自動變速器的檔位控制裝置和方法

2023-10-18 07:39:04 2

專利名稱：自動變速器的檔位控制裝置和方法
自動變速器的檔位控制裝置和方法技術領域
本發明 一般涉及自動變速器的檔位控制裝置和方法，其利用執行器，例如電動機，切換自動變速器的檔位(換檔區)。更具體地， 本發明涉及自動變速器的檔位控制裝置和方法，其適當地處理在進行 涉及在動力傳輸方向上的變化的檔位切換時(例如，從前進檔至倒檔， 或從倒檔至前進檔)出現的故障。
背景技術：
車輛用自動變速器分為多檔自動變速器和無級自動變速器。 多檔自動變速器一般包括例如變矩器的液力耦合器和變速齒輪機構。 無級自動變速器包括兩個帶輪和環繞在這些帶輪上的金屬帶，其中所 述帶輪的帶輪直徑隨液壓而改變。
多檔自動變速器通過例如變矩器的液力耦合器連接於發動 機。所述多檔自動變速器包括可形成多個動力傳輸路徑的變速齒輪機 構。所述多檔自動變速器構造成自動形成最佳動力傳輸路徑，即，依 據加速踏板操作量和車速自動選擇最佳齒數比(檔)。在多檔自動變速 器中，均為摩擦接合元件的離合器、制動器和單向離合器以預定的方 式被接合/釋放，以便選擇合適的檔位。
無級自動變速器也通過例如變矩器的液力耦合器連接於發 動機。例如，帶式無級自動變速器包括環形金屬帶和一對帶輪，並且 通過利用液壓連續改變所述帶輪直徑而產生連續速度比。更具體地，所述環形金屬帶環繞在安裝於所述自動變速器的輸入軸的輸入帶輪和 安裝於所述自動變速器的輸出軸的輸出帶輪上。所述輸入帶輪和所述 輸出帶輪各自包括一對滑輪。在這些滑輪之間形成的凹槽的寬度是連 續變化的。因此，由環繞在所述輸入帶輪和輸出帶輪上的環形金屬帶 形成的各個環的直徑是連續變化的。結果，在所述輸入軸和輸出軸之 間的轉速比，即速度比，連續變化。
包括上述任何一種類型自動變速器的車輛通常設置有滑動 到由駕駛員從多個檔位(例如，停車、倒檔、空檔和前進檔)中選擇 的檔位的滑動換檔杆。因此，駕駛員通過視覺檢查在滑動凹槽中的換 檔杆的位置來識別所述自動變速器的檔位。
換檔區表示所述自動變速器的檔位範圍，其在所述車輛向前行進時使用。所述自動變速器中可選擇多個前進檔。例如，在具有六 個前進檔和一個倒檔的自動變速器中，當選擇第一範圍時，只可選擇 第一檔位。當選擇第二範圍時，可選擇第一檔位和第二檔位。當選擇第三範圍時，可選擇第一檔位、第二檔位和第三檔位。當選4奪D範圍 時，可選擇第一至第六檔位。
近來，不僅使用這種設置有滑動換檔杆的檔位控制裝置，而 且使用所謂的"電子控制換檔"的檔位控制裝置。這種電子控制換檔 的檔位控制裝置利用傳感器和開關(傳感器等)檢測由駕駛員執行的 檔位切換操作，並且基於來自這些傳感器和開關的檢測信號從多個檔 位中選擇檔位。用於這種電子控制換檔的檔位控制裝置的選擇器不限 於滑動換檔杆。取代滑動換檔杆，可以使用諸如所謂操縱杆或按鈕的 操作構件。在設置有操縱杆的檔位控制裝置中，駕駛員向右/向左和向 前/向後傾斜操縱杆，從而切換檔位。
公布號為 JP-2004-125061 的日本專利申請 (JP-A-2004-125061 )描述了涉及用於自動變速器的電子控制換檔的檔 位控制裝置的技術。JP-2004-125061描述了自動變速器的控制裝置，其 通過如果在驅動手動軸的執行器中出現故障，則適當地控制所述自動 變速器，有效地防止不能適宜地反映駕駛員意圖的車輛性能。通常， 所述手動軸通過從所述執行器供給的驅動力旋轉，以便從多個換檔區 位置中選擇反映駕駛員意圖的換檔區位置。所述自動變速器的控制裝 置包括目標換檔區位置指令單元，所述目標換檔區位置指令單元具有與自動變速器的多個換檔區對應的多個換檔區位置，所述目標換檔 區位置指令單元響應由駕駛員執行的換檔區位置切換操作，選擇多個換檔區位置中的一個作為目標換檔區位置，並且將所述目標換檔區位 置轉換成電信號且輸出作為目標換檔區位置信號的所述電信號；實際 換檔區切換單元，其基於所述目標換檔區位置信號切換所述自動變速 器的實際換檔區；換檔區位置檢測單元，其將所述自動變速器的實際 換檔區位置轉換成電信號並檢測作為換檔區位置信號的電信號；換檔 故障判定單元，當所述目標換檔區位置信號不同於實際換檔區位置信 號時，所述換檔故障判定單元判定出在所述自動變速器中已經出現故 障；以及動力傳輸路徑切斷單元，當所述換檔故障判定單元判定在所 述自動變速器中已經出現故障時，所述動力傳輸路徑切斷單元切斷從 發動機的輸出軸通過自動變速器延伸到驅動輪的動力傳輸路徑。
