自動機械變速系統的同步和齒輪嚙合傳感邏輯的製作方法
2023-07-06 04:49:36 2
專利名稱：自動機械變速系統的同步和齒輪嚙合傳感邏輯的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械變速器的起碼部分自動化的控制系統/方法。更準確地說，在本發明的最佳實施例中，提供了機械變速器控制邏輯，它允許利用速度信號，例如發動機/輸入軸轉速和輸出軸轉速來確定變速系統中的變速器的嚙合和分離(空檔)的狀態，所述變速系統利用控制發動機速度來造成使目標齒輪比嚙合所需的同步條件。
利用所謂雙H型控制器的組合式工作範圍變換(Compound range)型機械變速器在現有技術中是熟知的，如參考美國專利3,429,202；4,561,325；4,455,883；4,663,725和4,944,197所看到的那樣，其公開的內容作為本文的參考，這種機械變速器利用變速杆的移動來自動地選擇副變速器換擋，而無需操作者使用按鈕或槓桿來選擇工作範圍變換。
把分動器和工作範圍變換型(range type)結合起來的組合式機械變速器廣泛用於重型車輛，它對於現有的技術來說是熟知的，如參考美國專利4,754,665；4,944,197；5,193,410和5,390,561所看到的那樣，其公開的內容作為本文的參考。
組合式機械變速器的半自動換擋系統在現有技術中是已知的，它已在美國專利4,722,248和5,038,627中公開，其公開的內容作為本文的參考，所述系統在手工換擋到最高齒輪比組合之後，就只在這最高組合的範圍內進行自動換擋。另一種機械變速器的半自動換擋系統在現有技術中也是已知的，它已在美國專利5,053,961中公開，真公開的內容作為本文的參考，所述系統要求司機手動中斷扭矩和/或達到同步條件。
在一種起碼部分自動化的系統中，利用發動機油門控制器，例如發動機高頻振動器(engine dither)，在無需操作主離合器的情況下，造成換到空擋所需的非扭矩鎖定狀態，這種系統在現有技術中是已知的，它已在美國專利4,850,236和5,105,357中公開，其公開的內容作為本文的參考。
在一種部分自動化的機械變速器系統中，在主離合器嚙合的情況下，利用發動機油門來控制輸入軸轉速，這種系統在現有技術中是熟知的，如參考美國專利4,360,065；5,335,566和5,272,939所看到的那樣，其公開的內容作為本文的參考。
美國專利5,435,212公開了一種半自動換擋系統，對於每個變速杆位置，這半自動換擋系統有自動分動器換擋功能，從而使」(2＋1)×(2)×(2)」型組合式10速變速器的操作象操縱5速自動變速器那樣容易，所述專利公開的內容作為本文的參考。
如公開內容所表明的那樣，上述的系統對於某些應用來說不能令人完全滿意，因為其控制邏輯只基於輸入信號或基於表示輸入軸轉速(IS)、輸出軸轉速(OS)和目標齒輪比(GRT)數值的存儲值，就不能分辨出目標齒輪比的嚙合與為造成同步條件以實現嚙合目標齒輪比的發動機意圖之間的差別。這要求採用例如位置傳感器等附加的傳感器或附加的控制程序。
根據本發明，提供這樣一種自動機械變速器系統的控制邏輯，它允許根據輸入軸轉速和輸出軸轉速來確定目標齒輪比的嚙合，為實現目標齒輪比的嚙合，需要達到同步，通過讓發動機以同步速度帶動輸入軸(在主離合器接合的情況下，發動機轉速等於輸入軸轉速(ES＝IS))來實現同步，以便在給定的輸出軸轉速的情況下嚙合目標齒輪比(ES＝IS＝(OS*GRT)±X)。
上述的功能是通過採用這樣的控制邏輯來實現的，其中，在主離合器接合以及變速器處在空擋的情況下，為嚙合目標齒輪比，控制發動機油門，使發動機轉速等於這樣的轉速，後者並不剛好為嚙合目標齒輪比的真正同步速度，而是偏離真正同步速度，其第一級偏離值等於約+60轉/分鐘或-60轉/分鐘，最好是約-60轉/分鐘(RPM)(ES＝IS＝(OS*GRT)＋X)，如果在預定的期間內輸入軸轉速處在小於第一偏離值的第二偏離值(|X|＞|Y|)內，大約±20轉/分鐘RPM時，(((OS*GRT)－Y)≤IS≤((OS*GRT)＋Y)，則可實現目標齒輪比的嚙合。
相應地，利用本發明的控制邏輯，可以利用表示輸入和輸出軸轉速的信號來證實目標齒輪比的嚙合，而不會有發動機同步所引起的錯誤確定。
