专利名称：用于在线控换挡变速器中提供制动器变速器换挡互锁超越模式的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆的自动变速器的领域，并且更具体地，涉及在线控换挡(shift-by-wire)变速器中提供制动器变速器换挡互锁超越模式(BrakeTransmissionShift Interlock Override mode)的方法和系统。
背景技术：
传统的自动变速箱包括用来控制机动车辆的变速器的变速箱控制装置。变速箱控制装置用于选择多个范围，比如泊车挡，其中变速器锁止以阻止车辆移动；空挡，其中变速器允许车辆被自由地移动(例如当被牵引时)；倒车挡，其中变速器允许车辆向后移动，以及一个或多个使得车辆能够向前移动的行驶范围(Drive ranges)。通常，变速箱控制装置是以连杆的形式通过机械连接(例如线缆或液压线路)与变速器相连。典型地，连杆还连接至指示器。随着变速器控制机构从一个范围移动至另一个，机械连接物理地将变速器切换至所选择的范围且指示器转到显示驾驶员已经选择了哪个范围。即使停止车辆，驾驶员也能够从指示器确定当前的变速器范围，并且在某些情形下(例如当车辆被牵引时)能够将变速器控制机构移动至空挡。传统的自动变速箱利用多个摩擦元件用于自动传动比换挡。宽泛地说，这些摩擦元件可以描述为扭矩建立元件，尽管它们更普通的被称为离合器或制动器。这些摩擦元件运行以建立从内燃发动机到一组车辆牵引轮的动力流路。在车辆的加速期间，对于给定发动机节气门设置，随着车速的增加在传动比升挡(ratio upshift)期间，总体转速比(即变速器输入轴转速与变速器输出轴转速的比率)减少。对于任何给定车速，随着发动机节气门设置增加，或者当随着发动机节气门设置的减少而车速降低时，发生降挡以达到更高的转速比。在现代自动变速箱中发现了多种行星齿轮构造。然而，换挡动力学的基本原理仍保持类似。具有多个行星齿轮组的自动变速器的换挡伴随着应用和/或释放摩擦元件以通过改变通过行星齿轮组的扭矩路径而改变速度和扭矩关系。通常是基于变速箱控制装置的位置而液压或者机械地驱动摩擦元件。在线控换挡变速器设置中，去除了在变速器控制装置和变速器之间的机械连接。相反，变速器控制装置沿着线缆传输电信号至电子控制器，其指示独立的驱动器以应用或者释放多个摩擦元件从而获得希望的传动比。控制装置不再必需以连杆的形式存在，因为控制装置不再移动机械连接来控制变速器。相反，控制装置通常为用于指令变速器在变速器范围之间切换的机电界面(例如一系列按钮、操纵杆、旋钮)。通常采用通过车辆上的电池提供电力的电子显示器用于指示变速器的当前范围并且该显示器必须是开启的，并且因此汲取电力以便于使驾驶员知道已经选择了哪个范围。许多具有线控换挡变速器的车辆采用“返回泊车挡”的特征以自动地将变速器切换为泊车挡。例如，可参见美国专利3937105、4892014以及7156218。当发生特定触发事件(例如当车辆行驶低于校准速度时或者当点火切断后系统探测到安全带解开同时驾驶员车门开启)时激活这样的特征。自动地将变速器换挡至泊车挡阻止了不希望的车辆移动。变速器通常包括制动器变速器换挡互锁机构使得一旦变速器换挡至泊车挡则互锁机构不允许变速器换挡出泊车挡除非点火是开启的并且压下了制动器踏板。在线控换挡变速器中，除了压下制动器踏板，还必须驱动变速器控制装置并且必须要有车钥匙或密钥卡(fob)。虽然这种特征对于阻止不希望的车辆移动是有益的，但是当没有车辆钥匙或密钥卡时而车辆将被紧急牵引或移动时或者当变速器控制装置不正常运行时这种特征不是有益的。由上述内容可知，在本领域中需要一种在没有钥匙或者在制动器传感器失效的事件中允许车辆从泊车挡切换为空挡并保持空挡的系统。在传统的机械式换挡器中，通常是通过可移动的板接近(access)超越操纵杆(over-ride lever)而提供空挡。驱动该操纵杆允许换挡器和变速器从泊车挡换成空挡。在线控换挡变速器中，需要提供不需要有钥匙而允许车辆从泊车挡换为空挡并保持空挡的特征以用于牵引该车辆用于维修。在制动器传感器失效的事件中该相同的特征也允许从泊车挡换为其它任何范围，以允许驾驶车辆直到可以维修制动器的传感器时。
