運行。取決于要求更快速度 的交通及環(huán)境要求，駕駛員通過手動控制用于手動檔位選擇的控制裝 置來將半自動或自動變速器升檔，然后在發(fā)動機(jī)怠速動力下以大致均 勻的第二行駛速度使車輛行駛。必要地，該大致均勻的第二行駛速度
高于所述大致均勻的第一行駛速度。根據(jù)本發(fā)明的方法具有增加的駕 駛舒適性和燃料節(jié)約性。該方法也降低了不必要的離合器打滑。在本發(fā)明的另一個實施例中，在執(zhí)行升檔之前，通過控制 車輛的發(fā)動機(jī)速度來使發(fā)動機(jī)速度自動增加，直至預(yù)定車速。在又一 個實施例中，在升檔之后，通過再次接合離合器來使車速自動增加。 因此，通過離合器將發(fā)動機(jī)怠速速度同步到新檔位。在另一個實施例中，通過執(zhí)行發(fā)動機(jī)控制和離合器控制的組合來使車速增加。在又一 個實施例中，車速增加取決于且適合于當(dāng)前的車輛行駛阻力。根據(jù)本 發(fā)明的升檔功能也可僅在所述車輛的行駛阻力低于預(yù)定值時可用。這 也可包括預(yù)測的未來行駛阻力。在本發(fā)明的另一個實施例中，對控制 裝置的手動駕駛員控制使變速器升高一個檔位，而在又一個實施例中， 對控制裝置的更長時間的手動控制(例如，壓下)能夠使變速器升高 至少兩個檔位。在本發(fā)明的又一個實施例中，對控制裝置的一定數(shù)量 的手動控制動作使變速器升高相應(yīng)數(shù)量的檔位級。從權(quán)利要求1后的從屬權(quán)利要求中得到本發(fā)明的其他有利 實施例。


現(xiàn)在將參考附圖、通過例子來更完整地描述本發(fā)明，各圖
為圖l是示出換檔桿上的控制裝置到發(fā)動機(jī)和變速器的連接的圖。圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的在怠速行駛模式下將半自動或自 動變速器升檔的一種方法的流程圖。圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的在怠速行駛模式下將 半自動或自動變速器升檔的一種方法的流程圖。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的在怠速行駛模式下將 半自動或自動變速器升檔的一種方法的流程圖。
具體實施例方式在諸如重型卡車和大客車的商用車輛中，通常具有計算機(jī) 控制的子系統(tǒng)。此外，這些子系統(tǒng)通常至少包括發(fā)動機(jī)300，現(xiàn)在還包 括變速器310，如圖1中或多或少地示出。通過為發(fā)動機(jī)300和變速器 310引入基于計算機(jī)的控制系統(tǒng)以及它們之間的信息交換能力，現(xiàn)在能 夠使兩個子系統(tǒng)之間的協(xié)作自動化，用于如下益處例如燃料經(jīng)濟(jì)性和加速性，以及駕駛員舒適性和駕駛性。使用這種基于計算機(jī)的控制 系統(tǒng)，能夠大大降低駕駛員疲勞，并且便于經(jīng)驗較少的操作員對車輛 的接近專家級的控制。在下面示出的本發(fā)明的實施例中，所述變速器
310包括離合器360和變速箱370。換檔桿340使得駕駛員能選擇合適 的駕駛模式，包括但不限于自動、手動和低速模式。手動模式使得駕 駛員能夠通過布置在換檔桿340上的用于手動檔位選擇的控制裝置350 來進(jìn)行手動檔位選擇。此控制裝置350在圖1中示出為撥動開關(guān)，該 撥動開關(guān)帶有正端和負(fù)端，分別用于選擇升檔和降擋?？刂蒲b置350 也可以為分開的正/負(fù)按鈕或滾鈕(scroll)的形式?？刂蒲b置350也可以 是布置在駕駛員附近某處的桿或操縱桿，例如在方向盤旁、換檔桿旁 或駕駛員座椅旁。如上文中所述，經(jīng)常存在著希望以大致恒定的速度駕駛車 輛的駕駛情況，但在此情況中當(dāng)交通擁擠或在裝載場操縱時希望相對 低的速度。盡管期望對前進(jìn)速度有較多選擇，但這種低速行駛可以是 前進(jìn)或后退。在諸如由原動機(jī)300提供動力的陸地卡車的重型車輛中， 通常在發(fā)動機(jī)控制策略中對預(yù)設(shè)的怠速速度進(jìn)行編程。