根據以下結合附圖對最佳實施例進行的描述，就會明白本發明的這個和別的目的及優點。
圖1和1A為由工作範圍變換和分動器結合而成的組合式機械變速器的平面圖。
圖2說明圖1的現有技術的變速器的變速杆擋位圖。
圖3是本發明的半自動換擋變速器系統最佳實施例的方框原理圖。
圖4是說明本發明的控制系統/方法的換擋點邏輯的曲線圖。
圖5A-5D是本發明最佳實施例的流程圖。
圖6是本發明的圖解說明。
推薦實施例的描述為了便於參考，將在下面描述中使用某些術語，但這些術語不是限制性的。詞」向上」、」向下」、」向右」、」向左」用來指明附圖中的方向，以此方向作參考。詞」向前」、」向後」分別用來指出按通常安裝在車輛上時變速器的前、後端，也就是圖1變速器的左、右側。詞」向裡」、」向外」分別用來指出指向所述裝置或其中指定部件的幾何中心的方向和從幾何中心向外的方向。這些術語將包括上面特別提到的詞、衍生的詞和相似意思的詞。
詞」組合式變速器」是用來指明這樣的改變速度或改變齒輪的變速器，它有一主變速器段和一副驅動後續單元，例如副變速器段，主副彼此串聯連接，藉此，在主變速器段所選的齒輪減速可進一步與在副變速器段所選的齒輪減速相互組合。在此所用的詞」換上檔」將表示從較低速齒輪比換檔為較高速齒輪比，而詞」換下檔」將表示從較高速齒輪比換檔為較低速齒輪比。
圖1和1A說明工作範圍變換(range)與分動器結合成的組合式變速器10，它特別適於由本發明的半自動換擋控制系統來控制。變速器10包括主變速器段12和與之串聯的副變速器段14，它們有工作範圍變換型的和分動器型的齒輪傳動裝置。在典型的情況下，變速器10安裝在多段單一外殼16內，變速器10有一輸入軸18，它由原動機，例如由柴油發動機通過主摩擦離合器來驅動，主摩擦離合器可選為分離狀態，而通常為接合狀態。
在主變速器段12中，輸入軸18帶動輸入齒輪20，以驅動起碼一組中間軸組件22。如現有技術中熟知的那樣，如美國專利3,105,395和3,335,616所說明的那樣(其公開的內容作為本文的參考)，最好，輸入齒輪20同時驅動多個大致相同的主段中間軸組件，使其以大致相同的轉速轉動。每個主段中間軸組件包括一個主段中間軸24，它由外殼16上的軸承26和28所支持，並且備有固定在它上面的主段中間軸齒輪30、32、34、36和38。幾個主段驅動齒輪或主軸齒輪40、42和44繞著變速器主軸46，並通過滑動離合器套環48和50有選擇地一次把其中的一個主軸齒輪接合到主軸46以便與其一起轉動，如本專業中熟知的那樣。離合器套環48也可以用來把輸入齒輪20接合到主軸46，以便使輸入軸18直接驅動主軸46。每個主段主軸齒輪最好都繞著主軸46旋轉，並與相關的中間軸齒輪組常嚙合，而且被這些中間軸齒輪組承託住，上述的美國專利3,105,395和3,335,616十分詳細地解釋了中間軸齒輪組的安裝方式和由此帶來的優點。典型的情況是，藉助於與變速杆安裝組件56相關的換檔撥叉52和54來分別改變離合器套環48和50的軸向位置，如本專業中知道的那樣，變速杆安裝組件56可以是多檔導軌型或單檔軸型，並且這兩種型的變速杆安裝組件都是利用變速杆57來手動控制的。在最佳實施例中，離合器套環48和50是熟知的非同步的雙動爪式離合器(double-acting jaw clutch)型。
主段主軸齒輪44是倒檔齒輪，並且通過一般的中間空轉齒輪57(見圖1A)與中間軸齒輪38常嚙合。主段中間軸齒輪32可用來為動力輸出裝置等等提供動力。爪式離合器48和50是三位置離合器，即它們可放在軸向的中心非移置的非嚙合位置，如圖所示，或是向右盡頭的嚙合位置，或是向左盡頭的嚙合位置。
副變速器段14與主變速器段12串聯連接，並且是三層、四速分動器/工作範圍變換(range)結合型的，如前述的美國專利4,754,665和5,390,561所說明的那樣。主軸46伸進副變速器段14，並在輸出軸58的向內端形成樞軸，此輸出軸58從變速器的後端伸進副變速器段14。