发明内容
本发明涉及一种为线控换挡变速器提供制动器变速器换挡互锁超越模式的系统，其中线控换档变速器为置于多种挡位范围(例如泊车挡、行驶挡以及空挡)并且具有当车辆以极低的速度行驶或者处于停止状况当驾驶员准备离开车辆时使变速器换挡至泊车挡时的自动返回泊车挡的特征以将变速器切换至泊车挡。系统包括变速器控制机构用于确定驾驶员希望哪个变速器范围或模式。控制器用于从多个传感器(例如车门开启传感器、座椅安全带传感器、点火开关传感器)以及变速器控制机构接收信息以确定何时将变速器换挡至多种范围和模式。在优选的实施例中，制动器变速器换挡互锁特征包括超越模式，该模式下即使没有点火钥匙或密钥卡时或者如果存在会阻止变速器退出泊车挡的特定电子问题时允许变速器切换出泊车挡。控制器配置用于感应超越开关的激活，此时控制器将发出系统准备好进入制动器变速器换挡互锁超越模式的信号并且允许控制机构从泊车挡换挡而不需要点火开启或压下制动器踏板。如果点火是关闭的，那么一旦感应到变速器控制机构换挡至泊车挡之外的期望的挡位范围则系统将进入超越模式，其中一旦探测到触发事件则变速器停留在空挡并且不会自动切换至泊车挡。优选地，只有当超越开关在换挡控制机构换挡之前激活最小期间并且当控制机构在该最小期间之后的最大时间量内换挡时发生进入超越模式。向驾驶员显示系统已经进入超越模式的可视化确认。如果点火是开启的，一旦感应到变速器控制机构换挡至泊车挡之外的希望的范围那么系统将进入请求的变速器范围。当超越模式激活而点火开启时保持线控系统的返回泊车特征。按照联邦机动车辆安全标准114，需要工具激活或接近超越开关。控制器将检查开关以确定开关是否正常运行。根据本发明，提供一种用于超越换挡互锁的超越模式的方法，该互锁不允许线控换挡变速器切换出泊车挡除非点火开关是开启的并且制动器踏板是压下的，该方法包含:感应超越开关的激活；当已经激活超越开关时允许变速器控制机构从泊车挡换挡而不需要压下制动器踏板或者需要出现钥匙；以及一旦感应到变速器控制机构换挡至泊车挡之外的希望的挡位范围则进入超越模式，其中一旦探测到触发事件则变速器将停留在空挡并且不会自动地换挡至泊车挡。根据本发明的一个实施例，进一步包含:感应点火开关是否是开启的，并且如果是，则进入期望的挡位范围而不进入超越模式。根据本发明的一个实施例，只有当在换挡模块中选择非泊车范围之前激活超越开关最小期间时发生进入超越模式。根据本发明的一个实施例，只有当变速器控制机构在最小期间之后在最大时间量内换挡时发生进入超越模式。根据本发明的一个实施例，进一步包含:显示系统已经进入超越模式的可视化确认。根据本发明的一个实施例，进一步包含:通过将超越开关设置在不使用工具则阻止超越开关的驱动的可移动的壳体或狭缝之下而隐藏超越开关。根据本发明的一个实施例，进一步包含检查超越开关以确定超越开关是否正常运行。从下面优选实施例的详细描述或者与附图结合，本发明的额外的目的、特征以及优点将会变得更加显而易见，其中在附图中相同的附图标号涉及在不同视图中的相对应的部件。
图1是显示了根据本发明集成有用于在线控换挡变速器中提供制动器变速器换挡互锁超越模式的系统的车辆的简图；图2是图1中系统的基础不意图；图3是采用根据本发明的优选实施例图1中的系统用于进入超越模式的控制程序的流程图。
