CN100346092C - 传动设备驱动模式转换控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在采用从传动设备的许多驱动模式位置之一转换到另一驱动模式位置的换档促动器的传动设备驱动模式转换控制系统中，设置驱动模式位置传感器，检测换档促动器转换的驱动模式位置，并产生驱动模式位置信息的驱动模式位置传感器。传动控制单元向换档促动器输出基于驱动模式位置信息的控制命令信号，以便响应驾驶员选择的驱动模式，控制驱动模式位置之间的转换。在驱动模式位置传感器存在故障的情况下，传动控制单元只允许对应于换档促动器工作范围两端的预定两个不同驱动模式位置之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式停止换档促动器的动作。

Description

传动设备驱动模式转换控制系统和方法
技术领域
本发明涉及在存在驾驶员的手动驱动模式换档的情况下，借助换档电机，能够从至少三种驱动模式之一转换成另一种驱动模式的传动设备驱动模式转换控制系统，更具体地说，涉及在部分失效传动设备驱动模式转换控制系统条件下，例如驱动模式位置传感器失灵或换档电机失灵的条件下，故障保护技术的改进。
背景技术
近年来，提出并开发了各种传动设备驱动模式转换控制技术。在日本专利临时公布No.2001-280491(下面称为“JP2001-280491”)中公开了一种传动设备驱动模式转换控制系统，该系统能够在部分失效传动设备驱动模式转换控制系统条件下，提供故障保护功能和自诊断功能。JP2001-280491中公开的传动设备的驱动模式转换控制系统的主要目的是在部分失效的传动设备驱动模式转换控制系统条件下，特别地，驱动模式位置传感器失灵的条件下，防止汽车处于由于换档电机保持在空档(N)位置而导致的不可驱动状态。实际上，如果驱动模式位置传感器失灵，则JP2001-280491的传动设备驱动模式转换控制系统允许通过起动换档电机，转换到除N位置之外的驱动模式位置，但是禁止转换到空档。之后，换档电机保持停用和停止状态。
发明内容
如上所述，在JP2001-280491中公开的传动设备驱动模式转换控制系统中，在存在驱动模式位置传感器故障的情况下，在接合并完成故障保护功能之后，换档电机持续保持在断电状态，以便禁止或防止驱动模式转换操作的后续执行。假定在存在驱动模式位置传感器系统故障的情况下，在已接合并完成故障保护功能，并且随后禁止换档电机的启用之后，传动设备处于两轮驱动模式，即使驾驶员要求转换到4WD模式，也不能从两轮驱动(2WD)模式转换到四轮驱动(4WD)模式。相反，假定在存在驱动模式位置传感器系统故障的情况下，已接合并完成故障保护功能，并且随后禁止换档电机的启用之后，传动设备处于4WD模式，即使驾驶员要求转换到2WD模式，也不能从4WD模式转换到2WD模式。即，在JP2001-280491中公开的传动设备的故障保护系统不能满意地应答驾驶员的驱动模式转换要求。
因此，本发明的一个目的是提供一种传动设备驱动模式转换控制系统，即使在驱动模式位置传感器系统中存在故障的情况下，所述系统也能响应驾驶员的模式转换请求，允许在两种不同驱动模式(例如2WD和4WD模式)之间的转换，同时防止汽车处于不可驱动状态。
为了实现本发明的上述及其它目的，传动设备驱动模式转换控制系统包括从传动设备的许多驱动模式位置之一转换到另一驱动模式位置的换档促动器，检测换档促动器转换的驱动模式位置，并产生驱动模式位置信息的驱动模式位置传感器，与驱动模式位置传感器和换档促动器电连接，向换档促动器输出基于驱动模式位置信息的控制命令信号，并响应驾驶员选择的驱动模式，控制驱动模式位置之间的转换的传动控制单元，在驱动模式位置传感器存在故障的情况下，传动控制单元只允许对应于换档促动器工作范围两端的预定两个不同驱动模式位置之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式停止换档促动器的动作。
根据本发明的另一方面，传动设备驱动模式转换控制系统包括从传动设备的许多驱动模式位置之一转换到另一驱动模式位置的换档促动器，检测换档促动器转换的驱动模式位置，并产生驱动模式位置信息的驱动模式位置传感器，与驱动模式位置传感器和换档促动器电连接，向换档促动器输出基于驱动模式位置信息的控制命令信号，并响应驾驶员选择的驱动模式，控制驱动模式位置之间的转换的驱动模式转换控制装置，在驱动模式位置传感器存在故障的情况下，驱动模式转换控制装置只允许对应于换档促动器工作范围两端的预定两个不同驱动模式位置之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式停止换档促动器的动作。
根据本发明的另一方面，一种响应驾驶员选择的驱动模式，通过换档促动器，控制从传动设备的许多驱动模式位置之一到另一驱动模式位置的转换的方法，所述方法包括利用驱动模式位置传感器检测换档促动器转换的驱动模式位置，并产生驱动模式位置信息，在传动设备驱动模式转换控制系统的驱动模式位置传感器存在故障的情况下，只允许对应于换档促动器工作范围两端的预定两个不同驱动模式位置之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式停止换档促动器的动作。
参考附图，根据下述说明，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。
附图说明
图1是图解说明传动设备驱动模式转换控制系统的一个实施例的系统方框图。
图2是表示该实施例的传动设备驱动模式转换控制系统适用的传动设备的纵向横截面图。
图3是表示包含在图2的传动设备中的双槽凸轮轴的设计。
图4是表示包含在该实施例的传动设备驱动模式转换控制系统中的驱动模式位置传感器的示意图。
图5是关于驱动模式位置传感器的换档促动器位置开关SW1-SW4的信号模式的图表，表示了换档促动器位置开关SW1-SW4的on-off信号模式和传动(T/F)档位之间的关系。
图6是表示手动操纵的驱动模式选择器开关和换档促动器位置开关SW1-SW4的ON/OFF信号改变之间的关系的表格。
图7是表示在包含于该实施例的传动设备驱动模式转换控制系统中的传动控制单元(TFCU)内执行的驱动模式转换控制例程的流程图。
图8是表示在驱动模式位置传感器失灵的情况下，在TFCU内执行的驱动模式转换控制子例程的流程图。
具体实施方式
现在参见附图，尤其是参见图1，在能够按照至少三种驱动模式，即两轮驱动高速(high)(2H)模式，四轮驱动高速(4H)模式和四轮驱动低速(4LO)模式中的一种选择模式运转的汽车中，举例说明了该实施例的传动设备(transfer)驱动模式转换控制系统。图1中，附图标记1表示用作原动机的发动机，附图标记2表示自动变速器，附图标记3表示变速器输出轴，附图标记4表示传动设备，附图标记5表示后传动轴，附图标记6表示后差速器，附图标记7表示左后轮轴驱动轴，附图标记8表示右后轮轴驱动轴，附图标记9表示左后轮，附图标记10表示右后轮。图1中，附图标记11表示前传动轴，附图标记12表示前差速器，附图标记13表示左前轮轴驱动轴，附图标记14表示右前轮轴驱动轴，附图标记15表示左前轮，附图标记16表示右前轮。
从图1中所示的传动系布局可看出，当借助传动设备4选择两轮驱动(2WD)模式，即2H模式时，驱动转矩(驱动力)通过自动变速器2，从发动机1流到传动设备4。在选择2WD模式的过程中，传动设备通过后传动轴5和后差速器6，经由后轮轴驱动轴7和8，把驱动转矩传送给后轮9和10，以便实现选择的两轮驱动模式。相反，当借助传动设备4选择四轮驱动(4WD)模式，即4H或4LO模式时，驱动转矩通过自动变速器2从发动机1流到传动设备4。在选择4WD模式的过程中，传动设备通过后传动轴5和后差速器6，经由后轮轴驱动轴7和8，把部分驱动转矩传送给后轮9和10，同时通过前传动轴11和前差速器12，经由前轮轴驱动轴13和14，把剩余驱动转矩传送给前轮15和16，以便实现选择的四轮驱动模式。