在最佳實施例中，副變速器段14包括多個大致相同的中間軸組件60(見圖1A)，每個組件包括副中間軸62，它由軸承64和66支承在外殼16中，並帶動三個副段中間軸齒輪68、70和72，後者固定在此中間軸上並與其一起轉動。副中間軸齒輪68支承著副段分動器齒輪74並與其常嚙合。副中間軸齒輪70支承著副段分動器/工作範圍變換齒輪76並與其常嚙合，齒輪76在輸出軸的末端並圍繞著此輸出軸58，此末端緊鄰著同軸的主軸46的內端。副中間軸齒輪72支承著副段工作範圍變換(range)齒輪78並與其常嚙合，齒輪78圍繞著輸出軸58。相應地，把副段中間軸齒輪68和分動器齒輪74定義為第一齒輪層，把副段中間軸齒輪70和分動器/工作範圍變換齒輪76定義為第二齒輪層，把副段中間軸齒輪72和工作範圍變換齒輪78定義為第三齒輪層，這些都是組合的分動器和工作範圍變換(range)結合型副變速器段14的齒輪層，又稱為齒輪組。
利用滑動雙側爪式離合器套環80來有選擇性地把分動器齒輪74或分動器/工作範圍變換齒輪76耦合到主軸46，而利用雙位置同步離合器組件82來有選擇地把分動器/工作範圍變換齒輪76或工作範圍變換齒輪78耦合到輸出軸58。雙動爪式離合器套環80的結構和功能與用於主變速器段12的滑動離合器套環48和50的結構和功能大體相同，並且雙作用同步離合器組件82的功能與現有技術的雙作用同步離合器組件的功能大體相同，後者的例子可參考美國專利4,462,489；4,125,179和2,667,955，其公開的內容作為本文的參考。上述的同步離合器組件82是屬於上述的美國專利4,462,489所描述的銷型。
分動器爪式離合器80是雙側或雙動離合器組件，它可有選擇地移到最右邊或最左邊，以分別把齒輪76或齒輪74嚙合到主軸46上。在現有的技術中，分動器爪式離合器80由換擋撥叉84來移動其軸向位置，而換擋撥叉84由雙位置活塞致動器86來控制，後者通過操作換擋手柄上的司機選擇開關(例如按鈕或類似的東西)而起作用，如現有技術所知的那樣。雙位置同步離合器組件82也是可以有選擇地移到最右邊或最左邊位置的雙位置離合器，用來有選擇地把齒輪78或齒輪76與輸出軸58相離合。離合器組件82由換擋撥叉88來移動其位置，而換擋撥叉88由雙位置活塞裝置90來控制，將在下面對所述裝置90的致動和控制操作作更詳細的描述。
正如通過參數圖1-2可以明白的，通過有選擇地使分動器離合器80和工作範圍離合器82的軸上位置處在向前和向後的位置，可以得到四個不同的主軸對輸出軸的轉速比。相應地，副變速器段14是工作範圍變換和分動器結合型的三層副段，它有四個速度或四個相應的輸入(主軸46)和輸出(輸出軸58)的驅動比。主段12有一個倒檔和三個可供選擇的向前速度檔。可是，各可選擇的主段向前齒輪比中的一個，即與主軸齒輪42有關的低速齒輪比，它不用於高速範圍。這樣，變速器10就被恰當地設計為」(2＋1)×(2)×(2)」型變速器，它有九或十個可選擇的前向速度檔，具體的速度檔數取決於是否希望把低齒輪比分為兩個檔，以及這樣做的實用性。離合器82，即工作範圍離合器應是同步離合器，而雙動離合器套環80，即分動器離合器不必是同步的。
根據現有技術，如上述美國專利4,944,197所公開的那樣，主段齒輪比由手動變速杆來選擇和執行，分動器換檔則通過操作手動選擇器槓桿或按鈕來手動選擇，並由遙控的雙位置致動器來執行，選擇器槓桿或按鈕通常安裝在變速杆上或裝在換檔手柄上。手動或自動地選擇工作範圍變換，並由遙控的雙位置致動器來執行。可採用獨立的工作範圍變換控制按鈕/槓桿，或也可採用圖2所示的」雙H」型控制的槓桿。這種工作範圍變換和分動器的致動器與控制方法在現有技術中是已知的，如參考美國專利4,788,889所看到的那樣，其公開的內容作為本文的參考。
圖2是現有技術的變速器10的換擋檔位圖。每個變速杆位置分成上下兩格以指明分動器的換擋，而從」H」圖的3/4和5/6腿沿水平方向移到」H」圖的7/8和9/10腿，則指定為從變速器的低工作範圍到高工作範圍。如上所討論的，在現有技術中，分動器換擋通常是靠司機操作分動器按鈕之類的東西來執行的，通常按鈕裝在變速杆手柄上。工作範圍離合器換擋組件的操作自動地對齒輪變速杆在檔位圖中心與最右腿之間的移動作出反應，如圖2所示。這種普通型式的工作範圍變換裝置在現有技術中是已知的，如參考上述美國專利3,429,202；4,455,883；4,561,325和4,663,725所看到的那樣。
