專利名稱：用于手動換檔變速器的同步換檔的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如下共同未決的申請，這些申請全部轉(zhuǎn)讓給了EATON公司，也即本申請的受讓人1998年1月23日申請的美國系列號No.09/012,880(被允許)名稱為“阻力可變的換檔軌制動器裝置及運用該裝置進(jìn)行換檔控制的方法”1998年9月8日申請的美國系列號No.09/148,882(被允許)名稱為“用于控制器輔助的手動變換的同步分級換檔型組合變速器的控制”1999年7月1日申請的美國系列號No.09/346,381(被允許)名稱為“用于控制器輔助的手動變換的同步分級換檔型組合變速器的控制”1999年7月6日申請的美國系列號No.09/347,556名稱為“用于控制器輔助的手動變換的輸入分級換檔型組合變速器的控制”____年__月__日申請的美國系列號No.09/________[99-TRN-068-DIV1]名稱為“制動柱塞裝置以及控制方法”____年__月__日申請的美國系列號No.09/_________[99-TRN-068-DIV2]名稱為“同步控制及其方法”本發(fā)明涉及一種手動換檔變速器的控制器輔助換檔。尤其是，本發(fā)明涉及一種用于手動換檔變速器的控制系統(tǒng)/方法，在其中一優(yōu)選實施例中，將(i)感測到操作者的換檔意圖并自動最小化動力傳動系統(tǒng)的扭矩，最小化扭矩鎖定，并允許容易地?fù)Q檔至空檔；(ii)基于感測到的向主變速器空檔的換檔及然后感測到一目標(biāo)傳動比，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)以一基本同步的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)速用于嚙合至目標(biāo)速比，及抑制/阻止從空檔換檔直到感測到用于嚙合至目標(biāo)傳動比的基本同步條件。
控制器輔助的手動換檔變速器系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。一般地，這樣的系統(tǒng)包括多個傳感器，多個促動器和一個基于微處理器的控制器，并通過感測操作者的換檔意圖而自動地輔助手動換檔，導(dǎo)致動力傳動系統(tǒng)的扭矩減小，和/或通過感測一預(yù)定的目標(biāo)速比而導(dǎo)致用于嚙合至目標(biāo)傳動比的基本同步條件。這樣的控制器輔助系統(tǒng)可以參見美國專利說明書No.4,593,580，4,850,236,4,676,115，5,582,558，5,755,639，5,735,771，6,015,366以及公開的英國專利申請GB2,335,010A，其公開的內(nèi)容在此作為參考。
在換檔手把中設(shè)有控制器和/或傳感器的變速器系統(tǒng)，在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，可以參見美國專利說明書No.4,723,642，5,228,361以及5,957,001，其公開的內(nèi)容在此作為參考。
現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)不是完全令人滿意，由于它們需要提供單獨的或功率同步器而增加附加成本，它們需要相當(dāng)多的附加傳感器和/或促動器，它們需要駕駛員提供一個目標(biāo)速比的分離信號，當(dāng)提供高換檔質(zhì)量時它們不能給換檔桿分離提供高阻力，它們不能使換檔時間最小化，和/或為了獲得高度的可靠性它們不能阻止/防止非同步換檔。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一種控制器輔助的手動換檔變速器系統(tǒng)來最小化或克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，而且，該變速器系統(tǒng)與先前提出的控制器輔助系統(tǒng)相比，允許將當(dāng)前嚙合速比很容易地嚙合，并將阻止非同步換檔和分離而成本最低。
在優(yōu)選實施例中，通過提供一種用于手動換檔變速器的輔助系統(tǒng)而完成上述任務(wù)，最好是提供一種分級式組合變速器，該組合變速器被一電控發(fā)動機(jī)驅(qū)動，該發(fā)動機(jī)與一工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電子數(shù)據(jù)鏈路通訊連接，比如一種SAE J-1939或J-1922數(shù)據(jù)鏈路。該系統(tǒng)還包括傳感器和邏輯電路以感測換檔意圖和目標(biāo)速比的一致性，并命令自動發(fā)動機(jī)燃料，當(dāng)分離當(dāng)前嚙合速比時以減少動力傳動系統(tǒng)的扭矩，當(dāng)變速器處于空檔時以與嚙合目標(biāo)速比同步。