传动设备4包括驱动传动链20，高速齿轮和低速齿轮转换机构(简称为高速/低速转换机构)21，2WD-4WD转换机构22，和换档电机(shift motor)(电动机)23。提供高速/低速转换机构21，以便在分动器箱(transfer gear box)的大齿轮比和低齿轮比之间转换。提供2WD-4WD转换机构22，以便在2WD和4WD模式之间转换。通过高速/低速转换机构21和2WD-4WD转换机构22的组合转换操作，选择2H、4H和4LO之一。在本实施例的模式转换控制系统中，响应来自传动控制单元(TFCU)26的命令信号(后面说明)，只借助单独的换档电机23实现高速/低速转换机构21的转换操作和2WD-4WD转换机构22的转换操作。即，换档电机23用作高速-低速转换和2WD-4WD转换促动器。在图1中所示的例证4WD车辆中，在4WD模式下，驱动转矩被基本相同地传递给前轮轴和后轮轴，同时使高速/低速转换机构21保持在高速档模式位置，并使2WD-4WD转换机构22保存在4WD模式位置，以提供所谓的刚性4WD操作模式。
如图1中所示，本实施例的控制换档电机23的操作的传动设备驱动模式转换控制系统由手动操纵的驱动模式选择器开关24，驱动模式位置传感器25(用作驱动模式位置检测装置)，驱动模式指示器27，报警灯28和传动控制单元(TFCU)26组成。
驱动模式选择器开关24用作人机接口。驱动模式选择器开关24位于驾驶员易于操纵的位置，例如在包含指示计或仪表板组件的汽车仪表板中。如图1中所示，驱动模式选择器开关24由驾驶员手动操纵，从两轮驱动高速(2H)模式，四轮驱动高速(4H)模式和四轮驱动低速(4LO)模式之一转换到另一模式。
驱动模式位置传感器25附着或机械连接到换档电机输出轴23a(后面参考图2和4说明)上。驱动模式位置传感器25包括四个换档促动器位置开关SW1、SW2、SW3和SW4。从可在一组旋转范围(或者一组角度范围或一组可移动范围)内操作的换档促动器位置开关SW1-SW4产生的开或关信号的组合可被用于区别或识别传动设备4的档位是处于两轮驱动高速(2H)模式位置，四轮驱动高速(4H)模式位置，空档(N)模式位置，还是四轮驱动低速(4LO)模式位置。
传动控制单元(TFCU)26通常包括微计算机。TFCU 26包括输入/输出接口(I/O)，存储器(RAM、ROM)和微处理器或中央处理器(CPU)。TFCU 26的输入/输出接口(I/O)接收来自各种发动机/车辆开关和传感器的输入信息。如后参考图7中所示的流程图详细所述，当TFCU 26的I/O电路收到来自于驱动模式选择器开关24的驱动模式选择器信号时，TFCU 26的处理器确定预定的互锁条件(后面参考图7的步骤S2和图8的步骤S23说明)是否被满足。当预定的互锁条件被满足，则TFCU 26的输出接口电路产生激励换档电机23，以便启动驱动模式转换操作所需的命令信号。TFCU 26的I/O电路还接收来自于驱动模式位置传感器25的，表示当前驱动模式位置的驱动模式位置传感器信号。当在驱动模式转换操作之后获得的当前驱动模式位置传感器信号等于驱动器选择的驱动模式位置时，换档电机23被去激励(de-energize)，并保持在停止状态。即，从驱动模式位置传感器25输出的，表示驱动器选择的驱动模式的信号用作用于停止或去激励换档电机23的停止信号。在本实施例的驱动模式转换控制系统中，除了来自驱动模式选择器开关24的驱动模式选择器信号，和来自驱动模式位置传感器25的驱动模式位置传感器信号之外，TFCU 26的I/O接口电路还接收其它发动机/车辆开关和传感器，即制动开关31，右后轮、左后轮、右前轮和左前轮速度传感器32、33、34和35，发动机转速传感器36，禁止器开关(inhibitor switch)37，和变速器输出速度传感器38。当压下制动踏板时，制动开关31被打开。相反，当抬起制动踏板时，制动开关31被关闭。右后轮、左后轮、右前轮和左前轮速度传感器32、33、34和35通常位于相应的车轮10、9、16和15上，以便检测右后轮、左后轮、右前轮和左前轮速度VwRR、VWRL、VwFR和VWFL，它们被总称为“Vwi”。曲轴转角传感器通常被用作发动机转速传感器36。曲轴转角传感器(发动机转速传感器36)对于每个曲轴转角720°/n，在预定的曲轴转角产生参考脉冲信号REF，同时产生每个单位曲轴转角(1°或2°)的单位脉冲信号POS(1°信号或2°信号)。TFCU 26的CPU根据来自曲轴转角传感器的参考脉冲信号REF的周期，算术计算发动机转速Ne。禁止器开关37产生表示自动变速器(A/T)位置，即操作范围位置的信号。设置变速器输出速度传感器38，以检测自动变速器的输出轴速度。
驱动模式指示器27位于驾驶室仪表板内易于看见的位置，以指示响应来自TFCU 26的输出接口的命令信号选择的传动设备驱动模式。另一方面，报警灯28也位于驾驶室仪表板内易于看见的位置。例如，在2WD-4WD转换机构22内发生4WD系统失灵，或者在高速/低速转换机构21的换档系统中发生故障的情况下，通过响应来自TFCU 26的输出接口的命令信号，闪烁或打开报警灯28，向驾驶员发出警告。
在TFCU 26内，中央处理器(CPU)允许I/O接口访问来自前述发动机/车辆开关和传感器24-25，和31-38的输入信息数据信号。TFCU 26的CPU负责执行保存在存储器中的预定控制程序，并且能够执行必要的算术和逻辑运算(后面将参考图7和8中所示的流程图详细说明)。计算结果(算术计算结果)，即计算的输出信号通过TFCU26的输出接口电路转发给包含包括在传动设备驱动模式转换控制系统中的换档电机23的输出级。
现在参见图2，图中表示了图1中所示的传动设备4的详细横截面图。在图2中，附图标记40表示分动箱(transfer case)，附图标记41表示传动输入轴，附图标记42表示传动后输出轴，附图标记43表示输入侧链轮，附图标记44表示输出侧链轮，附图标记45表示传动前输出轴，附图标记46表示滑动轴，附图标记47表示圆柱形凸轮轴，附图标记48表示圆柱形凸轮。图2中，附图标记20表示的组件是驱动传动链，附图标记21表示的组件是高速/低速转换机构，附图标记22表示的组件是2WD-4WD转换机构。
高速/低速转换机构21由一个两速齿轮设备和一个变速(gearshift)设备组成。高速/低速转换机构21的两速齿轮设备由配有行星齿轮组的所谓的单级行星小齿轮架构成，行星齿轮组由中心齿轮21b，环形齿轮21b，与中心齿轮21a和环形齿轮21b啮合的行星小齿轮，和其中旋转保持小齿轮的单级行星小齿轮架21c组成。中心齿轮21a和传动输入轴41整体形成。环形齿轮21b与分动箱40固定连接。另一方面，高速/低速转换机构21的变速设备由高速齿轮部分21d，低速齿轮部分21e，第一连接套筒21f，第一调档叉21g，第一滑动套筒21h和第一销21i(参见图2和3)组成。中心齿轮21a与高速齿轮部分21d整体形成，而小齿轮架21c与低速齿轮部分21e整体形成。第一连接套筒21f通过花键接合，可滑动地安装在传动后输出轴42的外圆周上，以便允许第一连接套筒21f相对于传动后输出轴42的轴向滑动，禁止第一连接套筒21f与传动后输出轴42的相对转动。第一调档叉21g基本上呈环形，并与第一连接套筒21f的外圆周接合或者安装在第一连接套筒21f的外圆周上。第一滑动套筒21h的一端与第一调档叉21g固定连接。第一滑动套筒21b的另一端可在滑动轴46上移动。第一销21i与第一滑动套筒21h固定连接。前面提及的滑动轴46被布置成与传动后输出轴42的轴平行。另外，滑动轴46可相对于分动箱40，沿着相反的轴向方向移动。
当第一连接套筒21f保持在图2中所示的位置中时，传动输入轴41和传动后输出轴42通过中心齿轮21a和第一连接套筒21f直接耦接，从而提供高速档(high gear)模式，在该模式下，分动器箱的齿轮比为“1”。相反，当第一连接套筒21f轴向向右偏离或偏移图2中所示的轴向位置(参见图2)时，传动输入轴41和传动后输出轴42通过中心齿轮21a，小齿轮，小齿轮架21c和第一连接套筒21f相互耦接，提供低速档模式，在该模式下，以中心齿轮21a的齿数和环形齿轮21b的齿数之间的比值的形式，获得减速比。
2WD-4WD转换机构22由4WD齿轮部分22a，4WD输入齿轮部分22b，第二连接套筒22c，第二调档叉22d，第二滑动套筒22e和第二销22f组成。4WD齿轮部分22a与传动后输出轴42的外圆周花键连接。可旋转地安装在传动后输出轴42的外圆周上的输入侧链轮43与4WD输入齿轮部分22b整体形成。当选择2WD工作模式时，使第二连接套筒22c只与4WD齿轮部分22a啮合。相反，当选择4WD工作模式时，使第二连接套筒22c既与4WD齿轮部分22a啮合，又与4WD输入齿轮部分22b啮合。第二调档叉22d基本上呈环形，并与第二连接套筒22c的外圆周接合或者安装在第二连接套筒22c的外圆周上。第二滑动套筒22e的一端固定连接在第二调档叉22d上。第二滑动套筒22e的另一端固定连接在滑动轴46上。第二销22f与第二滑动套筒22e固定连接。