再次參考圖2，假如希望變速器有普遍相等的比步長，則主段的比步長應普遍相等，而分動器的步長應普遍為主段比步長的平方根，並且換擋步長應大約等於主段比步長的N次方，其中N等於在兩個工作範圍中所發生的主段比步長的步數(the numberr of main section ratiosteps occurring in both ranges)(即在(2＋1)×(2)×(2)的變速器10中，N＝2)。給出所希望的理想比值，就可選定齒輪系統，使其接近這些比值。在上述的例子中，分動器的步長大約是33.3％，而工作範圍變換步長大約是316％，此數值對有約78％步長的」(2＋1)」主變速器段來說是合適的，因為1.78的平方根等於1.33，1.78的平方(即，N＝2)等於3.16。
為了使司機在把變速杆移到圖2所示的檔位圖最右腿之外，不再需要操縱別的任何控制裝置，就能完成變速器10的工作範圍(range)段的換擋，提供一種工作範圍(range)控制閥組件，以便向位於活塞組件90的從動閥92提供信號，來移動換檔撥叉88。
根據本發明，起碼，變速器10的向前換擋可以通過車輛半自動換擋系統100半自動地實現，如圖3所示。從圖3可以看到，組合型變速器10包括一個與副段14相耦合的主段12，所述變速器由本發明的換擋系統所控制。主段12包括輸入軸18，在運轉中，輸入軸18通過主離合器104與車輛發動機102的驅動軸或曲軸相耦合，而副段14的輸出軸58通常通過一驅動軸運轉耦合到車輛的驅動輪(圖中沒表示)。
可以根據所規定的檔位圖，通過改變變速杆57位置，來選擇從主變速器段12中可得到的變速比，以便嚙合主段12所希望的特定的變速比。如將要描述的那樣，不需要操縱主離合器104、也不需要進行手動同步。系統最好包括感知換擋意圖的裝置，並自動地作出反應，以解除扭矩鎖定狀態或將扭矩減至最小，從而允許較易地從嚙合的主段齒輪比換擋到主段空檔，並進一步允許預先選好所要的分動器換擋，以便一旦扭矩中斷和換到空檔，就能迅速的完成換擋。
系統100包括傳感器106，用來檢測發動機轉速(ES)；傳感器108，用來檢測輸入軸轉速(IS)和傳感器110，用來檢測輸出軸轉速(OS)並且提供代表這些量的信號。可用電子學方法來控制發動機102，包括在電子數據鏈路(DL)上通信的電子控制器112，該電子數據鏈路遵照諸如SAE J-1922、SAE J-1939、ISO 11898或之類的工業標準協議運行。油門位置(驅動請求)是選擇換擋點的重要參數，在其它控制邏輯中，它也是重要的參數。可設置獨立的油門位置傳感器113，或者可以從這數據鏈路檢測油門位置(THL)。
腳踏的離合器踏板115控制主離合器，而傳感器114提供表示離合器接合或分離狀態的信號(CL)。也可以通過比較發動機轉速和輸入軸轉速來檢測主離合器的狀態。分動器的致動器116用以根據指令輸出信號來操作分動器的離合器82。變速杆57有手柄118，後者裝有傳感裝置或按鈕120，通過它可感知司機換擋的意圖。傳感器122提供表示司機是否有換擋到空檔的意圖的信號(ITS)。可以用各種其它傳感器來感知變速杆的移動，如參考SAE Paper No.840307可以明白的那樣。
司機的控制顯示單元124包括六位置檔位圖的圖解表示以及其上的各個可發光的按鈕或其它顯示元件126、128、130、132、134和136，它們代表可選的嚙合位置中的每一個。該單元還包括按鈕138，它連接到桌球式控制器，用來選擇分動器的高或低工作範圍，用於進行分動器的從停止到起動的位置選擇。其選擇結果由小燈142和144指示。
所述系統包括控制單元146，它最好是美國專利4,595,986和4,361,065中所說明的那種以微處理器為基礎的控制單元，這些專利公開的內容作為本文的參考，所述控制單元接收各種輸入信號，並根據預先確定的規則處理這些信號，以便向系統致動器，例如，分動器段的致動器116、發動機控制器112和顯示單元124送出指令輸出信號150。可以設置單獨的系統控制器146，或者可使用在電子數據鏈路上通信的發動機控制器112。
分動器的致動器116可以是雙位置裝置，或例如系列號為08/597,304的共同未決的美國專利申請中所示的那樣，為三位置裝置，即有一個可選可保持的分動器段空檔。
