CN101263325B - 用于在车辆行驶过程中识别路面条件的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在车辆行驶过程中识别路面条件的方法。所述车辆包括：发动机(1)，其具有通过离合器(3)而连接至机械式自动变速器(9)的发动机输出轴。变速器输出轴连接至车辆的至少一个从动车轮，且系统还包括具有用于测量车辆的车轮相对于车辆车体(57)的垂直运动的传感器(58)的车辆悬挂系统(55)，至少一个控制单元(45)，其用于接收多个输入信号并根据编程的逻辑规则处理这些信号，以向发动机发出对于扭矩请求的命令输出信号，并且向用于换档的变速器和离合器发出信号。当检测行驶条件时，如果目前的换档策略为用于第二路面条件的第二换档策略，则控制单元发送表示第一路面条件的信号，并对控制单元编程，将用于变速器的换档策略改变为对于第一路面条件最佳的换档策略。路面条件中的一个可以为越野条件。

Description

用于在车辆行驶过程中识别路面条件的方法

技术领域

本发明涉及一种为车辆自动地识别路面条件改变的方法。

背景技术

随着微型计算机技术不断地发展，并且使得可以利用控制计算机和多个控制元件(例如伺服发动机)来精确地控制发动机转速，发动机和变速箱之间的自动离合器以及变速箱的联接元件相对于彼此的连接以及断开，从而使得总是可以在正确的转速下实现平稳的换档，机械式自动变速器(AMT)式的自动变速器在重型车辆中变得越来越普遍。这种自动变速器相对于基于一组行星齿轮并且在输入侧具有液力变矩器的传统自动变速器的优势在于，首先，特别地是在重型车辆的使用方面，这种自动变速器更加简单且更坚固，并能以低得多的成本生产，而其次，这种自动变速器具有更高的效率，这意味着较低燃料消耗的期望。

上述这种机械式自动变速器强有力地减少了驾驶员的换档工作，并且驾驶员在驾驶车辆时不需要担心选择正确的下一传动比。这些都在机械式自动变速器内考虑。这些公知的机械式自动变速器系统通常具有对于公路交通(所谓的发送和长途运输)非常优选的功能。在这些应用场合中，主要努力在于使平均车速最大化，或使燃料消耗最小。

当这些对于公路交通最佳的车辆试图运行或越野时，这些车辆在这种条件下的功能并不令人满意。在越野条件下，必须小心地驾驶车辆，并且还要有足够的推进力，以能处理行驶阻力上的较大变化(即，例如隆起，洞，泥坑)。

US4569255示出了具有机械式自动变速器的一种布置，其中驾驶员能通过档位选择器选择“高阻力运行”位置，即越野。然后，变速箱使得档位选择适合于越野条件。上述专利的公开内容合并于此。

本发明的目的在于即使例如在这样的条件下，当在公路环境下驾驶车辆且然后进入越野环境，然后又返回时，简化装有机械式自动变速器的车辆的操纵。

发明内容

根据本发明的方法是一种用于在车辆行驶过程期间识别路面条件的方法。

车辆包括(包括，但不必需限于)：发动机，其被连接以通过半自动或全自动变速器而驱动车辆的至少一个轮子；至少一个控制单元，用于接收输入信号，并用于根据编程的逻辑规则处理所述信号，以向所述变速器发出命令输出信号，用于换档，其特征在于，当检测到表示存在第一路面条件的信号时，如果目前的换档策略为用于不同于所述第一路面条件的第二路面条件的第二换档策略，则控制单元被编程为，将用于所述变速器的换档策略改变为对于所述第一路面条件最佳的换档策略。

根据本发明的方法的优点在于：驾驶员在从一种路面条件到另一种路面条件时，不用作任何特殊的事情就能保持行驶。根据本发明的车辆将在需要的时候自动地改变换档策略。

根据本发明的方法的一个实施例，所述控制单元被编程为：当记录所述车辆的大致垂直运动的第一预定图案与所述车辆在处于所述第一路面条件下的运动相类似时，执行改变。

根据本发明的方法的又一实施例，所述路面条件信号包括至少由传感器产生的信号，该传感器用于测量车辆驾驶室相对于车辆车体的运动。

根据本发明的方法的又一实施例，所述路面条件信号包括至少由用于测量车辆振动的传感器产生的信号。

根据本发明的方法的又一实施例，所述控制单元被编程成：当记录所述车辆的预定振动基准值被超过时，执行改变。

根据本发明的方法的另一实施例，所述控制单元被编程为：当检测到所述车辆或所述车辆的部件的垂直运动的加速度，频率，波长和/或幅度在时间上的突然改变时，执行改变。在不同的实施例中，所述车辆的所述部件可以为所述车辆的车轮，车体或驾驶室。车轮相对于车体的运动是当试图估测当前车辆正在行驶的路面条件的类型时的影响最大的参数。

