專利名稱：用于在車輛行駛過(guò)程中識(shí)別路面條件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為車輛自動(dòng)地識(shí)別路面條件改變的方法。
技術(shù)背景隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地發(fā)展，并且使得可以利用控制計(jì)算機(jī) 和多個(gè)控制元件(例如伺服發(fā)動(dòng)機(jī))來(lái)精確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng) 機(jī)和變速箱之間的自動(dòng)離合器以及變速箱的聯(lián)接元件相對(duì)于彼此的連 接以及斷開(kāi)，從而使得總是可以在正確的轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的換檔，機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)式的自動(dòng)變速器在重型車輛中變得越來(lái)越普 遍。這種自動(dòng)變速器相對(duì)于基于一組行星齒輪并且在輸入側(cè)具有液力 變矩器的傳統(tǒng)自動(dòng)變速器的優(yōu)勢(shì)在于，首先，特別地是在重型車輛的 使用方面，這種自動(dòng)變速器更加簡(jiǎn)單且更堅(jiān)固，并能以低得多的成本 生產(chǎn)，而其次，這種自動(dòng)變速器具有更高的效率，這意味著較低燃料 消耗的期望。上述這種機(jī)械式自動(dòng)變速器強(qiáng)有力地減少了駕駛員的換檔工作， 并且駕駛員在駕駛車輛時(shí)不需要擔(dān)心選擇正確的下一傳動(dòng)比。這些都 在機(jī)械式自動(dòng)變速器內(nèi)考慮。這些公知的機(jī)械式自動(dòng)變速器系統(tǒng)通常 具有對(duì)于公路交通(所謂的發(fā)送和長(zhǎng)途運(yùn)輸)非常優(yōu)選的功能。在這 些應(yīng)用場(chǎng)合中，主要努力在于使平均車速最大化，或使燃料消耗最小。當(dāng)這些對(duì)于公路交通最佳的車輛試圖運(yùn)行或越野時(shí)，這些車輛在 這種條件下的功能并不令人滿意。在越野條件下，必須小心地駕駛車 輛，并且還要有足夠的推進(jìn)力，以能處理行駛阻力上的較大變化(即， 例如隆起，洞，泥坑)。US4569255示出了具有機(jī)械式自動(dòng)變速器的一種布置，其中駕駛 員能通過(guò)檔位選擇器選擇"高阻力運(yùn)行"位置，即越野。然后，變速 箱使得檔位選擇適合于越野條件。上述專利的公開(kāi)內(nèi)容合并于此。本發(fā)明的目的在于即使例如在這樣的條件下，當(dāng)在公路環(huán)境下駕 駛車輛且然后進(jìn)入越野環(huán)境，然后又返回時(shí)，簡(jiǎn)化裝有機(jī)械式自動(dòng)變 速器的車輛的操縱。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的方法是一種用于在車輛行駛過(guò)程期間識(shí)別路面條件 的方法。車輛包括(包括，但不必需限于)發(fā)動(dòng)機(jī)，其被連接以通過(guò)半 自動(dòng)或全自動(dòng)變速器而驅(qū)動(dòng)車輛的至少一個(gè)輪子；至少一個(gè)控制單元， 用于接收輸入信號(hào)，并用于根據(jù)編程的邏輯規(guī)則處理所述信號(hào)，以向 所述變速器發(fā)出命令輸出信號(hào)，用于換檔，其特征在于，當(dāng)檢測(cè)到表 示存在第一路面條件的信號(hào)時(shí)，如果目前的換檔策略為用于不同于所 述第一路面條件的第二路面條件的第二換檔策略，則控制單元被編程 為，將用于所述變速器的換檔策略改變?yōu)閷?duì)于所述第一路面條件最佳 的換檔策略。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于駕駛員在從一種路面條件到另一種路面條件時(shí)，不用作任何特殊的事情就能保持行駛。根據(jù)本發(fā)明的 車輛將在需要的時(shí)候自動(dòng)地改變換檔策略。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例，所述控制單元被編程為當(dāng)記 錄所述車輛的大致垂直運(yùn)動(dòng)的第一預(yù)定圖案與所述車輛在處于所述第 一路面條件下的運(yùn)動(dòng)相類似時(shí)，執(zhí)行改變。