通過自動變速器的控制單元，檢測所述自動變速器的實際換 檔區位置，並且將所述實際換檔區位置與通過由駕駛員執行的換檔區 位置選擇開關的操作而指示的目標換檔區位置相比較。當所述實際換 檔區位置與所述目標換檔區位置不同時，所述換檔故障判定單元判定
出在自動變速器中已經出現故障，例如，在驅動手動軸的執行器中已 經出現故障。如果判定出故障已經出現，則動力傳輸路徑切斷單元切 斷通過自動變速器將發動機的旋轉傳輸到驅動輪的動力傳輸路徑，致 使不能將所述發動機的旋轉傳輸到所述驅動輪。因此，當所述目標換 檔區位置與所述實際換檔區位置不匹配時，能夠避免所述車輛逆著駕 駛員的意圖而突然起動或倒退的情況。當通過例如由駕駛員執行的所 述換檔區位置選^t奪開關的操作，消除目標換檔區位置和實際換檔區位 置的不匹配時，所述自動變速器的控制裝置允許通過動力傳輸路徑再 次進行動力傳輸。因此，所述車輛利用自動變速器的換檔區行進，這 適宜地反映了駕駛員的意圖。[OOIO]在JP-A-2004-125061中描述的上述自動變速器的控制裝置 比較通過由駕駛員執行的換檔區位置選擇開關的操作指示的目標換檔 區位置和實際換檔區位置。當所述目標換檔區位置與所述實際換檔區 位置不同時，判定在自動變速器中已經出現故障，例如，在驅動手動 軸的執行器中已經出現故障。即，甚至在涉及動力傳輸方向上變化的 換檔區位置切換中，例如，換檔區位置從前進檔(D)切換為倒檔(R) 或者從倒檔切換為前進檔(下文中，將這種換檔區位置切換稱為"涉 及動力傳輸方向上變化的換檔區位置切換")，以與進行不涉及動力傳 輸方向上變化的換檔區位置切換時同樣的方式，做出所述判定。更具 體地，當所述車輛交替向前和向後移動以繞狹窄的彎路行進時，重複 進行涉及動力傳輸方向上變化的換檔區位置切換。在進行涉及動力傳 輸方向上變化的換檔區位置切換的情況下，如果以與進行不涉及動力 傳輸方向上變化的換檔區位置切換時同樣的方式做判定，則不可能判 定所述故障的類型。因此，需要在統一的方式上重新建立正常狀態。
例如，每當判定出所述故障已經出現時，需要再次開啟動力供給，這 使得操作複雜並增加了繞彎路行進所需的時間。當僅僅手動軸的旋轉 被延遲時，沒有必要再次開啟動力供給來重新建立正常狀態。然而， 即使在這樣的情況下，也需要再次開啟所述動力供給，以便例如重置 編碼器的計數值。因此，需要花費很長時間重新建立所述正常狀態。發明內容本發明提供了一種自動變速器的"電子控制換檔"的檔位控制裝置和方法，其響應操作利用執行器運動機械元件，以將檔位切 換到多個檔位中由所述操作指示的另 一個檔位，並且其迅速地處理在 進行涉及動力傳輸方向上變化的檔位切換時出現的故障。本發明的第一方案涉及安裝在車輛內的自動變速器的檔位 控制裝置，所述檔位控制裝置包括檔位切換器件，其響應操作利用執 行器運動機械元件，以將檔位切換到多個檔位中由所述操作指示的另 一個檔位；檢測器件，其用於檢測所述檔位切換器件的運行狀態；故 障判定器件，其用於在基準時間中，基於所述運行狀態，判定在所述 檔位切換器件中是否出現故障；以及設定器件，其用於將在進行涉及 沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時使用的基準時間設定為短於在進 行不涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時使用的基準時間的時 間。本發明的第二方案涉及自動變速器的檔位控制方法，其包括對應 於根據本發明的第 一 方案的檔位控制裝置的元件的步驟。通過根據本發明上述方案的所述檔位控制裝置和方法，通過 所述"電子控制換檔"的控制切換所述檔位，用於響應操作利用執行 器運動機械元件，以將檔位切換到多個檔位中的另一個檔位。在進行 涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時使用的基準時間，被設定為 短於在進行不涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時使用的基準時 間的時間。因此，通過上述的檔位控制裝置和方法，能夠更迅速地檢 測在進行涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時出現的故障。因此， 在所述故障出現後，不必要為了重新建立所述正常狀態，再次開啟動 力供給。利用簡單的操作迅速地重新建立所述正常狀態。因此，能夠 提供自動變速器的"電子控制換檔，，的檔位控制裝置和方法，其迅速 地處理在進行涉及沿所述動力傳輸方向上變化的檔位切換時出現的故 障。
