CN103158715A - 在线控换挡变速器中提供空挡拖行模式的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在线控换挡变速器中提供空挡拖行模式的方法和系统，所述方法和系统一旦检测到触发事件时，通过当已经使用变速器控制机构选择泊车挡、点火开关打开和发动机关闭时或者当通过显示空挡拖行模式选项在具有线控换挡变速器的车辆中提供空挡拖行模式一旦检测到特定的一系列事件，例如打开点火开关、压下并保持制动踏板以及选择泊车，则取消空挡拖行模式。当在空挡拖行模式中，变速器将停留在空挡，而不会自动地换挡至泊车挡或者使用电池电力，从而能够使车辆被长距离地拖行，而不会消耗电池电力。

Description

在线控换挡变速器中提供空挡拖行模式的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的自动变速器领域，更具体涉及用于在线控换挡变速器（shift-by-wire transmission）中提供空挡拖行模式的方法和系统。

背景技术

传统自动变速器包括用来控制机动车辆的变速器的变速器控制装置。变速器控制装置用于选择多个范围（ranges），例如：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自由地被移动（例如当被拖行时）；倒车挡，其中变速器允许车辆向后移动；以及一个或多个行驶挡范围，行驶挡范围使得车辆能够向前移动。通常，变速器控制装置是以连杆（lever）的形式通过机械连接（例如缆绳或液压线路）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范围，机械连接物理地将变速器切换到所选择的设置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变速器范围，并且在一些情形下（例如当将要拖动该车辆时）能够将变速器控制机构移动至空挡。

为了进行自动传动比（gear ratio）换挡，传统自动变速器利用多个摩擦元件。宽泛地说，这些摩擦元件可以被描述为扭矩建立元件，尽管更通常地它们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（ratioupshift）期间，总体转速比（也就是变速器输入轴转速与变速器输出轴转速的比率）减小。对于任何给定车速随着发动机节气门设置增大，或者当随着发动机节气门设置减小车速下降时，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则仍保持类似。具有多个行星齿轮组的自动变速器换挡伴随着应用和/或释放摩擦元件以改变速度和扭矩关系以及通过行星齿轮组改变扭矩路径。通常是基于变速器控制装置的位置而液压或者机械地驱动摩擦元件。

在线控换挡变速器布置中，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电线（wire）将电信号发送至电子控制器，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。控制装置不再需要以连杆的形式存在，因为控制装置不再移动机械连接以控制变速器。相反，控制装置通常为用于命令变速器在变速器范围之间切换的机电界面（例如，一系列按键、连杆或者旋钮）。通常采用通过车辆上的电池提供电力的电子显示器来指示变速器的当前范围并且该显示器必须是开启的，从而需要汲取电力以便于使驾驶员知晓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“返回至泊车挡”特征，以在驾驶员离开车辆或电池提供的电压在特定的“阈值拖行电平”（thresTow level）之下自动地将变速器换挡为泊车挡。参见例如美国专利3,937,105、4,892,014以及7,156,218。当发生特定触发事件（例如当车辆以低于校准速度行驶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阻止了车辆的不希望的移动。

尽管这样的特征在非常多的驾驶状况下是有用的，当驾驶员希望离开车辆并使车辆保持在空挡时这样的特征是不利的。在许多车辆中，由于规章需求，当变速器处于泊车挡以外的任何挡位设置时，电子显示器都必需打开。因此，如果驾驶员将变速器置于空挡以拖动车辆，则电子显示器将保持打开并且最终会随着车辆被拖行很长距离（例如，当车辆在越野之旅中被拖在休闲越野汽车（recreational vehicle）后面时）而消耗电池。

如上讨论可见，现有技术需要一种即使驾驶员离开车辆也能够使变速器保持在空挡设置并且还不会在拖行中导致电池被消耗的方法。

发明内容

本发明涉及用于为置于多种挡位范围（例如泊车挡、行驶挡以及空挡）并且具有自动返回至泊车挡的特征的线控换挡变速器提供空挡拖行模式的系统，该自动返回至泊车挡的特征用于当因驾驶员准备离开车辆而车辆以极低的速度行驶或者处于停止状况时使变速器换挡至泊车挡。系统包括用于确定驾驶员希望哪个变速器范围或模式的变速器控制机构。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各种范围和模式。