一柱塞促動器總成響應(yīng)于命令信號以選擇地延伸和縮回一制動柱塞，該制動柱塞與變速軸上的凹槽相連接，以便選擇地抑制Y-Y方向的變速桿移動以抑制非同步速比嚙合，并提供一嚙合制動器以抵抗變速桿的振動分離。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種新型的和改善的控制器輔助的手動換檔變速器系統(tǒng)。
本發(fā)明的這些和其他的目的、優(yōu)點及特征將通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例的描述而得到進(jìn)一步清楚說明。


圖1為本發(fā)明控制器輔助的手動換檔變速器的示意圖；圖2為應(yīng)用于圖1所示變速器系統(tǒng)的位置和方向力傳感器的示意圖；圖3為應(yīng)用于圖1所示變速器系統(tǒng)的鎖定/制動柱塞總成的示意圖4A和4B為示意圖，以流程圖形式示出本發(fā)明的控制方法/系統(tǒng)；圖4C為一示意圖，以流程圖形式示出為了獲得一目標(biāo)傳動比而形成同步的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的較佳實施例；圖5示出應(yīng)用于圖1所示變速器系統(tǒng)的制動柱塞總成的結(jié)構(gòu)；圖6示出應(yīng)用于圖1所示變速器系統(tǒng)的換檔手把力傳感器的結(jié)構(gòu)。
在下面的描述中使用的術(shù)語“組合變速器”是指一種變速或變速比變速器，具有一主變速器和一副驅(qū)動單元，例如一副變速器，通過在主變速器中所選擇的齒輪減速而被串聯(lián)連接，可以在副變速器中通過進(jìn)一步的選擇齒輪減速而實現(xiàn)組合。
如圖1所示，是本發(fā)明控制器輔助的手動換檔車輛組合變速器系統(tǒng)10的較佳實施例。在該系統(tǒng)10中，一變速齒輪變速器12包括與一分級式副變速器16串聯(lián)連接的一手動換檔主變速器14；該變速齒輪變速器12，通過一手動操作的主摩擦離合器20或其它非正離合器，被驅(qū)動地與一內(nèi)燃機(jī)18連接，諸如公知的汽油或柴油內(nèi)燃機(jī)。最好是，副變速器16具有3層、4速組合分級式換檔/范圍轉(zhuǎn)換類型，可參見美國專利說明書No.4754665和5390561所記載的，其披露的技術(shù)內(nèi)容在此將作為參考。
內(nèi)燃機(jī)18包括一曲軸22，該曲軸22與主離合器20的驅(qū)動元件24相連接，該驅(qū)動元件24與一從動元件26通常摩擦嚙合，該從動元件26再與變速器的輸入軸28相連接。變速器的一輸出軸30從用于驅(qū)動連接的副變速器16延伸到車輛的各驅(qū)動輪，比如通過一驅(qū)動軸等等。為了便于描述，將以一種(2＋1)×(2)×(2)型的變速器為例來對變速器12進(jìn)行描述，該變速器12可以提供9或10種選擇的前進(jìn)檔速比(forward ratios)，可以參見附圖2所示的變速檔位示意圖。這種普通型的變速器可以在先有技術(shù)中見到，并被本申請的受讓人EATON(易通)公司以商標(biāo)“Super-10”出售，更加詳細(xì)的描述也可以參見美國專利說明書No.6015366，5974906和5974354，其披露的技術(shù)內(nèi)容在此將作為參考。
如圖2所示的檔位形式12A是一種公知的“H”型，包括兩個或更多個垂直叉腿(R和1/2，3/4和5/6，7/8和9/10)，它們在所謂的“Y-Y”(或嚙合/分離)方向延伸，以及一個水平連接叉腿12B，其在所謂的“X-X”(或選擇)方向延伸并位于Y-Y方向的中間空檔位置。
控制器輔助的變速器系統(tǒng)10進(jìn)一步包括用于感測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(ES)的轉(zhuǎn)速傳感器32，用于感測輸入軸轉(zhuǎn)速(IS)的轉(zhuǎn)速傳感器34，以及用于感測輸出軸轉(zhuǎn)速(OS)的轉(zhuǎn)速傳感器36，并且提供指示它們的信號。發(fā)動機(jī)18可以由電力控制，包括一電子控制器38，該電子控制器38與一電子數(shù)據(jù)鏈路(DL)通訊連接，該數(shù)據(jù)鏈路是按照一工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議如SAE J-1922，SAE J-1939，ISO11898或類似規(guī)定進(jìn)行操作的。一手動離合器踏板(圖中未示)或一促動器(圖中未示)可以被用來選擇地嚙合和分離正常嚙合的主離合器20，這在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。
提供一副變速器促動器40以控制副變速器的分級換檔和/或范圍轉(zhuǎn)換的換檔。最好是，至少該分級式促動器是一個三位促動器，允許該分級式副變速器被換檔并被保持在一高副變速器速比(splitter ratio)、一低副變速器速比或一副變速器空檔位置，其結(jié)構(gòu)和優(yōu)點可以更詳細(xì)地參見美國專利說明書No.5651292,5974906和5970810，其披露的技術(shù)內(nèi)容在此作為參考。