根據(jù)本發(fā)明的方法的又一實(shí)施例，所述路面條件信號(hào)包括至少由傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，該傳感器用于測(cè)量車輛駕駛室相對(duì)于車輛車體的 運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的方法的又一實(shí)施例，所述路面條件信號(hào)包括至少由 用于測(cè)量車輛振動(dòng)的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的方法的又一實(shí)施例，所述控制單元被編程成當(dāng)記 錄所述車輛的預(yù)定振動(dòng)基準(zhǔn)值被超過(guò)時(shí)，執(zhí)行改變。根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例，所述控制單元被編程為當(dāng)檢 測(cè)到所述車輛或所述車輛的部件的垂直運(yùn)動(dòng)的加速度，頻率，波長(zhǎng)和/ 或幅度在時(shí)間上的突然改變時(shí)，執(zhí)行改變。在不同的實(shí)施例中，所述 車輛的所述部件可以為所述車輛的車輪，車體或駕駛室。車輪相對(duì)于 車體的運(yùn)動(dòng)是當(dāng)試圖估測(cè)當(dāng)前車輛正在行駛的路面條件的類型時(shí)的影 響最大的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例，車輛還包括至少兩對(duì)車輪。這 個(gè)實(shí)施例特征在于，當(dāng)估測(cè)是否需要改變換檔策略時(shí)，比較并考慮不 同對(duì)車輪中的不同車輪的運(yùn)動(dòng)。這是記錄例如路面是否具有許多隆起或洞的一種簡(jiǎn)單的方式。根據(jù)本發(fā)明的方法的又一實(shí)施例，當(dāng)估測(cè)是否需要改變換檔策略 時(shí)，控制單元使用來(lái)自用于測(cè)量車體振動(dòng)的振動(dòng)傳感器的信號(hào)。已知， 當(dāng)車輛進(jìn)行越野時(shí)，車體振動(dòng)增大。因此，這是記錄路面條件是否改 變的另一種方式。記錄不同的車輛部件(如上所述)的運(yùn)動(dòng)和測(cè)量車 體振動(dòng)的組合還確保良好地估測(cè)到何時(shí)改變換檔策略。本發(fā)明的另一有利實(shí)施例由專利權(quán)利要求1后面的從屬專利權(quán)利 要求限定。


下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，這些附圖用于示例性的目 的，它們示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及技術(shù)背景，且在圖中 圖1示意地示出了本發(fā)明的實(shí)施例的視圖。
具體實(shí)施方式
在一個(gè)實(shí)施例中，車輛裝有內(nèi)燃機(jī)1 (例如柴油機(jī))，所述內(nèi)燃 機(jī)具有曲軸2，所述曲軸2連接至單盤(pán)干板式離合器3，所述離合器被裝在離合器殼體4中。曲軸2不可旋轉(zhuǎn)地連接至輸入軸7，該輸入軸7 可旋轉(zhuǎn)地安裝在變速箱9的殼體8中。在變速箱殼體8中還可旋轉(zhuǎn)地 安裝有主軸IO和副軸11。齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在輸入軸上并可通過(guò)設(shè)置 有連接套筒的同步裝置而被鎖定在輸入軸上，該連接套筒以不可旋轉(zhuǎn) 但可軸向移動(dòng)的方式安裝在輪轂上，該輪轂不可旋轉(zhuǎn)地連接至輸出軸。 利用連接套筒的幫助，可旋轉(zhuǎn)地安裝在主軸上的齒輪能相對(duì)于輸入軸7 被鎖定。當(dāng)連接套筒處于中間位置時(shí)，兩個(gè)齒輪都與它們各自的軸脫 離接合。上述齒輪與同步裝置和連接套筒一起形成了分離齒輪。在副軸11上以旋轉(zhuǎn)固定的方式設(shè)置有其他齒輪，它們均與可旋轉(zhuǎn) 地安裝在主軸IO上的相應(yīng)齒輪嚙合，通過(guò)其他連接套筒的幫助，可將這些其他齒輪鎖定在主軸上。主軸的輸出端布置成通過(guò)推進(jìn)軸而驅(qū)動(dòng) 至少一對(duì)車輪。所有的連接套筒均通過(guò)伺服元件的幫助而可移動(dòng)，該伺服元件可 為上述類型的變速器中使用類型的氣動(dòng)活塞氣缸裝置，該活塞氣缸裝 置在市場(chǎng)上以商標(biāo)名I-SHIFT出售?？