根据本发明的方法的一个实施例，车辆还包括至少两对车轮。这个实施例特征在于，当估测是否需要改变换档策略时，比较并考虑不同对车轮中的不同车轮的运动。这是记录例如路面是否具有许多隆起或洞的一种简单的方式。

根据本发明的方法的又一实施例，当估测是否需要改变换档策略时，控制单元使用来自用于测量车体振动的振动传感器的信号。已知，当车辆进行越野时，车体振动增大。因此，这是记录路面条件是否改变的另一种方式。记录不同的车辆部件(如上所述)的运动和测量车体振动的组合还确保良好地估测到何时改变换档策略。

本发明的另一有利实施例由专利权利要求1后面的从属专利权利要求限定。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明，这些附图用于示例性的目的，它们示出本发明的优选实施例及技术背景，且在图中：

图1示意地示出了本发明的实施例的视图。

具体实施方式

在一个实施例中，车辆装有内燃机1(例如柴油机)，所述内燃机具有曲轴2，所述曲轴2连接至单盘干板式离合器3，所述离合器被装在离合器壳体4中。曲轴2不可旋转地连接至输入轴7，该输入轴7可旋转地安装在变速箱9的壳体8中。在变速箱壳体8中还可旋转地安装有主轴10和副轴11。齿轮可旋转地安装在输入轴上并可通过设置有连接套筒的同步装置而被锁定在输入轴上，该连接套筒以不可旋转但可轴向移动的方式安装在轮毂上，该轮毂不可旋转地连接至输出轴。利用连接套筒的帮助，可旋转地安装在主轴上的齿轮能相对于输入轴7被锁定。当连接套筒处于中间位置时，两个齿轮都与它们各自的轴脱离接合。上述齿轮与同步装置和连接套筒一起形成了分离齿轮。

在副轴11上以旋转固定的方式设置有其他齿轮，它们均与可旋转地安装在主轴10上的相应齿轮啮合，通过其他连接套筒的帮助，可将这些其他齿轮锁定在主轴上。主轴的输出端布置成通过推进轴而驱动至少一对车轮。

所有的连接套筒均通过伺服元件的帮助而可移动，该伺服元件可为上述类型的变速器中使用类型的气动活塞气缸装置，该活塞气缸装置在市场上以商标名I-SHIFT出售。

控制单元45布置成控制不同的气动操作活塞气缸装置，以用于在变速器的输入轴7和输出轴之间接合不同的传动比。控制单元45被编程具有两个不同的换档策略，一种对于公路条件最佳，并且一种对于越野条件最佳。与公路换档策略相比，越野换档策略并不是实现尽可能低的燃料消耗或尽可能高的平均车速所最佳的。而是，提高的储备(margin)，例如形式为提高的推进功率储备被优先，以及保持换档数量最小。

车辆还装有用于车轮56的悬挂系统55。悬挂系统能优选为均结合有减震器系统的机械弹簧式或空气弹簧式，该系统可包括液压或气动伸缩式减震器。机械弹簧可以为例如片簧(如图1所示)或螺旋弹簧。

车轮相对于车体57的运动可由用于测量车轮的垂直运动的传感器58测量到。这些传感器可以为具有扭矩电位计59的控制杆式，该扭矩电位计可以固定于车辆的框架或车体57上。车辆的前轮和后轮均设置有这种传感器，且控制单元45设置用于接收关于不同车轮的垂直运动的信息。

在本发明的实施例中，用于测量车体中的振动的振动传感器60可以布置在车体57中的某些地方。控制单元45布置成接收来自振动传感器60的信号。振动传感器60可以为利用压电材料来产生信号的加速计，但是也可以采用其他类型的传感器和材料来测量振动。

从发动机1传送出来的转矩由油门控制器48(通常为加速器踏板)以公知的方式控制。加速器踏板位置从角度传感器49获得。控制单元45还根据加速器踏板位置控制燃料喷射(即，经由发动机控制单元5控制发动机速度和转矩)和对气动活塞-气缸装置的空气供给，通过以上来对例如离合器和同步分离齿轮进行调节。

由控制单元45，基于某些测量到和/或计算出的参数，诸如车速，发动机速度，车速的变化率，发动机速度的变化率，油门控制位置，油门控制位置的变化率，车辆制动系统的致动，当前接合的传动比等来进行档位选择和换档决定，这从现有技术中已知。

根据本发明的一个实施例，对车辆中的控制单元45进行编程，以记录随时间的垂直车轮运动和垂直车轮运动随时间变化的突然加速，频率、波长和/或幅度的时间，控制单元45将这解释为是路面条件已经改变。控制单元45将立刻改变换档策略，使得变速器的性能对于新的路面条件将是最佳的。

在本发明的另一优选实施例中，当车轮的垂直运动与预定图案一致改变时，控制单元45将这这解释为是路面条件改变，并且相应地改变换档策略。预定图案优选存储在控制单元45的存储器中。