当第二连接套筒22c被保持在图2中所示的位置时，传动后输出轴42与输入侧链轮43分开，从而提供两轮驱动模式(后轮驱动模式)。相反，当第二连接套筒22c轴向向右偏离或偏移图2中所示的轴向位置时，传动后输出轴42通过4WD齿轮部分22a，第二连接套筒22c和4WD输入齿轮部分22b，与输入侧链轮43耦接，从而提供四轮驱动模式。在4WD模式下，传递给输入侧链轮43的驱动转矩通过驱动传动链20，输出侧链轮44和传动前输出轴45，被传送给前传动轴11。
圆柱形凸轮轴47被安排成与换档电机输出轴23a的轴同轴，并且与换档电机输出轴23a固定连接，以便在换档输出轴23a的旋转过程中，与激励的换档电机23共同旋转。如图2中所示，圆柱形凸轮48通过销连接与圆柱形凸轮轴47固定连接。
如图3中所示，在其圆柱形外圆周上，圆柱形凸轮48形成有(i)与第一销21i接合的高速齿轮和低速齿轮凸轮槽(简称为高速/低速凸轮槽)48a和(ii)与第二销22f接合的2WD-4WD凸轮槽48b。从图3中所示的圆柱形凸轮的设计可看出，高速/低速凸轮槽48a由三个凸轮槽部分构成。高速/低速凸轮槽48a的第一凸轮槽部分形成为与圆柱形凸轮轴47的轴垂直，并且从两轮驱动高速(2H)模式位置变化到四轮驱动高速(4H)模式位置的较长直凸轮槽部分。高速/低速凸轮槽48a的第二凸轮槽部分形成为相对于圆柱形凸轮轴47的轴倾斜，并且从4H模式位置变化到稍前于四轮驱动低速(4LO)模式位置的预定位置的较长斜凸轮槽部分。高速/低速凸轮槽48a的第三凸轮槽部分形成为垂直于圆柱形凸轮轴47的轴，并且从稍前于4LO模式位置的预定位置变化到稍后于4LO模式位置的预定位置的较短直凸轮槽部分。附图标记48a′表示的部分是从稍前于4LO模式位置的预定位置变化到稍后于4LO模式位置的预定位置的较短直凸轮槽部分的圆弧形低速齿轮侧凸轮槽端部。另一方面，2WD-4WD凸轮槽48b也由三个凸轮槽部分组成。2WD-4WD凸轮槽48b的第一凸轮槽部分形成为垂直于圆柱形凸轮轴47的轴线，并且从圆弧形2WD侧凸轮槽端部48b′变化到稍后于2H模式位置的预定位置的较短直凸轮槽部分。2WD-4WD凸轮槽48b的第二凸轮槽部分形成为相对于圆柱形凸轮轴47的轴线倾斜，并且从稍后于2H模式位置的预定位置变化到4H模式位置的较短斜凸轮槽部分。2WD-4WD凸轮槽48b的第三凸轮槽部分形成为垂直于圆柱形凸轮轴47的轴线，并从4H模式位置变化到稍后于4LO模式位置的预定位置的较长直凸轮槽部分。
下面参考图4-6，说明驱动模式位置传感器25的详细结构和操作。
如图4中所示，驱动模式位置传感器25与换档电机23的换档电机外壳固定连接。驱动模式位置传感器25包括具有与换档电机输出轴23a的轴线同轴排列的四个环形开关电路的开关基板25a，和相对于四个环形开关电路中的每一个，径向延伸的I形可移动开关部分25b。根据可移动开关部分25b的角位置，开关基板25a的每个环形开关电路和可移动开关部分25b相互电连接或断开，以便产生ON(接通)信号或OFF(断开)信号。即，开关基板25a的四个环形开关电路和可移动开关部分25b形成产生四种不同ON/OFF信号模式的四种不同换档促动器位置开关SW1、SW2、SW3和SW4。
从图5的ON/OFF信号模式图表可看出，在2WD模式范围(或者在2H模式范围)中，第一换档促动器位置开关SW1被打开，在2WD-4H范围中，在4H模式范围中，在4H-N范围中，以及在空档(N)模式范围中被关闭。另外，在N-4LO范围中和在4LO模式范围中，第一换档促动器位置开关SW1被打开。
在2WD模式范围(或者在2H模式范围)中，第二换档促动器位置开关SW2被关闭，在2WD-4H范围中被打开。在4H模式范围中，以及在和4H模式范围相邻的4H-N范围的预定局部部分中，第二换档促动器位置开关SW2被关闭。在和N模式范围接续的预定大部分4H-N范围中，在N模式范围中，在N-4LO范围中，以及在4LO模式范围中，第二换档促动器位置开关SW2被打开。
在2WD模式范围(或者在2H模式范围)中，在2WD-4H范围中，及在4H模式范围中，第三换档促动器位置开关SW3被打开。在4H-N范围中，在N模式范围中，在N-4LO范围中，以及在4LO模式范围中，第三换档促动器位置开关SW3被关闭。
在2WD模式范围(或者在2H模式范围)中，以及在接续2WD模式范围的预定大部分2WD-4H范围中，第四换档促动器位置开关SW4被关闭。在和4H模式范围相邻的2WD-4H的预定局部部分中，在4H模式范围中，以及在4H-N范围中，第四换档促动器位置开关SW4被打开。在N模式范围和在N-4LO范围中，第四换档促动器位置开关SW4被关闭。在4LO模式范围中，第四换档促动器位置开关SW4被打开。
从图6的模式选择器换档模式对ON/OFF信号变化的表中可看出，当驾驶员把驱动模式选择器开关24从两轮驱动高速(2H)模式转换成四轮驱动高速(4H)模式时，发生第二换档促动器位置开关SW2的从ON状态到OFF状态的转变(ON→OFF)。即，第二换档促动器位置开关SW2从ON到OFF的转变(ON→OFF)的存在意味着驱动模式选择器开关24从2H到4H的转换(2H→4H)。换句话说，TFCU 26的处理器确定在存在第二换档促动器位置开关SW2从ON到OFF的转变(ON→OFF)的情况下，发生了驱动模式选择器开关24从2H到4H的转换(2H→4H)。
当驾驶员把驱动模式选择器开关24从4H模式转换到4LO模式时，发生第四换档促动器位置开关SW4从OFF状态到ON状态的转变(OFF→ON)。即，第四换档促动器位置开关SW4从OFF到ON的转变(OFF→ON)的存在意味着驱动模式选择器开关24从4H到4LO的转换(4H→4LO)。换句话说，TFCU 26的处理器确定在存在第四换档促动器位置开关SW4从OFF到ON的转变(OFF→ON)的情况下，发生了驱动模式选择器开关24从4H到4LO的转换(4H→4LO)。
当驾驶员把驱动模式选择器开关24从2H模式转换成4LO模式时，第一换档促动器位置开关SW1保持打开状态，第三换档促动器位置开关SW3保持关闭状态，发生第四换档促动器位置开关SW4从OFF状态到ON状态的转变(OFF→ON)。即，保持打开的第一换档促动器位置开关SW1的状态，保持关闭的第三换档促动器位置开关SW3的状态，和第四换档促动器位置开关SW4从OFF到ON的转变(OFF→ON)的组合，意味着驱动模式选择器开关24从2H到4LO的转换(2H→4LO)。换句话说，在第一和第三换档促动器位置开关SW1和SW3保持关闭的条件下，在存在第四换档促动器位置开关SW4从OFF到ON的转变(OFF→ON)的情况下，TFCU 26的处理器确定发生驱动模式选择器开关24从2H到4LO的转换(2H→4LO)。
当驾驶员把驱动模式选择器开关24从4LO模式转换成4H模式时，发生第三换档促动器位置开关SW3从OFF状态到ON状态的转变(OFF→ON)。即，存在第三换档促动器位置开关SW3从OFF到ON的转变(OFF→ON)意味着驱动模式选择器开关24从4LO到4H的转换(4LO→4H)。换句话说，在存在第三换档促动器位置开关SW3从OFF到ON的转变(OFF→ON)的情况下，TFCU 26的处理器确定发生驱动模式选择器开关24从4LO到4H的转换(4LO→4H)。
当驾驶员把驱动模式选择器开关24从4H模式转换成2H模式时，或者当驾驶员把驱动模式选择器开关24从4LO模式转换成2H模式时，发生第一换档促动器位置开关SW1从OFF状态到ON状态的转变(OFF→ON)。即，存在第一换档促动器位置开关SW1从OFF到ON的转变(OFF→ON)意味着驱动模式选择器开关24从4H到2H的转换(4H→2H)，或者驱动模式选择器开关24从4LO到2H的转换(4LO→2H)。换句话说，在存在第一换档促动器位置开关SW1从OFF到ON的转变(OFF→ON)的情况下，TFCU 26的处理器确定发生驱动模式选择器开关24从4H到2H的转换(4H→2H)，或者驱动模式选择器开关24从4LO→2H的转换(4LO→2H)。
现在参见图7，图中表示了在本实施例的传动设备驱动模式转换控制系统的TFCU 26内执行的驱动模式转换控制例程。以每隔预定采样时间间隔将被触发的时间触发中断例程的形式，执行图7中所示的控制例程。