在上述本發明的第一和第二方案中，可基於所述^L械元件的 旋轉量檢測所述檔位切換狀態，並且如果在所述旋轉量中沒有出現變 化，或如果所述旋轉量小於預定值的時間比所述基準時間長，則可判 定出在切換所述檔位時已經出現故障。
在上述本發明的第一和第二方案中，可檢測所述自動變速器 的工作油的溫度，並且將所述工作油的檢測溫度低時使用的所述基準 時間設置為短於所述工作油的一企測溫度高時4吏用的基準時間的時間。
通過根據上述方案的所述檔位控制裝置和方法，如果在切換 檔位時出現故障，則接合/釋放所述自動變速器的摩擦接合元件以選擇 例如空檔。然而，如果所述自動變速器的工作油的溫度低，則需要花 費更長的時間執行所述故障處理過程，例如，切換所述檔位到例如空 檔。因此，如果所述自動變速器的工作油的溫度低，則將基準時間設 定為短於在所述工作油的檢測溫度高時使用的基準時間的時間。結果， 能夠更迅速地檢測到切換所述檔位時出現的故障，並且執行所述故障 處理過程。在上述本發明的第一和第二方案中，判定是否涉及沿動力傳 輸方向上變化的檔位切換可基於所述檔位切換狀態來判定。
在上述本發明的第一和第二方案中，當判定出在進行涉及沿 動力傳輸方向上變化的檔位切換時已經出現故障的情況下，可將所述 自動變速器的目標檔位設定為預定檔位。
根據上述的方案，如果在進行涉及沿動力傳輸方向上變化的 檔位切換時出現故障，則所述目標檔位切換到例如空檔的預定檔位。 因此，如果由於非硬體故障因素，延遲了由所述執行器驅動的所述機 械元件的旋轉，則駕駛員僅需要執行檔位切換操作以將所述檔位切換 到前進檔或倒檔，從而容易地且迅速地重新建立所述正常狀態。
在上述本發明的第一和第二方案中，通過釋放或接合所述自 動變速器的摩擦接合元件，可將所述自動變速器的目標檔位設定為預定檔位。
在上述本發明的第一和第二方案中，所述預定檔位可是空檔或停車。


本發明的前述的和進一步的目的、特徵和優點從下述參照附 圖的實施方式的描述中變得明顯，其中相同或相應的部件用相同的附 圖標記表示，其中圖1為顯示根據本發明的實施方式的檔位控制系統的結構的框圖；圖2為顯示圖1中換檔開關的結構的視圖； 圖3為顯示圖1中檔位控制機構的結構的視圖；圖4為根據本發明的實施方式的檔位控制裝置的功能框圖；以及圖5A和圖5B為顯示根據本發明的實施方式由SBW-ECU執行的 控制程序的流程圖。
具體實施方式
在下文中，將參照附圖描述本發明的實施方式。在下列描述 中，相同或相應的部件和步驟將由相同的附圖標記表示。具有相同附 圖標記的部件和步驟的名稱和功能也是相同的。因此，在下文中僅提 供一次關於具有相同附圖標記的部件和步驟的詳細描述。控制裝置作用的檔位控制系統10的結構。根據本發明的實施方式，控 制所述檔位控制系統10，以迅速適當地處理在所述檔位從前進檔(下 文中稱為"D")切換到倒檔(下文中稱為"R")或從R切換到D (下 文中，這種檔位切換將稱為"涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換") 時出現的故障。本發明的實施方式能夠迅速適當地處理在涉及沿動力 傳輸方向上變化的任何檔位切換中出現的故障。所述檔位控制系統10 可起根據本發明的所述檔位控制裝置的作用。
所述檔位控制系統IO用於切換車輛的檔位。所述檔位控制 系統10包括P-開關20、換檔開關26、車輛動力供給開關28、車輛控 制單元(下文中稱為"EFI-ECU" )30、停車控制單元(下文中稱為"SBW (電子控制換檔)-ECU" ) 40、執行器(電動機)42、編碼器46、檔 位控制機構48、顯示單元50、儀表52和驅動才幾構60。所述檔位控制 系統IO起在電控下切換所述檔位的電子控制換檔的檔位切換系統的作 用。更具體地，所述檔位控制機構48由所述寺丸行器42驅動以切換檔位。
所述車輛動力供給開關28用於切換車輛的電力供給的開啟/關28。例如，所述車輛動力供給開關28接收的來自駕駛員的指示被傳 輸到EFI-ECU30。例如，當所述車輛動力供給開關28開啟時，電力從 輔助電池(未顯示)供給，從而啟動所述檔位控制系統10。
所述P-開關20用於在停車(下文中稱為"P")和不同於P 的任何一種檔位(即，R、 D和空檔(下文中稱為"N"))(下文中這三 個檔位R、 D和N將統稱為"Non-P")之間切換檔位。所述P-開關20 包括向駕駛員指示當前檔位(P或Non-P)的指示器22和接收來自駕 駛員指示的輸入單元24。駕駛員通過所述輸入單元24輸入指示，以便 在所述P-開關20中將檔位切換到P。所述輸入單元24可以是瞬時開 關。所述由輸入單元24接收的來自駕駛員的指示傳輸到所述 EFI-ECU30,並且還通過所述EFI-ECU30傳輸到所述SBW-ECU40。可 採用不同於P-開關20的部件將所述檔位從Non-P切換到P。