在本发明又一改进的实施例(未示出)中，控制单元45被编程为，比较一个或两个前轮相对于车辆后部中的相应车轮的运动。当例如前轮之一首先碰到隆起且在一定时间之后，车辆同一侧上的后轮碰到同一隆起时，记录上述运动并相互比较。如果存在多于预定数量的记录到的隆起或洞，则表示路面条件已经变化，并且相应地，控制单元将立即改变换档策略。预定数量优选存储在控制单元45的存储器中。前轮和后轮可以为分别布置在车辆前部和后部的车轮。前轮和后轮也可以是例如车辆中的转向轮结构中的前轮和后轮。

在本发明的还一改进的实施例中，控制单元45被编程为：记录来自振动传感器60的信号。当振动的频率和/或幅度变化时，控制单元45将这解释为是路面条件变化并相应地改变换档策略。用于频率和幅度的预定基准值优选存储在控制单元45的存储器中。例如，处于良好形状的平面且水平的公路可以具有对应于小振动波动的所存储基准值，即，具有小幅度和高频率的振动。用于越野条件的相应基准值将具有大量不同的频率和明显大得多的幅度。控制单元45可以被编程为：连续地比较基准值与当前的路面条件。基准值可以为一个频率平均值和一个幅度平均值，这些平均值可表示例如越野类的多种条件。如果当前的路面条件为公路条件，则控制单元45将执行对于这种公路条件最佳的换档策略，并且连续地与用于越野条件的振动基准值进行比较。当控制单元45通过振动传感器60记录到具有与越野基准值相比更多频率和更高幅度的振动时，控制单元45将这解释为是路面条件变化，并且因此相应地调整换档策略。除了越野和公路条件分组之外的其他路面分组也是可能的。例如，从飞机起落跑道质量到耕地质量，可具有若干不同质量等级的路面条件。

在本发明的另一改进的实施例中，控制单元45被编程为：记录车辆驾驶室(未示出)相对于车辆的车体的垂直运动。在本发明的优选实施例中，驾驶室装有驾驶室悬挂系统，用于增加行驶舒适性。如上述实施例中，控制单元45可被编程为：检测驾驶室运动的加速度、频率、波长和/或幅度随时间的变化。控制单元45可被编程为：将这种变化解释为是路面条件变化。在本发明的又一实施例中，路面条件的变化可以通过比较不同路面条件情况下的预定驾驶室运动图案和当前检测到的路面条件来记录。当控制单元记录当前的驾驶室运动与同当前的换档策略不相对应的预定图案中的一个类似时，记录路面条件改变，并且执行与新的路面条件相对应的换档策略。

图1中示出的实施例包括振动传感器60和车轮运动传感器58。可以使得根据本发明的实施例只具有上述检测车辆或车辆的部件(诸如车轮)运动的方式中的一种，以用于识别路面条件，或具有两种或多种上述方式的组合。当利用几种方式时，将可获得用于当前路面条件的更加可靠的信号。

本发明不应被认为限于上述实施例，而是相反，在后附的专利权利要求的范围内可以想到多种其他进一步的变型和改进。

Claims (8)

1.一种用于在车辆行驶期间识别路面条件的方法，所述车辆包括：发动机(1)，其被连接用以通过半自动或全自动变速器(9)而驱动所述车辆的至少一个车轮；至少一个控制单元(45)，用于接收输入信号，并用于根据编程的逻辑规则处理所述信号，以向用于换档的所述变速器(9)发出命令输出信号，并且其中当检测到表示存在第一路面条件的信号时，如果目前的换档策略为用于不同于所述第一路面条件的第二路面条件的第二换档策略，则所述控制单元(45)被编程为，将用于所述变速器(9)的换档策略改变为对于所述第一路面条件最佳的换档策略，其特征在于，所述控制单元(45)被编程为，当检测到所述车辆或所述车辆的部件的垂直运动的加速度、频率、波长和/或幅度在时间上的突然变化时，执行所述改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制单元(45)被编程为，当记录所述车辆的大致垂直运动的第一预定图案与所述车辆在处于所述第一路面条件下的运动相类似时，执行所述改变。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表示所述第一路面条件和所述第二路面条件的信号包括至少由以下传感器产生的信号，所述传感器用于测量所述车辆的驾驶室相对于所述车辆的车体的运动。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表示所述第一路面条件和所述第二路面条件的信号包括至少由用于测量所述车辆中的振动的传感器(60)产生的信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制单元(45)被编程为，当记录所述车辆的预定振动基准值被超过时，执行所述改变。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆的所述部件为所述车辆的能够至少相对于所述车辆的车体以垂直方式移动的至少一个车轮(56)。

7.根据权利要求6所述的方法，所述车辆还包括至少两对车轮，其特征在于，当估测所述路面条件是否已经改变时，还比较并考虑不同对车轮对的不同车轮的大致垂直的运动。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一路面条件为越野条件，并且所述第二路面条件为公路条件。

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