變速器系統(tǒng)10包括一手動操作的變速桿42，變速桿42上具有一換檔手把44。換檔手把44可以是前面提到的美國專利說明書No.5957001記載的那種類型。眾所周知，變速桿42被以一所知的變速形式(參見圖2)手動操作，以獲得多種變速比的可選擇的嚙合和分離。一位置傳感器46可操作的感測變速桿在變速形式中的X-Y方向的位置，并提供一個指示其位置的信號(SL)。這種類型的X-Y位置傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，其實例可參見美國專利說明書No.5743143，5894758，5950491以及5911787，其披露的技術(shù)內(nèi)容在此作為參考。系統(tǒng)10還包括一個鎖定/制動柱塞總成48，如圖3所示，在下面將對其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行詳細(xì)的描述。
系統(tǒng)10包括一控制單元，最好是如美國專利說明書No.4595986，4361065和5335566所公開的一種基于微處理器的控制單元，其披露的技術(shù)內(nèi)容在此作為參考，該控制單元用于接收輸入信號54并根據(jù)預(yù)定的邏輯規(guī)則處理該輸入信號，并發(fā)出命令輸出信號56給系統(tǒng)促動器。輸出信號56被發(fā)給系統(tǒng)促動器，比如發(fā)動機(jī)控制器38，副變速器換檔促動器40，以及抑制/禁止制動柱塞總成50。
系統(tǒng)10還包括一個壓力閾值探測器50，其感測由駕駛員在前進(jìn)檔或后退檔方向上施加在變速桿上的壓力，并提供指示其壓力的信號。參見圖2，可以看到，換檔手把44位于變速桿42的中間，最好是通過彈性應(yīng)變的方式比如一個彈性襯套50A等等而安裝。假如駕駛員在換檔手把44上施加足夠的壓力以致于使彈性材料50A產(chǎn)生變形，將導(dǎo)致前進(jìn)檔壓力傳感器57或者后退檔壓力傳感器58接觸而提供一前進(jìn)檔壓力信號(FF)或者一后退檔壓力信號(FA)。這種基本類型的傳感器可以參見美國專利說明書No.5228361，其公開的技術(shù)內(nèi)容在此作為參考。
圖6表示手把內(nèi)(in-knob)換檔壓力傳感器50的另一種結(jié)構(gòu)。簡而言之，手把44通過一個銷51A被樞接在變速桿42上。一個壓縮彈簧51B被置于彈簧蓋51C和51D之間以便使手把居于軸的中心。一個霍爾效應(yīng)(Hall-effect)傳感器總成51E被用來感測手把相對于該軸在前或后方向上的移動。
傳感器總成51E包括3塊磁鐵51F、51G和51H，它們與安裝在一電路板51K上的傳感器51I和51J很接近。
通過利用前進(jìn)檔和后退檔壓力信號并結(jié)合變速桿位置信號，操作者的意圖就可被決定。作為例子，假如變速桿是在第5/第6檔位60，一前進(jìn)檔壓力信號(FF)可以被看作一種暗示，即駕駛員試圖要分離當(dāng)前的嚙合速比并撥向空檔，而一后退檔壓力信號(FA)完全可以被忽略。當(dāng)處于變速形式62的一空檔位置時，與變速形式64的第3/第4和第5/第6叉腿相結(jié)合，前進(jìn)檔壓力信號(FF)可以被看作是駕駛員試圖要換檔至第3/第4變速形式位置66，而后退檔壓力信號(FA)可以被看作是駕駛員想要換檔至第5/第6變速形式位置60。當(dāng)然，在沒有方向壓力信號的情況下，沿變速形式叉腿64從空檔位置62撥到一移動位置(如68)的運動可以看作是一種暗示，即駕駛員想要嚙合第3/第4變速形式位置66。
正如現(xiàn)有技術(shù)所公知的，變速桿42可以沿叉腿12B在X-X方向即所謂的選擇方向移動，也可以沿Y-Y方向即所謂的嚙合/分離方向移動，導(dǎo)致在變速器12的主變速器14的范圍內(nèi)發(fā)生所選擇的爪式離合器的被選擇的嚙合/分離。典型地，換檔機(jī)構(gòu)將包括一個或多個變速軸或變速軌70，用于攜帶支承一個或多個換檔撥叉72，撥叉72協(xié)同一爪式離合器元件一起以嚙合和分離所選擇的傳動比。典型地，如圖3所示，變速軸70可以從中間或空檔位置向前或后移動，以便嚙合和分離所選擇的傳動比。移動桿套管總成和單個變速軸總成在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，其實例可以參見美國專利說明書No.4550627，4974468，4873881，4920815和5737696，其公開的技術(shù)內(nèi)容在此作為參考。
變速軸70具有向中心逐漸變細(xì)的和/或階梯形的凹槽74、76和78，每一次它們中之一與一鎖定/制動柱塞82的向中心逐漸變細(xì)的尖端80接觸，該尖端80位于柱塞82的延伸位置。一柱塞促動器84，最好是以一氣體或液體促動的活塞86滑動地和密封地設(shè)置于一氣缸88內(nèi)的形式，響應(yīng)于從所述控制器52傳送的命令輸出信號。該空檔凹槽76最好是(但不是必需是)比嚙合凹槽74和78要深。