具体实施例方式首先参考图1，显示了机动车辆10，其包括车身11、发动机12以及电池15。来自发动机12的动力传输至变速器18，随后至动力传动系统20的其它部分并最终传输至驱动轮22。车辆10显示为后驱车辆，但是可以采用包括前驱或者全驱系统的任何类型的动力传动系统设置。此外，尽管发动机12显示为内燃发动机，还可以采用其它类型的驱动设置，包括混合动力驱动系统。控制器25分别通过通信线路27和28连接至发动机12以及变速器18。控制器25使用来自多个源的输入以获取用于控制发动机12和变速器18的信息。例如，控制器25通过通信线路35连接至驾驶员车门传感器30用于确定驾驶员车门32是否是打开的。座椅安全带传感器40确定座椅安全带41是否是系好的并且其同样通过通信线路45连接至控制器25。点火开关47和制动传感器48分别通过线路50和51连接至控制器25。图2显示了变速器18的更多细节，其为多传动比变速器的示例，其中通过摩擦元件作用于各个齿轮元件而控制传动比的变化。来自发动机12的发动机扭矩分配至流体动力变矩器112的扭矩输入元件110。变矩器112的泵轮114以已知的形式在涡轮116上生成涡轮扭矩。涡轮扭矩分配至涡轮轴，其也是变速器输入轴118。变速器18显示为包括单式行星齿轮组120和复式行星齿轮组121。齿轮组120具有永久地固定的中心齿轮S1、环形齿轮Rl以及旋转地支撑在行星架122上行星小齿轮P1。变速器输入轴118为可驱动地连接至环形齿轮R1。复式行星齿轮组121 (有时候称为拉威挪齿轮组(Ravagineaux gearset))具有较小的中径的中心齿轮S3、扭矩输出环形齿轮R3、较大中径的中心齿轮S2以及复式行星小齿轮。复式行星小齿轮包括长小齿轮P2/3，其可驱动地啮合短行星小齿轮P3和扭矩输出环形齿轮R3。长小齿轮P2/3也是可驱动地啮合短行星齿轮P3。短行星齿轮P3进一步与中心齿轮S3啮合。齿轮组21的行星小齿轮P2/3、P3可旋转地支撑在复式行星架123上。环形齿轮R3可驱动地连接至扭矩输出轴124，其通过图1中所示的动力系20可驱动地连接至车辆牵引轮22。齿轮组120为相对于复式齿轮组121串联设置的减速传动比齿轮组(underdrive ratiogearset)。通常地,变速器18优选包括锁止或变矩器旁通离合器(如125处所示)以在变矩器扭矩倍增模式完成之后以及流体动力学耦合模式开始之前将变速器输入轴118直接连接至发动机12。图2还显示了变速器范围控制模块151以及动力传动系统控制模块(PCM) 152，其共同地构成控制器25。变速器范围控制模块151通过换挡线(未标示)连接至变速器18。变速器范围控制模块151替代过去用于将变速器从一个范围换挡到另一个的机械换挡器。提供变速器控制机构例如换挡模块(GSM) 156以选择变速器换挡范围。一个可能的实施方式可以是多个按钮158，每一个代表一个不同的变速器范围。在这种类型的实施中，换挡模块156和按钮158共同组成变速器控制机构。换挡模块156用于选择多个范围，例如泊车挡，其中变速器输出锁定以阻止车辆10移动；空挡，其中变速器允许车辆10自由移动(例如当被拖时)；倒挡，其中变速器18允许车辆10朝后移动，以及一个或多个行驶挡范围(其使得能够进行车辆10的前进移动)。换挡模块156还显示为包括运动挡范围。运动挡范围类似于行驶挡但是会使得变速器18基于来自通过驾驶员驱动的升挡和降挡开关(未显示)的输入换挡前进挡传动比(shift forwardratio)。如图2所示,换挡模块按钮158标识有总体对应于多个变速器范围的字母，例如“P”、“R”、”N”、“D”和“S”。一旦变速器18已经进入上述范围中的一个，消息中心160向驾驶员显示进入了哪个设置。此外，当请求时换挡模块156从可启用制动器变速器换挡互锁超越模式的超越开关165接收信号。优选地，超越按钮165具有防止超越按钮165被意外压下的壳体175。优选可以多种方式进入泊车挡范围。特别地，驾驶员可通过按下“P”按钮选择泊车挡，且动力传动系统控制模块152随后检查以查看是否车辆10当前的行驶速度低于极其速度或者是静止的，并且如果是，则指示变速器控制模块151将变速器18换挡至泊车挡。可替代地，当驾驶员点火开关关闭时，发动机12动力传动系统控制模块152自动地指令变速器控制模块151将变速器18换挡至泊车挡，因此而实现“返回泊车挡”的特征。类似地，当驾驶员在解开安全带41之后打开车门32时，传感器30和40会提供信号给动力传动系统控制模块152，其自动指令变速器控制模块51将变速器18换挡至泊车，从而再次实现“返回泊车挡”的特征。