該原動機(jī)優(yōu)選 為柴油發(fā)動機(jī)，但可以包括設(shè)計為推進(jìn)車輛的其他裝置，例如電動機(jī)、 汽油發(fā)動機(jī)或組合上述兩種或多種裝置的混合動力發(fā)動機(jī)。如本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的，對于標(biāo)準(zhǔn)扭矩曲線，發(fā)動機(jī)在此怠速速度 下將具有最大的扭矩能力。車輛的可變特性涉及其行駛阻力，如變化 的道路狀況。雖然在每個類別(車輛與環(huán)境)中存在能夠影響車輛行 駛阻力的數(shù)個變量，但兩個主要的變量是車輛質(zhì)量和地面坡度。這兩 個特性目前都能夠在適當(dāng)?shù)匮b備的車輛中被量化，因此，這些變量變 成根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的計算和檔位選擇的已知輸入。駕駛員希望增加發(fā)動機(jī)怠速速度行駛情況下的速度的典 型和示例性的情形是當(dāng)車輛周圍的擁擠交通行駛形態(tài)(driving pattern)提高其速度時。當(dāng)駕駛員預(yù)見到這種情形時，最初的反應(yīng)是壓下加速 器踏板330 (駕駛員將腳放在油門上)，并開始加速以嘗試適應(yīng)更快速 的交通模式或交通區(qū)。根據(jù)本發(fā)明，駕駛員將不需要通過壓下加速器
踏板來使車輛加速。利用本發(fā)明，駕駛員僅需壓下控制裝置350的正 端來手動選擇更高的檔位。壓下控制裝置350且車輛處于怠速行駛條 件下啟動車輛內(nèi)的控制單元，以選擇(如果可能)更高的怠速行駛檔 位并確保將車輛自動加速到新的更高的怠速行駛速度，并確保接合新 的更高檔位，使得車輛能夠繼續(xù)以新的怠速行駛速度行駛。圖2公開了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中該控制單元在 第一步驟20中是控制車輛在第一車輛怠速速度Si下行駛。因此，車輛 在駕駛員未壓下車輛內(nèi)的加速器踏板330或制動踏板320的情況下向 前行駛。在步驟21中，控制單元被編程為感測車輛駕駛員是否通過壓 下用于手動檔位選擇的所述控制裝置350的正端而要求升檔。如果為 "否"，則控制單元根據(jù)圖2中的步驟20繼續(xù)以當(dāng)前接合的檔位和怠 速速度Si駕駛。如果為"是"，即如果駕駛員通過壓下所述控制裝置 350而要求怠速速度提高，則控制單元被編程為增加來自發(fā)動機(jī)300的 輸出扭矩，以將車速加速到與變速箱370中的用于被選擇接合的下一 個更高檔位的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的新速度S2，且當(dāng)接合時該轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)怠 速速度大致同步。這通過圖2中的步驟22指示。與駕駛員通過壓下加 速器踏板來手動控制車輛加速相比，能夠以非常優(yōu)化的方式控制車輛 到更高速度S2的加速。優(yōu)化的加速節(jié)約了燃料。當(dāng)已達(dá)到新速度S2時， 控制單元被編程為將布置在發(fā)動機(jī)300和變速箱370之間的離合器360 分離。該離合器360用于將發(fā)動機(jī)扭矩從發(fā)動機(jī)傳遞到變速箱和旋轉(zhuǎn) 地固定連接到其上的車輛的驅(qū)動輪。當(dāng)新的更高檔位已接合時，離合 器再次接合，使得能夠傳遞驅(qū)動扭矩，且能夠以新速度S2進(jìn)行行駛。 在步驟23中，新檔位接合，離合器再次接合且來自發(fā)動機(jī)的扭矩輸出
被控制，使得將維持新速度S2。圖3示出本發(fā)明的另一個實施例。步驟30、 31和33與圖2中的實施例的相應(yīng)步驟相同。在步驟32中，控制單元被編程為將離
合器與變速箱內(nèi)當(dāng)前接合的檔位分離，而不以發(fā)動機(jī)來加速車輛?？?制單元接合變速箱內(nèi)的新的更高檔位，然后通過再次接合離合器來將
車輛加速到速度s2。發(fā)動機(jī)怠速速度和新檔位的轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速差異
