CN105008169B - 车辆的换档操作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供具有具备输入侧副变速器和输出侧副变速器的手动变速器并且能防止由换档误操作造成的超速运行或欠速运行的车辆的换档操作装置。因此，在本发明中，在具有具备输入侧副变速器(2)和输出侧副变速器(3)的手动式变速装置(1)的车辆的换档操作装置中，具有：检测主轴转速的主轴转速传感器(5)；检测离合器踏板的位置的传感器(81、82)；以及控制装置(10)，控制装置(10)具有探测控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)的功能和判定探测到的齿轮级是否合适的功能。

Description

车辆的换档操作装置
技术领域
本发明涉及具有具备输入侧副变速器(半档副变速器(splitter))和输出侧副变速器(高低档副变速器(range))的手动变速器(变速器)的车辆的换档操作。
背景技术
在大型卡车中，有时在主变速器中设置高低切换用副变速器，作为该副变速器，存在输入侧的半档副变速器和输出侧的高低档副变速器。
在用于大型卡车等设有半档副变速器和高低档副变速器的类型的手动变速器中，当变速时使用变速杆和开关，因此与所谓的“轿车”相比，变速操作变得非常复杂。
例如，由于变速时的误操作(换档误操作)，当打算变速为高速侧的齿轮级却变速为低速侧的齿轮级时(例如，在打算从三档变速为四档却变速为一档的情况下)，转速变得过高(超速旋转、超速运行)，在最严重的情况下，使发动机或驱动系部件破损。
另一方面，由于换档误操作，当打算变速为低速侧的齿轮级却变速为高速侧的齿轮级时(例如，在打算从四档变速为三档却变速为六档的情况下)，转速变得过低(欠速运行)，低于怠速转速，有可能引起发动机熄火。
作为其它现有技术，存在利用齿轮位置开关检测所有齿轮级，防止超速旋转的技术(例如，参照专利文献1)。但是，该技术(专利文献1)将具有自动变速器的车辆作为对象，无法应用于具有手动变速器的车辆。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2001－248720号
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供具有具备输入侧副变速器(半档副变速器)和输出侧副变速器(高低档副变速器)的手动变速器(变速器)、能防止由换档误操作造成的超速运行或欠速运行的车辆的换挡操作装置。
用于解决问题的方案
本发明的车辆的换档操作装置
具有具备输入侧副变速器(半档副变速器2)和输出侧副变速器(高低档副变速器3)的手动式变速装置(变速器1)，上述车辆的换档操作装置的特征在于，
具有检测主轴转速的主轴转速传感器(5)、检测离合器踏板的位置的传感器(81、82)以及控制装置(10)，
控制装置(10)具有探测控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)的功能以及判定探测到的齿轮级是否合适的功能。
在本发明中，优选检测上述离合器踏板的位置的传感器(81、82)包括：第1传感器(平时接通、当踩踏离合器踏板时关断的开关81)，其检测离合器踏板是否处于开始踩踏的状态；以及第2传感器(平时关断、当离合器踏板被踩到底时接通的开关82)，其检测离合器踏板是否被踩到底。
或者优选检测上述离合器踏板的位置的传感器是测量离合器踏板移动量的离合器行程传感器。
另外，在本发明中，具备：测量输出侧副变速器(高低档副变速器3)的转速的输出侧副变速器转速测量装置(高低档副变速器转速传感器7)；以及
检测输入侧副变速器(半档副变速器2)的位置的输入侧副变速器位置检测装置(半档副变速器位置传感器6)，
上述控制装置(10)具有如下功能：