簡言之，當(dāng)變速軸70處于其最前位置時，柱塞82可以向下延伸至接觸凹槽74，以防止變速軸70及其攜帶的撥叉72的軸向移動。同樣地，當(dāng)變速軸70處于其中間或空檔位置時，柱塞82可以向下延伸以致于其尖端80與變速軸70的凹槽76嚙合，以防止變速軸70從其空檔位置向前或向后方向的軸向移動。如圖所示，尖端80與凹槽74、76和78被設(shè)置為具有向內(nèi)傾斜的斜面，以允許變速軸軸向移動而防止柱塞的偏斜，總成48提供了一種抑制而不是防止鎖定或制動的功能。在優(yōu)選實施例中，將斜面設(shè)計成這樣，給變速桿施加30到70磅的壓力就能克服柱塞的抑制作用。當(dāng)然，通過增加施加在活塞86上的向下壓力和/或通過修改尖端和/或凹槽的斜面角度，機(jī)構(gòu)48可以通提供一種防止而不是抑制的作用。
當(dāng)處于前或后位置時，柱塞82向下延伸，機(jī)構(gòu)50將提供一種嚙合制動功能，以抵抗變速桿的振動脫離和變速軸70的不需要的其它軸向移動。人們正在討論爪式離合器的脫離及其脫離原因，詳見美國專利說明書No.5758543，其公開的技術(shù)內(nèi)容在此作為參考。
參見圖3和圖5，活塞86是一個變截面的活塞，具有一較小面積的表面100來承受腔室102中的增壓空氣，腔室102與氣源S保持常通(比如一種車輛隨身攜帶的氣源系統(tǒng))，具有一個較大面積的表面104來選擇地承受腔室106中的增壓空氣或排出空氣。腔室106的增壓或排氣被一個電磁控制閥控制，該控制閥響應(yīng)于系統(tǒng)控制器的命令信號。
彈簧110施加一相對較小的向下壓力在活塞上，該向下壓力小于腔室102中的壓力空氣作用在表面100上的向上壓力。
當(dāng)車輛發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)以及車輛空氣系統(tǒng)充氣時，腔室102被不斷地增壓，活塞86向上移動而縮回柱塞82。假如腔室106被增壓，空氣作用在較大表面104上的向下壓力超過空氣作用在較小表面100上的向上壓力，活塞86被向下移動而伸出柱塞82以與變速軸70上的定位凹槽接觸。
當(dāng)車輛空氣系統(tǒng)不充氣(比如起動)時，彈簧110發(fā)生作用，以提供至少一較小的內(nèi)空檔(in-neutral)制動直到空氣系統(tǒng)被充足氣。
參見圖5，導(dǎo)管102A將腔室102與車輛空氣系統(tǒng)(通常是一被過濾的和被調(diào)節(jié)的氣源)相連接，導(dǎo)管106A將腔室106與一閥108相連接，空腔112被用作排出口以防止液壓油抽吸。該總成還具有適當(dāng)?shù)拿芊?14。
該變面積活塞的操作在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，其實例可以參見美國專利說明書No.5231895，其公開技術(shù)內(nèi)容在此作為參考。
通過使用脈沖寬度調(diào)制或相當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)，和/或通過仔細(xì)選擇尖端80和凹槽74、76及78的角度，腔室106的空氣壓力可以被選擇地調(diào)制以向制動/鎖定柱塞82提供一僅僅微小的向下壓力，使得操作者在正確選擇空檔或嚙合位置時具有好的“手感”。
作為一供選擇的實施例，僅僅設(shè)置一個空檔凹槽76與柱塞82接合。
操作時，系統(tǒng)10將感測到操作者的意圖而執(zhí)行變速桿換檔，包括從當(dāng)前嚙合速比撥向空檔的換檔，然后從空檔撥向目標(biāo)速比的換檔?！皸U換檔”涉及主變速器速比的改變，是通過將變速桿從一個檔位位置撥向一個不同的檔位位置而完成的。一種單分級式換檔(比如從第5到第6)不需要使用變速桿42，是自動完成的或者是響應(yīng)于副變速器速比選擇開關(guān)90的操作而完成。
在優(yōu)選實施例中，一種從當(dāng)前嚙合速比向空檔換檔的意圖可通過感測在Y-Y方向施加到變速桿上的壓力而被感測到。例如，當(dāng)位于第3或第4速比(檔位位置66)時，在后退檔方向的壓力超過一預(yù)定臨界壓力(約5至10磅)被看作是駕駛員試圖從當(dāng)前嚙合速比撥向空檔的跡象。基于感測到的這樣的意圖，系統(tǒng)通過命令副變速器促動器40而響應(yīng)將副變速器撥向空檔位置，而確保發(fā)動機(jī)燃料的自動控制，以致通過最小化扭矩鎖并允許所嚙合的爪式離合器很容易地分離，而使動力傳動系統(tǒng)的扭矩減少為最小值。最好是，如美國專利說明書No.4850236所公開的那樣，發(fā)動機(jī)將得到燃料而使發(fā)動機(jī)扭矩最小化，然后導(dǎo)致先是正扭矩后是負(fù)扭矩作用在爪式離合器上而使之分離(即在正和負(fù)動力傳動系統(tǒng)扭矩之間“抖動”)?；诟袦y到的脫離當(dāng)前嚙合速比的意圖，制動柱塞82被縮回(向下移動，參見圖3)。在這點上，操作者在Y-Y方向62上從嚙合速比撥向空檔帶相對容易些，且只需稍微加以注意。
