CN101517260B - 离合器保护方法 - Google Patents

Abstract

一种用于保护车辆的离合器的方法，所述车辆设置有发动机、驱动轮和用于将来自所述发动机的驱动动力传递到所述驱动轮的手自一体式变速器。控制器能够执行以下步骤：a.感测来自驾驶员的导致使离合器部分接合并发生离合器打滑的离合器控制的动力需求，b.测量车辆在预定的第一时间间隔(t1)期间的行驶距离(s)(3，4，5)，c.如果车辆在所述预定的第一时间间隔(t1)期间的行驶距离小于预定距离(s1)，则启动第一警告措施以警示驾驶员存在过度的离合器打滑(6)。

Description

离合器保护方法

技术领域

本发明涉及一种用于保护离合器不过度打滑的方法，所述离合器布置在设置有手自一体式变速器(automated manual transmission)的车辆内。该车辆包括发动机、离合器、具有输入轴且连接到车辆的驱动轮的变速箱，以及控制离合器接合的控制器。

本发明也涉及与用于执行所述方法一起使用的计算机程序和计算机产品。

背景技术

手自一体式变速器，即其中离合器控制和换档控制由自动控制器接管的手动式变速器近十年多来已获得了大的市场份额。驾驶带有这种变速器的车辆类似于驾驶带有自动变速器的车辆，但二者设计上明显不同。自动变速器不包括离合器，而是使用变矩器来在例如怠速状态下将发动机与变速箱部分分离。大多数变矩器填充有流体，例如油，其中在变矩器内的油位随着发动机速度增加而增加。这使得能够实现从发动机到变速箱的扭矩传递，该扭矩传递随着发动机速度而迅速增加。在发动机怠速期间，仅少量扭矩从发动机传递到变速箱。

驾驶自动变速器是非常简单的，仅要求驾驶员释放制动并压下加速器踏板。

同时，自动变速器非常稳健，几乎不可能由于反常的驾驶员行为而毁坏或磨损自动变速器，而这种情况在手动式变速器中容易出现。然而，自动变速器的一个严重缺点是它们与手动式变速器相比效率低，这主要是由于变矩器的打滑。

自动变速器的变矩器被设计用于滑动。发动机冷却系统或用于变矩器流体的单独冷却器对变矩器内生成的热进行散热。

用于手动式变速器或手自一体式变速器的离合器一般不具有冷却系统，此外，如果存在过度的打滑，则离合器易受磨损。

如前所述，手自一体式变速器不受到变矩器打滑的危害；这导致不希望的驾驶员行为，这种行为在充满自动变速器车辆的市场上是普遍的，即车辆驾驶员在加速器踏板上使用轻微的压力来阻止车辆在例如上坡时向后滚动滑行。另一种普遍的反常驾驶员行为是允许发动机怠速而将换档杆置于“行驶”位置，将脚保持在制动器上并通过释放制动压力来允许车辆前行。如上所述，自动变速器不受这种行为破坏或磨损，但车辆的燃料消耗将增加。

然而，对于手动式或手自一体式变速器，这种行为是非常有害的，离合器打滑将磨损离合器表面，在严重的情况下，例如在高发动机速度下高打滑扭矩时，离合器可能过热。对于手动式变速器，由驾驶员承担正确的离合器操纵的责任，但对于手自一体式变速器，换档控制器控制了离合器操纵。

相当容易“欺骗”手自一体式变速器系统的换档控制器去执行反常的离合器接合行为，例如，能够通过向加速器踏板施加轻微的压力而在上坡上静止不动，使得由离合器传递的扭矩等于阻止车辆向后滚动滑行所要求的扭矩。另一种导致磨损和离合器内的热积累的可能方式是使车辆“缓行”，即在加速器踏板上施加轻微的压力并在车辆开始移动时释放该压力。为了减少这种情形中的离合器磨损，正确的驾驶员行为应该是在上坡时施加制动，以及沿前进方向“逐步”移动车辆，即等待直至道路畅通，施加适当的加速器踏板压力，加速，完全释放油门并允许车辆减速。

