专利名称：装有传动系减速器的车辆换档控制系统/方法
技术领域：
本发明涉及一种装有传动系减速器(driveline retarder)的车辆的全自动或半自动机械变速箱换档的换档控制系统/方法，传动系减速器位于变速箱的离合器和车辆的主传动机构之间。本发明尤其涉及这样一种换档控制系统/方法，即如果车辆下坡时，在换档的过程中，它可以把这种车辆不希望有的加速趋势降至最低或消除。
采用同步和异步两种类型的刚性爪式接合套并且有选择地接合和分离目标传动比的机械齿轮换档变速器属现有技术，可参见美国专利NO.3,105,395；3,799,022；4,754,665；5,086,897；5,285,694以及NO.5,370,013，上述文献所披露的在这里作为参考。
车用全自动或半自动机械变速器系统也属于现有技术，可参见美国专利NO.4,361,060；4,595,986；4,648,290；4,736,109；5,335,566以及5,415,604，上述文献所披露的在这里作为参考。
虽然这种机械变速器被广泛使用并在商业上获得巨大成功，但它存在一缺陷，即在手工和/或自动换档过程中，随着爪式接合套分离然后又接合以及/或随着主摩擦离合器和/或与变矩器脱开的离合器分离然后又接合时，这种变速器会发生至少一次瞬时力矩中断。下坡时，尤其是陡坡时，如果企图把档位换至目标传动比，在换档过程中的力矩中断期间，车辆加速，这多少会使司机烦恼和/或为难。
按照本发明，通过为在变速箱离合器下游装有传动系减速器的车辆提供一种自动机械控制系统/方法，可以把现有技术的缺陷减至最少，在车辆下坡换档过程中，这种系统/方法可减小不希望有的车辆加速度。上述内容是这样实现的在发动机负力矩的情况下检测换档操作的实际情况或紧急情况，据此使用或增加减速器的减速作用。这之后，假定处于连续的发动机负力矩情况，检测在换档过程中的车辆速度，根据检测的车辆加速度或减速度，减速器的减速作用相应地被增加或减小。在换档结束后，减速器的减速作用回到其初始值。
因此，本发明的一个目的是为装有传动系减速器的车辆使用的自动机械变速器系统提供一种新的改进的控制。
参照附图，通过阅读对较佳实施例的详细描述，本发明的目的及优点可变得更清楚。
图1是采用本发明的换档控制系统/方法的车辆传动系的示意图。
图2A和图2B是本发明的换档控制系统/方法的流程图。
为了方便起见，在对较佳实施例的下述描述中将使用特定的术语，这些术语只是作为参考，并不是限定性的。术语“机械变速器”是指采用刚性接合器(例如爪式接合器)将齿轮和轴与其它齿轮和轴有选择地接合和分离的车用齿轮换档变速器。这种采用同步和异步爪或接合器的变速箱属现有技术，可以参见前面提到的美国专利NO.3,105,395；3,799,022；4,754,665；5,086,897；5,285,694以及5,370,013。术语“传动系减速器”(driveline retarder)是指把通常是选择性地可变减速力或减速力矩作用到车辆主传动系统的选择性地执行的装置。这种装置安装在变速箱爪式接合器和车辆驱动轮之间，从而使得车辆主离合器的分离和/或使变速器换至空档将不会间断车辆主传动系减速器的减速作用。传动系的减速器可以是液力型、摩擦型或其它类似的形式。车辆制动系统可具有传动系减速器的性能。该技术包括上面特别提到的词，其派生词以及具有相似含义的词。
采用本发明的换档控制方法/系统的车辆传动系10可参见图1。车辆传动系包括一个通过选择接合和分离的非刚性联轴器16(例如主离合器或类似装置)和齿轮换档变速箱14驱动连接的喷油量控制发动机12(如内燃机或类似装置)。发动机12包括一个通过非刚性联轴器16和变速箱输入轴20选择性地、驱动接合和分离的输出轴或曲轴18。变速箱输入轴20通过变速箱齿轮、传动轴以及刚性接合器和变速箱输出轴22选择性地驱动连接，这是现有技术。变速箱输出轴22和车辆主传动机构24(例如后驱动桥或分动器)相连，并向车辆驱动轮26提供驱动力矩。驱动轴22A通过万向节或类似装置和变速箱输出轴22以及驱动桥24相连。车辆的主传动机构，如后驱动桥，前转向桥，动力分配器以及分动器都属现有技术，参见美国专利NO.3,929,200；4,018,097以及4,050,328，上述文献所披露的在这里作为参考。