所述SBW-ECU40控制驅動所述檔位控制機構48的執行器 42，以在P和Non-P之間切換檔位。所述SBW-ECU40 4吏所述指示器 22指示當前的檔位(P或Non-P )。如果駕駛員在所述檔位為Non-P時 按下所述輸入單元24,則所述SBW-ECU40將所述檔位切換到P，並 且使所述指示器22指示當前檔位為P。
所述執行器42由開關磁阻電動機(下文中稱為"SR電動機") 形成，並且根據來自所述SBW-ECU40的指示驅動所述檔位控制機構 48。所述編碼器46與所述執行器42—起旋轉，並且檢測所述SR電動 機的旋轉狀態。所述編碼器46為輸出A-相位信號、B-相位信號和Z-相位信號的旋轉編碼器。所述SBW-ECU40接收來自所述編碼器46的 信號，以便判定所述SR電動機的旋轉狀態，並且控制用於驅動SR電動機的電力的供給。
所述換檔開關26用於將檔位切換到D、 R、 N或制動(下文 中稱為"B")。當所述檔位為P時，所述換檔開關26用於將檔位/人P 切換到Non-P。由所述換檔開關26接收的來自駕駛員的指示傳輸到所 述EFI-ECU30。所述EFI-ECU30根據來自駕駛員的指示執行在所述驅 動機構60中切換所述檔位的控制，並且使所述儀表52指示檔位。在 本發明的實施方式中，所述驅動機構60由無級變速機構形成。作為選 擇，所述驅動機構60可由多檔變速機構形成。
所述EFI-ECU30綜合控制所述檔位控制系統10的操作。所供的指示、警報(包括故障出現通知，隨後詳細描述)等。所述儀表 52顯示所述車輛部件和當前檔位的狀況。
所述SBW-ECU40連接於輸出軸旋轉檢測單元(下文中稱為 "輸出軸傳感器，，)1000，從而即使所述編碼器46本身出故障，噪音 被疊加在從所述編碼器46傳輸到所述SBW-ECU40的信號上，或者供 給到所述編碼器46的線圈的電流被切斷，也能檢測手動軸的旋轉。所 述自動變速器的工作油的粘度根據其溫度(下文中在適當的地方稱為 "工作油溫度")而變化。隨著所述工作油溫度變低，所述工作油的粘 度變高且流動性變低。因此，即使執行了用於驅動所述自動變速器的 油路的故障處理過程，所述自動變速器的諸如離合器和制動器的摩擦
接合元件也不會迅速地接合/釋放。例如，在所述故障處理過程中，所 述檔位切換到N。因此，隨著所述工作油溫度變低，變速器的檔位切 換裝置將隨後詳細描述的故障基準時間設定為更短的時間。因此，所述SBW-ECU40連接於檢測所述自動變速器的工作油溫度的自動變速 器工作油溫度;f企測單元(下文中稱為"AT工作油溫度傳感器")1100。
如圖2所示，所述換檔開關26例如由換檔杆1102、第一凹 槽1104、第二凹槽1106、第三凹槽1108和第四凹槽1110形成。所述 換檔杆1102沿著這些凹槽1104、 1106、 1108和1110滑動。
所述換檔杆1102沿著所述第一凹槽1104滑動到第一凹槽 1104的下端，並且在所述下端由駕駛員保持預定的時間或更長，乂人而 將檔位設置到B。在這種情況下，所述換檔杆1102按照箭頭1126的指 示移動。
所述換檔杆1102沿著所述第二凹槽1106滑動到第二凹槽 1106的右端，並且在所述右端由駕駛員保持預定的時間或更長，從而 將檔位設置到N。在這種情況下，所述換檔杆1102按照箭頭1120的 指示移動。
所述換檔杆1102沿著所述第二凹槽1106滑動到第二凹槽 1106的右端，然後沿著所述第三凹槽1108滑動到第三凹槽1108的上 端，並且在所述上端由駕駛員保持預定的時間或更長，從而將檔位設 置到R。在這種情況下，所述換檔杆1102按照箭頭1122的指示移動。
所述換檔杆1102沿著所述第二凹槽1106滑動到第二凹槽 1106的右端，然後沿著所述第四凹槽1110滑動到第四凹槽1110的下 端，並且在所述下端由駕駛員保持預定的時間或更長，從而將檔位i殳置到D。在這種情況下，所述換檔杆1102按照箭頭1124的指示移動。