基于感測到的主變速器或者副變速器的空檔，控制器將停止命令發(fā)動機(jī)在一零扭矩值附近抖動，最好是命令發(fā)動機(jī)保持空轉(zhuǎn)速度或者轉(zhuǎn)向一同步速度，以便嚙合至一設(shè)定的目標(biāo)傳動比。根據(jù)感測主變速器的空檔，通常是被X-Y位置傳感器46感測到，感測到變速桿正處于Y-Y方向的空檔位置62，控制器將命令副變速器促動器設(shè)定一自動或手動選擇的副變速器速比。該副變速器速比可以利用一副變速器開關(guān)90來選擇，開關(guān)90通常位于換檔手把上，或者可以自動選擇(參見美國專利說明書No.5435212，其公開的技術(shù)內(nèi)容在此作為參考)，鎖定/制動柱塞82被施壓而伸出活塞，活塞的尖端80與凹槽76的壁接合以彈性反抗變速軸70的軸向移動。此時，系統(tǒng)將根據(jù)X-Y位置傳感器而決定正確目標(biāo)傳動比(GRT)的一致性，它指示出變速桿是否是處于檔位形式的“R和1/2”叉腿或“3/4和5/6”叉腿或“7/8和9/10”叉腿，以及指示施加在變速桿上的壓力方向的前或后。如果是一組合變速器，則副變速器按鈕位置可以被用來決定目標(biāo)傳動比。
作為例子，假如變速桿處于檔位形式的“7/8和9/10”叉腿，則在向前方向的壓力將指示第7或第8速比是目標(biāo)速比，而在向后方向的壓力將指示第9或第10速比是目標(biāo)速比。根據(jù)所確定的目標(biāo)速比，控制器將使發(fā)動機(jī)設(shè)定為一基本同步的轉(zhuǎn)速，以根據(jù)現(xiàn)有的車輛操作狀況來嚙合該目標(biāo)速比。典型地，該基本同步的轉(zhuǎn)速是輸出軸轉(zhuǎn)速與目標(biāo)傳動比的數(shù)字比相乘的乘積。當(dāng)然，正如現(xiàn)有技術(shù)所公知的，在目標(biāo)同步轉(zhuǎn)速的計算中是允許或存在偏差的。根據(jù)發(fā)動機(jī)和制動柱塞總成的反應(yīng)時間，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)同步轉(zhuǎn)速時，柱塞82將被命令縮回，允許變速軸70在其適當(dāng)?shù)姆较蜃鬏S向移動以便嚙合至一目標(biāo)速比。
基于感測到的目標(biāo)速比的嚙合，鎖定制動柱塞將再次被延伸至凹槽74或者78中以抵抗變速軸70作不需要的軸向移動，而伴隨變速桿抖動脫離等等。根據(jù)感測到的目標(biāo)傳動比的嚙合，發(fā)動機(jī)燃料的控制被反饋給操作者。
圖4A和4B的示意圖以流程圖的形式示出本發(fā)明的控制方法/系統(tǒng)。
在速度轉(zhuǎn)換的換檔期間，柱塞82也可以被用來將主變速器鎖定在空檔位置。
作為一種選擇，假如在柱塞尖端80與變速軸70的凹槽74、76或78的側(cè)壁之間的間隙增大，僅僅根據(jù)來自變速桿的位置傳感器的信號SL就能夠決定換檔意圖和/或目標(biāo)傳動比，允許變速桿在換檔模式中有一定程度的齒隙，以充分提供變速桿在換檔模式中的一種可檢測的移動，以充分允許換檔意圖和/或目標(biāo)傳動比能被確定。
為了最小化正確目標(biāo)傳動比(GRT)的錯誤確定，以及將達(dá)到基本同步發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速/輸入軸轉(zhuǎn)速所需的時間最小化，本發(fā)明的實施例利用了下面的控制技術(shù)(參見圖4C)，而該發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速/輸入軸轉(zhuǎn)速是用來嚙合正確目標(biāo)傳動比的(與離合器20嚙合，ES同步＝IS同步＝((OS*GRT)±偏移量))。
利用來自手把壓力傳感器(FF/FA)、X-Y變速桿位置傳感器(SL)和/或來自換檔意圖開關(guān)的輸入信號，系統(tǒng)將確定變速桿正處于換檔過程中。基于確定變速桿正處于換檔過程中以及變速桿正處于空檔的判斷，一空檔計時器52A被啟動，一個計時器標(biāo)記被設(shè)置以啟動一延時時段T延時。該延時時段T延時被選擇以便允許操作者從當(dāng)前嚙合速比GRC撥向一個有目的的檔位位置以用來確定正確目標(biāo)傳動比(GRT)。
T延時的值是一個憑經(jīng)驗選擇的值(比如是150至300毫秒，最好是約225毫秒)，可以適應(yīng)不同值。
在延時期間，設(shè)定一終點速比(GR設(shè)定)，在感測到主變速器空檔之后，該終點速比被用來起動控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(即，發(fā)動機(jī)被供以燃料以致ES變向OS*GR設(shè)定)。
除非存在一個很強的相反指示，可以假設(shè)發(fā)生了一個單一的換高檔(即GR設(shè)定＝GRC＋1)。這里，“當(dāng)前嚙合速比”(GRC)是指當(dāng)前的嚙合速比，或者，假如變速器當(dāng)前未被嚙合，則指最終嚙合速比。
所述設(shè)定速比被用來在發(fā)動機(jī)達(dá)到目標(biāo)同步速度時給發(fā)動機(jī)一個“頭部起動”(“head start”)，因而縮短了換檔時間。換高檔通常被假定為，在沒有發(fā)動機(jī)制動器的情況下，使發(fā)動機(jī)加速比使發(fā)動機(jī)減速要快得多。