在步骤S1，确定是否通过手动操纵驱动模式选择器开关24发生了从驱动模式(2H、4H、4LO)之一转换到另一驱动模式的手动模式转换(或手动模式选择)。当步骤S1的回答是肯定的(YES)时，即，存在手动模式转换操作时，例程从步骤S1进入步骤S2。相反，当步骤S1的回答是否定的(NO)时，重复执行步骤S1。
在步骤S2，确定预定互锁(interlock)条件是否被满足。预定互锁条件意味着许可或者能够实现传动设备驱动模式转换控制系统的驱动模式转换操作的驱动模式转换允许条件。例如，前轮速度VwF和后轮速度VwR之间的车轮速度差(|VwF-VwR|)小于或等于预定阈值(或者预定常值)的条件通常被用作从2H模式转换到4H模式的预定互锁条件。(i)禁止器开关37检测的自动变速器2的工作范围位置等于空档(N)范围位置，(ii)车轮速度Vwi为0km/h，(iii)发动机转速传感器36检测的发动机转速Ne在预定发动机转速范围，例如从350rpm到1600rpm的转速范围内，和(iv)在制动踏板被压下的情况下，来自制动开关31的制动开关信号接通这四个条件通常被用作从4H模式转换成4LO模式的预定互锁条件。当对步骤S2的回答是肯定的(YES)，即，互锁条件被满足时，例程从步骤S2进入步骤S3。相反，当对步骤S2的回答是否定的(NO)，即，互锁条件不被满足时，重复执行步骤S2。
在步骤S3，TFCU 26产生沿着获得驾驶员选择的驱动模式(准确地说，驾驶员通过驱动模式选择器开关24选择的驱动模式)的方向激励和旋转或运转换档电机23所需的命令信号。
在步骤S4，确定从换档电机23开始旋转或运转时测量的过去时间TM是否超过预定时限TL。当对步骤S4的回答是肯定的(YES)，即当TM＞TL时，例程从步骤S4进入步骤S8。相反，当对步骤S4的回答是否定的(NO)，即TM≤TL时，例程从步骤S4进入步骤S5。前面提及的预定时限TL表示允许的最大激励时间，例如5秒，设置预定时限TL是为了保护换档电机23，以及防止损坏换档电机23。
在步骤S5，TFCU 26的处理器检查是否存在来自驱动模式位置传感器25的停止信号的输出。当对步骤S5的回答是肯定的(YES)，即，当来自驱动模式位置传感器25的信号指示驾驶员选择的驱动模式位置，从而存在停止信号输出时，例程从步骤S5进入步骤S6。相反，当对步骤S5的回答是否定的(NO)时，即，当不存在从驱动模式位置传感器25输出的停止信号时，例程从步骤S5返回步骤S3，以便继续把换档电机23保持在激励状态。
在步骤S6，当从驱动模式位置传感器25输出停止信号时，立即停止换档电机23。在步骤S6之后，进行步骤S7。
在步骤S7，用新的换档电机旋转位置(在当前执行周期检测并计算的换档电机旋转位置的当前值)更新已经存储在TFCU 26的RAM中的预定存储地址的旧的换档电机旋转位置(在前一执行周期驱动模式位置传感器25检测并计算的换档电机旋转位置的先前值)。之后，返回主程序。
在步骤S8，在对步骤S4的回答是肯定(YES)的情况下，即，在条件TM＞TL被满足的情况下，TFCU 26的处理器确定驱动模式位置传感器25是否存在故障，或者是否存在由于换档电机23的配线的断路，或者换档电机23的电机线圈的烧毁而产生的换档电机不工作的问题。根据故障诊断检查的结果，即，在存在驱动模式位置传感器失灵或在存在换档电机不工作的问题的情况下，TFCU 29的处理器产生停止换档电机23的命令信号。在步骤S8之后，进行步骤S9。
在步骤S9，进行(i)一个周期前检测并计算的在先换档电机旋转位置和(ii)在步骤S8的电机停止程序之后，换档电机23实际保持的当前换档电机旋转位置之间的比较检查。具体地说，进行比较检查，以确定一个周期前计算的在先换档电机旋转位置是否和当前的换档电机旋转位置相同。在步骤S9之后，进行步骤S10。
在步骤S10，根据通过步骤S9执行的比较结果，确定换档电机23是否可操作。当一个周期前计算的在先换档电机旋转位置不同于当前的换档电机旋转位置时，TFCU 26的处理器确定或诊断换档电机23正常并且可操作，之后，例程从步骤S10进入步骤S11。相反，当一个周期前计算的在先换档电机旋转位置和当前的换档电机旋转位置相同时，TFCU 26的处理器确定或诊断换档电机23异常并且不能操作，从而存在换档电机故障，之后例程从步骤S10进入步骤S12。
在步骤S11，根据步骤S10的指示换档电机23的操作正常，并且换档电机23可操作的诊断结果，换句话说，根据步骤S10的指示驱动模式位置传感器25中的故障的诊断结果(如果在完成模式转换之后，不存在驱动模式位置传感器故障，则驱动模式位置传感器25可输出停止信号)，TFCU 26的处理器只允许在对应于换档电机23的工作范围两端的两个驱动模式位置之间的转换操作，从而以机械方式防止换档电机23的换档电机输出轴23a的顺时针或反时针旋转运动。实际上，在本实施例的系统中，在存在驱动模式位置传感器25中的传感器故障及不存在换档电机23中的电机故障的情况下，在步骤S11，TFCU 26的处理器只允许2H模式位置和4LO模式位置之间的转换操作。之后，启动图8的驱动模式转换控制子例程，所述子例程适合于存在驱动模式位置传感器故障的情况。
在步骤S12，根据步骤S10的指示换机电机故障的诊断结果，TFCU 26的处理器禁止输出旋转或激励换档电机23所需的命令信号。按照这种方式，终止图7的一系列驱动模式转换控制例程。
在图7的控制例程中，步骤S4对应于部分失效传动设备驱动模式转换控制系统条件诊断部分。从步骤S8经步骤S9-S10到步骤S11的流程意味着驱动模式位置传感器25存在故障，但是换档电机23不存在故障，而从步骤S8经步骤S9-S10到步骤S12的流程意味着换档电机失灵(或者换档电机不工作，其原因在于换档电机23的配线断路或者换档电机23的电机线圈烧毁)。换句话说，从步骤S8经步骤S9到步骤S10的流程对应于根据在先换档促动器位置和当前换档促动器位置之间的比较结果，诊断是换档电机23失效还是驱动模式位置传感器25失效的促动器-传感器失效诊断部分。步骤S11和步骤S21-S28(后面说明)对应于驱动模式位置检测装置失效防范部分(驱动模式位置传感器失效防范部分)。
现在参见图8，图中表示了在驱动模式位置传感器25存在故障的情况下，启动的驱动模式转换控制子例程。
按照和图7的步骤S1相同的方式，在图8的步骤S21，确定是否通过手动操纵的驱动模式选择器开关24，发生从驱动模式(2H、4H、4LO)之一到另一驱动模式的模式转换。当对步骤S21的回答是肯定的(YES)时，即，在存在手动模式转换操作的情况下，子例程从步骤S21进入步骤S22。相反，当对步骤S21的回答是否定的(NO)时，重复执行步骤S21。
在步骤S22，确定驱动模式选择器开关24的手动换档操作是否等于从2H模式转换成4LO模式(2H→4LO)，或者从4LO模式转换成2H模式(4LO→2H)。当对步骤S22的回答是肯定的(YES)时，子例程从步骤S22进入步骤S23。相反，当对步骤S22的回答是否定的(NO)时，子例程从步骤S22返回步骤S21。
在步骤S23，确定关于2H到4LO模式转换(2H→4LO)或4LO到2H模式转换的预定互锁条件是否被满足。关于2H到4LO模式转换(2H→4LO)或4LO到2H模式转换的预定互锁条件意味着驱动模式转换许可条件，在该条件下，当从2H模式转换成4LO模式时，或者当从4LO模式转换成2H模式时，允许或能够实现传动设备驱动模式转换控制系统的驱动模式转换操作。在本实施例的系统中，(i)禁止器开关37检测的自动变速器2的工作范围位置等于空档(N)范围位置，(ii)车轮速度Vwi为0km/h，(iii)发动机转速传感器36检测的发动机转速Ne在预定发动机转速范围，例如从350rpm到1600rpm的转速范围内，和(iv)当制动踏板被压下时，来自制动开关31的制动开关信号变成ON的四个条件，被用作适合于2H到4LO模式转换(2H→4LO)或4LO到2H模式转换的预定互锁条件。当对步骤S23的回答是肯定的(YES)时，即，当关于2H到4LO模式转换(2H→4LO)或4LO到2H模式转换的预定互锁条件被满足时，子例程从步骤S23进入步骤S24。相反，当对步骤S23的回答是否定的(NO)时，即，当关于2H到4LO模式转换(2H→4LO)或4LO到2H模式转换的预定互锁条件不被满足时，重复执行步骤S23。
在步骤S24，TFCU 26产生沿获得驾驶员选择的驱动模式，准确地说，驾驶员通过驱动模式选择器开关24选择的驱动模式(就从2H到4LO的手动模式转换来说，对应于4LO模式，就从4LO到2H的手动模式转换来说，对应于2H模式)的方向，激励并旋转换档电机23所需的命令信号。在步骤S24之后，进行步骤S25。