在圖2中，所述換檔杆1102在基準位置處，在該位置處駕 駛員的手離開換檔杆1102。即，如圖2所示，如果所述換檔杆1102從 所述基準位置按照箭頭1120的指示移動，則所述檔位切換到N。如果 所述換檔杆1102按照箭頭1122的指示移動，則所述檔位切換到R。如 果所述換檔杆1102從所述基準位置按照箭頭1124的指示移動，則所 述檔位切換到D。如果所述換檔杆1102從所述基準位置按照箭頭1126 的指示移動，則所述檔位切換到B,在所述B處，車輛向前移動，並 且進行發動機制動。下面將不提供關於B的描述。
圖3顯示了所述檔位控制機構48的結構。所述檔位包括P 和包含R、 N及D的Non-P。除了 D之外，Non-P可包括總是選才奪第 一檔位的Dl和總是選擇第一或第二檔位(或僅選擇第二檔位)的D2。
所述檔位控制機構48包括由所述執行器42旋轉的手動軸 102、與所述手動軸102—起旋轉的制動器板100、依照所述制動器板 100的旋轉而操作的杆104、固定到變速器(未顯示)的輸出軸上的停 車齒輪108、用於鎖止所述停車齒輪108的停車齒輪制動爪106、限制 所述制動器板100旋轉以將所述檔位固定在預定檔位處的止動彈簧110 和滾子112。所述手動軸102起根據本發明的機械元件的作用。
所述制動器板100由執行器42驅動以切換檔位。所述手動 軸102、制動器板100、杆104、止動彈簧110和滾子112結合起來作 為檔位切換機構。所述編碼器46獲得對應於所述執行器42的旋轉量
的離散值。所述檔位切換機構起根據本發明的檔位切換器件或檔位切 換單元的作用。
在圖3所示的立體圖中，僅顯示了形成在所述制動器板100 中的兩個凹口 (對應於P的凹口 124和對應於Non-P中的一個的凹口 120)。然而，所述制動器板100實際上具有對應於D、 N、 R和P的四 個凹口，如在圖3中的制動器板100的放大平面圖中所示。
圖3顯示了所述檔位在Non-P的狀態。在這種狀態下，由於 所述停車齒輪制動爪106不鎖止停車齒輪108,因此不會妨礙車輛驅動 軸的旋轉。當在箭頭C的方向上觀察時，如果所述手動軸102通過執 行器42在順時針方向上旋轉，則所述杆104通過制動器4反100在圖3 中箭頭A的方向上受壓，由此通過設置在杆104末端處的錐形部分將 所述停車齒輪制動爪106在圖3中箭頭B的方向上向上推。當制動器 板100旋轉時放置在形成於制動器板100頂部的四個凹口之一處，即 放置在對應於Non-P的凹口 120處的所述止動彈簧110的滾子112爬 過峰頂122,並且移入另一個凹口，即對應於P的凹口 124。所述〉袞子 112安裝在所述止動彈簧110上以關於其軸旋轉。當所述制動器板100 旋轉直到所述滾子112到達對應於P的凹口 124時，所述停車齒4侖制 動爪106被上推到所述停車齒輪制動爪106與所述停車齒輪108接合 的位置。這樣，可機械地固定車輛的驅動軸，並且將所述檔位切換到P。
在所述檔位控制系統10中，所述SBW-ECU40控制執4亍器 42的旋轉量，以便減小所述止動彈簧110的滾子112在爬過所述峰頂 122後落入到凹口中時引起的衝擊，從而在切換所述檔位時，減小放置 於所述檔位切換機構上的載荷，所述檔位切換^/L構包括制動器板100、 止動彈簧110和手動軸102。
下面參照圖4描述檔位控制裝置的功能框圖。如圖4所示， 所述檔位控制裝置包括檔位操作單元10000 (例如，對應於所述換檔開 關26),其由駕駛員操作以切換所述檔位；檔位切換操作檢測單元 11000，其連接於所述檔位操作單元10000並4全測由駕駛員執行的所述 檔位切換操作；基準時間設定單元12000,其基於所述檔位切換操作檢 測單元11000的輸出設定基準時間，所述基準時間根據檔位切換是否 涉及沿動力傳輸方向上變化而變化；檔位切換判定單元30000,其執行 做出指示檔位切換的控制，並且基於所述基準時間判定在切換所述檔 位時是否已經出現故障；以及檔位切換執行單元60000 (例如，對應於 圖1中的執行器42和檔位控制機構48),其由所述檔位切換判定單元 30000控制。所述檔位控制裝置可包括如下單元，所述單元基於來自所 述檔位切換操作4企測單元11000的輸出，判定檔位切換是否涉及沿動 力傳輸方向上的變化。
另外，所述檔位切換判定單元30000連接於AT工作油溫度 檢測單元50000 (對應於圖1中的所述AT工作油溫度傳感器1100), 所述AT工作油溫度檢測單元50000檢測用於所述自動變速器的工作油 的溫度。所述檔位切換判定單元30000基於用於所述變速器的工作油 的溫度校正所述基準時間。所述檔位切換判定單元30000連接於手動 軸旋轉量檢測單元20000 (對應於圖1中的編碼器46和輸出軸傳感器 1000 )。如果來自手動軸旋轉量檢測單元20000的信號在基準時間或更 長的時間不變化，則所述檔位切換判定單元30000判定故障已經出現。