以禁忌為條件，一換高檔的設(shè)定包括(i)很低的發(fā)動機(jī)速度(比如以怠速或接近怠速運行)，(ii)從最高速比位置64A換檔(即GRC＝第9或第10檔)，以及(iii)在檔位模式中變速桿位置處于當(dāng)前速比位置的左邊。在這樣的條件下，設(shè)定一個單一換低檔(即GR設(shè)定＝GRC－1)。
在計時器超時(T＞T延時)時，標(biāo)記被關(guān)閉，正確目標(biāo)傳動比(GRT)被根據(jù)位置和壓力信號來計算，并被用來控制發(fā)動機(jī)的燃料供給。當(dāng)感測到發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)同步轉(zhuǎn)速(ES＝(OS*GRT)±偏移量)時，鎖定/制動柱塞被伸出，撥向目標(biāo)速比GRT的同步換檔被允許。
如果要使系統(tǒng)10用被嚙合的主離合器20來驅(qū)動，除了起動和停止車輛之外。在動態(tài)換檔期間，假如系統(tǒng)感測到主離合器20被脫離(被一離合器位置傳感器(未示出)感測或者假如ES不等于IS)，系統(tǒng)將最好是按照上面描述的過程操作，除非副變速器促動器40將分級式副變速器換至空檔直到主變速器被感測到已被嚙合于目標(biāo)速比，此時，分級式副變速器將被嚙合于適當(dāng)?shù)姆旨壥礁弊兯倨魉俦取?br> 上面提到的共同未決的美國系列號為No.09/012,880(被允許)、名稱為“阻力可變的換檔軌制動器裝置及運用該裝置進(jìn)行換檔控制的方法”的申請，其公開了制動元件的使用，該制動元件根據(jù)感測的試圖換檔的信號而被縮回，因而，給變速軌的軸向運動提供重要有效的嚙合制動阻力，而對換檔質(zhì)量沒有不利影響。
因此，可以看出，本發(fā)明提供了一種用于控制器輔助的手動換檔變速器系統(tǒng)的新型的和改進(jìn)的控制系統(tǒng)/方法。
雖然已經(jīng)對本發(fā)明的某些特性進(jìn)行了描述和說明，但是，應(yīng)當(dāng)知道，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述僅僅是舉例而已，而且可以在不背離本發(fā)明的精神以及由權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍的條件下進(jìn)行多種變化和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于在手動換檔車輛變速器系統(tǒng)中控制動態(tài)換檔的方法，該變速器系統(tǒng)包括一變速桿換檔的、非同步的變速器，該變速器具有一輸出軸和通過一非正離合器而與一燃料控制發(fā)動機(jī)驅(qū)動連接的一輸入軸，一手動操作的變速桿，該變速桿在預(yù)定的檔位中可動以便將一換檔元件從空檔位置換到嚙合至一選擇傳動比，以及，該方法用于控制一系統(tǒng)條件式并根據(jù)邏輯規(guī)則處理該條件式以發(fā)出命令輸出信號給系統(tǒng)促動器，所述方法包括以下步驟感測所述換檔元件的位置；假如所述換檔元件處于空檔位置，則感測指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立或者不成立；假如(a)所述換檔元件處于空檔位置，以及(b)不存在，則自動抑制所述換檔元件的移動，其中(b)是指(i)和(ii)兩者之一(i)指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件不成立，(ii)指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立；假如(a)所述換檔元件處于空檔位置，(b)指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立，以及(c)用于嚙合至所述選擇傳動比的基本同步條件存在，則不抑制所述換檔元件的移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述發(fā)動機(jī)是一種電控發(fā)動機(jī)，而且還包括以下步驟假如(a)所述換檔元件處于空檔位置，(b)指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立，以及(c)用于嚙合至所述選擇傳動比的基本同步條件不存在，則自動使發(fā)動機(jī)以一基本同步的轉(zhuǎn)速(ES＝(OS*GRT)±偏移量)轉(zhuǎn)動以便嚙合至所述選擇傳動比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于所述感測指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立包括感測施加在所述變速桿上的壓力大小和方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于還包括以下步驟假如所述換檔元件處于一嚙合位置，則感測指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件成