为了保护离合器不过热，US 6482123描述了用于计算离合器内的热积累的方法和系统。US 6482123的计算基于与发动机速度、变速箱输入轴速度和发动机输出扭矩有关的信息，且分析结果用于通知离合器控制器使用更强烈(aggressive)的离合器接合以减少离合器打滑，或使离合器完全分离以减少离合器磨损和热积累。

然而，根据US 6482123的解决方案未解决在前述行驶情形中的离合器磨损的问题，即在上坡时通过轻微的加速器踏板压力保持位置，或缓行行驶，因为在这种行驶情况中在离合器内生成的热不很多，然而，将导致高程度的离合器磨损。

WO9522014描述了基于过度的离合器打滑警告设计的另一个能量计算。其中提到，离合器促动器的位置能够用作能量计算的输入。

US6812828描述了过度的离合器打滑警告设计，其中当变速箱的转速为零或几乎为零且加速器踏板的压下不为零且不超过预定极限时启动警告。其中也提到，能够将警告信号推迟预定时间。

现有技术的一个问题是：即使仅少量的离合器打滑能量被释放，有时也警告驾驶员。另一个问题是没有考虑车辆在过度的离合器打滑期间移动了多少。

发明内容

根据本发明的方法是用于保护车辆的离合器不发生过度的离合器打滑的方法，所述车辆设置有发动机、驱动轮和用于将驱动动力从所述发动机传递到所述驱动轮的手自一体式变速器。所述手自一体式变速器包括所述离合器、变速箱和控制器，所述控制器用于响应于感测到的发动机速度、所述变速箱的输入轴速度和来自车辆驾驶员的驱动动力需求(demand)来控制离合器接合。本发明也通过使用以下步骤解决了上述和其他问题：

a.感测来自驾驶员的动力需求，该动力需求导致使离合器部分接合并发生离合器打滑的离合器控制，

b.测量所述车辆在预定的第一时间间隔期间的行驶距离，

c.如果所述车辆在所述预定的第一时间间隔期间的行驶距离小于预定距离，则启动第一警告措施以警示驾驶员存在过度的离合器打滑。

一个优点是将通过根据本发明的方法减少不必要的警告。

在本发明的另一个实施例中，所述方法也包括以下步骤：

随着所述离合器的打滑开始所述第一时间间隔。

在本发明的另一个实施例中，所述方法也包括以下步骤：

从所述离合器打滑开始后的预定的短时间之后开始所述第一时间间隔。

在本发明的另一个实施例中，上述步骤c被修改为包括以下步骤作为替代：

d.启动车辆速度的测量，

e.仅在以下情况时启动所述第一警告：所述车辆在所述预定的第一时间间隔期间行驶距离小于所述预定距离，且所述测量到的车辆速度低于预定的车辆速度值。

这将进一步降低不必要的警告。

在本发明的又一个实施例中，以上的步骤c被修改为包括以下步骤作为替代：

d.启动车辆速度增加的测量，

e.仅在以下情况时启动所述第一警告：所述车辆在所述预定的第一时间间隔期间行驶距离小于所述预定距离，且所述测量到的车辆速度增加低于预定的车辆速度增加值。

此措施也将有助于进一步降低不必要的警告。

在本发明的另一个实施例中，以上的步骤c被修改以包括以下步骤作为替代：

d.启动车辆速度的测量，

e.启动车辆速度增加的测量，

f.仅在以下情况时启动所述第一警告：所述车辆在所述预定的第一时间间隔期间行驶距离小于所述预定距离，且所述测量到的车辆速度低于预定的车辆速度值，且所述测量到的车辆速度增加低于预定的车辆速度增加值。

在本发明的进一步开发的实施例中，所述控制器能够被编程为当已经过去第二时间间隔时启动第二警告措施，以进一步警告驾驶员过度的离合器打滑，所述第二时间间隔在所述第一时间间隔结束时开始。