通过按压标有“R”的按钮进入倒挡范围，此时动力传动系统控制模块152自动指令变速器控制模块151将变速器18换挡至倒挡，从而使得车辆10能够向后移动。在显示的示例变速器实施例中，通过应用低速和倒车(low-and-reverse)制动器D和摩擦元件B建立倒挡范围。通过单按换挡模块156上的“N”按钮或者当车辆10行驶过快而不能进入泊车模式时按压“P”按钮而进入空挡范围。在任一情况下，动力传动系统控制模块152指令变速器控制模块151将变速器18换挡至空挡且变速器18允许车轮22自由旋转。通过分别单独按压“D”或者“S”按钮而进入行驶挡或者运动挡范围。可选地，在车辆10向前移动期间低挡或者“L”范围(未显示)可用于将变速器18保持在较低范围。当在行驶挡时，在显示的示例变速器中，在前四个前进传动比(forward driving ratio)运转期间，行星架Pl可驱动地通过轴126和前进摩擦元件A连接至中心齿轮S3。在以第三以及第五速比运转期间，直接摩擦元件B可驱动地将行星架22连接至轴127，而轴127连接至大中径中心齿轮S2。在以第四、第五以及第六前进传动比运转期间，超越摩擦元件E将涡轮轴118通过轴128连接至复式行星架123。在以第二和第六前进传动比运转期间摩擦元件C运转作为反向作用制动器(reaction brake)。在第三前进传动比运转期间,直接摩擦元件B与前进摩擦元件A—同应用。齿轮组121的元件随后锁止在一起以影响轴128和输出轴126之间的直接驱动连接。在前进行驶期间前进摩擦元件A的扭矩输出侧通过扭矩传输元件129连接至直接摩擦元件B的扭矩输入侧。在前进行驶期间直接摩擦元件B的扭矩输出侧通过扭矩传输元件130连接至轴127。可以在美国专利7216025中找到这种类型的变速器配置的更多细节，在此将其全文引入作为参考。如下文更完全的详细描述，为了强制进行超越模式同时施加电力，驾驶员需要按压并保持超越开关165标准时间，例如3秒钟。虽然按下超越开关165，驾驶员还是可以按压空挡按钮“N”标准时间，例如3秒钟。结果是变速器18从泊车挡换成空挡，并且将保持在空挡上同时使所有的返回至泊车挡特征失效。优选地，开关165隐藏在可移动的壳体175下面，只可用工具移动该壳体。更具体地，图3显示了超越正常的变速器运转以强制进入(force)超越模式的优选方法。在步骤210处开始，在220处控制器25确定变速器18是否处于泊车挡。如果不是，如果在225处变速器18处于空挡牵引模式，控制器25返回至210处的开始。空挡牵引模式是使所有的返回至泊车挡特征失效并允许车辆10被长距离牵引的模式。可在同时提交的美国专利申请(名称为“在线控换挡变速箱中提供空挡牵引模式的方法和系统”)中找到空挡牵引模式的示例性描述，通过参考的方式引用该专利。如果系统没有处于空挡牵引模式，并且如果在230处按下泊车按钮“P”，在步骤235中变速器18接入泊车挡。然后控制器25返回210处的开始。如果在步骤220处变速器18处于泊车挡那么在步骤240处检查点火开关47以确定选择两个相似的逻辑路径中的哪一个。如果在步骤240处点火开关47是“关闭的”那么在245处控制器25确定超越开关165是否已经保持了足够长时间。如果是，在250处控制器25检查是否在按下超越开关165之后在适当的时间窗口内已经按下非泊车挡按钮，并且如果是，则在260处控制器25使变速器18换至空挡并进入超越模式。这种情况下，允许换挡控制机构从泊车挡换挡而不需要压下制动器踏板48，但是优选地，只有当超越开关165在换挡控制机构换挡之前激活最小期间时发生进入超越模式。更进一步地，只有当控制机构在最小期间之后的最大时间量内换挡时发生进入超越模式。在超越模式中，一旦探测到触发事件(例如车门打开、解下安全带或点火关闭)则变速器18将停留在空挡且不会自动地换挡至泊车挡。