可在無需司機幹預的情況下自動實現前向動態僅分動器的換擋，例如從三到四和從四到三換擋。舉例來說，假如致動器為三位置分動器致動器，在檢測到分動器換擋所需的信號後，ECU 146將向致動器116發出指令，以使致動器偏移到空檔，並指令發動機控制器112中斷扭矩或將扭矩減至最小。一旦檢測到已進入分動器空檔，將指令發動機在當前輸出軸轉速下達到目標齒輪比所需的同步發動機轉速(ES＝IS＝OS*GRT±ERROR)。根據反應時間和各軸的轉速和加速度來確定嚙合時間，使其剛好偏離同步速度，以防止撞擊離合器。在上述的美國專利4,722,248和5,435,212中描述了這種自動分動器換擋系統。
可以在一個期間內將輸入軸轉速/輸出軸轉速與已知的齒輪比(IS/OS＝GRj＝1-10±Y？)進行比較，從而得知變速器10是處在嚙合還是空檔狀態。可用位置傳感器來代替或輔助輸入軸和輸出軸轉速邏輯。
在為嚙合目標齒輪比而進行的同步化過程中，令發動機轉速向著比真正的同步速度(ES同步＝OS*GRT-45RPM)高或低(最好是低於)約30至100RPM(最好是約60RPM)的速度改變，並保持在所述速度上，以便實現爪式離合器的無撞擊的高質量嚙合。為證實目標齒輪比是否嚙合，系統在約100到400毫秒的期間內，等待輸入軸轉速達到這樣的轉速，即等於輸出軸轉速乘以目標齒輪比的數值，再加或減約10至30RPM(IS＝OS*GRT±20RPM)。
如圖6中示意地說明的上述的邏輯使得能夠基於輸入和輸出軸轉速來確定變速器的嚙合和空檔狀態，而把因發動機同步引起的錯誤讀出的可能性減到最小。
當為偶數比(即，當處在高分動器比)時，並且超過給定的發動機轉速/輸入軸轉速(例如，給定的柴油發動機轉速約為1,375RPM，而它已達到2,100RPM)，則變速杆換高速檔(同時分動器自動換低速檔)是合適的，並且如果司機要求的話，系統將半自動地執行這些操作。與此類似，當為奇數比(即，當處在低分動器比)時，並且低於給定的發動機轉速/輸入軸轉速(例如，給定的柴油發動機轉速約為1,375RPM，而它只達到1,350RPM)，則變速杆換低速檔(同時分動器自動換高速檔)是合適的，並且如果司機要求的話，系統將半自動地執行這些操作。圖4說明了自動分動器換擋點和合適的變速杆換擋點。應當指出，分動器換擋是自動地執行的，而與伴隨的分動器換擋一起的變速杆換擋則要司機起動並操縱主段爪式離合器。
顯示單元124將告訴司機當前嚙合的齒輪比變速杆位置和當前合適的變速杆位置，如果這兩位置不相同的話。在一個實施例中，當前嚙合的齒輪比的變速杆位置將用穩定發光的按鈕來表示，而當前合適於變速杆換擋的變速杆位置將用閃光的按鈕來表示。
假定嚙合第四齒輪並且輸入軸轉速為1,525RPM，則3/4檔按鈕130穩定發光，表明第三或第四齒輪被嚙合，並且，由於換高速檔進入第五檔是合適的，所以5/6按鈕132將閃光。司機可選擇留在第四檔或認定要換到第五檔。
如果司機已把變速杆移到空檔，並且藉助嚙合的主離合器確認是空檔，則3/4按鈕將不再發光，而當完成適當的分動器換擋時，控制器146向發動機控制器發出指令，讓發動機和輸入軸轉速達到同步值(在這例子中，分動器從分動器高速到分動器低速換擋)。一旦確認存在同步條件，司機就可在無需使用離合器的情況下容易地換擋到5/6的檔位上。一旦確認第五擋嚙合，5/6按鈕132將穩定地發光。
換擋手柄118最好包括傳感器或換擋意圖按鈕120，司機可利用它來表示他打算開始變速杆換擋程序。一旦接收到換擋意圖信號(ITS)，控制器146就發出指令，通過操縱油門(throttle)來解除扭矩鎖定，並且預選所要求的分動器換擋。這樣做允許容易地從嚙合的齒輪比(第四檔)換擋到空檔，而無需司機操縱油門或使離合器分離，並且可迅速地進行分動器換擋。在美國專利4,850,236和5,105,357中，十分詳細地描述了這種無需離合器分離、只需操縱發動機就能解除扭矩鎖定的方法。
當在空檔時，司機通常將形成一種何時換擋到目標齒輪比的節律。另一種方法是，系統可通知司機，何時發動機速度處在同步速度或足夠地接近同步速度，以至允許變速杆移到目標變速杆的位置。這可以採用報警鈴、獨立的」可換擋」的燈光和/或簡單地改變目標變速杆位置按鈕的閃光頻率。美國專利4,023,443所提供的另一種可供選擇的辦法是，通知司機的方式還包括在同步條件達到之前，防止或者禁止換擋，所述專利公開的內容作為本文的參考。還有，取代點亮例如3/4檔位按鈕130這樣的整個檔位按鈕，代之以為每個齒輪比提供個別控制和點亮的按鈕之類的東西(即，為兩個倒檔和十個前進檔齒輪比中的每一個提供分別控制的顯示元件)。