在本发明的另一个实施例中，所述第一时间间隔为4至10秒长。

在本发明的另一个实施例中，所述第二时间间隔为2至10秒长。

在本发明的另一个实施例中，根据本发明的方法仅在所述车辆的换档杆被置于指令前进行驶的档位时使用。为了在后退移动期间允许缓行行驶，如果换档杆被置于倒车档位则可不使用该方法。

在本发明的一个实施例中，所述第一警告措施包括点亮所述车辆的驾驶员舱内的灯和/或使蜂鸣器发声。

在又一个实施例中，控制器可通过缓慢接合离合器来响应警告信号。这对于驾驶员来说可能非常不便，驾驶员将有希望停止反常行为。

在本发明的另一个实施例中，控制器可通过分离离合器来响应警告信号。

附图说明

在下文中，将参考附图描述本发明，其中

图1是示出了根据本发明的一个实施例展开的不同方法步骤的流程图，以及

图2示出了应用在计算机设备上的本发明。

具体实施方式

首先，将描述一个对于装配有手自一体式变速器的车辆来说普遍的反常驾驶员行为。最普遍的反常行为，特别是在自动变速箱很普遍的地理区域的反常行为发生在车辆在上坡上静止不动时。为了不向后滚动滑行，驾驶员通过在车辆的加速器踏板上施加轻微的压力来命令扭矩从发动机(未示出)经由离合器(未示出)通过变速箱(未示出)传递到车辆的驱动轮。

为了在上坡上不向后滚动滑行，由驾驶员施加在离合器上的扭矩应等于从车轮经由变速箱传递到离合器的扭矩。在加速器踏板上施加轻微的压力以在上坡时静止不动经常被称为“保持(hanging)”离合器，且这产生了过度打滑并因此产生离合器内的磨损。

在下文中将给出例子，该例子用作对控制和感测了例如离合器位置、发动机速度、加速器踏板位置和变速箱输入轴的转速的传感器和控制器的简单说明。

为了使车辆开动，即在从静止不动起动车辆时，驾驶员将在加速器踏板上施加压力，这命令发动机增加其转速。增加的发动机速度被开始接合的离合器“制动”，因此将扭矩传递到变速箱，该扭矩将最终被传递到车轮；通过传递到车轮的扭矩，车辆将开动，即从静止不动起动。在车辆开动期间，离合器将“打滑”，因为发动机速度高于输入轴的转速。离合器接合将保持在允许一定量的离合器打滑的位置，直至变速箱的变速箱输入轴的转速等于发动机速度。然后，离合器将完全接合，从而允许将全部发动机扭矩传递到变速箱，并最终传递到驱动轮。这将使得车辆加速直至达到预定的发动机速度，之后控制器使离合器分离，进入更高的档位并使离合器再次接合以实现进一步加速。

为了实现良好的开动，重要的是驾驶员在加速器踏板上施加稳定的压力，即命令迅速的加速(实际上，如果加速器踏板被完全压下因此命令尽可能快的车辆加速，则大多数手自一体式变速器工作得最好)。如果不是这样，则从加速器踏板压力的施加，即从使离合器接合打滑到完全的离合器接合的时间将较长，这将导致离合器的过度打滑和过度磨损。

根据本发明，可检测并通过向驾驶员提供对于反常加速器踏板行为的不同警告来防止与加速器踏板移动有关的反常驾驶员行为，即主要为“保持”离合器且不施加足够的加速器踏板压力。

为了避免反常的加速器踏板行为，可使用以下方法：

在大多数手自一体式变速器中，连续地感测加速器踏板位置、发动机速度和变速箱输入轴速度。

如果加速器踏板位置表明离合器是部分接合离合器，且发动机速度与变速器输入轴的速度不同，则计时时间t的计时器启动。在图1中的方案以步骤1开始。如果在步骤2中为“是”，则在步骤3中所述计时器启动。该计时器可从离合器打滑的开始起计时时间t，且在离合器位置变成完全分离(对应于更多地释放的加速器踏板)或如果变速箱输入轴的速度超过发动机速度的预定百分比(对应于更多地压下的加速器踏板)的情况下，该计时器可复位。在本发明的替代的未示出实施例中，计时器可在离合器打滑开始后的一定短时间之后启动。

