CN109196242A - 用于控制离合器的自动断开和闭合的方法和装置 - Google Patents

用于控制离合器的自动断开和闭合的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种用于控制变速器输入离合器的自动断开的方法，该变速器输入离合器将驱动马达链接至车辆的换挡机构，驾驶员具有用于该换挡机构的换挡杆，该换挡杆能够在多个操作位置之间移动，这些操作位置包括自动运行位置，在该自动运行位置中，换挡决策由用于控制变速器的单元承担，其特征在于，在用于该变速器的自动运行的模式中，当满足特定的行驶条件时，输入离合器在该车辆的移动期间自动地断开，以便暂时地允许该车辆的滑行移动。

Description

用于控制离合器的自动断开和闭合的方法和装置
本发明涉及对针对车辆滑行移动的车辆牵引系的自动断开的控制。
更具体地，本发明的主题是一种用于控制变速器输入离合器的自动断开的方法，该变速器输入离合器将驱动发动机链接至车辆换挡机构，驾驶员具有用于该换挡机构的换挡杆，该换挡杆能够在多个功能性位置之间移动，该多个功能性位置包括自动运行位置，在该自动运行位置，换挡决策由该变速器的控制单元承担。
本发明的另一个主题是一种用于控制变速器输入离合器的自动断开的装置，该变速器输入离合器将车辆驱动发动机链接至换挡机构，该装置包括被置于该变速器的计算单元的控制下的离合器控制致动器和驾驶员可用的挡位控制接口，该装置与该驱动发动机的计算单元交换转矩请求，该挡位控制接口被置于该车辆内部。
称为“e-clutch”的电子离合器系统经常与手动控制的变速器相关联。所提出的某些系统在一方面组合了适用于手动变速箱的自动离合器以便不必在堵车中使用左踏板，并且在另一方面组合了“停止/启动”功能，从而在减速期间切断发动机以将车辆设置到滑行模式。
电子离合器系统可以对常规的离合器控制添加在没有驾驶员干预的情况下致动离合器的可能性。该系统还可以通过采取具有以下功能的完全电子控制状态来与常规的离合器控制并行地运行，这些功能被称为：
-“滑行停止(Coasting stop)”，其中，在车辆停止之前对于低于20km/h的速度切断发动机，
-“怠速行进(Sailing idle)”：发动机怠速运行，车辆行驶，脚抬起，
-“行进停止(Sailing stop)”：发动机切断，车辆行驶，脚抬起。
当尤其用于在怠速时切断发动机的电子离合器系统与手动控制的变速箱相关联时，此系统作用在离合器上。该系统不干预齿轮传动比的同步或解除同步或是其接合或解除接合。
通过公开文献US 2009/0000851，已知一种具有变矩器的辅助自动变速器控制挡杆，该辅助自动变速器控制挡杆可以沿第一方向手动地移动离开空挡位置来选择带有发动机制动的运行模式，并且沿与第一方向相反的第二方向移动来选择第二滑行运行模式，在该第二滑行运行模式中，发动机被解除连接。这种手动控制的辅助挡杆通过与液压离合器相关联的变矩器来驱动传动链系的脱开或接合。然而，该手动控制的辅助挡杆与挡位控制功能无关。
本发明旨在使怠速行进功能和滑行停止功能与自动化的变速器的换挡功能相关联。
为此目的，本发明提出了，在变速器的自动运行模式中，当满足特定的行驶条件时输入离合器在车辆移动期间自动地断开以暂时地允许车辆滑行移动。
该变速器的控制单元可以通过有线电网络与该发动机的控制单元直接通信以尤其交换转矩请求。
在优选的实施例中，这种自动离合器断开控制与卫星定位和/或导航系统耦合，以便利用此系统的预测性数据来管理该离合器的自动断开和闭合。
于是，驾驶员所具有的在车辆内部可用的控制接口具有功能性位置来在该变速器上施行运行模式，在该运行模式中，当满足特定的行驶条件时该输入离合器在该车辆的移动期间自动地断开以暂时地允许该车辆滑行移动。
该接口可以是换挡杆，该换挡杆具有功能性位置来在该变速器上施行运行模式，在该运行模式中，当满足特定的行驶条件时该输入离合器在该车辆的移动期间自动地断开以暂时地允许该车辆滑行移动。