所述檔位切換判定單元30000連接於故障處理單元40000, 如果在進行涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時出現故障，則所
述故障處理單元40000將所述檔位切換到N。所述故障處理單元40000 可將檔位切換時出現故障的信息作為診斷信息存儲。
起具有上述功能的所述檔位控制裝置作用的所述檔位控制 系統10可通過主要由數字電路或模擬電路形成的硬體實現。作為選擇， 所述檔位控制系統10可由CPU (中央處理器)和包含在ECU中的存 儲器、以及主要由從所述存儲器讀取的程序形成並由所述CPU執行的 軟體來實現。通常，利用硬體實現的所述檔位控制系統IO提供了在運 行速度方面的優勢，而利用軟體實現的所述檔位控制系統IO提供了在 設計變更的便利性方面的優勢。下文將假定利用軟體實現所述檔位控 制系統IO來進行描述。
參照圖5A和圖5B描述由所述檔位控制系統10的 SBW-ECU40執行的控制程序。所述控制程序^^以預定的時間間隔周期地執行。
在步驟(下文中，簡稱為"S" ) 1000中，所述SBW-ECU40 判定是否檢測到檔位切換操作。這時，所述SBW-ECU40基於從所述 換檔開關26接收的信號做出判定。如果判定出檔位切換"t喿作被^^測到 (在步驟S1000中為"是")，則執行步驟SIOIO。另一方面，如果判定 出檔位切換操作未被檢測到(在步驟SIOOO中為"否")，則控制程序 結束。
在步驟S1010中，所述SBW-ECU40判定所述檢測的檔位切 換操作是否涉及沿動力傳輸方向上的變化。如果判定出所述檔位切換 操作涉及沿動力傳輸方向上的變化(在步驟S1010中為"是")，則執
行步驟S1020。另一方面，如果判定出所述檔位切換操作不涉及沿動力傳輸方向的變化(在步驟SIOI中為"否")，則執行步驟S1080。
在步驟S1020中，所述SBW-ECU40設定所述故障基準時間 為時間tl。時間tl短於下面詳細描述的時間t2。
在步驟S1030中，所述SBW-ECU40將操作命令信號傳輸到 驅動所述檔位控制機構48的執行器42，以進行涉及沿動力傳輸方向上 變化的檔位切換。
在步驟S1040中，所述SBW-ECU40基於從所述編碼器46 或從輸出軸傳感器IOOO接收的信號，判定在測量所述手動軸102的旋 轉量的計數器的數值未出現變化的時間是否等於或短於所述故障基準 時間。如果判定出在計數器數值未出現變化的時間等於或短於所述故 障基準時間(在步驟S1040中為"是")，則執行步驟S1050。另一方面， 如果判定出在計數器數值未出現變化的時間長於所述故障基準時間 (在步驟S1040中為"否"),則執行步驟S1060。
在步驟S1050中，所述SBW-ECU40基於從所述編碼器46 或輸出軸傳感器IOOO接收的信號，判定所述手動軸102是否已經放置 到對應於D的目標位置或對應於R的目標位置，並判定是否已經完成 所述檔位切換。如果判定出所述手動軸已經放置到所述目標位置並且 所述檔位切換已經完成(在步驟S1050中為"是")，則控制程序結束。 另 一方面，如果判定出所述手動軸未放置到所述目標位置並且所述檔 位切換未完成(在步驟S1050中為"否")，則再次執行步驟S1030。
在步驟S1060中，所述SBW-ECU40執行故障處理過程，例 如，接合/釋放作為所述自動變速器的摩擦接合元件的離合器和制動器。這時，如果用於所述自動變速器的工作油的溫度高，則所述摩擦接合 元件迅速地接合/釋放。另一方面，如果所述工作油的溫度低，則需要 花費更長時間接合/釋放所述摩擦接合元件。因此，執行所述故障處理 過程所需的時間，在用於自動變速器的工作油的溫度低時比在工作油 溫度高時長。因此，進行校正，以使在所述工作油溫度低時使用的故 障基準時間短於在所述工作油溫度高時使用的故障基準時間。
在步驟S1070中，所述SBW-ECU40根據控制程序操作所述 執行器42,所述控制程序不同於切換目標檔位到N的控制程序。如果 所述手動軸102的旋轉是由於非硬體故障因素引起的延遲，則駕駛員 再次操作所述換檔開關26,以切換檔位到D或R,從而重新建立所述 正常狀態。當所述執行器42不起作用時，所述檔位不能切換到N。因 此，保持當前的檔位。
在步驟S1080中，所述SBW-ECU40設定所述故障基準時間 為時間t2。時間t2長於上述的時間tl。