当探测控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)时，基于检测上述离合器踏板的位置的传感器(81、82)的输出来判断离合器(9)是处于完全分离状态，还是处于完全接合状态，还是处于没有完全分离但也没有完全接合的状态(所谓的“半离合”状态)；
在离合器(9)是完全分离状态或者完全接合状态的情况下，基于由上述输出侧副变速器转速测量装置(7)测量的输出侧副变速器转速、由主轴转速传感器(5)测量的主轴转速以及由输入侧副变速器位置检测装置(6)测量的输入侧副变速器位置来确定该控制周期中的齿轮比；
在离合器(9)处于没有完全分离但也没有完全接合的状态(所谓的“半离合”状态)的情况下，基于由上述输出侧副变速器转速测量装置(7)测量的输出侧副变速器转速、由主轴转速传感器(5)测量的主轴转速以及由输入侧副变速器位置检测装置(6)测量的输入侧副变速器位置的平均值(例如，移动平均的平均值)来确定该控制周期中的齿轮比(当前齿轮比)；以及
利用齿轮比与齿轮级的预先确定的关系，根据该控制周期中的齿轮比(当前齿轮比)确定该控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)。
而且，优选在本发明中，上述控制装置(10)具有如下功能：当离合器(9)被分离、进行了换档时，在由主轴转速传感器(5)测量的主轴转速和由输出侧副变速器转速测量装置(7)测量的输出侧副变速器转速中的任意一者比超速旋转(所谓的“超速运行”)的阈值(阈值(高))高，或者由主轴转速传感器(5)测量的主轴转速和由输出侧副变速器转速测量装置(7)测量的输出侧副变速器转速中的任意一者比低速旋转(所谓的“欠速运行”)的阈值(阈值(低))低的情况下，判定为换档操作错误，在离合器(9)被接合之前的阶段，使警告装置(例如，换档误操作警告用蜂鸣器12)工作。
发明效果
根据具备上述构成的本发明，控制装置(10)构成为，探测控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)，判定探测到的齿轮级是否合适，因此即使是手动式变速装置，也与自动变速器同样地能防止由换档的误操作造成的超速旋转(所谓的“超速运行”)或者低速旋转(所谓的“欠速运行”)，能防止由超速旋转造成的发动机或驱动系部件的破损，或者由低速旋转造成的发动机熄火。
换句话说，根据本发明，即使不具备自动变速器，也能在检测控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)、检测出的齿轮级不合适的情况下判定为是换档的误操作，在离合器(9)被接合之前的阶段，通过例如蜂鸣器(12)等警告装置通知司机。
然后，被通知了换档的误操作的司机能避免在不合适的齿轮级的状态下连接离合器，因此能将由超速旋转造成的发动机或驱动系部件的破损或者由低速旋转造成的发动机熄火防患于未然。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的框图。
图2是表示在实施方式中检测控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)的控制的流程图。
图3是详细地表示图2中的当前齿轮级检测控制的流程图。
图4是表示确定控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)的表格的一例的图。
图5是表示在实施方式中判定换档的误操作的控制的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
在图1中，用附图标记100表示整个车辆的换档操作装置，其具备：主变速器(变速器)1、输入侧副变速器(半档副变速器)2、输出侧副变速器(高低档副变速器)3、离合器踏板4、离合器9以及作为控制机构的控制单元10。