在优选实施例中，空挡拖行模式使得变速器在相对较长的时间段内防止自动换挡至泊车挡并且不需要系统被供电，以允许车辆能够被长距离拖行而不消耗电池。通过控制器执行两步的方法进入空挡拖行模式，其中，首先显示空挡拖行选项，然后当该选项被选择时，启用空挡拖行模式。所述系统具有显示器，当已经使用变速器控制机构选择了泊车挡、点火开关打开并且发动机关闭时，或者当已经推动了信息按钮时，显示器用于显示空挡拖行选项。一旦检测到所述制动踏板应用时，出现空挡拖行模式的显示。一旦检测到信息按钮已经被推动时，出现空挡拖行模式的显示。一旦检测到脚刹已经被踩下时，进入空挡拖行模式。一旦检测到变速器已经换挡至空挡时，进入空挡拖行模式发生。在进入空挡拖行模式、打开车门或打开点火开关之后，显示器仅激活有限量的时间，从而不会从车辆消耗电力。控制器还被配置为一旦检测到已经选择了空挡拖行选项时、脚刹已经被踩下时或变速器已经换挡至空挡时进入空挡拖行模式。控制器被配置为将变速器保持处于空挡，并且不会在一旦检测到触发事件时自动换挡至泊车挡，并且控制器被配置为一旦检测到特定的系列事件时取消空挡拖行。所述触发事件优选由检测到点火开关已经关闭、驾驶员已经离开车辆或者已经松开泊车制动器构成。所述触发事件还可由泊车踏板已经松开、所述点火开关被关闭或驾驶员座椅安全带被松开构成。所述一系列事件包括下面的事件组中的至少两个事件，所述事件组由打开点火开关、压下并保持制动踏板以及选择泊车挡组成。

所述方法还包括显示所述空挡拖行模式已经被取消。

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。

附图说明

图1为显示包含根据本发明的用于在线控换挡变速器中提供空挡拖行模式的系统的车辆的图。

图2为图1中系统的基础示意图。

图3为显示根据本发明一个优选的实施例在图1的系统中采用的用于进入空挡拖行模式的控制程序的流程图。

图4为显示根据另一优选的实施例在图1的系统中采用的用于退出空挡拖行模式的控制程序的流程图。

具体实施方式

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，随后至动力系20的其它部分并最终传输至驱动轮22。车辆10显示为后轮驱动车辆，但是可以采用包括前轮驱动系统或者全轮驱动系统的任何类型的动力系设置。此外，尽管发动机12显示为内燃发动机，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用于确定是否驾驶员车门32为打开的。座椅安全带传感器40确定是否座椅安全带41为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上而控制传动比的变化。来自发动机12的发动机扭矩分配至液力变矩器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，涡轮轴也是变速器输入轴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R1以及旋转地支撑在行星架122上的行星小齿轮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））具有较小的节圆的中心齿轮S3、扭矩输出环形齿轮R3、较大节圆的中心齿轮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，该长小齿轮P2/3可驱动地啮合短行星小齿轮P3和扭矩输出环形齿轮R3。长行星小齿轮P2/3也是可驱动地啮合短行星齿轮P3。短行星小齿轮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，该扭矩输出轴124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。单式齿轮组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 ratio gearset）。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以及流体动力学耦合模式开始之后将变速器输入轴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以及动力系控制模块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。提供诸如换挡模块156的变速器控制机构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键158，每个代表一个不同的变速器范围。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（例如当被拖行时）；倒车挡，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（其能够使车辆10进行前进移动）。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范围，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）的输入变换前进挡传动比（shift forward ratio）。如图2所示，换挡模块按钮158标识有总体对应于几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为驾驶员显示进入了哪个范围。此外，换挡模块156从能在紧急情况下换挡至空挡拖行模式的超越按钮165以及使消息中心160将额外信息提供给驾驶员的信息按钮170接收信号。优选地，超越按钮165具有防止超越按钮165被意外地被压下的壳体175。