立或者不成立；以及假如(a)所述換檔元件處于該嚙合位置，以及，(b)指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件不成立，則自動抑制所述換檔元件的移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于還包括以下步驟假如(a)所述換檔元件處于該嚙合位置，以及，(b)指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件成立，則自動使發(fā)動機(jī)輸入軸和輸出軸之間的扭矩最小化而且不抑制所述換檔元件的移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述感測指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件成立包括感測施加在所述變速桿上的壓力大小和方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述感測指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件成立包括感測施加在所述變速桿上的壓力大小和方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述變速器是一種組合變速器，包括一個由所述變速桿換檔的主變速器以及一個由一促動器換檔的副變速器，所述換檔是響應(yīng)于來自一電控制器的命令信號，所述方法還包括以下步驟假如(a)所述換檔元件處于該嚙合位置，以及，(b)指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件成立，則自動使所述副變速器換至一空檔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述方法還包括以下步驟在自動使所述副變速器換至空檔之后，假如感測到所述變速桿正處于該脫離位置，則使所述副變速器被自動嚙合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述感測指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件成立包括感測施加在所述變速桿上的壓力大小和方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于所述換檔元件的位置是被連續(xù)地感測的。
12.一種控制器輔助的、手動換檔的車輛變速器系統(tǒng)(10)，包括一個多速比的、非同步變速器(12)，該變速器(12)具有一輸出軸(30)和通過一非正離合器(20)而與一燃料控制發(fā)動機(jī)(18)連接的一輸入軸(28)，一手動操作的變速桿(44)，該變速桿在一檔位(12A)中可以沿著一選擇方向(X-X)和一嚙合/脫離方向(Y-Y)移動，移動到一中間空檔位置(62)用于脫離和從中間空檔位置(62)移動到一選擇速比用于嚙合，一位置傳感器(46)，用于連續(xù)感測所述變速桿在檔位中的位置并且提供一指示其位置的輸入信號(56)，一換檔抑制機(jī)構(gòu)(84)，該換檔抑制機(jī)構(gòu)具有一用于抑制所述變速桿在嚙合/脫離方向移動的第一條件以及具有一用于不抑制所述變速桿在嚙合/脫離方向移動的第二條件，一換檔抑制機(jī)構(gòu)促動器(108)，用于使所述換檔抑制機(jī)構(gòu)(84)選擇設(shè)定所述第一和第二條件之一，一電子系統(tǒng)控制器(52)，用于接收指示系統(tǒng)操作狀態(tài)的輸入信號(54)(包括來自所述位置傳感器的信號)并根據(jù)邏輯規(guī)則處理所述輸入信號(54)以發(fā)出命令輸出信號(56)給系統(tǒng)促動器，包括所述換檔機(jī)構(gòu)促動器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括一壓力傳感器(50)，用于至少在嚙合/脫離方向感測施加在變速桿上的壓力大小和方向，并將表示檢測結(jié)果的信號(FA和FF)提供給所述系統(tǒng)控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述變速器(12)包括一個通過所述變速桿換檔的主變速器(14)和一個通過一相應(yīng)副變速器促動器(40)換檔的分級式副變速器(16)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)動機(jī)包括一電子發(fā)動機(jī)燃料控制器(38)，其響應(yīng)于來自所述系統(tǒng)控制器(52)的命令信號(56)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述副變速器(16)被設(shè)置在所述主變速器與所述輸出軸之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求12或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述非正離合器是一種手動操作的主摩擦離合器。