变速器1具备主轴转速传感器5、空档位置传感器51以及倒档位置传感器52。主轴转速传感器5、空档位置传感器51、倒档位置传感器52均经由输出信号线Li与控制单元10连接。
半档副变速器2具备半档副变速器位置传感器6，高低档副变速器3具备高低档副变速器转速传感器7和高低档副变速器位置传感器71。半档副变速器位置传感器6、高低档副变速器转速传感器7、高低档副变速器位置传感器71均经由输出信号线Li与控制单元10连接。
离合器踏板4具备踏板臂41和踏板主体42，踏板主体42固定设置于踏板臂41的前端。
与踏板主体42分离的一侧的端部绕旋转轴4Bs摇动自如地轴支于踏板臂41。并且，旋转轴4Bs设于离合器踏板支架4B，上述离合器踏板支架4B设于未图示的司机座位前的地板附近。
离合器踏板支架4B具有水平部4Bh和垂直部4Bv，是将L字倒过来的形状。
在离合器踏板支架4B的水平部4Bh中固定设置有第1离合器踏板位置传感器81。并且，在垂直部4Bv中固定设置有第2离合器踏板位置传感器82。
第1离合器踏板位置传感器81是检测离合器踏板4是否处于开始踩踏的状态(是否被踩踏)的传感器，是平时接通、当踩踏离合器踏板4时关断的开关。
第2离合器踏板位置传感器82是检测离合器踏板4是否被踩到底的开关。在离合器踏板4被踩到底的情况下，第2离合器踏板位置传感器82成为接通，输出该含义的信息。
第1离合器踏板位置传感器81、第2离合器踏板位置传感器82均经由输出信号线Li与控制单元10连接。
车辆的换档操作装置100在未图示的仪表板内具备半档副变速器位置灯11和警报蜂鸣器(换档误操作警告蜂鸣器)12。
半档副变速器位置灯11、警报蜂鸣器12均经由控制单元10由控制信号线Lo连接。
虽未图示，但也可以代替警报蜂鸣器12或者在警报蜂鸣器12的基础上设置其它警报机构(例如，警报用的发光装置等)。
控制装置10具有在各控制周期中探测齿轮级(当前齿轮级；当前档位)的功能以及判定探测到的齿轮级是否合适的功能。
控制装置10具有如下功能：当按各个控制周期探测齿轮级(档位)时，基于检测离合器踏板4的位置的传感器(81、82)的输出来判断是离合器9是处于完全分离状态，还是处于离合器9完全接合状态，还是处于没有完全分离但也没有完全接合的状态(所谓的“半离合”状态)。
另外，控制装置10具有如下功能：在离合器9完全分离的状态的情况下，基于由高低档副变速器转速传感器7测量的高低档副变速器转速、由主轴转速传感器5测量的主轴转速以及由半档副变速器位置传感器6测量的半档副变速器位置来确定该控制周期中的齿轮比。
而且，控制装置10具有如下功能：在处于离合器9没有完全分离但也没有完全接合的状态(所谓的“半离合”状态)的情况下，基于由高低档副变速器转速传感器7测量的高低档副变速器转速、由主轴转速传感器5测量的主轴转速以及由半档副变速器位置传感器6测量的半档副变速器位置的平均值(例如，移动平均的平均值)来确定该控制周期中的齿轮比(当前齿轮比)。
另外，控制装置10具有如下功能：基于齿轮比与齿轮级的预先确定的关系，根据该控制周期中的齿轮比(当前齿轮比)确定该控制周期中的齿轮级(当前齿轮级)。
而且，控制装置10具有如下功能：当离合器9被分离，进行了换档时，在是由主轴转速传感器5测量的主轴转速和由高低档副变速器转速传感器7测量的高低档副变速器转速中的任意一者比超速旋转(所谓的“超速运行”)的阈值(阈值(高))高、或者由主轴转速传感器5测量的主轴转速和由高低档副变速器转速传感器7测量的高低档副变速器转速中的任意一者比低速旋转(所谓的“欠速运行”)的阈值(阈值(低))低中的任一种情况下，判定为换档操作错误，在离合器9被接合之前的阶段，使警告装置(例如，换档误操作警告用蜂鸣器12)工作。
下面，一边基于图2的流程图并参照图1，一边说明在各个控制周期中检测当前齿轮级(该控制周期的时点下的齿轮级：以下称为“档位”)的控制。