刂茊卧?5布置成控制不同的氣動(dòng)操作活塞氣缸裝置，以用于在 變速器的輸入軸7和輸出軸之間接合不同的傳動(dòng)比。控制單元45被編 程具有兩個(gè)不同的換檔策略， 一種對(duì)于公路條件最佳，并且一種對(duì)于 越野條件最佳。與公路換檔策略相比，越野換檔策略并不是實(shí)現(xiàn)盡可能低的燃料消耗或盡可能高的平均車速所最佳的。而是，提高的儲(chǔ)備(margin),例如形式為提高的推進(jìn)功率儲(chǔ)備被優(yōu)先，以及保持換檔數(shù) 量最小。車輛還裝有用于車輪56的懸掛系統(tǒng)55。懸掛系統(tǒng)能優(yōu)選為均結(jié) 合有減震器系統(tǒng)的機(jī)械彈簧式或空氣彈簧式，該系統(tǒng)可包括液壓或氣 動(dòng)伸縮式減震器。機(jī)械彈簧可以為例如片簧(如圖1所示)或螺旋彈 簧。車輪相對(duì)于車體57的運(yùn)動(dòng)可由用于測(cè)量車輪的垂直運(yùn)動(dòng)的傳感 器58測(cè)量到。這些傳感器可以為具有扭矩電位計(jì)59的控制桿式，該 扭矩電位計(jì)可以固定于車輛的框架或車體57上。車輛的前輪和后輪均 設(shè)置有這種傳感器，且控制單元45設(shè)置用于接收關(guān)于不同車輪的垂直 運(yùn)動(dòng)的信息。在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于測(cè)量車體中的振動(dòng)的振動(dòng)傳感器60可 以布置在車體57中的某些地方。控制單元45布置成接收來(lái)自振動(dòng)傳 感器60的信號(hào)。振動(dòng)傳感器60可以為利用壓電材料來(lái)產(chǎn)生信號(hào)的加 速計(jì)，但是也可以采用其他類型的傳感器和材料來(lái)測(cè)量振動(dòng)。從發(fā)動(dòng)機(jī)1傳送出來(lái)的轉(zhuǎn)矩由油門(mén)控制器48(通常為加速器踏板) 以公知的方式控制。加速器踏板位置從角度傳感器49獲得。控制單元 45還根據(jù)加速器踏板位置控制燃料噴射(即，經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元5 控制發(fā)動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩)和對(duì)氣動(dòng)活塞-氣缸裝置的空氣供給，通過(guò)以 上來(lái)對(duì)例如離合器和同步分離齒輪進(jìn)行調(diào)節(jié)。由控制單元45，基于某些測(cè)量到和/或計(jì)算出的參數(shù)，諸如車速， 發(fā)動(dòng)機(jī)速度，車速的變化率，發(fā)動(dòng)機(jī)速度的變化率，油門(mén)控制位置， 油門(mén)控制位置的變化率，車輛制動(dòng)系統(tǒng)的致動(dòng)，當(dāng)前接合的傳動(dòng)比等 來(lái)進(jìn)行檔位選擇和換檔決定，這從現(xiàn)有技術(shù)中已知。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)車輛中的控制單元45進(jìn)行編程，以記錄隨時(shí)間的垂直車輪運(yùn)動(dòng)和垂直車輪運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間變化的突然加速，頻率、波長(zhǎng)和/或幅度的時(shí)間，控制單元45將這解釋為是路面條件已經(jīng) 改變。控制單元45將立刻改變換檔策略，使得變速器的性能對(duì)于新的 路面條件將是最佳的。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)車輪的垂直運(yùn)動(dòng)與預(yù)定圖案一 致改變時(shí)，控制單元45將這這解釋為是路面條件改變，并且相應(yīng)地改 變換檔策略。預(yù)定圖案優(yōu)選存儲(chǔ)在控制單元45的存儲(chǔ)器中。在本發(fā)明又一改進(jìn)的實(shí)施例(未示出)中，控制單元45被編程 為，比較一個(gè)或兩個(gè)前輪相對(duì)于車輛后部中的相應(yīng)車輪的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)例 如前輪之一首先碰到隆起且在一定時(shí)間之后，車輛同一側(cè)上的后輪碰 到同一隆起時(shí)，記錄上述運(yùn)動(dòng)并相互比較。如果存在多于預(yù)定數(shù)量的 記錄到的隆起或洞，則表示路面條件已經(jīng)變化，并且相應(yīng)地，控制單 元將立即改變換檔策略。