如果在步骤240处点火开关是“开启的”那么在270处控制器确定超越开关165是否已经保持了足够长的时间并且在280处是否在按下超越开关165之后在适当的时间窗口内已经按下非泊车按钮，并且如果是，在步骤290处控制器25将变速器18换至步骤280中选择的范围以进入希望的挡位范围而仍然激活返回至泊车挡功能。此外，方法可包括检查开关165以确定开关165是否正常运行。在该优选的方法中，没有钥匙密钥卡或者如果某些车辆电子问题阻止变速器18切换出泊车挡，驾驶员能将车辆换挡至空挡。这样，当制动器变速器换挡互锁机构不正常运行时可以移动或牵引车辆10。尽管参考本发明的优选实施例描述，应该理解对本发明可以作出多种变化和/或修改而不会背离本发明的实质。例如，可以对进入及退出超越模式的优选方法作出无数微小变形而不会改变发明的概念。此外，尽管在揭示的实施例中采用了按压按钮，可以采用多种其它选择设置，包括多种开关。总体上，发明仅由权利要求书的范围来限定。
权利要求
1.一种用于为超越制动器变速器换挡互锁机构提供模式的系统，其特征在于，包含: 线控换挡变速器； 用于控制所述变速器的变速器控制机构； 用于阻止除非有钥匙并且压下制动器踏板才能使所述变速器退出泊车挡的制动器变速器互锁机构； 用于探测超越开关何时被激活的探测器；以及 控制器，配置用于当已经激活所述超越开关时一旦感应到所述变速器控制机构换挡至泊车挡之外的希望的挡位则不需要压下所述制动器踏板或出现所述钥匙而进入所述超越模式，并且一旦探测到触发事件则将所述变速器保持在空挡并且不会使所述变速器换挡至泊车挡。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包含:点火开关，其中所述控制器进一步配置用于探测所述点火开关是否是开启的，并且如果是，则进入所述期望的挡位范围而不进入所述超越模式。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置用于只有当在换挡模块中选择非泊车挡的范围之前激活所述超越开关激活最小期间时进入所述超越模式。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置用于只有当在所述最小期间之后的最大时间量内选择非泊车范围时进入所述超越模式。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包含:配置用于指示所述系统已经进入所述超越模式的显示器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包含:设置用于隐藏所述超越开关的壳体，所述壳体只能用工具移动。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置用于检查所述超越开关以确定所述超越开关是否正常运行。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超越开关只可使用工具激活。
全文摘要
本发明公开了一种在包括线控换挡变速器的车辆中提供制动器变速器换挡互锁超越模式的方法和系统。当施加电力并且点火开启时，驾驶员将按压并保持超越开关标准时间。虽然按下了超越开关，驾驶员还可按下非泊车按钮达到另一标准时间。结果是将车辆设置在选择的范围中，其中一旦探测到触发事件则变速器不会自动地换挡至泊车挡。即使电子故障阻止变速器退出泊车挡，驾驶员能使车辆从泊车换挡。这样，可驾驶车辆直到维修该故障。
文档编号F16H61/22GK103161942SQ20121047915
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月22日 优先权日2011年12月9日
发明者托德·柯蒂斯·斯波尔丁, 布莱恩·J·德尔洛, 马克·爱德华·齐斯科夫斯基, 理查德·雷诺兹·哈瑟维, 杰弗里·詹姆斯·杜马维奇, 克里斯多夫·李·丹克斯, 戴维·施普勒, 查尔斯·普恩, 马修·卢克·费伊 申请人:福特全球技术公司