在步骤S25，确定从换档电机23开始旋转时测量的过去时间TM是否超过预定时限TL。当对步骤S25的回答是肯定的(YES)时，即，在TM＞TL的情况下，例程从步骤S25进入步骤S29。相反，当对步骤S25的回答是否定的(NO)时，即，在TM≤TL的情况下，例程从步骤S25进入步骤S26。
在步骤S26，TFCU 26的处理器检查是否存在来自驱动模式位置传感器25的停止信号的输出。当对步骤S26的回答是肯定的(YES)时，即，当来自驱动模式位置传感器25的换档促动器位置开关的转换信号表示驾驶员选择的驱动模式位置(就从2H到4LO的手动模式转换来说，4LO模式位置；就从4LO到2H的手动模式转换来说，2H模式位置)，从而存在停止信号输出时，例程从步骤S26进入步骤S27。相反，当对步骤S26的回答是否定的(NO)时，即，当不存在来自驱动模式位置传感器25的停止信号输出时，例程从步骤S26返回步骤S24，以便继续把换档电机23保持在激励状态。注意在步骤S26，来自驱动模式位置传感器25的停止信号输出的存在意味着部分失效的驱动模式位置传感器系统的第一和第四换档促动器位置开关SW1和SW4至少之一正在正常工作。
在步骤S27，当从驱动模式位置传感器25输出停止信号时，立即停止换档电机23。在步骤S27之后，进行步骤S28。
在步骤S28，用新的旋转位置(在当前执行周期检测并计算的换档电机旋转位置的当前值)更新保存在TFCU 26的RAM的预定存储器位置中的旧的换档电机旋转位置(在前一执行周期检测并计算的换档电机旋转位置的在先值)。之后，返回主程序。
在步骤S29，在对步骤S25的回答是肯定(YES)的条件下，即，条件TM＞TL被满足时，TFCU 26的处理器确定驱动模式位置传感器25的四个换档促动器位置开关SW1-SW4的第一换档促动器位置开关SW1或第四换档促动器位置开关SW4存在故障，驱动模式位置传感器25输出已获得驾驶员选择的驱动模式位置(就从2H到4LO的手动模式转换来说，4LO模式位置；就从4LO到2H的手动模式转换来说，2H模式位置)。根据故障诊断检查的结果，即，在第一换档促动器位置开关SW1或第四换档促动器位置开关SW4中存在故障的情况下，TFCU 29的处理器产生停止换档电机23的命令信号。之后，子例程从步骤S29进入步骤S28。
[在驱动模式转换控制系统的正常周期中]
在驱动模式转换控制系统的正常周期中，当经过驱动模式选择器开关24从驱动模式之一转换到另一驱动模式时，图7的例程从步骤S1经步骤S2、S3和S4到步骤S5。重复执行一系列步骤S3-S5，直到TFCU 26的输入接口收到来自驱动模式位置传感器25的停止信号为止。即，TFCU 26产生激励并旋转换档电机23所需的命令信号，以致传动设备4的档位从模式转换操作之前的驱动模式位置改变成模式转换操作之后的驱动模式位置，即驾驶员选择的驱动模式位置，直到驱动模式位置传感器25输出停止信号为止。
这种情况下，驱动模式转换控制系统正常工作，于是，在从换档电机23开始旋转时测量的过去时间TM超过预定时限TL之前，通过换档电机23的旋转运动，能够实现驾驶员选择的驱动模式位置。于是，当在步骤S5，驱动模式位置传感器25输出停止信号时，例程立即从步骤S5进入步骤S6。在步骤S6，停止换档电机23。在下一步骤S7，用在当前执行周期获得的换档电机旋转位置的当前值更新保存在TFCU 26的RAM的预定存储位置中的，前一执行周期检测并计算的换档电机旋转位置的在先值。
如上所述，在驱动模式转换控制系统的正常状态下，当借助驱动模式选择器开关24，手动把传动设备驱动模式从驱动模式之一转换成另一驱动模式时，根据驾驶员对驱动模式选择器开关24所做的手动转换操作，例如从两轮驱动高速(2H)模式位置到四轮驱动高速(4H)模式位置的手动转换操作，能够正常执行驱动模式转换控制。
[在存在换档电机故障的情况下]
当在由于换档电机23的配线(wire harness)的断路，换档电机23的电机线圈的烧毁等，即使向换档电机23施加驱动电流(命令信号)，换档电机23仍然不工作的情况下，发生借助驱动模式选择器开关24，从驱动模式之一向另一驱动模式的转换时，图7的例程从步骤S1经步骤S2、S3和S4到步骤S5。重复执行一系列步骤S3-S5，直到TFCU 26的输入接口从驱动模式位置传感器25收到停止信号为止。即，在步骤S3-S5的重复执行过程中，TFCU 26继续向换档电机23输出命令信号(驱动信号)。
在换档电机存在故障的情况下，即使向换档电机23提供驱动电流(命令信号)，换档电机23仍然保持停止状态。于是，在步骤S5，TFCU 26的输入接口从未收到来自驱动模式位置传感器25的停止信号。从而，从换档电机23开始旋转时测量的过去时间TM超过预定时限TL。在条件TM＞TL下，例程从步骤S4经步骤S8到步骤S9。在步骤S9，进行一个周期前计算的在先换档电机旋转位置和当前换档电机旋转位置之间的比较检查。由于换档电机失效(换档电机不工作)，一个周期前计算的在先换档电机旋转位置等于当前换档电机旋转位置，从而TFCU 26的处理器确定或诊断换档电机不能工作。于是，例程从步骤S10进入步骤S12。在步骤S12，根据步骤S10的指示换档电机失灵的诊断结果，TFCU 26的处理器禁止从输出接口向换档电机23输出驱动信号(命令信号)。
如上所述，当在存在换档电机故障的情况下(在换档电机不工作的情况下)，当通过驱动模式选择器开关24手动把传动设备驱动模式从驱动模式之一转换成另一驱动模式时，命令信号(驱动信号)仅仅被输出给换档电机23，直到预定时限TL期满为止。当预定时限TL期满时，禁止向换档电机23输出命令信号(参见图7的步骤S12)。即，手动模式转换操作之前的传动设备档位保持不变。在存在这种换档电机故障的情况下，向驾驶员报警，并通知他驱动模式转换控制系统失灵(通过闪烁或打开报警灯28)。
[在存在驱动模式位置传感器故障的情况下]
当在驱动模式位置传感器25存在故障的情况下，通过驱动模式选择器开关24从驱动模式之一转换到另一驱动模式时，图7的例程从步骤S1经步骤S2、S3和S4到步骤S5。反复执行一系列步骤S3-S5，直到TFCU 26的输入接口收到来自驱动模式位置传感器25的停止信号为止。即，在步骤S3-S5的重复执行中，TFCU 26继续向换档电机23输出命令信号(驱动信号)。
在驱动模式位置传感器存在故障的情况下，TFCU 26的输入接口不能持久接收来自驱动模式位置传感器25的停止信号。从而，从换档电机23开始旋转时测量的过去时间TM超过预定时限TL。在条件TM＞TL下，例程从步骤S4经步骤S8到步骤S9。在步骤S9，一个周期前计算的在先换档电机旋转位置不同于当前的换机电机旋转位置，从而TFCU 26的处理器确定或诊断换档电机23正常，能够工作。于是，例程从步骤S10进入步骤S11。在步骤S11，根据步骤S10的指示换档电机23正常并且能够工作，换句话说，驱动模式位置传感器25失灵的诊断结果，TFCU 26的处理器只允许对应于换档电机23的工作范围的两端的两个驱动模式位置(即2H模式位置和4LO模式位置)之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式防止和停止换档电机23的换机电机输出轴23a的顺时针或反时针旋转运动。
如上所述，换档电机故障和驱动模式位置传感器故障至少之一被看作不考虑预定时限TL的期满，不从驱动模式位置传感器25输出任何停止信号的一个因素。根据本实施例的系统，当步骤S10的诊断结果是肯定的，从而换档电机23正常并且能够工作时(参见从步骤S8经步骤S9-S10到步骤S11的流程)，TFCU 26的处理器必定能够确定或诊断驱动模式位置传感器25存在故障。
如前所述，在驱动模式位置传感器25存在故障的情况下，传动设备驱动模式转换控制系统从未禁止驱动模式转换控制，但是只允许对应于换档电机23的工作范围的两端的两个驱动模式位置(即2H模式位置和4LO模式位置)之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式防止和停止换档电机23的换机电机输出轴23a的顺时针或反时针旋转运动。就对应于换档电机23的工作范围两端的两个驱动模式位置(即2H模式位置和4LO模式位置)之间的转换来说，在换档电机23正常和能够工作的条件下，能够从2H和4LO模式之一转换到另一模式，而不考虑驱动模式位置信息的存在与否。例如，当驾驶员打算车辆从干燥路面接近烂路时，即使存在驱动模式位置传感器故障，驾驶员通过把驱动模式选择器开关24手动改变到4LO模式，也能把实际的传动档位转换到4LO模式位置。