另外，控制器被编程为测量车辆行驶过的距离，这通过测量例如作为对时间的积分的输入轴速度来实现，这在步骤3中开始，即在示出的实施例中与计时器的启动同时开始。以此方式，测量了车辆的绝对行驶距离。这意味着，例如如果车辆在上坡时静止不动且驾驶员将加速器踏板压下到使得传递到驱动轮的扭矩足以保持车辆(“保持”离合器)的程度，且驾驶员在此加速器踏板位置附近在时间t内另外地改变他/她对加速器踏板的压下使得车辆典型地前后晃动。对于这种情形，可设定在第一预定的时间间隔t1(见步骤4)期间的最小绝对行驶距离s1，例如在8秒期间2米。如果车辆在所述预定的第一时间间隔t1期间未行驶超过所述最小绝对行驶距离s1(见步骤5)，则控制器可被编程为启动第一警告措施(见步骤6)，以警示驾驶员过度的离合器打滑。该方案在步骤7中结束。

在根据本发明的方法的另一个未示出的实施例中，控制器被编程为当上述过度的离合器打滑条件成立时启动车辆速度的测量。启动车辆速度测量而不是直接启动所述第一警告措施(见图1中的步骤6)。控制器然后进一步被编程为仅在以下情况时启动所述第一警告：

-车辆在所述预定的第一时间间隔期间行驶得小于所述预定行驶距离，和

-所述测量到的车辆速度低于预定的车辆速度值。

以此方式，仅在驾驶员看来是要继续使离合器打滑时才启动给驾驶员的警告。

在根据本发明的方法的另一个未示出的实施例中，控制器被编程为当上述过度的离合器打滑条件已成立时启动车辆速度增加的测量。启动车辆速度增加的测量，而不是直接启动所述第一警告措施。控制器然后进一步被编程为仅在以下情况时启动所述第一警告：

-车辆在所述预定的第一时间间隔期间行驶得小于所述预定行驶距离，和所述测量到的车辆速度增加低于预定的车辆速度增加值。

以此方式，仅在驾驶员看来是要继续使离合器打滑时才启动给驾驶员的警告。

在根据本发明的方法的另一个未示出的实施例中，控制器被编程为结合车辆速度的测量和车辆速度增加的测量。控制器然后被编程为仅当车辆在所述预定的第一时间间隔期间行驶得小于所述预定距离，且所述测量到的车辆速度低于预定的车辆速度值，且所述测量到的车辆速度增加低于预定的车辆速度增加值时，才启动所述第一警告。

上述第一警告措施可由以下措施中的一个或数个组成：

-点亮车辆的驾驶员舱内的灯，

-使车辆的驾驶员舱内的蜂鸣器发声，

-自动地完全接合离合器

-自动地完全分离离合器。

优选地，离合器可缓慢地接合或分离，使得驾驶员有足够的时间作出反应和踩制动器。

所述第一时间间隔可以为4至10秒长。在优选实施例中，所述第一时间间隔可以为6至8秒长。

所述方法可调整为检测各种类型的反常行为，例如通过调整变速箱输入轴应具有的占发动机速度的预定百分比，以复位计时器。如果将该百分比设定为低值，例如发动机速度的5％，则该方法将能够检测接近于静止不动的反常行为，即在上坡时“保持”油门，例如之前所说明的。如果将该百分比设定为高值，例如100％(表明发动机和变速箱输入轴共旋转)，则该方法也可用来检测不好的，即慢的车辆开动。