預(yù)定數(shù)量?jī)?yōu)選存儲(chǔ)在控制單元45的存儲(chǔ)器中。 前輪和后輪可以為分別布置在車輛前部和后部的車輪。前輪和后輪也 可以是例如車輛中的轉(zhuǎn)向輪結(jié)構(gòu)中的前輪和后輪。在本發(fā)明的還一改進(jìn)的實(shí)施例中，控制單元45被編程為記錄來(lái) 自振動(dòng)傳感器60的信號(hào)。當(dāng)振動(dòng)的頻率和/或幅度變化時(shí)，控制單元 45將這解釋為是路面條件變化并相應(yīng)地改變換檔策略。用于頻率和幅 度的預(yù)定基準(zhǔn)值優(yōu)選存儲(chǔ)在控制單元45的存儲(chǔ)器中。例如，處于良好 形狀的平面且水平的公路可以具有對(duì)應(yīng)于小振動(dòng)波動(dòng)的所存儲(chǔ)基準(zhǔn) 值，即，具有小幅度和高頻率的振動(dòng)。用于越野條件的相應(yīng)基準(zhǔn)值將 具有大量不同的頻率和明顯大得多的幅度?？刂茊卧?5可以被編程為連續(xù)地比較基準(zhǔn)值與當(dāng)前的路面條件?；鶞?zhǔn)值可以為一個(gè)頻率平均值 和一個(gè)幅度平均值，這些平均值可表示例如越野類的多種條件。如果 當(dāng)前的路面條件為公路條件，則控制單元45將執(zhí)行對(duì)于這種公路條件最佳的換檔策略，并且連續(xù)地與用于越野條件的振動(dòng)基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。當(dāng)控制單元45通過(guò)振動(dòng)傳感器60記錄到具有與越野基準(zhǔn)值相比更多 頻率和更高幅度的振動(dòng)時(shí)，控制單元45將這解釋為是路面條件變化， 并且因此相應(yīng)地調(diào)整換檔策略。除了越野和公路條件分組之外的其他 路面分組也是可能的。例如，從飛機(jī)起落跑道質(zhì)量到耕地質(zhì)量，可具 有若干不同質(zhì)量等級(jí)的路面條件。在本發(fā)明的另一改進(jìn)的實(shí)施例中，控制單元45被編程為記錄車 輛駕駛室(未示出)相對(duì)于車輛的車體的垂直運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例中，駕駛室裝有駕駛室懸掛系統(tǒng)，用于增加行駛舒適性。如上 述實(shí)施例中，控制單元45可被編程為檢測(cè)駕駛室運(yùn)動(dòng)的加速度、頻 率、波長(zhǎng)和/或幅度隨時(shí)間的變化?？刂茊卧?5可被編程為將這種變 化解釋為是路面條件變化。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，路面條件的變 化可以通過(guò)比較不同路面條件情況下的預(yù)定駕駛室運(yùn)動(dòng)圖案和當(dāng)前檢 測(cè)到的路面條件來(lái)記錄。當(dāng)控制單元記錄當(dāng)前的駕駛室運(yùn)動(dòng)與同當(dāng)前 的換檔策略不相對(duì)應(yīng)的預(yù)定圖案中的一個(gè)類似時(shí)，記錄路面條件改變， 并且執(zhí)行與新的路面條件相對(duì)應(yīng)的換檔策略。圖1中示出的實(shí)施例包括振動(dòng)傳感器60和車輪運(yùn)動(dòng)傳感器58。 可以使得根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例只具有上述檢測(cè)車輛或車輛的部件(諸 如車輪)運(yùn)動(dòng)的方式中的一種，以用于識(shí)別路面條件，或具有兩種或 多種上述方式的組合。當(dāng)利用幾種方式時(shí)，將可獲得用于當(dāng)前路面條 件的更加可靠的信號(hào)。本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為限于上述實(shí)施例，而是相反，在后附的專利權(quán) 利要求的范圍內(nèi)可以想到多種其他進(jìn)一步的變型和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在車輛行駛期間識(shí)別路面條件的方法，所述車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其被連接用以通過(guò)半自動(dòng)或全自動(dòng)變速器(9)而驅(qū)動(dòng)所述車輛的至少一個(gè)車輪；至少一個(gè)控制單元(45)，用于接收輸入信號(hào)并用于根據(jù)編程的邏輯規(guī)則處理所述信號(hào)，以向用于換檔的所述變速器(9)發(fā)出命令輸出信號(hào)，其特征在于，當(dāng)檢測(cè)到表示存在第一路面條件的信號(hào)時(shí)，如果目前的換檔策略為用于不同于所述第一路面條件的第二路面條件的第二換檔策略，則所述控制單元(45)被編程為，將用于所述變速器(9)的換檔策略改變?yōu)閷?duì)于所述第一路面條件最佳的換檔策略。