在步驟S1090中，所述SBW-ECU40將操作命令信號傳輸到 驅動所述檔位控制機構48的執行器42，以便進行不涉及沿動力傳輸方 向上變化的檔位切換。
在步驟S1100,所述SBW-ECU40基於從所述編碼器46或 輸出軸傳感器IOOO接收的信號，判定在測量所述手動軸102的旋轉量 的計數器的數值未出現變化的時間是否等於或短於所述故障基準時 間。如果判定出在計數器數值未出現變化的時間等於或短於所述故障 基準時間(在步驟S1100中為"是")，則執行步驟SllOO。另一方面，
如果判定出在計數器數值未出現變化的時間長於所述故障基準時間(在步驟S1100中為"否")，則執行步驟S1120。
在步驟S1110中，所述SBW-ECU40基於從所述編碼器46 或輸出軸傳感器IOOO接收的信號，判定所述手動軸102是否已經放置 到對應於由駕駛員指示的檔位位置的目標位置，並判定是否已經完成 所述檔位切換。如果判定出所述手動軸102已經放置到所述目標位置 並且所述檔位切換已經完成(在步驟S1110中為"是")，則控制程序 結束。另一方面，如果判定出所述手動軸102未放置到所述目標位置 並且所述檔位切換未完成(在步驟S1110中為"否")，則再次執行步 驟S1090。
在與步驟S1060相似的步驟S1120中，所述SBW-ECU40執行所述故障處理過程，例如，接合/釋放作為所述自動變速器的摩擦接 合元件的離合器和制動器。
基於用於所述自動變速器的工作油的溫度，通過所述檔位切 換判定單元30000，校正設定為時間tl或時間t2的故障基準時間。這 時，進行校正，以使所述故障基準時間設定為隨著所述工作油溫度降 低而變短的時間。
接下來，將描述具有上述結構的、起所述自動變速器的檔位 控制裝置作用的所述檔位控制系統10的操作。換(在步驟S1010中為"是")，則所述SBW-ECU40將所述故障基準 時間設定為短於時間t2的時間tl,所述時間t2設定為在進行不涉及沿 動力傳輸方向上變化的檔位切換時使用的所述故障基準時間。
如果所述SBW-ECU40將操作命令(目標位置為R或D)傳 輸到所述執行器42 ( S1030 ),然後判定出在所述編碼器46的計數器數 值和由所述輸出軸傳感器1000檢測的數值中的至少一個未出現變化的 時間變得比所述故障基準時間tl長(在步驟S1040中為"否")，則所 述SBW-ECU40判定出在所述檔位控制系統10中已經出現某種故障， 並執行所述故障處理過程(S1060)。另外，根據與由所述SBW-ECU40 執行的控制程序不同的控制程序，將所述目標位置切換到N ( S1070 )。
因此，所述SBW-ECU40更加迅速地檢測到在進行涉及沿動 力傳輸方向上變化的檔位切換時出現的故障。另外，由於所述目標檔 位切換到N，因此駕駛員不需要在故障出現後，再次開啟所述動力供 給來重新建立正常狀態。駕駛員僅需要再次操作所述換檔開關26,以 將所述檔位切換到R或D，從而重新建立正常狀態。
通過這種構造的檔位控制裝置，可迅速地;險測在進行涉及沿 動力傳輸方向上變化的檔位切換時出現的故障，並且在電子控制換檔 的檔位控制系統中，不需要再次開啟電力供給來重新建立正常狀態。 結果，所述正常狀態被迅速、容易地重新建立。
在步驟S1040和步驟S1100中，所述SBW-ECU40可將計數 器數值比閥值小的時間與所述故障基準時間比較，而不是將計數器數 值未出現變化的時間與所述故障基準時間比較。
根據本發明的所述檔位控制裝置可應用於執行檔位控制的 自動變速器和執行換檔區控制的自動變速器中的任何一個，在所述檔 位控制中使用與由駕駛員選擇的檔位對應的檔位，並且在所述換檔區控制中使用與由駕駛員選擇的檔位對應的檔位和比所選擇的檔位低的檔位。
儘管參照本發明的實施例描述了本發明，但應該理解本發明 不限於實施例或結構。相反，本發明涵蓋各種修改和等同設置。另夕卜, 在各種結合和構造中顯示本實施方式的各個元件時，這只是一種示例， 其他的包括更多、更少或僅包括單一的元件的結合和構造也在本發明的範圍內。
權利要求
1、 一種安裝在車輛內的自動變速器的檔位控制裝置，其特徵在於，所述檔位控制裝置包括檔位切換器件，其響應操作利用執行器(42 )運動機械元件(102 ), 以將檔位切換到多個檔位中由所述操作指示的另 一個檔位；檢測器件(1000, 20000 ),其用於檢測所述檔位切換器件的運行 狀態；故障判定器件(30000 )，其用於在基準時間中，基於所述運行狀 態，判定在所述檔位切換器件中是否出現故障；和設定器件(12000),其用於將在進行涉及沿動力傳輸方向上變化 的檔位切換時使用的基準時間設定為短於在進行不涉及沿所述動力傳 輸方向上變化的檔位切換時使用的基準時間的時間。