传动系10还包括一个把减速力矩作用到车辆驱动轮26上的传动系减速器28。可以看到，减速器28位于传动系的变速箱离合器和车辆驱动轮之间，这样一来，主离合器16和/或变速箱14的分离不会中断减速器28作用在驱动轮26上的减速力矩。这种传动系减速器的使用，尤其是载客车辆，如公共汽车，受到世界不同国家的法律和条例的鼓励和/或推荐，例如EC管理条例EEC/71/320。减速器28一般采用液力或摩擦盘结构，并且可作为车辆主制动器的补充。Voith R115型减速器和TELMA型直列减速器是这种减速器的例子。相应地，车辆主制动系统可以向车辆提供一种与司机对制动控制踏板的操作无关的减速力。
图1所示的车辆传动系10包括一个最好基于微处理器的电控总成30，该总成30包括接收输入信号32的装置，以及按照预定的逻辑规则处理该信号以向不同的系统执行机构传送命令输出信号34的装置。这种控制总成属现有技术，参照前面提到的美国专利NO.4,595,986可对其作详细的了解。中央处理总成30接收来自节气门开度传感器36，发动机转速传感器38，输入轴速度传感器40以及输出轴转速传感器42的输入信号32。控制器30还最好通过电子数据传输器DL接收来自发动机控制器46的信息，该传输器符合一个或多个工业制定的通讯协议，如SAEJ-1922，SAEJ-1939以及/或ISO11898。控制器30根据预定的逻辑规则有效地处理输入信号以及/或存贮的信息，诸如存贮在计算机可用介质(如软盘、硬盘、CD-ROM、磁带或者其它的内部或外部存贮介质)上的计算机程序，并把命令输出信号34传送给不同的系统执行机构。如发动机控制器46，离合器控制器48，变速箱执行机构50或减速器执行机构52。可以看出，不同的系统执行机构也可向控制器30提供反映其操作状态的输入信号。
减速器28最好能够进行一级或多级减速，从不致动状态(此时很小的减速力矩或无减速力矩作用到驱动轮26)渐至减速力矩作用到驱动轮26上的极限状态。或者，减速器可以提供连续变化的减速力矩。
如前所述，在图示的自动机械变速箱系统中，在车辆下一相当陡的坡时，如果想把档位换至具有目标传动比(GRT)的档位，在主离合器16分离以及/或变速箱14分离以及/或空档时，车辆趋于加速，这对司机来讲是不好的以及/或为难的。为了减小或消除这种缺陷，本发明的控制方法/系统利用车辆减速器28在预定的表示此时车辆的加速度不利的操作情况下向车辆驱动轮提供减速力矩。
图2A和图2B以流程图的形式显示了本发明的控制系统/方法的简图。如果需要把档位换至目标传动比，则确定发动机曲轴18上的发动机扭矩是正或负。如果曲轴18上的发动机扭矩为负(扭矩E＜REF1)，这就表明车辆正在滑行，驱动轮26通过变速箱14和离合器16驱动发动机12。这种情况表明车辆下坡的可能性。车辆最好装备一个载有当前的发动机12扭矩输出信息的电子数据传输器DL。另一方面，节气门开度为零显示发动机输出扭矩为负。此外，一个单独的发动机输出扭矩传感器(未显示)可用来向控制器30提供一个表示发动机输出扭矩的信号。
在开始换档时，如果确定发动机的扭矩为负，减速器将在变速箱换档开始之前或开始换档时增加减速级别。这种变速箱换档包括主离合器16的分离以便分离当前的啮合传动比和/或同步接合目标传动比。另一方面，已知一些变速箱不需分离主离合器就可换档，这可参见前面提到的美国专利NO5,335,566。和主离合器及其它变速箱装置相比，最好在把档位换至目标传动比开始之前的一过渡时间内，减速器增加其减速级别，这一时间由和减速器相关的相对慢的反应时间确定。
当开始把档位换至目标传动比时，一输入信号，最好是输出轴转速，被检测并且对时间求导，以监测车辆加速度(dOS/dt)。如果车辆的行驶速度保持定值，减速器保持其原有的减速级别。如果检测到车辆被加速(dOS/dt＞REF2)，减速器增加其减速级别。如果检测到车辆被减速(dOS/dt＜REF3)，减速器降低其减速级别。如果减速器分别施加一个最大或最小减速力矩，那么分别增加或减小减速力矩的级别将包括分别维持最大或最小减速力矩(级别)。这种作用一直继续直到啮合目标传动比或发动机扭矩为正为止。这时，减速器回到开始把档位换至目标传动比之前的初始减速级别。
为此，给包括一种自动机械变速箱系统的用于具有减速器的车辆上的车辆传动系10提供了一种换档控制。在车辆下坡换档期间，它可减小车辆不希望有的加速趋势。
尽管已在一定程度上详细描述了本发明的较佳实施例，但是在不脱离本发明的权利要求的实质和范围的情况下，可以作各种各样的变化。
权利要求