18.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述變速桿(42)作用于一變速軸(70)上，所述換檔抑制機(jī)構(gòu)(84)包括一可延伸和可縮回的柱塞(82)，所述柱塞(82)可與所述變速軸(70)上的凹槽(74，76，78)嚙合。
19.一種控制系統(tǒng)，用于在一控制器輔助的手動換檔的車輛變速器系統(tǒng)(10)中控制動態(tài)換檔，該變速器系統(tǒng)(10)包括一多速比的、非同步的變速器(12)，該變速器具有一輸出軸(30)和通過一非正離合器(20)而與一燃料控制發(fā)動機(jī)(18)連接的一輸入軸(28)，一手動操作的變速桿(44)，該變速桿在一檔位(12A)中可以沿著一選擇方向(X-X)和一嚙合/脫離方向(Y-Y)移動，移動到一中間空檔位置(62)用于脫離和從中間空檔位置(62)移動到一選擇速比用于嚙合，一位置傳感器(46)，用于連續(xù)感測所述變速桿在檔位中的位置并且提供一指示其位置的輸入信號(56)，一換檔抑制機(jī)構(gòu)(84)，該換檔抑制機(jī)構(gòu)具有一用于抑制所述變速桿在嚙合/脫離方向移動的第一條件以及具有一用于不抑制所述變速桿在嚙合/脫離方向移動的第二條件，一換檔抑制機(jī)構(gòu)促動器(108)，用于使所述換檔抑制機(jī)構(gòu)(84)選擇設(shè)定所述第一和第二條件之一，一電子系統(tǒng)控制器(52)，用于接收指示系統(tǒng)操作狀態(tài)的輸入信號(54)，包括來自所述位置傳感器的信號，并根據(jù)邏輯規(guī)則處理所述輸入信號以發(fā)出命令輸出信號(56)給系統(tǒng)促動器，包括所述換檔機(jī)構(gòu)促動器，其特征在于所述控制系統(tǒng)的所述邏輯規(guī)則包括以下規(guī)則感測所述變速桿在所述檔位中的位置；假如所述變速桿處于空檔位置，則感測指示嚙合至一選擇傳動比意圖的條件成立或者不成立；假如(a)所述變速桿處于空檔位置，以及(b)，則自動抑制所述變速桿在嚙合/脫離方向的移動，其中(b)是指以下(i)和(iii)兩者之一(i)指示嚙合至所選擇傳動比意圖的條件不成立，(iii)指示嚙合至所選擇傳動比意圖的條件成立，但是，用于嚙合至所述選擇傳動比的基本同步條件不存在，以及假如(a)所述變速桿處于空檔位置，以及(b)假如指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立，并且用于嚙合至所述傳動比的基本同步條件存在，則不抑制所述變速桿在嚙合/脫離方向的移動。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)動機(jī)是一種電子控制發(fā)動機(jī)，還包括以下的邏輯規(guī)則假如(a)所述變速桿處于空檔位置，以及(b)指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立，則自動使發(fā)動機(jī)以一基本同步的轉(zhuǎn)速(ES＝(OS*GRT)±偏移量)轉(zhuǎn)動以便嚙合至所述選擇傳動比。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述變速器系統(tǒng)還包括一壓力傳感器(50)，用于至少在嚙合/脫離方向感測施加在變速桿上的壓力大小和方向，并將指示所述檢測結(jié)果的信號(FA和FF)提供給所述系統(tǒng)控制器，以及，所述感測指示嚙合至所述選擇傳動比意圖的條件成立包括感測施加在所述變速桿上的壓力大小和方向。
22.根據(jù)權(quán)利要求19、20或21所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述變速器(12)包括一個通過所述變速桿(42)換檔的主變速器(14)和一個通過一副變速器促動器(40)換檔的具有可選擇的空檔位置的分級式副變速器(16)，其響應(yīng)于來自所述系統(tǒng)控制器的控制信號(56)，所述邏輯規(guī)則包括以下規(guī)則假如(a)所述變速桿處于被嚙合位置，以及(b)指示脫離所述選擇傳動比意圖的條件成立，則自動使所述副變速器被換至一空檔。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述副變速器被設(shè)置在所述主變速器與所述輸出軸之間。
全文摘要
一種控制器輔助的手動換檔的變速器系統(tǒng)(10),利用一換檔抑制機(jī)構(gòu)(48)來抑制非同步換檔以及速比的非意圖脫離。根據(jù)一變速桿位置傳感器(46)和一壓力傳感器(50)而決定換檔意圖(ITS)和目標(biāo)速比(GR
文檔編號F16H61/02GK1332094SQ0112125
公開日2002年1月23日 申請日期2001年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月27日
發(fā)明者P·J·馬森, A·C·斯蒂尼, D·A·胡赫斯, K·L·馬克斯 申請人:易通公司