在本发明的另一个优选实施例中，也可以具有在第一时间间隔结束时开始的预定的第二时间间隔。在所述第二时间间隔已经过去后，控制器可被编程为启动第二警告措施，例如离合器的强制接合或分离(如果在第一警告措施中尚未采取这种措施)。当然，在此可以缓慢接合或分离离合器，使得驾驶员有足够的时间作出反应和踩制动器。这将把过度的离合器打滑的第二警告传达给驾驶员。能够通过预编程的斜率(ramp)来控制离合器的所述强制接合，该斜率决定着对于通过加速器踏板输入的特定扭矩需求的接合速度。可能发生的是，驾驶员在离合器打滑/接合过程中以加速器踏板进行“上下运动”的动作，即交替地将加速器踏板压到底板和/或使加速器踏板上升。所述“上下运动”的动作可能在所述第一警告后进行(这里，第一警告为听觉和/或视觉警告)。通过强制接合期间的这种“上下运动”的动作(如上所述)，可能使反常的驾驶员行为继续，这是因为计时器计时(对于第二时间间隔)可被复位并在每次驾驶员使加速器踏板上升时全部重新开始，或相反地，在每次驾驶员将加速器踏板压到底板时全部重新开始。

为了避免这一点，用于控制离合器的所述斜率可在每次计时器计时复位时改变。优选地，将该斜率改变为与先前所使用的斜率相比更陡，即更强烈的接合。在控制器内可存储数个不同的斜率。对于通过加速器踏板输入的特定扭矩需求，一个第一斜率可以是第一次使用的斜率，因此具有相对慢速的接合。对于相同的扭矩需求，与第一斜率相比，第二斜率可具有例如强烈2.5倍、即更快的接合。与第二斜率相比，第三斜率可具有更强烈2.5倍(或其他数字)的接合。此实施例将在数个“上下运动”的动作之后促使驾驶员用行车制动器停下车辆，这意味着离合器可分离，或促使驾驶员驾车离开，这意味着离合器完全接合。带有不同斜率的此实施例也与第一警告措施结合使用，其中所述第一警告措施是离合器接合。

如果计时器达到所述第一时间间隔t1的结束点，则可启动指示差的驾驶员行为的警告。如果第一预定的时间间隔已结束，则第一时间间隔使得控制器能采取第一措施，例如警告驾驶员其行为反常，如果在已接收到反常行为的第一警告之后驾驶员仍不纠正其反常行为，即施加更多或更少的加速器踏板压力，则采取第二措施，例如离合器分离或接合。关于发送给驾驶员的警告，合适的第一警告是点亮车辆的驾驶舱内的警告灯，或使车辆驾驶舱内的蜂鸣器发声，即产生声音信号。当然，将灯光信号和声音信号结合起来使得驾驶员意识到其反常行为也许是有效的。

如果驾驶员不顾第一警告信号，即不释放也不压下加速器踏板，则控制器可向驾驶员发出第二警告。第二警告例如可以是缓慢的离合器接合或分离；如果离合器接合，则车辆将开始加速，且实验表明驾驶员在这种情况下将释放加速器踏板并踩车辆制动器。大多数驾驶员将发现这种离合器接合非常不方便；因此，异常行为将迅速终止。如果第二警告是离合器分离，则驾驶员将失去驱动轮扭矩，如果车辆处于上坡上，这将使得车辆向后行驶且发动机增加其速度。在这种情形中，本能的驾驶员行为是释放加速器踏板并踩制动器；因此，可避免过度的离合器磨损，且驾驶员学会了避免这种反常行为。

在优选实施例中，所述第二时间间隔能够是2至10秒长。

如已经详细说明的，本发明以非常有效的方式解决了与离合器磨损有关的反常驾驶员行为的问题。然而，在如所附权利要求中限定的本发明的范围内可存在许多变体和修改。一个这种修改可以是仅在换挡杆处于“行驶”位置，即向前行驶位置时才使用所述方法。在后退操纵期间，驾驶员可能需要允许一些离合器打滑以实现安全、平滑的后退操纵。

图2示出了根据本发明的一个实施例的设备500，设备500包括非易失性存储器520、处理器510和读写存储器560。存储器520具有其中存储了用于控制设备500的计算机程序的第一存储器部分510。在存储部分530中的用于控制设备500的计算机程序可以是操作系统。

设备500例如能够装入控制器中，例如上述控制器。数据处理单元510能包括例如微型计算机。

存储器520也具有第二存储器部分540，其中存储了根据本发明的用于警告驾驶员过度的离合器打滑的程序。在替代实施例中，用于警告驾驶员过度的离合器打滑的程序存储在单独的非易失性数据存储介质550中，例如CD或可交换的半导体存储器。该程序能够以可执行文件的形式或以压缩状态存储。