[2H-4LO驱动模式转换控制]
只有在通过步骤S11，允许对应于换档电机23的工作范围两端的两个驱动模式位置(即2H模式位置和4LO模式位置)之间的转换操作之后，才根据图8的流程图执行驱动模式转换控制。
当驾驶员手动把驱动模式选择器开关24从2H模式转换成4LO，或者当驾驶员手动把驱动模式选择器开关24从4LO模式转换成2H时，图8的子例程从步骤S21经步骤S22-S25到步骤S26。反复执行一系列步骤S24-S26，直到TFCU 26的输入接口收到来自于驱动模式位置传感器25的停止信号为止。即，在步骤S24-S26的反复搜索过程中，TFCU 26继续向换档电机23输出命令信号(驱动信号)。
假定驱动模式位置传感器25部分失灵，但是驱动模式位置传感器25的四个换档促动器位置开关SW1-SW4的第一换档促动器位置开关SW1正常，从图6的模式选择器换档模式对ON/OFF信号变化表可看出，能够确定地检测或区别或确定发生从4LO模式到2H模式的驱动模式选择器开关24的转换。假定驱动模式位置传感器25部分失灵，但是驱动模式位置传感器25的四个换档促动器位置开关SW1-SW4的第四换档促动器位置开关SW4正常，从图6的模式选择器换档模式对ON/OFF信号变化表可看出，能够确定地检测或区别或确定发生从2H模式到4LO模式的驱动模式选择器开关24的转换。
如上所述，当在从4LO到2H的转换中(4LO→2H)，驱动模式位置传感器25部分失灵，但是第一换档促动器位置开关SW1正常时，或者当在从2H到4LO的转换中(2H→4LO)，驱动模式位置传感器25部分失灵，但是第四换档促动器位置开关SW4正常时，在从换档电机23开始旋转时测量的过去时间TM超过预定时限TL之前，在步骤S26，驱动模式位置传感器25能够产生停止信号。之后，子例程从步骤S26经步骤S27到步骤S28。在步骤S27，换档电机23被停止。在步骤S28，用当前执行周期检测并计算的换档电机旋转位置的当前值更新保存在TFCU的RAM的预定存储位置中的，一个执行周期前检测并计算的换档电机旋转位置的在先值。这样，当在从4LO到2H的转换中(4LO→2H)，驱动模式位置传感器25部分失灵，但是第一换档促动器位置开关SW1正常时，或者当在从2H到4LO的转换中(2H→4LO)，驱动模式位置传感器25部分失灵，但是第四换档促动器位置开关SW4正常时，能够有效地短暂(换句话说，比预定时限TL短的极小时段)旋转换档电机23。
相反，假定驱动模式位置传感器25完全失灵，即，四个换档促动器位置开关SW1-SW4都失灵，或者假定驱动模式位置传感器25部分失灵，并且在从4LO到2H的转换(4LO→2H)的情况下，和在从4LO到2H的转换(4LO→2H)过程中的停止信号输出相关的第一换档促动器位置开关SW1失灵，或者假定驱动模式位置传感器25部分失灵，并且在从2H到4LO的转换(2H→4LO)的情况下，和在从2H到4LO的转换(2H→4LO)过程中的停止信号输出相关的第四换档促动器位置开关SW4失灵，则TFCU 26的输入接口不能持久接收来自驱动模式位置传感器25的停止信号。这种情况下，从换档电机23开始旋转时测量的过去时间TM超过预定时限TL。在TM＞TL定义的条件下，子例程从步骤S25进入步骤S29。在步骤S29，TFCU 29的处理器产生停止换档电机23所需的命令信号。这样，当驱动模式位置传感器25完全失灵，即，四个换档促动器位置开关SW1-SW4都失灵时，或者当驱动模式位置传感器25部分失灵，并且在从4LO到2H的转换(4LO→2H)情况下，和在从4LO到2H的转换(4LO→2H)过程中的停止信号输出相关的第一换档促动器位置开关SW1失灵时，或者当驱动模式位置传感器25部分失灵，并且在从2H到4LO的转换(2H→4LO)情况下，和在从2H到4LO的转换(2H→4LO)过程中的停止信号输出相关的第四换档促动器位置开关SW4失灵时，在换档电机23旋转预定时限TL之后，换档电机23可被停止。
如上所述，根据本实施例的系统，当驱动模式位置传感器25完全失灵，即，四个换档促动器位置开关SW1-SW4都失灵时，或者当驱动模式位置传感器25部分失灵，并且在从4LO到2H的转换(4LO→2H)情况下，和在从4LO到2H的转换(4LO→2H)过程中的停止信号输出相关的第一换档促动器位置开关SW1失灵时，或者当驱动模式位置传感器25部分失灵，并且在从2H到4LO的转换(2H→4LO)情况下，和在从2H到4LO的转换(2H→4LO)过程中的停止信号输出相关的第四换档促动器位置开关SW4失灵时，通过旋转换档电机23预定的时限TL，能够实现2H和4LO模式之间的转换。另外，当在从4LO到2H的转换(4LO→2H)过程中，驱动模式位置传感器25部分失灵，但是第一换档促动器位置开关SW1正常时，或者当在从2H到4LO的转换(2H→4LO)过程中，驱动模式位置传感器25部分失灵，但是第四换档促动器位置开关SW4正常时，按照和驱动模式转换控制系统的正常时期相同的方式，通过持续比预定时限TL短的极小时段，旋转换档电机23，能够实现2H和4LO模式之间的转换。
在从两轮驱动高速(2H)模式位置到四轮驱动低速(4LO)模式位置的转换周期中，从图3中所示的圆柱形凸轮48的设计可看出，沿一个旋转方向的圆柱形凸轮48的旋转运动使高速/低速转换机构21的变速设备的第一销21i与高速/低速凸轮槽48a的圆弧形低速齿轮侧凸轮槽端部48a′邻接，其结果是把传动设备档位转换到4LO模式位置。相反，在从四轮驱动低速(4LO)模式位置到两轮驱动高速(2H)模式位置的转换周期中，从图3中所示的圆柱形凸轮48的设计可看出，沿另一旋转方向的圆柱形凸轮48的旋转运动使2WD-4WD转换机构22的第二销22f与2WD-4WD凸轮槽48b的圆弧形2WD侧凸轮槽端部48b′邻接，其结果是把传动设备档位转换到2H模式位置。
本实施例的传动设备驱动模式转换控制系统提供下述效果。
(1)在采用能够检测传动设备4的驱动模式位置，并产生驱动模式位置信息的驱动模式位置传感器25(驱动模式位置检测装置)，和把基于来自驱动模式位置传感器25的驱动模式位置信息的控制命令信号输出给换档促动器(换档电机23)并响应驾驶员选择的驱动模式，控制传动设备4的多个驱动模式位置之间的转换的传动控制单元26的传动设备4中，在驱动模式位置传感器25存在故障的情况下，传动控制单元26(驱动模式转换控制装置)只允许对应于换档促动器的工作范围两端的预定两个不同驱动模式位置(例如两轮驱动高速(2H)模式位置和四轮驱动低速(4LO)模式位置)之间的转换操作，在这两个位置，以机械方式防止和停止换档促动器的运动。于是，即使存在驱动模式位置的检测故障，也能防止汽车处于不可驱动状态。另外，即使当驱动模式位置传感器25失灵时，本实施例的传动设备驱动模式转换控制系统能够响应驾驶员的驱动模式转换请求(驾驶员的模式选择)，虽然驾驶员的驱动模式转换请求局限于预定的两个驱动模式位置(例如2H和4LO模式位置)之间的转换。
(2)当转换到驾驶员选择的驱动模式(或者在存在从驱动模式之一到另一驱动模式的驾驶员模式选择的情况下)，传动控制单元26检查预定的互锁条件，之后当互锁条件被满足时，操纵换档促动器。当在从当转换到驾驶员选择的驱动模式时，换档促动器开始工作的时刻，到从换档促动器开始工作时测量的过去时间(TM)超过预定时限(TL)的时刻的时段内，不存在来自驱动模式位置传感器25的指示已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息时，TFCU 26的处理器确定传动设备驱动模式转换控制系统部分失灵。即，传动控制单元26包括部分失灵传动设备驱动模式转换控制系统条件诊断步骤S4，当预定条件TM＞TL被满足时，步骤S4诊断或确定传动设备驱动模式转换控制系统部分失灵，驱动模式位置传感器25中可能存在故障，或者换档促动器(换档电机23)中可能存在故障。于是，在驱动模式转换控制中，易于关于部分失灵传动设备驱动模式转换控制系统条件，例如驱动模式位置传感器25中是否存在故障，或者在换档促动器中是否存在故障做出诊断，同时可靠地保护换档促动器(换档电机23)。