1.一种控制车辆自动传动系(10)换档的方法，该系统(10)包括一个与多级机械变速箱(14)驱动连接的燃油控制发动机(12)，该变速箱具有和车辆驱动轮(26)驱动连接的输出轴(22)，一个把选择的减速力矩级别作用到该驱动轮的传动系减速器(28)，以及一控制总成(30)，它接收输入信号(32)，这些信号包括表明发动机扭矩的输入信号以及表明车辆加速度的输入信号，并根据预定的逻辑规则处理信号，从而向包括变速箱执行机构(50)和减速器执行机构(52)的系统执行机构传送命令输出信号(34)，其特征在于在把变速箱档位换至一目标传动比(GRT)时，如果发动机扭矩确认小于第一预定参考值(TORQUEE＜REF1)而且车辆加速度大于第二参考值(dOS/dt＞REF2)，减速器把增大的减速力矩施加至该驱动轮。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在把档位换至目标传动比时，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于第三参考值(dOS/dt＜REF3)，减速器向驱动轮施加减小的减速力矩。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括在开始换档至目标传动比时，存贮该减速器施加的初始减速力矩，在完成换档后，该减速器向该驱动轮施加初始减速力矩。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于该方法还包括在开始换档至目标传动比时，存贮该减速器施加的初始减速力矩，在完成换档后，该减速器向该驱动轮施加初始减速力矩。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于在开始换档至目标传动比之前，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于该第二参考值，该减速器在开始换档至目标传动比之前向该驱动轮施加一增大的减速力矩。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于；在开始换档至目标传动比之前，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于该第二参考值，该减速器在开始换档至目标传动比之前向该驱动轮施加一增大的减速力矩。
7.如权利要求1～6的任一所述的方法，其特征在于该车辆具有一个载有表明发动机扭矩信息的电子数据传输器(DL)。
8.如权利要求1～6之任一所述的方法，其特征在于该车辆具有一传感器(36)，该传感器(36)提供一表示喷油量节气门控制装置的控制器位移的信号，该信号的大小表示当前的发动机扭矩。
9.如权利要求1～6之任一所述的方法，其特征在于该第一参考值(REF1)近似等于零。
10.如权利要求1～6之任一所述的方法，其特征在于该第二参考值(REF2)和该第三参考值(REF3)基本上相等，并且基本上等于零车辆加速度。
11.如权利要求1～6之任一所述的方法，其特征在于该传动系减速器直接作用在该变速箱输出轴上。
12.如权利要求1～6之任一所述的方法，其特征在于该传动系减速器直接作用在轴(22A)上，该轴(22A)固定在该变速箱输出轴上，并与之一起转动。
13.一种控制车辆自动传动系(10)换档的控制系统，该系统包括一个与多级机械变速箱(14)驱动连接的喷油量控制发动机(12)，该变速箱具有一个和车辆驱动轮(26)驱动连接的输出轴(22)，一个把选择的减速力矩级别作用到该驱动轮的传动系减速器(28)，以及一个控制总成(30)，它接收表明发动机扭矩的输入信号以及表明车辆加速度的输入信号，并根据预定的逻辑规则处理信号，从而向包括变速箱执行机构(50)和减速器执行机构(52)的系统执行机构传送命令输出信号(34)，其特征在于该控制总成在逻辑规则下操作在把变速箱档位换至一目标传动比(GRT)时，如果确认发动机扭矩小于第一预定参考值而且车辆加速度大于第二参考值，减速器把增大的减速力矩施加至该驱动轮。
14.如权利要求13所述的控制系统，其特征在于该逻辑规则附加地起作用，在把档位换至目标传动比时，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于第三参考值，减速器向所述驱动轮施加减小的减速力矩。
15.如权利要求13所述的控制系统，其特征在于在开始换档至目标传动比时，该逻辑规则附加用于存贮该减速器施加的初始级别的减速力矩，在完成换档后，该减速器向该驱动轮施加该初始级别的减速力矩。
16.如权利要求14所述的控制系统，其特征在于在开始换档至目标传动比时，该逻辑规则附加用于存贮该减速器施加的初始级别的减速力矩，在完成换档后，该减速器向该驱动轮施加所述的初始级别的减速力矩。