在图2的步骤S1中，控制单元10根据来自设于变速器1的空档位置传感器51的输出信息来判断当前(该控制周期)的状态是否是空档。
如果当前的状态是空档(步骤S1为“是”)，则进入步骤S2，如果当前的状态不是空档(步骤S1为“否”)，则进入步骤S3。
在步骤S2中，判断该控制周期中的档位为“空档”，结束该控制周期。
在步骤S3(在该控制周期中的档位不是空档的情况下)中，控制单元10根据来自设于变速器1的倒档位置传感器52的输出信息来判断当前的状态是否是倒档(后退)。
如果当前状态是倒档(后退)(步骤S3为“是”)，则进入步骤S4，如果当前状态不是倒档(后退)(步骤S3为“否”)，则进入步骤S7。
在步骤S4(在该控制周期中成为倒档的情况下)中，控制单元10根据来自设于作为副变速器的半档副变速器2的半档副变速器位置传感器6的输出信息来判断在当前(该控制周期)半档副变速器2是成为“低”还是成为“高”。
如果半档副变速器2成为“低”，则进入步骤S5，判断为在该控制周期中成为倒档“低”，结束控制周期。
如果半档副变速器2成为“高”，则进入步骤S6，判断为在该控制周期中成为倒档“高”，结束控制周期。
在步骤S7(在该控制周期中没有成为倒档的情况下)中，控制单元10例如根据高低档副变速器转速传感器7的输出信息判断车辆是停止中还是向前方行进中。如果车辆是停止中(步骤S7是“停止中”)，则进入步骤S8，判断为档位不明，结束控制周期。
另一方面，车辆如果是向前方行进中(步骤S7是“车辆向前方行进中”)，则进入步骤S9，开始当前(该控制周期)的档位检测控制。
在步骤S9之后，进入步骤S10并判断当前的档位(当前齿轮级检测控制)，结束控制周期。
图2的流程图表示直至检测出档位为止的基本控制。
而图3的流程图表示步骤S9、S10中的档位检测控制(当前齿轮级检测控制)的详细内容。
在图3的齿轮级检测控制(档位检测控制)中，在步骤S11中，控制单元10根据来自第1离合器踏板位置传感器81的输出信息判断是否已开始踩踏离合器踏板4。如果离合器踏板4未被踩踏(步骤S11中为“否(离合器未被踩踏)”)，则进入步骤S12，如果离合器踏板4已被踩踏(步骤S11中为“是(离合器已被踩踏)”)，则进入步骤S13。
在步骤S12(步骤S11中为“否(离合器未被踩踏)”)中，根据来自高低档副变速器轴转速传感器7的高低档副变速器轴转速信号、来自主轴转速传感器5的主轴的转速信号、来自高低档副变速器位置传感器71的高低档副变速器位置信息、来自半档副变速器位置传感器6的半档副变速器位置信息运算当前的齿轮比。然后，进入步骤S15。
当运算时，也可以使用将上述信息作为参数的函数(计算公式)。或者也可以使用特性图或专用的表格。
作为运算齿轮比的公式的一例，例如有“齿轮比＝根据半档副变速器位置算出的齿轮比×主轴转速×高低档副变速器轴转速×根据高低档副变速器位置算出的齿轮比”的公式。
此外，在步骤S12中当运算当前的齿轮比时，也可以省略来自高低档副变速器位置传感器71的高低档副变速器位置信息。
在步骤S13(步骤S11中为“是(离合器被踩踏)”)中，控制单元10根据来自第2离合器踏板位置传感器82的输出信息来判断离合器踏板4被踩到底(是)还是半离合状态(否)。
步骤S13是在步骤S11中离合器踏板4被踩踏的情况下的逻辑电路，因此如果没有输出来自第2离合器踏板位置传感器82的信息、离合器踏板4未被踩到底，则在该控制周期中，离合器踏板4被判断为“虽被踩踏但未被踩到底的状态”，即“半离合”的状态。
在步骤S13中，如果离合器踏板4被踩到底(步骤S13为“是”)，则进入步骤S12。
另一方面，如果是半离合状态(步骤S13为“否”：来自第2离合器踏板位置传感器82的信息未被输出的状态)，则进入步骤S14。
在步骤S14中，基于来自各传感器的信息(来自高低档副变速器轴转速传感器7的高低档副变速器转速信号、来自主轴转速传感器5的主轴转速信号、来自高低档副变速器位置传感器71的高低档副变速器位置信息、来自半档副变速器位置传感器6的半档副变速器位置信息)的移动平均，推定当前的齿轮比后进入步骤S15。