当在下文中陈述为数据处理单元510运行特定功能时，应清楚的是，数据处理单元510运行了存储在存储器540中的程序的特定部分或存储在非易失性记录介质550中的程序的特定部分。

使数据处理单元510适于通过数据总线514与存储器550通信。使数据处理单元510也适于通过数据总线512与存储器520通信。此外，使数据处理单元510适于通过数据总线511与存储器560通信。使数据处理单元510也适于通过数据总线515与数据端口590通信。

根据本发明的方法能够由数据处理单元510执行，这通过使数据处理单元510运行存储在存储器540中的程序或存储在非易失性记录介质550中的程序来实现。

不应认为本发明限于上述实施例，而是在下面的本专利权利要求的范围内可构思多个另外的变体和修改。

Claims (10)

1.用于保护车辆的离合器不发生过度的离合器打滑的方法，所述车辆设置有发动机、驱动轮和用于将驱动动力从所述发动机传递到所述驱动轮的手自一体式变速器，所述手自一体式变速器包括所述离合器、变速箱和控制器，所述控制器用于响应于感测到的发动机速度、所述变速箱的输入轴速度和来自车辆驾驶员的驱动动力需求来控制离合器接合，其特征在于，所述控制器执行以下步骤：

a.感测来自驾驶员的动力需求，该动力需求导致使离合器部分接合并发生离合器打滑的离合器控制，

b.测量所述车辆在预定的第一时间间隔(t1)期间的行驶距离(s)(3，4，5)，

c.如果所述车辆在所述预定的第一时间间隔(t1)期间的行驶距离小于预定距离(s1)，则启动第一警告措施以警示驾驶员存在过度的离合器打滑(6)，

x.当第二时间间隔已经过去时，所述控制器启动第二警告措施以进一步警告驾驶员存在过度的离合器打滑，所述第二时间间隔在所述第一时间间隔已经结束时开始，其中，所述第二警告措施包括所述离合器的完全接合或分离。

2.根据权利要求1所述的方法，包括以下进一步的步骤：

随着所述离合器打滑的开始而开始所述第一时间间隔(t1)。

3.根据权利要求1所述的方法，包括以下进一步的步骤：

在所述离合器打滑开始后的预定的短时间之后开始所述第一时间间隔(t1)。

4.根据权利要求1，2或3中的任一项所述的方法，将上述步骤c替换为以下步骤：

d.启动车辆速度的测量，

e.仅在以下情况时启动所述第一警告：

所述车辆在所述预定的第一时间间隔期间的行驶距离小于所述预定行驶距离，且所述测量到的车辆速度低于预定的车辆速度值。

5.根据权利要求1，2或3中的任一项所述的方法，将上述步骤c替换为以下步骤：

d.启动车辆速度增加的测量，

e.仅在以下情况时启动所述第一警告：

所述车辆在所述预定的第一时间间隔期间的行驶距离小于所述预定行驶距离，且所述测量到的车辆速度增加低于预定的车辆速度增加值。

6.根据权利要求1，2或3中的任一项所述的方法，将上述步骤c替换为以下步骤：

d.启动车辆速度的测量，

e.启动车辆速度增加的测量，

f.仅在以下情况时启动所述第一警告：

所述车辆在所述预定的第一时间间隔期间的行驶距离小于所述预定行驶距离，且所述测量到的车辆速度低于预定的车辆速度值，且所述测量到的车辆速度增加低于预定的车辆速度增加值。

7.根据权利要求1所述的方法，所述第一警告措施包括点亮所述车辆的驾驶员舱内的灯和/或使蜂鸣器发声。

8.根据权利要求1，2，3或7所述的方法，其中所述第一时间间隔为4至10秒长。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二时间间隔为2至10秒长。

10.根据权利要求1，2，3，7或9所述的方法，其中所述方法仅在所述车辆的换档杆被置于指令前进行驶的档位时使用。

Images