优选地可以以多种方式进入泊车挡设置。特别地，驾驶员可通过按下“P”按钮选择泊车挡，且动力系控制模块152随后检查以查看车辆10当前是否以低于极其低的速度行驶或者静止，并且如果是，则指示变速器范围控制模块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的动力系控制模块152自动地命令变速器范围控制模块151将变速器18换挡至泊车挡，因此而实现“返回至泊车”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会给动力系控制模块152提供信号（signal），其自动命令变速器范围控制模块151将变速器18换挡至泊车，从而再次实现“返回至泊车”特征。通过按压标有“R”的按钮而进入倒车挡范围，此时动力系控制模块152自动命令变速器范围控制模块151将变速器18换挡至倒车挡，从而使得车辆10能够向后移动。在显示的变速器实施例中，通过应用低速和倒车挡（low-and-reverse）制动器D和摩擦元件B建立倒车挡设置。通过按压一下在换挡模块156上的“N”按钮或者当车辆10行驶过快而不能安全地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，动力系控制模块152命令变速器范围控制模块151将变速器18换挡至空挡且变速器18允许车轮22自由地旋转。

通过分别按压一下“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向前移动期间低档或者“L”挡设置（未显示）可用于将变速器18保持在低挡。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122可驱动地通过输出轴126和前进摩擦元件A连接至中心齿轮S3。在以第三以及第五传动比运转期间，直接摩擦元件B可驱动地将行星架122连接至轴127，而轴127连接至大节圆中心齿轮S2。在以第四、第五以及第六前进传动比运转期间，超越（或超速）摩擦元件E通过轴128将涡轮轴118连接至复合行星架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一同应用。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递元件129连接至直接摩擦元件B的扭矩输入侧。在前进期间直接摩擦元件B的扭矩输出侧通过扭矩传递元件130连接至轴127。这种类型的变速器配置的更多细节可以在美国专利7216025中找到，在此将其引入而包含于此。

图3为显示根据本发明进入空挡拖行模式的优选方法200的流程图。总体上，通过关闭发动机12、打开点火开关以及通过菜单驱动显示器进行的输入而进入空挡拖行模式。当车辆10处于空挡拖行模式时，停用“返回至泊车挡”功能。此外，消息中心160将进入休眠模式，从而不消耗电池15，这使得车辆10能够被长距离地拖行。进入空挡拖行的优选方法200从步骤210开始，并由控制器25执行。接着，在步骤220，控制器25检查以确定车辆10是否处于泊车挡、点火开关47是否打开和发动机12是否关闭。如果不是，控制器25在步骤225中显示为灰色或其他有区别的颜色的空挡拖行选项，并简单地返回至步骤210。否则，控制器25进行到步骤230，在该步骤，驾驶员通过信息中心10中的菜单滚动查找（scroll）空挡拖行模式，然后控制器25在步骤240显示可选择的空挡拖行模式。在步骤245，控制器25确定驾驶员是否选择空挡拖行模式，如果选择了，那么控制器25在步骤250进入空挡拖行模式并且缺省的泊车特征或返回至泊车特征失灵。这样，变速器18将停留在空挡并且在检测到触发事件（例如，松开制动器48、关闭点火开关47或感测到驾驶员已经松开座椅安全带41）时不会自动换挡至泊车挡。在步骤240显示的空挡拖行选项也在检测到泊车制动器48被应用时或者在信息按钮170已经被推动时出现。然后控制器25（在步骤255）检查看“N”按钮是否已经被按下并且制动踏板48被压下，如果这些动作是肯定的，则进行到步骤265，以检查看是否线控换挡系统实现了空挡，并且控制器25在步骤270命令信息中心160显示“空挡拖行使用中”或者一些其他类似的消息，以让驾驶员知道已经成功进入“空挡拖行”模式。如果按下了任何其他按钮而未按下空挡按钮“N”并且同时已经应用了制动器(步骤272)，则在步骤275，空挡拖行模式失灵。类似地，如果在步骤265线控换挡系统仍然没有实现空挡，则在步骤275空挡拖行模式失灵并且控制器25返回到步骤225。此外，当进入空挡拖行模式、门32被打开或点火开关关闭时，消息中心160优选地断电，以允许长距离拖行而不消耗电池15，然后激活有限的时间。