通過離合器的接合而同步。在離合器接合期間對發(fā)動機(jī)輸出扭矩的控 制被優(yōu)化且匹配于現(xiàn)有的車輛行駛阻力，因而發(fā)動機(jī)至少保持怠速行 駛轉(zhuǎn)速。對離合器接合的這種控制也匹配于現(xiàn)有的車輛行駛阻力。與
根據(jù)圖2中的實施例的離合器接合相比，根據(jù)圖3中的實施例的離合 器接合趨向于較慢，即花費更多的時間。對于圖3中的實施例，更慢 或更柔和的離合器更適合。圖4示出本發(fā)明的另一個實施例。步驟40、 41和43與圖 2中的實施例的相應(yīng)步驟相同。在步驟42中，控制單元被編程為首先 增加來自發(fā)動機(jī)300的輸出扭矩，以將車速加速到Si和S2之間的、且 更接近目標(biāo)速度S2 (用于新的更高檔位的怠速行駛速度)的速度。當(dāng) 達(dá)到中間速度時，控制單元啟動離合器分離和檔位分離。該控制單元 然后接合新的更高檔位并通過再次接合離合器來將車輛加速到速度 S2。因此，發(fā)動機(jī)怠速速度和新的更高檔位的轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速的最后差 異通過離合器的再次接合而同步。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，控制單元也被編程為首先檢查 車輛是否將能夠以新的更高怠速行駛速度行駛。優(yōu)選地，這通過至少 檢查當(dāng)前的車輛行駛阻力來完成。在優(yōu)選實施例中，控制單元可編程 為預(yù)測未來的車輛行駛阻力。則能夠通過已知技術(shù)來完成，例如與電 子地圖或不同的差值方法相結(jié)合的GPS裝置?？刂茊卧材軌蚓幊虨?使用當(dāng)前的或當(dāng)前及未來預(yù)測的車輛行駛阻力來在升檔到新的更高檔 位之前優(yōu)化發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高。這特別適用于圖2和圖4所示的實施 例。另一個優(yōu)選實施例是使變速器在多個升檔中接合的方法。對控制裝置350的引起升檔的壓下或控制能夠通過數(shù)種不同方法進(jìn)行，
且在下文中描述兩個實施例。如果控制裝置350被連續(xù)壓下，則這將
引起向變速器發(fā)出升檔指令，且?guī)в邢鄳?yīng)的車輛加速的升檔將繼續(xù)發(fā)
生，直至變速器已升檔到可怠速行駛的最高檔位時。另一個實施例是
其中控制裝置350被點按，然后釋放并再次被點按。對于這些點按過
程中的每一個，變速器都將升檔且車輛加速到更高的怠速行駛速度。 此過程可以重復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到可怠速行駛的最高檔位。因此，在控
制裝置350上點按能有效地起作用，以中斷變速器的正常自動運行， 并向駕駛員提供升檔控制。當(dāng)車輛在怠速行駛模式下運行時，允許這 樣做。固有的且頻繁發(fā)生的情況是對相對慢的怠速駕駛行駛的 需求最后終止，且操作員希望將車輛加速直至更高的行駛速度。為此， 加速器踏板330被壓下，且根據(jù)該踏板被壓下的程度，正常的變速器 編程將由于在更高的發(fā)動機(jī)速度下升高的扭矩產(chǎn)出而引起降擋。由于 某些原因，例如駕駛員舒適性和經(jīng)濟(jì)性，希望在車輛退出怠速速度行 駛模式時禁止這種降擋，并維持發(fā)生怠速行駛的相同的檔位接合。當(dāng) 車輛獲得速度時，常規(guī)行駛變速器控制策略恢復(fù)運行。如果駕駛員在怠速行駛時需要停車或減速，則當(dāng)壓下制動 踏板320時怠速行駛情況將終止。當(dāng)車速下降時，常規(guī)行駛變速器控 制策略恢復(fù)運行。以上述方式，基于計算機(jī)的變速器控制便于重型商用車輛 的更容易且更有效的怠速速度行駛，并給予操作員易于使用的過程， 以在建立后逐漸增快怠速速度行駛，并容許平順、經(jīng)濟(jì)地返回到正常 的道路速度行駛。