在此，作为求出较大地变动的参数的平均值的方法的一例例示了移动平均，但未必一定限于移动平均。只要是求出较大地变动的参数的平均值的方法即可，不限于移动平均，可适当地采用。
在步骤S14中，在运算当前的齿轮比的情况下，也能省略来自高低档副变速器位置传感器71的高低档副变速器位置信息。
在步骤S15中，控制单元10使用在步骤S12中运算出的齿轮比、或者在步骤S14中推定出的齿轮比、以及图4的表格来确定当前的档位(当前齿轮级)。然后，结束该控制周期。
在此，图4的表格表示各档位、此时的总传动比(当前的齿轮速比)(图4的“Gearratio”)、主齿轮速比、由半档副变速器位置传感器6检测出的半档副变速器的位置(高或者低)、由高低档副变速器位置传感器71检测出的高低档副变速器的位置(高或者低)的关系的一例。
另外，能不仅通过图4的表格、还通过例如计算公式并根据在步骤S12中运算出的齿轮速比、在步骤S14中推定出的齿轮速比来求出当前的档位(当前齿轮级)。
图5表示判定是否进行了错误的换档操作的控制(判定换档的误操作的控制；误变速操作判定的控制)。
错误的换档操作是指，当在换档操作后连接离合器时转速变得过高(超速旋转、超速运行)的这种换档操作、或者当在换档操作后连接离合器时转速变得过低(欠速运行)的这种换档操作。
在图5的步骤S21中，控制单元10根据来自第1离合器踏板位置传感器81的输出信息来判断离合器踏板是否被踩踏(离合器分离杠杆是否成为开始踩踏的位置)。
如果离合器踏板未被踩踏(步骤S21为“否”；第1离合器踏板位置传感器81接通；在步骤S21中为“离合器未被踩踏”)，则也没有进行换档的误操作，因此该控制周期结束。
在离合器踏板被踩踏的情况下(步骤S21为“是”；第1离合器踏板位置传感器81为关断；步骤S21中为“离合器被踩踏”)，进入步骤S22，判断是否进行了换档操作(在图5的步骤S22中标记为“是否进行了变速”)。
在步骤S22中，判断该控制周期中的档位与紧前的控制周期中的档位相同还是不同。如果该控制周期中的档位与紧前的控制周期中的档位相同，则判断为未进行换档操作(未进行变速)。另一方面，如果该控制周期中的档位与紧前的控制周期中的档位不同，则判断为进行了换档操作(进行了变速)。
在步骤S22中没有进行变速的情况下(步骤S22为“是”)，由于也未进行换档的误操作，因此该控制周期结束。另一方面，在步骤S22中进行了变速的情况下(步骤S22为“否”)，进入步骤S23。
在此，在步骤S22为“否(进行了变速)”的情况下，离合器被完全分离。其原因是，如果离合器未被完全分离，则无法进行变速。即，如果步骤S22为“否”，则成为离合器完全分离的状态。
在步骤S23中，判断是不是主轴转速和高低档副变速器转速中的任意一者比超速旋转(所谓的“超速运行”)的阈值(高的阈值)高，或者是不是主轴转速和高低档副变速器转速中的任意一者比低速旋转(所谓的“欠速运行”)的阈值(低的阈值)低。
更详细地，在步骤S23中，判定是否符合
(A)主轴转速比超速运行的阈值(主轴转速中的高阈值)高、
(B)主轴转速比欠速运行的阈值(主轴转速中的低阈值)低、
(C)高低档副变速器转速比超速运行的阈值(高低档副变速器转速中的高阈值)高、
(D)高低档副变速器转速比欠速运行的阈值(高低档副变速器转速中的低阈值)低、
中的任意一者。
如上所述，由主轴转速传感器5测量主轴转速，由高低档副变速器转速传感器7测量高低档副变速器转速。
此外，根据车辆100的规格等，以具体情况具体分析的方式预先设定“超速运行的阈值”、“欠速运行的阈值”。
在符合上述(A)、(C)的情况下，判断为主轴转速或高低档副变速器转速过高，有超速旋转(超速运行)的可能性。即，判断为进入比合适的齿轮级低的齿轮级，如果在该状态下连接离合器，则由于超速旋转，发动机或驱动系部件有可能破损。