17.如权利要求13所述的控制系统，其特征在于该逻辑规则附加地起作用，在开始换档至目标传动比之前，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于该第二参考值，该减速器在开始换档至目标传动比之前向该驱动轮施加一增大级别的减速力矩。
18.如权利要求14所述的控制系统，其特征在于该逻辑规则附加地起作用，在开始换档至目标传动比之前，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于该第二参考值，该减速器在开始换档至目标传动比之前向该驱动轮施加一增大级别的减速力矩。
19.如权利要求13～18之任一所述的控制系统，其特征在于该车辆具有一个载有表明发动机扭矩信息的电子数据传输器(DL)。
20.如权利要求13～18之任一所述的控制系统，其特征在于该车辆具有一个传感器，该传感器提供一表示喷油量节气门控制装置的控制器位移的信号，该信号的大小表示目前的发动机扭矩。
21.如权利要求13～18之任一所述的控制系统，其特征在于该第一参考值近似等于零扭矩。
22.如权利要求13～18之任一所述的控制系统，其特征在于该第二参考值和该第三参考值基本上相等，并且基本上等于零车辆加速度。
23.如权利要求13～18之任一所述的控制系统，其特征在于该传动系减速器直接作用在一固定在变速箱输出轴上并与之一起转动的轴上。
24.一种用于基于计算机的单极控制总成的计算机程序产品，用于控制车辆自动传动系的换档，该传动系包括一个与多级机械变速箱驱动连接的燃油控制发动机，该变速箱具有一个和车辆驱动轮驱动连接的输出轴，一个把选择的减速力矩级别作用到该驱动轮的传动系减速器，以及一个控制总成，它具有接收表明发动机扭矩的输入信号以及表明车辆加速度的输入信号的装置，并根据由该计算机程序产品预定的逻辑规则处理信号，从而向包括变速箱执行机构和减速器执行机构的系统执行机构传送命令输出信号，该计算机程序产品存贮在计算机可用的介质上，其特征在于通过定义逻辑规则来确定发动机扭矩以及车辆加速度；而且在变速箱的档位换至目标传动比(GRT)期间，如果确定发动机扭矩小于该第一参考值(TORQUEE＜REF1)并且车辆加速度大于第二参考值(dOS/dt＞REF2)，则减速器向该驱动轮施加一增大的减速力矩。
25.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于；附加定义逻辑规则，在把档位换至目标传动比期间，如果发动机扭矩小于该第一参考值并且车辆加速度大于第三参考值(dOS/dt＞REF3)，用于使减速器向该驱动轮施加一减小的减速力矩。
26.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于附加定义逻辑规则，在开始换档至目标传动比时，用于存贮该减速器施加的初始级别的减速力矩，在完成换档后，该减速器向该驱动轮施加所述初始级别的减速力矩。
27.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于附加定义逻辑规则，在开始换档至目标传动比时，用于存贮该减速器施加的初始级别的减速力矩，在完成换档后，该减速器向该驱动轮施加所述初始级别的减速力矩。
28.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于附加定义逻辑规则，在开始换档至目标传动比之前，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于该第二参考值，用于使得该减速器在开始换档至目标传动比之前向该驱动轮施加一增大级别的减速力矩。
29.如权利要求25所述的计算机程序产品，其特征在于附加定义逻辑规则，在开始换档至目标传动比之前，如果发动机扭矩小于该第一参考值而且车辆加速度大于该第二参考值，使得该减速器在开始换档至目标传动比之前向该驱动轮施加一增大级别的减速力矩。
全文摘要
一种用于控制车辆传动系(10)换档的控制系统及方法，该系统包括一个与机械齿轮换档变速箱(14)驱动连接的内燃机，该变速箱具有一个和车辆驱动轮(26)驱动连接的变速箱输出轴(22)，并且有一个与此相连的传动系减速器(52)，当车辆下坡时，在换档过程中，为了防止车辆意外加速，检测表明发动机扭矩(TORQUE
文档编号B60W10/18GK1160651SQ9710101
公开日1997年10月1日 申请日期1997年1月10日 优先权日1996年1月12日
发明者I·R·J·贝茨 申请人:易通公司