一旦完成換擋並得到證實，油門的控制權就交還給司機。除了從停止到起動的操作外，不打算使用離合器踏板115。如果在換擋操作期間，人工地使離合器分離，則油門的控制權馬上交還給司機。
不停地監控輸出速度(OS)，如果在換擋程序期間，速度改變引起最佳齒輪比變化，就會用閃光按鈕來指出新的最佳齒輪比，並且為此而進行同步。
在沒有換擋意圖傳感器的情況下，為完成變速杆換擋(例如從第四到第五檔換擋)，司機將從3/4檔位換擋到空檔，這時，如果離合器104處在接合狀態，司機將使分動器變換到所希望的低速檔，並控制發動機油門，使發動機和輸入軸轉速達到同步速度，以便嚙合目標齒輪比(ES＝IS＝(OS*3.16)±X)，在本例中，第五齒輪比就是目標齒輪比。一旦第五齒輪比嚙合，並得到證實，5/6按鈕將穩定地發光，並且將把油門控制權還給司機。在許多運行條件下，為換擋到空檔，要求司機操縱油門和/或主離合器。
類似的邏輯可用於控制或檢測已嚙合的或正在嚙合的離合器齒的速度差。在此情況下，離合器48和50都以輸出軸轉速乘以目標齒輪比中的副段比(SO*GRAT)的速度轉動，而固定在齒輪上的離合器的另一半則以輸入軸轉速乘以目標齒輪比中的主段比(IS*GRMT)的速度轉動。舉一例子，為了造成嚙合中的主段離合器兩端的60RPM的速度差，假定副段已適當嚙合，則發動機速度和輸入軸轉速應為ES＝IS＝((OS*GRAT)-60)/GRMT。
雖然本發明的控制系統/方法的許多特徵可用在許多類型的變速器上，但本發明特別適用於分動器型變速器或具有自動的工作範圍變換特徵的分動器和工作範圍變換型結合的變速器(見美國專利5,000,060，其公開的內容作為本文的參考)，因為，對於給定的前進檔齒輪比的數目，這類變速器需要最少的變速杆換擋操作次數。最好，如果當時適合於不進行變速杆換擋，則換擋意圖信號將得不到響應。
萬一系統100完全或部分失效，變速器10仍能被驅動，不過以勉強(limp-home)的方式，這時變速器10作為寬的比步長的二、三、或五前進檔變速器來使用。
雖然已經帶有一定的特殊性地描述了本發明，但是，顯然對最佳實施例的描述僅僅作為例子，可以在不超出下面權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下，作出許多形式上和細節上的改變。
權利要求
1.一種控制起碼部分地自動化的變速器系統的方法。該系統包括機械變速器、傳感裝置和系統控制器，所述機械變速器具有由可控發動機驅動的輸入軸、輸出軸和多個可選擇性地接合和分離的爪式離合器，後者可有選擇地嚙合和分離數值已知的被選齒輪比；所述傳感裝置用來提供表示輸入軸轉速(IS)和輸出軸轉速(OS)的信號；所述系統控制器用來接收輸入信號，後者包括表示輸入軸轉速(IS)和輸出軸轉速(OS)的所述信號，並根據預先確定的邏輯規則來處理所述輸入信號，以發送指令輸出信號到系統的各致動器，後者包括用來控制發動機速度的發動機控制器，其特徵在於所述方法包括為了從空檔到目標齒輪比(GRT)的嚙合，指令所述發動機控制器，使所述發動機以這樣的速度旋轉，從而使得輸入軸轉速等於下述兩項的和(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第一偏離值(ES＝IS＝(OS*GRT)＋X)；以及在第一預定時間間隔內，當檢測到的輸入軸轉速等於或大於下述兩項的差(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第二級正偏離值，和等於或小於下述兩項的和(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第二級正偏離值，((OS*GRT)－Y)≤IS≤((OS*GRT)＋Y))時，則決定嚙合一種齒輪比，所述第一偏離值的絕對值超過第二偏離值(|X|＞Y)。
2.權利要求1的方法，其特徵在於所述第一偏離值的所述絕對值等於或大於所述第二偏離值的兩倍(|X|≥2Y)。