(3)传动控制单元26包括促动器-传感器故障诊断步骤(S8-S10)，当部分失灵传动设备驱动模式转换控制系统条件诊断步骤S4确定传动设备驱动模式转换控制系统部分失灵，驱动模式位置传感器25中可能存在故障，或者换档促动器中可能存在故障时，这些步骤停止换档促动器(换档电机23)。另外，促动器-传感器故障诊断步骤(S8-S10)比较一个控制周期前计算的在先换档促动器位置，和在停止换档促动器之后获得的当前换档促动器位置。另外，促动器-传感器故障诊断步骤(S8-S10)根据在先换档促动器位置和当前的换档促动器位置之间的比较结果，诊断是换档促动器失灵，还是驱动模式位置传感器25失灵。当在先换档促动器位置和当前换档促动器位置彼此相同时，促动器-传感器故障诊断步骤(S8-S10)确定换档促动器(换档电机23)失灵，当在先换档促动器位置和当前换档促动器位置彼此不同时，促动器-传感器故障诊断步骤(S8-S10)确定驱动模式位置传感器25失灵。传动控制单元26还包括驱动模式位置检测装置故障防范步骤(可驱动模式位置传感器故障防范步骤)(S11；S21-S29)，当由于驱动模式位置传感器25失效，并且换档促动器不存在故障，传动设备驱动模式转换控制系统部分失效时(即，换档促动器(换档电机23)正常并且能够工作时)，所述驱动模式位置检测装置故障防范步骤只允许预定的两个驱动模式(例如2H和4LO模式)之间的转换操作。根据这种高度准确的驱动模式位置传感器故障诊断，本实施例的传动设备驱动模式转换控制系统能够启动故障自动保护操作模式，该模式下，系统只允许对应于换档促动器的工作范围两端的预定两种驱动模式(例如2H和4LO模式)之间的转换操作，从而以机械方式防止和停止换档促动器的动作。
(4)当驱动模式位置传感器25失灵，并且另外存在从预定两种驱动模式(例如2H和4LO模式)之一到另一驱动模式的驾驶员模式选择时，传动控制单元26的驱动模式位置检测装置故障防范步骤(驱动模式位置传感器故障防范步骤)S21-S29检查预定的互锁条件(参见图8的步骤S23)，之后当互锁条件被满足时，响应驾驶员选择的驱动模式，重新操纵换档促动器(参见步骤S24)。一旦驱动模式位置传感器25产生指示在从换档促动器开始工作时测量的过去时间TM超过预定时限TL之前(即TM≤TL)，已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息，则立即停止换档促动器(换档电机23)(参见步骤S27)。相反，当尽管预定时限期满(即TM＞TL)，也不存在来自驱动模式位置传感器25的，指示已达到驾驶员选择的驱动模式位置的驱动模式位置信息的任何输出时，在当过去时间TM超过预定时限TL的时刻，停止换档促动器(参见步骤S29)。在步骤S29停止了换档促动器之后，更新驱动模式位置(参见步骤S28)。从而，在构成驱动模式位置传感器25的许多换档促动器位置开关SW1-SW4中，与指示已达到驾驶员选择的驱动模式位置的驱动模式位置信息的输出相关的某一换档促动器位置开关(SW1；SW4)正常的部分失灵驱动模式位置传感器条件下，按照和正常工作的驱动模式转换控制系统相同的方式，通过持续短于预定时限TL的极小时段旋转换档电机23，能够实现预定两种驱动模式(例如2H和4LO模式)之间的转换。
(5)空档(N)模式位置，两轮驱动高速(2H)模式位置，四轮驱动高速(4H)模式位置和四轮驱动低速(4LO)模式位置是传动设备4的传动档位。传动设备4包括能够从三种驱动模式位置，即两轮驱动高速(2H)模式位置，四轮驱动高速(4H)模式位置和四轮驱动低速(4LO)模式位置之一转换到另一驱动模式位置的高速/低速转换机构21，和能够在2WD和4WD运转模式之间转换的2WD-4WD转换机构22。在驱动模式位置传感器25存在故障的情况下，传动控制单元26只允许对应于换档促动器工作范围两端的2H和4LO模式位置之间的转换操作，从而以机械方式防止和停止换档促动器的动作。于是，即使存在驱动模式位置的检测故障，本实施例的系统也能够避免传动设备4停在N模式位置，从而防止车辆处于不可驱动的状态。另外，即使当驱动模式位置传感器25失灵时，本实施例的系统能够应答驾驶员的驱动模式转换请求(驾驶员的模式选择)，虽然驾驶员的驱动模式转换请求局限于对应于换档促动器工作范围两端的2H和4LO模式位置之间的转换。
(6)换档促动器由用作为高速/低速转换机构21和2WD-4WD转换机构22所共有的以便驱动高速/低速转换机构21和2WD-4WD转换机构22的单一促动器的换档电机23构成。驱动模式位置传感器25附着于换档电机23的换档电机输出轴23a上。驱动模式位置传感器25由四个换档促动器位置开关SW1、SW2、SW3和SW4构成，这四个换档促动器位置开关可在一组旋转范围内工作。驱动模式位置由来自可在该组旋转范围内工作的换档促动器位置开关SW1-SW4的开关信号的组合区别或识别。传动设备4还包括圆柱形凸轮48，圆柱形凸轮48具有(i)接合高速/低速转换机构21的第一销21i的高速齿轮和低速齿轮凸轮槽48a，和(ii)接合2WD-4WD转换机构22的第二销22f，并与换档电机23的换档电机输出轴23a机械连接的2WD-4WD凸轮槽48b。高速齿轮和低速齿轮凸轮槽48a及2WD-4WD凸轮槽48b形成于圆柱形凸轮48的外圆周上。在驱动模式位置传感器25中存在故障，只允许2H和4LO模式位置之间的转换操作的条件下，当从2H模式位置转换到4LO模式位置时，借助沿一个旋转方向的圆柱形凸轮48的旋转运动，使高速/低速转换机构21的第一销21i与高速/低速凸轮槽48a的低速齿轮侧凸轮槽端部48a′邻接，从而由于低速齿轮侧凸轮槽端部48a′和第一销21i之间的邻接而被停止。这样，传动设备档位可被转换到4LO模式位置。相反，在驱动模式位置传感器25中存在故障，只允许2H和4LO模式位置之间的转换操作的条件下，当从4LO模式位置转换到2H模式位置时，借助沿另一旋转方向的圆柱形凸轮48的旋转运动，使2WD-4WD转换机构22的第二销22f与2WD-4WD凸轮槽48b的2WD侧凸轮槽端部48b′邻接，从而由于2WD侧凸轮槽端部48b′和第二销22f之间的邻接而被停止。这样，传动设备档位可被转换到2H模式位置。于是，在驱动模式位置传感器25中存在故障的情况下，通过借助销(21i；22f)和凸轮槽端部(48a′；48b′)之间的邻接，以机械方式防止或禁止换档电机23导致的圆柱形凸轮48的旋转运动，能够确定地实现2H和4LO模式位置之间的转换。
在所示的实施例中，传动设备具有N模式位置，并采用能够从三种驱动模式位置，即2H、4H和4LO模式位置之一转换到另一驱动模式位置的高速/低速转换机构21，和能够在2WD和4WD操作模式之间转换的2WD-4WD转换机构22。要认识到本发明的基本原理可应用于具有N模式位置，并采用能够从许多驱动模式位置，例如四个或更多驱动模式位置之一转换到另一驱动模式位置的高速/低速转换机构，和2WD-4WD转换机构的传动设备。这种情况下，即使在驱动模式位置检测装置中存在故障(驱动模式位置传感器系统失灵)的情况下，通过只允许对应于换档促动器工作范围两端的第一和第二驱动模式位置(在所述两个位置，以机械方式防止和停止换档促动器的动作)之间的转换操作，能够确定地实现驱动模式位置中的第一驱动模式位置和第二驱动模式位置之间的转换。
本实施例的系统中，传动设备的高速/低速转换机构21和2WD-4WD转换机构22均由这两个机构共有和单一换档促动器(换档电机23)驱动。另一方面，高速/低速转换机构21和2WD-4WD转换机构22可彼此独立地由两个促动器驱动，所述两个促动器具有与相应转换机构的驱动连接。在所示的实施例中，电动机被用作换档促动器。另一方面，液压促动器或诸如气动机之类气压促动器可用作换档促动器。
在所示的实施例中，例证的驱动模式位置检测装置是附着于换档电机23的换档电机输出轴23a上，由可在一组旋转范围内工作的四个换档促动器位置开关SW1-SW4构成，并用于依据来自换档促动器位置开关SW1-SW4的开关信号的组合，区分驱动模式位置的驱动模式位置传感器25。能够检测换档促动器(换机电机23)的工作位置，高速/低速转换机构21的工作位置以及2WD-4WD转换机构22的工作位置的另一种模式位置检测器可被用作驱动模式位置检测装置。
日本专利申请No.2003-116490(申请日2003年4月22日)的所有内容作为参考包含于此。
虽然前面说明了实现本发明的优选实施例，但是本发明显然并不局限于这里表示和说明的具体实施例，相反，在不脱离由下述权利要求限定的本发明的范围或精神的情况下，可做出各种改变和修改。

Claims (10)