该接口还可以是屏幕，该屏幕向驾驶员展示触摸选择栅格，该触摸选择栅格具有用于启用运行模式的区域，在该运行模式中，当满足特定的行驶条件时该输入离合器在该车辆的移动期间自动地断开以暂时地允许该车辆的滑行移动。
本发明因此使得可以通过利用GPS(全球定位系统)定位功能的预测性数据来控制怠速行进功能和滑行停止功能来将怠速行进功能和滑行停止功能与GPS定位功能相关联。最后，本发明与非多路复用的车辆电构架兼容。
阅读对本发明的非限制性实施例的以下说明并结合附图，将更好理解本发明的其他特征和优点，在附图中：
-图1是所提出的系统的分解图，
-图2示出了离合器致动器，
-图3A至图3C展示了其运行，
-图4表示换挡杆，
-图5是与本发明兼容的挡位栅格的实例，并且
-图6A和图6B示出了触摸屏的实例，该触摸屏用作替代挡杆的接口。
图1的变速箱1例如是具有挡位控制模块1a的标准机械变速箱(BVM)。换挡杆2(图4中以其面2a再现)具有例如稳态位置，无论该换挡杆已经被从该稳态位置沿哪个方向或哪些方向移动，一旦其被释放，该换挡杆都自动地回复到该稳态位置。附图标记3指示相关联的变速器计算单元(TCU)。提供有加速度计(未表示)的机电挡位控制致动器4通过选择和换挡缆线5a、5b链接至离合器控制致动器6(图2中再现)。致动器6控制例如同心油缸型的离合器轴承(或CSC“同心从动缸”)7。致动器6到控制模块1a的连接优选地是即插即用类型的。
变速箱1可以是具有平行轴的常规手动变速箱。变速箱控制致动器1a确保挡位线路的选择，并且确保换挡到所选择的挡位线路。变速器计算单元3确保尤其在车辆启动操作、换挡操作、以及停车操作期间变速箱致动器1a和离合器致动器6的控制。该变速器计算单元还控制这些相同的致动器来在“怠速行进”或“滑行停止”阶段期间断开离合器并且将变速箱置于死点，在启用时，在这些阶段中，变速器被断开以用于使车辆暂时地以滑行模式移动。
在变速器的自动运行模式中，当满足特定的行驶条件时，输入离合器在车辆移动期间自动地断开，以便暂时地允许车辆滑行移动。车辆在识别为“滑行停止”、“怠速行进”、或甚至是“行进停止”的运行模式中的暂时的滑行移动带来出于驾驶舒适原因和出于安全要求两者的进入此特定运行模式和离开该运行模式的控制。
根据本发明，在此自动模式中，离合器的断开和闭合是在没有来自驾驶员对换挡杆的干预的情况下执行的。实际上，驾驶员具有他的或她可用的换挡杆。他或她使换挡杆在多个功能性位置之间移动，这些位置包括变速器的自动运行位置，其中，换挡决策由变速器控制单元承担。
换言之，本发明提出了将电离合器系统(“e-clutch”)与半自动变速箱控制相关联。自动的离合器断开和闭合控制因此替代常规的离合器控制而能够在特定的环境中在发动机的控制单元的控制下无需来自驾驶员的干预地致动离合器，并将换挡机构置于空挡，该控制单元分析行驶条件(速度、坡度、载荷等)和来自驾驶员的要求变速器计算单元断开或闭合输入离合器的请求。
该装置允许自动断开变速器的输入离合器，该输入离合器将发动机链接至换挡机构1。该装置包括：置于与所述驱动发动机的计算单元交换转矩请求的变速器计算单元3的控制下的离合器控制致动器6，和置于车辆内部的、驾驶员可用的挡位控制接口2、8。该装置承担离合器控制和换挡的全部范围上的控制，以确保对滑行停止和怠速行进功能的完全电子控制。
图2示出了离合器控制致动器6(绝非是限制性的)及其油储箱6a。该油储箱通过液压管线9链接至离合器从动缸(CSC)10，图3A、图3B、和图3C展示该离合器从动缸的三个功能性位置：
-图3A示出在没有来自驾驶员和来自自动控制的动作的情况下处于紧合位置的(离合器在磨损状态下闭合)的CSC 7，
-图3B示出了同一离合器CSC 7处于紧合位置，其中，离合器呈崭新的状态，
-图3C示出了同一CSC 8在驾驶员对他的或她的换挡杆加以动作情况下、或在电子离合器系统动作的情况下触发离合器的断开。
通过如以上所描述的与半自动转换模块相组合的基础性手动变速箱，所提出的总体控制策略是切换到自动模式，在该自动模式中，TCU允许根据来自发动机控制单元(ECU)的命令将变速箱切换到空挡。控制逻辑于是如下：