3.權利要求1的方法，其特徵在於所述第一偏離值具有負值。
4.權利要求2的方法，其特徵在於所述第一偏離值具有負值。
5.權利要求1的方法，其特徵在於所述第一偏離值的絕對值等於大約40到60轉/分鐘(RPM)。
6.權利要求2的方法，其特徵在於所述第一偏離值的絕對值等於大約40到60RPM。
7.權利要求3的方法，其特徵在於所述第一偏離值的絕對值等於大約40到60RPM。
8.權利要求1的方法，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
9.權利要求2的方法，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
10.權利要求3的方法，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
11.權利要求5的方法，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
12.權利要求1的方法，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
13.權利要求2的方法，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
14.權利要求5的方法，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
15.權利要求6的方法，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
16.權利要求1的方法，其特徵在於進一步包括在第一預定時間間隔內，當檢測到的輸入軸轉速等於或大於下述兩項的差(1)輸出軸轉速與任何齒輪比數值的乘積，(2)第三級正偏離值，以及等於或小於下述兩項的和(1)輸出軸轉速與任何齒輪比數值的乘積，(2)第三級正偏離值，((OS*GRT)－Z)≤IS≤((OS*GRT)＋Z)時，則決定分離所有的齒輪比，所述第一偏離值的絕對值超過第三偏離值(|X|＞Z)。
17.一種控制起碼部分自動化的變速器系統的控制系統，所述變速器系統包括機械變速器、傳感裝置和系統控制器，所述機械變速器有由可控發動機驅動的輸入軸、輸出軸和多個可選擇性地接合和分離的爪式離合器，後者可有選擇地嚙合和分離數值已知的被選齒輪比；所述傳感裝置用來提供表示輸入軸轉速(IS)和輸出軸轉速(OS)的信號；所述系統控制器用來接收輸入信號，後者包括表示輸入軸轉速(IS)和輸出軸轉速(OS)的所述信號，並根據預先確定的邏輯規則來處理所述輸入信號，以發送指令輸出信號到系統的各致動器，後者包括用來控制發動機速度的發動機控制器，其特徵在於所述邏輯規則包括在下面情況有效的規則為了從空檔到目標齒輪比(GRT)的嚙合，指令所述發動機控制器，使所述發動機以這樣的速度旋轉，從而使得輸入軸轉速等於下述兩項的和(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第一偏離值(ES＝IS＝(OS*GRT)＋X)；以及在第一預定時間間隔內，當檢測到的輸入軸轉速等於或大於下述兩項的差(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第二級正偏離值，和等於或小於下述兩項的和(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)所述第二級正偏離值，((OS*GRT)－Y)≤IS≤(OS*GRT)＋Y))時，則決定嚙合一種齒輪比，所述第一偏離值的絕對值超過第二偏離值(|X|＞Y)。
18.權利要求17的控制系統，其特徵在於所述第一偏離值的所述絕對值等於或大於所述第二偏離值的兩倍(|X|≥2Y)。
19.權利要求17的控制系統，其特徵在於所述第一偏離值具有負值。
20.權利要求18的控制系統，其特徵在於所述第一偏離值蛤有負值。
21.權利要求17的控制系統，其特徵在於所述第一偏離值絕對值等於大約40到60RPM。
22.權利要求18的控制系統，其特徵在於所述第一偏離值絕對值等於大約40到60RPM。