另一方面，在符合上述(B)、(D)的情况下，判断为主轴转速或高低档副变速器转速过低，有可能成为低速旋转(欠速运行)。即，判断为进入比合适的档位(齿轮级)高的档位(齿轮级)，如果在该状态下连接离合器，则有可能引起发动机熄火。
因而，如果符合上述(A)～(D)中的任意一者(步骤S23为“是”)，则判断为档位(当前齿轮级)不合适，是换档误操作，进入步骤S24。
另一方面，在不符合上述(A)～(D)中的任意一者的情况下(步骤S23为“否”)，判断为档位(当前齿轮级)是合适的，结束该控制周期。
在步骤S24中，通过例如蜂鸣器12(换档误操作警告蜂鸣器；参照图1)等对司机警告在换档中存在误操作，档位(当前齿轮级)不合适的含义。
如上所述，如果步骤S22为“否”，则离合器9被完全分离，在步骤S24的阶段中，离合器9未被接合。
如果在步骤S24的阶段中对司机进行警告，则司机察觉到“在换档中存在误操作，档位(当前齿轮级)不合适”的含义，能不连接离合器9地进行必要的操作(例如，再次换档等)。
因此，即使符合上述(A)～(D)中的任意一者，在连接离合器9之前的阶段司机也能采取所需的措施，因此发动机或驱动系部件破损被防患于未然，并且还防止引起发动机熄火。
在步骤S24的阶段，在对司机进行警告后，该控制周期结束。
备注：图示的实施方式终究是例示，不是旨在限定本发明的技术范围的记述。
附图标记说明
1…主变速器/变速器
2…输入侧副变速器/半档副变速器
3…输出侧副变速器/高低档副变速器
4…离合器踏板
5…主轴转速传感器
6…半档副变速器位置传感器
7…高低档副变速器转速传感器
9…离合器
10…控制机构/控制单元
81…第1离合器踏板位置传感器
82…第2离合器踏板位置传感器

Claims (2)

1.一种车辆的换档操作装置，具有具备输入侧副变速器和输出侧副变速器的手动式变速装置，其特征在于，
具有检测主轴转速的主轴转速传感器、检测离合器踏板的位置的传感器、测量输出侧副变速器的转速的输出侧副变速器转速测量装置、检测输入侧副变速器的位置的输入侧副变速器位置检测装置以及控制装置，
控制装置具有探测控制周期中的齿轮级的功能以及判定探测到的齿轮级是否合适的功能，
在探测控制周期中的齿轮级的功能中，根据上述离合器踏板的位置、输出侧副变速器的转速、主轴转速以及输入侧副变速器的位置来探测控制周期中的齿轮级，
上述控制装置具有如下功能：
当探测控制周期中的齿轮级时，基于检测上述离合器踏板的位置的传感器的输出来判断离合器是处于完全分离状态，还是处于完全接合状态，还是处于没有完全分离但也没有完全接合的状态；
在离合器是完全分离状态或者完全接合状态的情况下，基于由上述输出侧副变速器转速测量装置测量的输出侧副变速器转速、由主轴转速传感器测量的主轴转速以及由输入侧副变速器位置检测装置测量的输入侧副变速器位置来确定该控制周期中的齿轮比；
在离合器处于没有完全分离但也没有完全接合的状态的情况下，基于由上述输出侧副变速器转速测量装置测量的输出侧副变速器转速、由主轴转速传感器测量的主轴转速以及由输入侧副变速器位置检测装置测量的输入侧副变速器位置的平均值来确定该控制周期中的齿轮比；以及
利用齿轮比与齿轮级的预先确定的关系，根据该控制周期中的齿轮比确定该控制周期中的齿轮级。
2.根据权利要求1所述的车辆的换档操作装置，
上述控制装置具有如下功能：当离合器被分离、进行了换档时，在由主轴转速传感器测量的主轴转速和由输出侧副变速器转速测量装置测量的输出侧副变速器转速中的任意一者比超速旋转的阈值高，或者由主轴转速传感器测量的主轴转速和由输出侧副变速器转速测量装置测量的输出侧副变速器转速中的任意一者比低速旋转的阈值低的情况下，判定为换档操作错误，在离合器被接合之前的阶段，使警告装置工作。
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