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制單元(45) 被編程為，當(dāng)記錄所述車輛的大致垂直運(yùn)動(dòng)的第一預(yù)定圖案與所述車 輛在處于所述第一路面條件下的運(yùn)動(dòng)相類似時(shí)，執(zhí)行所述改變。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述路面條件信號(hào) 包括至少由用于測(cè)量所述車輛的駕駛室相對(duì)于所述車輛車體的運(yùn)動(dòng)的 傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述路面條件信號(hào) 包括至少由用于測(cè)量所述車輛中的振動(dòng)的傳感器(60)產(chǎn)生的信號(hào)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述控制單元 (45)被編程為，當(dāng)記錄所述車輛的預(yù)定振動(dòng)基準(zhǔn)值被超過(guò)時(shí)，執(zhí)行所述改變。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制單元(45) 被編程為，當(dāng)檢測(cè)到所述車輛或所述車輛的部件的垂直運(yùn)動(dòng)的加速度， 頻率，波長(zhǎng)和/或幅度在時(shí)間上的突然改變時(shí)，執(zhí)行所述改變。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述車輛的所述 部件為所述車輛的至少能夠相對(duì)所述車輛的車體以垂直方式移動(dòng)的至少一個(gè)車輪(56)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，所述車輛還包括至少兩對(duì)車 輪，其特征在于，當(dāng)估測(cè)所述路面條件是否已經(jīng)改變時(shí)，還比較并考 慮不同對(duì)車輪中的不同車輪的大致垂直運(yùn)動(dòng)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第 一路面條件為越野條件，并且所述第二路面條件為公路條件。
全文摘要
一種用于在車輛行駛過(guò)程中識(shí)別路面條件的方法。所述車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其具有通過(guò)離合器(3)而連接至機(jī)械式自動(dòng)變速器(9)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸。變速器輸出軸連接至車輛的至少一個(gè)從動(dòng)車輪，且系統(tǒng)還包括具有用于測(cè)量車輛的車輪相對(duì)于車輛車體(57)的垂直運(yùn)動(dòng)的傳感器(58)的車輛懸掛系統(tǒng)(55)，至少一個(gè)控制單元(45)，其用于接收多個(gè)輸入信號(hào)并根據(jù)編程的邏輯規(guī)則處理這些信號(hào)，以向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出對(duì)于扭矩請(qǐng)求的命令輸出信號(hào)，并且向用于換檔的變速器和離合器發(fā)出信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)行駛條件時(shí)，如果目前的換檔策略為用于第二路面條件的第二換檔策略，則控制單元發(fā)送表示第一路面條件的信號(hào)，并對(duì)控制單元編程，將用于變速器的換檔策略改變?yōu)閷?duì)于第一路面條件最佳的換檔策略。路面條件中的一個(gè)可以為越野條件。
文檔編號(hào)F16H59/60GK101263325SQ200680033137
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者安德斯·埃里克森, 馬庫(kù)斯·斯滕 申請(qǐng)人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司