不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明限于上述實施例，而是在如下權(quán)利要求的 范圍內(nèi)可構(gòu)思多種另外的變體和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在怠速行駛模式時運行重型車輛的自動或半自動變速器(310)的方法，所述方法包括在便于發(fā)動機(jī)怠速運行的速度下向重型車輛的發(fā)動機(jī)(300)供給燃料；將變速器接合在高于所述變速器的起動檔位的檔位上，并允許所述重型車輛在發(fā)動機(jī)怠速動力下以大致均勻的第一行駛速度(S1)運行；所述方法的特征在于通過手動控制用于手動檔位選擇的控制裝置(350)來將所述變速器升檔，然后在發(fā)動機(jī)怠速動力下以大致均勻的第二行駛速度(S2)使車輛行駛，其中所述大致均勻的第二行駛速度高于所述大致均勻的第一行駛速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述控制裝置是撥動開關(guān)、按鈕、桿、操縱桿或滾鈕。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在執(zhí)行升檔之前， 通過控制所述發(fā)動機(jī)(300)來使車速自動增加，直至預(yù)定車速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在升檔之后，通過 再次接合離合器(360)來使車速自動增加，所述離合器是所述變速器 的一部分且布置在所述發(fā)動機(jī)與所述變速器的變速箱(370)之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法，其特征在于通過執(zhí)行權(quán)利 要求3和4所述的特征的組合來使車速自動增加。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于所述車速增加 取決于且適合于當(dāng)前的車輛行駛阻力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述升檔功能僅在 所述車輛的行駛阻力低于預(yù)定值時可用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對所述控制裝置 (350)的手動控制使所述變速器(310)升高一個檔位級。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對所述控制裝置(350)的更長時間的手動控制動作使所述變速器(310)升高至少兩 個檔位級。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對所述控制裝置(350)的一定數(shù)量的手動控制動作使所述變速器(310)升高相應(yīng)數(shù) 量的檔位級。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述控制裝置(350) 布置在換檔桿上。
全文摘要
一種用于在怠速速度下行駛時運行重型車輛的自動或半自動變速器(310)的方法。該方法包括在便于發(fā)動機(jī)怠速運行的速度下向重型車輛的發(fā)動機(jī)(300)供給燃料。在另一個步驟中，該方法將自動或半自動變速器接合在高于該變速器的起動檔位的檔位上，且允許卡車在發(fā)動機(jī)怠速動力下以大致均勻的第一行駛速度(S₁)運行。取決于要求更高速度的交通及環(huán)境要求，駕駛員通過壓下布置在卡車的換檔桿(340)上的用于手動檔位選擇的控制裝置(350)來將半自動或自動變速器升檔，然后在發(fā)動機(jī)怠速動力下以大致均勻的第二行駛速度(S₂)使車輛行駛。該大致均勻的第二駕駛速度(S₂)高于所述大致均勻的第一駕駛速度(S₁)。
文檔編號B60W30/18GK101617147SQ200780051852
公開日2009年12月30日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者埃里克·勞里, 弗雷德里克·卡爾盆曼 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司