2、 按照權利要求l所述的自動變速器的檔位控制裝置，其中所述檢測器件基於所述機械元件(102)的旋轉量檢測所述運行狀 態，和如果在所述旋轉量中沒有出現變化，或如果所述旋轉量小於預定 值的時間比所述基準時間長，則所述故障判定器件(30000)判定在所 述檔位切換器件中已經出現故障。
3、 按照權利要求1或2所述的自動變速器的檔位控制裝置，進一 步包括器件(IIOO, 50000 ),其用於檢測所述自動變速器的工作油的溫 度，其中所述設定器件(12000)將所述工作油的檢測溫度低時使用的所述 基準時間設置為短於所述工作油的檢測溫度高時使用的基準時間的時間。
4、 按照權利要求1或2所述的自動變速器的檔位控制裝置，進一 步包括基於所述運行狀態判定檔位切換是否涉及沿所述動力傳輸方向上 的變化的器件。
5、 按照權利要求1或2所述的自動變速器的檔位控制裝置，進一 步包括器件(40000 )，在所述故障判定器件判定當進行涉及沿所述動力 傳輸方向上的變化的檔位切換時已經出現故障的情況下，所述器件 (40000 )用於將所述自動變速器的目標檔位設定為預定檔位。
6、 按照權利要求5所述的自動變速器的檔位控制裝置，其中，所述器件(40000)通過釋放或接合所述自動變速器的摩擦接合元 件，將所述自動變速器的目標檔位設定為所述預定檔位。
7、 按照權利要求5所述的自動變速器的檔位控制裝置，其中， 所述預定檔位為空檔(N)或停車(P)。
8、 一種安裝在車輛內的自動變速器的檔位控制方法，其特徵在於， 所述檔位控制方法包括響應操作利用執行器(42)運動機械元件(102)，以將檔位切換 到多個檔位中由所述操作指示的另一個檔位；檢測檔位切換狀態；在基準時間中，基於所述檔位切換狀態，判定切換檔位時是否出現故障；和基準時間i艾疋刀-旦亇杜近？T不^P"夂'/; 使用的基準時間的時間(S1020 )。
9、 按照權利要求8所述的自動變速器的檔位控制方法，其中，基於所述機械元件(102)的旋轉量檢測所述檔位切換狀態，和如果在所述旋轉量中沒有出現變化，或如果所述旋轉量小於預定 值的時間比所述基準時間長，則判定在所述檔位切換時已經出現故障 (S1040， SllOO)。
10、 按照權利要求8或9所述的自動變速器的檔位控制方法，進 一步包括檢測所述自動變速器的工作油的溫度，其中述工作油的檢測溫度高時使用的基準時間的時間。
11、 按照權利要求8或9所述的自動變速器的檔位控制方法，進 一步包括基於所述檔位切換狀態，判定檔位切換是否涉及沿所述動力傳輸 方向上的變化(SIOIO)。
12、 按照權利要求8或9所述的自動變速器的檔位控制方法，進一步包括在判定當進行涉及沿所述動力傳輸方向上的變化的檔位切換時已 經出現故障的情況下，將所述自動變速器的目標檔位設定為預定檔位 (S1060, S1070)。
13、 按照權利要求12所述的自動變速器的檔位控制方法，其中，通過釋放或接合所述自動變速器的摩擦接合元件，將所述自動變 速器的目標檔位設定為所述預定檔位(S1060 )。
14、 按照權利要求12所述的自動變速器的檔位控制方法，其中， 所述預定檔位為空檔(N)或停車(P)。
全文摘要
本發明涉及自動變速器的檔位控制裝置和方法。當檢測到涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換(D到R，和R到D)時(在步驟S1000中為「是」，在步驟S1010中為「是」)，SBW-ECU執行下列控制程序。根據所述控制程序，所述故障基準時間設定為比在進行不涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時使用的故障基準時間(t2)短的時間(t1)(S1020，S1080)。即使將操作命令傳輸到執行器，如果在由編碼器檢測到的數值未出現變化的時間長於故障基準時間(在步驟S1040中為「否」或在步驟S1100中為「否」)，則執行所述故障處理過程(S1060，S1120)。當進行涉及沿動力傳輸方向上變化的檔位切換時，目標位置切換到N(S1070)。
文檔編號F16H59/02GK101144532SQ20071014553
公開日2008年3月19日 申請日期2007年8月27日 優先權日2006年8月25日
發明者井上雄二 申請人:豐田自動車株式會社