1、一种传动设备驱动模式转换控制系统，包括：
从传动设备的多个驱动模式位置之一转换到另一驱动模式位置的换档促动器；
检测换档促动器转换的驱动模式位置，并产生驱动模式位置信息的驱动模式位置传感器；
与驱动模式位置传感器和换档促动器电连接，向换档促动器输出基于驱动模式位置信息的控制命令信号，并响应驾驶员选择的驱动模式，控制驱动模式位置之间的转换的传动控制单元；并且
在驱动模式位置传感器存在故障的情况下，传动控制单元只允许对应于换档促动器工作范围两端的预定两个不同驱动模式位置之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式停止换档促动器的动作。
2、按照权利要求1所述的传动设备驱动模式转换控制系统，其中
传动控制单元包括部分失灵传动设备驱动模式转换控制系统条件诊断部分，当在从转换到驾驶员选择的驱动模式时换档促动器开始工作的时刻，到从换档促动器开始工作时测量的过去时间超过预定时限的时刻的一段时间内，不存在来自驱动模式位置传感器的指示已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息时，所述部分失灵传动设备驱动模式转换控制系统条件诊断部分确定传动设备驱动模式转换控制系统部分失灵。
3、按照权利要求1或2所述的传动设备驱动模式转换控制系统，其中：
传动控制单元包括：
(a)促动器-传感器故障诊断部分，当部分失灵传动设备驱动模式转换控制系统条件诊断部分确定传动设备驱动模式转换控制系统部分失灵时，促动器-传感器故障诊断部分停止换档促动器，另外，所述促动器-传感器故障诊断部分比较一个控制周期前计算的在先换档促动器位置，和在停止换档促动器之后获得的当前换档促动器位置，并根据在先换档促动器位置和当前换档促动器位置之间的比较结果，诊断是换档促动器失灵，还是驱动模式位置传感器失灵；当在先换档促动器位置和当前换档促动器位置彼此相同时，促动器-传感器故障诊断部分确定换档促动器失灵，不能工作，当在先换档促动器位置和当前换档促动器位置彼此不同时，促动器-传感器故障诊断部分确定驱动模式位置传感器失灵；和
(2)驱动模式位置传感器故障防范部分，当部分失灵传动设备驱动模式转换控制系统条件诊断部分确定传动设备驱动模式转换控制系统部分失效，并且促动器-传感器故障诊断部分确定换档促动器正常，能够工作时，所述驱动模式位置传感器故障防范部分只允许预定的两种驱动模式之间的转换操作。
4、按照权利要求3所述的传动设备驱动模式转换控制系统，其中：
当促动器-传感器故障诊断部分确定驱动模式位置传感器失灵，另外存在从预定两种驱动模式之一到另一驱动模式的驾驶员的模式选择时，驱动模式位置传感器故障防范部分响应驾驶员选择的驱动模式，重新操纵换档促动器，并且
其中，当驱动模式位置传感器产生指示已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息时，驱动模式位置传感器故障防范部分立即停止换档促动器，相反，当在从转换到驾驶员选择的驱动模式时换档促动器开始工作的时刻，到从换档促动器开始工作时测量的过去时间超过预定时限的时刻的一段时间内，不存在来自驱动模式位置传感器的指示已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息时，在预定时限期满的情况下，驱动模式位置传感器故障防范部分停止换档促动器，并且
在换档促动器被停止之后，驱动模式位置传感器故障防范部分更新驱动模式位置。
5、按照权利要求1所述的传动设备驱动模式转换控制系统，其中：
传动设备的档位是空档模式位置、两轮驱动高速(2H)模式位置、四轮驱动高速(4H)模式位置和四轮驱动低速(4LO)模式位置；
传动设备包括能够从2H模式位置、4H模式位置和4LO模式位置之一转换到另一驱动模式位置的高速齿轮和低速齿轮转换机构，和能够在两轮驱动运转模式和四轮驱动运转模式之间转换的2WD-4WD转换机构；并且
在驱动模式位置传感器存在故障的情况下，传动控制单元只允许对应于换档促动器工作范围两端的2H和4LO模式位置之间的转换操作，在所述两个模式位置以机械方式停止换档促动器的动作。
6、按照权利要求5所述的传动设备驱动模式转换控制系统，其中：
换档促动器包括为高速齿轮和低速齿轮转换机构及2WD-4WD转换机构共有的、用于驱动高速齿轮和低速齿轮转换机构及2WD-4WD转换机构的单一换档电机；
驱动模式位置传感器附着于换档电机的换档电机输出轴上；
驱动模式位置传感器包括四个换档促动器位置开关，这四个换档促动器位置开关可在一组旋转范围内工作，并用于由来自换档促动器位置开关的开关信号的组合识别驱动模式位置；
高速齿轮和低速齿轮转换机构包括第一销；
2WD-4WD转换机构包括第二销；
传动设备还包括圆柱形凸轮，圆柱形凸轮具有(i)接合高速齿轮和低速齿轮转换机构的第一销的第一凸轮槽，和(ii)接合2WD-4WD转换机构的第二销，并与换档电机输出轴机械连接的第二凸轮槽；第一凸轮槽及第二凸轮槽形成于圆柱形凸轮的外圆周上；
在驱动模式位置传感器中存在故障只允许2H和4LO模式位置之间的转换操作的条件下，当从2H模式位置转换到4LO模式位置时，借助沿一个旋转方向的圆柱形凸轮的旋转运动，使高速齿轮和低速齿轮转换机构的第一销与第一凸轮槽的低速齿轮侧凸轮槽端部邻接，从而由于低速齿轮侧凸轮槽端部和第一销之间的邻接而被停止，实现转换到4LO模式位置；
相反，在驱动模式位置传感器中存在故障，只允许2H和4LO模式位置之间的转换操作的条件下，当从4LO模式位置转换到2H模式位置时，借助沿另一旋转方向的圆柱形凸轮的旋转运动，使2WD-4WD转换机构的第二销与第二凸轮槽的2WD侧凸轮槽端部邻接，从而由于2WD侧凸轮槽端部和第二销之间的邻接而被停止，实现转换到2H模式位置。
7、按照权利要求2或4所述的传动设备驱动模式转换控制系统，其中：
只有当预定互锁条件被满足时，才响应驾驶员选择的驱动模式操纵换档促动器；预定的互锁条件是驱动模式转换许可条件，在该条件下，能够实现传动设备驱动模式转换控制系统的驱动模式转换操作。
8、一种响应驾驶员选择的驱动模式，通过换档促动器控制从传动设备的多个驱动模式位置之一到另一驱动模式位置的转换的方法，所述方法包括：
利用驱动模式位置传感器检测换档促动器转换的驱动模式位置，并产生驱动模式位置信息；和
在传动设备驱动模式转换控制系统的驱动模式位置传感器存在故障的情况下，只允许对应于换档促动器工作范围两端的预定两个不同驱动模式位置之间的转换操作，在所述两个驱动模式位置，以机械方式停止换档促动器的动作。
9、按照权利要求8所述的方法，还包括：
当在从转换到驾驶员选择的驱动模式时换档促动器开始工作的时刻，到从换档促动器开始工作时测量的过去时间超过预定时限的时刻的一段时间内，不存在来自驱动模式位置传感器的指示已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息时，确定传动设备驱动模式转换控制系统部分失灵；
当传动设备驱动模式转换控制系统部分失灵时，停止换档促动器；
比较一个控制周期前计算的在先换档促动器位置和在停止换档促动器之后获得的当前换档促动器位置；
根据在先换档促动器位置和当前换档促动器位置之间的比较结果，诊断是换档促动器失灵还是驱动模式位置传感器失灵；
当在先换档促动器位置和当前换档促动器位置彼此相同时，确定换档促动器失灵，不能工作；
当在先换档促动器位置和当前换档促动器位置彼此不同时，确定驱动模式位置传感器失灵；和
当传动设备驱动模式转换控制系统部分失效，并且换档促动器正常能够工作时，只允许预定两种驱动模式之间的转换操作。
10、按照权利要求9所述的方法，还包括：
当驱动模式位置传感器失灵，另外存在从预定两种驱动模式之一到另一驱动模式的驾驶员的模式选择时，响应驾驶员选择的驱动模式，重新操纵换档促动器；
当驱动模式位置传感器产生指示已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息时，立即停止换档促动器；
相反，当在从换档促动器开始工作时，到从换档促动器开始工作时测量的过去时间超过预定时限时的一段时间内，不存在来自驱动模式位置传感器的指示已达到驾驶员选择的驱动模式的驱动模式位置信息时，在预定时限期满的情况下，停止换档促动器；和
在换档促动器被停止之后，更新驱动模式位置。
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