23.權利要求19的控制系統，其特徵在於所述第一偏離值的絕對值等於大約40到60RPM。
24.權利要求20的控制系統，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
25.權利要求18的控制系統，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
26.權利要求19的控制系統，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
27.權利要求21的控制系統，其特徵在於所述預定時間間隔等於大約100到400毫秒。
28.權利要求17的控制系統，其特徵在於所述發動機控制器包括安裝在所述發動機上並且具有存儲器的基於微處理器的計算機，所述邏輯規則存於所述存儲器中。
29.權利要求17的控制系統，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
30.權利要求18的控制系統，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
31.權利要求21的控制系統，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
32.權利要求22的控制系統，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
33.一種控制起碼部分地自動化的變速器系統的基於微處理器的系統控制器，所述變速系統包括機械變速器、傳感裝置和控制所述發動機轉速的發動機油門控制器，所述機械變速器具有由可控發動機驅動的輸入軸、輸出軸和多個可選擇性地接合和分離的爪式離合器，後者可有選擇地嚙合和分離數值已知的被選齒輪比；所述傳感裝置用來提供表示輸入軸轉速(IS)和輸出軸轉速(OS)的信號；所述系統控制器接收輸入信號，後者包括表示輸入軸轉速(IS)和輸出軸轉速(OS)的所述信號，並根據預先確定的邏輯規則來處理所述輸入信號，以發送指令輸出信號到系統的各致動器，後者包括所述發動機油門控制器，所述系統控制器具有存儲邏輯規則的存儲器，其特徵在於這些規則在下面情況有效為了從空檔到目標齒輪比(GRT)的嚙合，指令所述發動機控制器，使所述發動機以這樣的速度旋轉，從而使得輸入軸轉速等於下述兩項的和(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第一偏離值(ES＝IS＝(OS*GRT)＋X)；以及在第一預定時間間隔內，當檢測到的輸入軸轉速等於或大於下述兩項的差(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第二級正偏離值，和等於或小於下述兩項的和(1)輸出軸轉速與目標齒輪比數值的乘積，(2)第二級正偏離值，((OS*GRT)－Y)≤IS≤((OS*GRT)＋Y))時，則決定嚙合一種齒輪比，所述第一偏離值的絕對值超過所述第二偏離值(|X|＞Y)。
34.權利要求33的基於微處理器的系統控制器，其特徵在於所述第一偏離值的所述絕對值等於或大於所述第二偏離值的兩倍(|X|≥2Y)。
35.權利要求33的基於微處理器的系統控制器，其特徵在於所述第一偏離值的所述絕對值大約為40到60RPM。
36.權利要求33的基於微處理器的系統控制器，其特徵在於所述預定時間間隔大約為100到400毫秒。
37.權利要求34的基於微處理器的系統控制器，其特徵在於所述預定時間間隔大約為100到400毫秒。
38.權利要求35的基於微處理器的系統控制器，其特徵在於所述第二偏離值大約為10到20RPM。
39.權利要求33的基於微處理器的系統控制器，其特徵在於所述基於微處理器的系統控制器是安裝在所述發動機上的基於微處理器的發動機控制單元的一部分。
全文摘要
用於自動機械變速器系統(100)的控制邏輯允許利用表示輸入軸轉速(IS)和輸出軸轉速(OS)的信號來決定目標齒輪比(GR
文檔編號F16H61/04GK1166580SQ97109770
公開日1997年12月3日 申請日期1997年4月30日 優先權日1996年4月30日
發明者T·A·金內斯 申請人:易通公司