-在手动模式中不会自动切换到空挡，
-在自动模式中，ECU分析行驶状态、计算和传输策略性请求以启用怠速行进或滑行停止功能，这些功能涉及离合器的自动断开，
-以预测性信息项的形式(例如，在进行决策之前400ms)在车辆的电网络(CAN网络)上传输请求，
-将TCU的请求考虑在内，
-自动断开离合器，
-使接合的挡位脱离接合，并且
-通过变速箱的内部档位控制件选择空挡线路，
-TCU确定以重新接合为目标的挡位选择线路，并且使得内部控制件预先定位于该挡位选择线路，
-取决于车辆的移动速度来维持或调整该线路。
具体而言，
-离合器的断开可以继之以使得已接合的挡位脱离接合并且在换挡机构中选择空挡，
-当不再满足滑行移动条件时，可以自动地重新使得输入离合器闭合而不离开变速器的自动运行模式，
-当不再满足滑行移动条件时，变速器的控制单元可以确定有待重新接合的挡位。
-控制单元可以使得换挡机构的内部控制件重新定位于有待重新接合的挡位的线路上，并且
-可以根据车辆的速度和目标挡位确定选择线路。
在所有情况下，驾驶员与控制装置之间的接口都具有功能性位置来在变速器上施行运行模式，在该运行模式中，当满足特定的行驶条件时输入离合器在车辆移动期间自动地断开以暂时地允许车辆滑行移动。
在本发明的第一实施例中，该接口是(例如图4的)挡杆或手动选择器2，该挡杆或手动选择器使得可以将自动电子离合器断开功能结合到变速箱1的半自动控制中。换挡杆2是单稳态选择器，该单稳态选择器的控制栅格是例如图5的那样。挡杆2具有稳态位置，当其被释放时自动地回复到该稳态位置，并且具有用于启用或停用自动离合器断开模式的瞬时动作模式改换位置。在瞬时动作手动控制模式中，稳态位置位于升挡位置+或降挡位置-之间。挡杆2从稳态位置到A/M移动到右侧触发变速器在自动模式(A)与手动模式(M)之间切换。为了切换至空挡(N)，挡杆移动到左侧并且然后90°向下移动；为了切换到倒车模式，挡杆移动到左侧，并且然后90°向上移动。
显然，可以使用具有类似的或不同的控制栅格的、未描述的单稳态或多稳态的其他选择器来将自动离合器断开功能引入半自动变速箱控制中。
在图6A和图6B所展示的另一个实施例中，控制接口是屏幕8，优选地是触摸屏。屏幕8向驾驶员呈现触摸选择栅格，该触摸选择栅格包括专用于启用使得输入离合器在车辆移动期间自动地断开的运行模式的触摸区域。这在满足特定的行驶条件时发生，以便暂时地允许车辆滑行移动。
本发明还提出通过利用位置数据使得自动离合器断开功能与GPS(全球定位系统)功能相关联，以具有对具有坡度的街道和道路的预测性信息。这种关联可以被提出为对离合器的控制的特定操作选项。在由驾驶员启用该功能的情况下，控制器根据GPS所宣告的坡度施行自动离合器断开或闭合动作。离合器系统上的GPS信息及其所包括的内容可以直接地、预测性地、或直接地出现在车辆的显示屏上。
这种显示(例如未来的坡度)允许驾驶员预先将车辆设置到滑行模式。运动链系的断开和切换到空挡被提早触发和/或通过观察根据车辆的速度和该车辆的惯性计算出的时间延迟而触发。例如还可以在早期检测到障碍物、瓶颈路段、即将发生的转弯、安全模式等时预期使得离合器闭合。总而言之，所述控制可以与卫星定位和/或导航系统耦合，以便利用此系统的预测性数据来管理离合器的自动断开和闭合。
更一般地，任何导航或引导系统都可以实时地或者通过预期来承担对离合器的断开或闭合或离合器的自动动作的控制。控制装置则与卫星定位和/或导航系统耦合以便利用此系统的预测性数据来管理离合器的自动断开和闭合。
可以通过车辆的多路复用网络进行计算单元与致动器之间的控制信息的交换。然而，如果车辆的车载网络不是多路复用的，则计算单元之间的信号交换(尤其是转矩请求)可能出现问题。于是必须采用适当的信号交换模式来尤其确保扭矩请求的直接传输。在这种情况下，需要适配车辆的电构架以便尤其确保发动机和变速箱的正确的互动。这个问题的一个解决方案是启用特定于发动机计算单元上的自动传输的软件输入。这些输入允许发动机计算单元通过有线电网络与变速器的控制单元直接通信来与其交换转矩请求。发动机计算机的算法于是可以立即将变速器的帧率考虑在内。