图4示出了在检测到特定的一系列事件时退出空挡拖行模式的优选方法300。从开始步骤310开始，控制器25就在步骤315进行检查以确定车辆10是否处于空挡拖行模式。如果车辆10未处于空挡拖行模式，那么控制器25返回到步骤310。如果车辆10处于空挡拖行模式，那么控制器25在步骤320确定点火开关47是否处于“打开”。如果点火开关47处于打开状态，然后控制器25在步骤325进行检查看泊车按钮“P”是否已经被推动并且应用了制动器。如果不是，则保持使用空挡拖行模式（步骤330）。否则，控制器25进入到步骤335，以确定是否线控变速器18已经实现了泊车挡，在泊车挡，解除空挡拖行模式（步骤340），基于此，消息中心160显示指示空挡拖行模式已经被取消的消息。否则，控制器25在步骤345命令使用电子泊车制动器，并在步骤350在消息中心160上显示“换挡系统出错”或一些其它类似的消息。利用这种优选地方法，驾驶员可离开车辆10并且使变速器18不会自动地返回至泊车挡。此外，车辆10还可以被长距离拖行而不消耗电池。

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，可以对进入合退出空挡拖行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推动按钮，还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。

Claims (12)

1.一种用于在车辆中提供空挡拖行模式的系统，所述车辆包括点火开关、发动机、泊车制动器、信息请求开关、车门和具有自动返回至泊车挡特征的线控换挡变速器，所述系统包括：

变速器控制机构，用于控制变速器；

检测器，用于检测何时已经使用变速器控制机构选择空挡；

显示器，用于当已经使用变速器控制机构选择空挡、点火开关打开并且发动机关闭时显示空挡拖行选项或者当已经推动了信息请求开关时显示空挡拖行选项，

控制器，被配置为进入空挡拖行模式，其中，所述控制器将使线控换挡变速器处于空挡并且一旦检测到触发事件时不会自动换挡到泊车挡。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为一旦检测到空挡拖行选项已经被选择时进入空挡拖行模式。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为一旦检测到脚刹已经被踩下时进入到空挡拖行模式。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为一旦检测到变速器已经换挡至空挡时进入到空挡拖行模式。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述触发事件是由泊车制动器已经松开、点火开关已经关闭和驾驶员已经离开车辆组成的组中的一个事件。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述显示器被配置为：在进入空挡拖行模式之后、在打开车门之后或在打开点火开关之后，仅在有限的量的时间内指示空挡拖行模式是激活的，从而不从车辆消耗电力。

7.如权利要求1所述的系统，其中，控制器还被配置为：一旦检测到一系列事件时取消空挡拖行模式，其中，所述一系列事件包括由打开点火开关、压下并保持制动踏板和选择泊车组成的组中的至少两个事件。

8.一种在车辆中的线控换挡变速器中提供空挡拖行模式的方法，所述线控换挡变速器具有自动返回至泊车挡特征，所述方法包括:

显示空挡拖行模式选项；

通过选择空挡拖行模式选项进入空挡拖行模式，其中，变速器将停留在空挡而在检测到触发事件时不自动换挡到泊车挡。

9.如权利要求8所述的方法，其中，在点火开关打开且发动机关闭时，一旦检测到已经使用变速器控制机构来选择泊车挡时出现空挡拖行选项的显示。

10.如权利要求8所述的方法，其中，一旦检测到已经选择了空挡拖行选项时进入空挡拖行模式。

11.如权利要求8所述的方法，还包括：当进入空挡拖行模式、车辆的车门打开或者打开点火开关时，仅在有限的量的时间内显示空挡拖行模式是激活的，从而不从车辆消耗电力。

12.如权利要求8所述的方法，还包括：一旦检测到一系列事件时取消空挡拖行模式，其中，所述一系列事件包括由打开点火开关、压下并保持制动踏板以及选择泊车挡组成的一组事件中的至少两个事件。

Images