通过此选项，在其算法可以利用自动变速器的通信协议的发动机计算单元中因此(以与多路复用发送相同的方式)将变速器转矩请求直接考虑在内。这尤其使得可以：
·抑制发动机计算机的愈合滤波器，
·在控制选择和换挡、以及离合器控制方面实施转矩管理策略，并且
·实施用于诊断记忆故障检测，记忆它们，并且施行控制自适应措施的协议。
本发明提供了许多优点。从该装置接管的时刻起，尤其对档位选择和切换策略提供的服务的非常明显的增强作用就是可察觉到的。还证明了它对离合器和变速箱的同步器的保护的有利影响。

Claims (12)

1.一种用于控制变速器输入离合器的自动断开的方法，该变速器输入离合器将驱动发动机链接至车辆换挡机构，驾驶员具有用于该换挡机构的换挡杆，该换挡杆能够在多个功能性位置之间移动，该多个功能性位置包括自动运行位置，在该自动运行位置，换挡决策由该变速器的控制单元承担，其特征在于，在该变速器的自动运行模式中，当满足特定的行驶条件时该输入离合器在该车辆的移动期间自动地断开以暂时地允许该车辆滑行移动，并且该离合器的断开继之以使得已接合的挡位脱离接合并且在该换挡机构中选择空挡。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当不再满足这些滑行移动条件时，该输入离合器自动地重新闭合而不离开该变速器的自动运行模式。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当不再满足这些滑行移动条件时，该变速器的控制单元确定有待重新接合的挡位。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，该变速器的控制单元将该换挡机构的内部控制件重新定位在该有待重新接合的挡位的线路上。
5.如前述权利要求之一所述的控制方法，其特征在于，根据该车辆的速度和目标挡位确定该选择线路。
6.如前述权利要求之一所述的控制方法，其特征在于，该变速器的控制单元通过有线电网络与该发动机的控制单元直接通信以发送其转矩请求。
7.如前述权利要求之一所述的控制方法，其特征在于，该控制方法与卫星定位和/或导航系统耦合，以便利用此系统的预测性数据来管理该离合器的自动断开和闭合。
8.一种用于控制变速器输入离合器的自动断开的装置，该变速器输入离合器将车辆驱动发动机链接至换挡机构(1)，该装置包括被置于该变速器(3)的计算单元的控制下的离合器控制致动器(6)和驾驶员可用的挡位控制接口(2，8)，该装置与该驱动发动机的计算单元交换转矩请求，该挡位控制接口被置于该车辆内部，其特征在于，该接口(2，8)具有功能性位置来在该变速器上施行运行模式，在该运行模式中，当满足特定的行驶条件时该输入离合器在该车辆的移动期间自动地断开以暂时地允许该车辆滑行移动。
9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，该接口是换挡杆(2)，该换挡杆具有稳态位置，当该换挡杆被释放时，该换挡杆自动地回复到该稳态位置，并且具有用于启用或停用自动离合器断开模式的瞬时动作模式改换位置。
10.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，该发动机的计算机具有软件输入，该软件输入允许该发动机的计算机与该变速器的控制单元直接通信，以通过有线电网络与该控制单元交换转矩请求。
11.如权利要求8、9、或10所述的控制装置，其特征在于，该控制装置与卫星定位和/或导航系统耦合，以便利用此系统的预测性数据来管理该离合器的自动断开和闭合。
12.如权利要求11所述的控制装置，其特征在于，该控制接口是屏幕(8)，该屏幕向该驾驶员呈现触摸选择栅格，该触摸选择栅格包括专用于启用运行模式的触摸区域，在该运行模式中，当满足特定的行驶条件时该输入离合器在该车辆的移动期间自动地断开以便暂时地允许该车辆的滑行移动。
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