CN114423975A - 档位切换装置、车辆及档位切换方法 - Google Patents

Abstract

档位切换装置具备：档位选择部，选择起步用档位；以及切换部，在车辆的重量比阈值重量小的情况下，将起步用档位的设定范围切换至档位数量比第一范围多的第二范围，在由切换部切换了设定范围的情况下，档位选择部从第二范围之中选择最佳的起步用档位。

Description

档位切换装置、车辆及档位切换方法

技术领域

本发明涉及档位切换装置、车辆及档位切换方法。

背景技术

以往，已知一种车辆，该车辆在起步时，能够对应于路面的坡度或车辆的重量，来切换变速比。例如，在专利文献1中公开了一种对应于路面的摩擦系数而切换为主变速器和副变速器中的某一者并起步的车辆。

另外，在具备能够通过对具有彼此不同的变速比的多个档位进行切换来进行变速的变速机构的卡车等车辆中，将多个档位中的两个以上的档位设定为起步用档位。这样的车辆中以如下方式进行控制：在起步时对应于路面的坡度及车辆的重量，从起步用档位之中选择最佳的档位，并以所选择的档位起步。

另外，针对各档位，分别设定了使各自的起步加速度能达到所希望的加速度的坡度范围。坡度的信息是基于来自坡度传感器等检测部的信息，将与该信息所属的坡度的范围对应的档位，选择为起步用档位。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-202243号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，用于起步的动力和起步加速度的关系，将变速比比较大的档位设定为起步用档位。但是，在车辆的重量较小的情况下，不需要过多的用于起步的动力，因此对于在设定为起步用档位的档位，有可能无法以最佳的起步加速度使车辆起步。

本发明的目的在于提供能够以更加最佳的起步加速度使车辆起步的档位切换装置、车辆及档位切换方法。

解决问题的方案

本发明的档位切换装置是具有变速机构的车辆的档位切换装置，该变速机构包括多个档位，且将所述多个档位中的两个以上的档位设定为起步用档位，所述档位切换装置具备：

档位选择部，基于所述车辆的重量、以及所述车辆停止的路面的坡度的信息，从所述起步用档位的设定范围中选择最佳的起步用档位；以及

切换部，在所述车辆的重量比阈值重量小的情况下，将所述起步用档位的设定范围从由所述两个以上的档位构成的第一范围切换至档位数量比所述第一范围多的第二范围，

在由所述切换部切换了所述设定范围的情况下，所述档位选择部从所述第二范围之中选择最佳的起步用档位。

本发明的车辆具备：

变速机构，包括多个档位，且将所述多个档位中的两个以上的档位设定为起步用档位；

坡度检测部，对路面的坡度的信息进行检测；以及

上述的档位切换装置。

本发明的档位切换方法为具有变速机构的车辆的档位切换方法，该变速机构包括多个档位，且将所述多个档位中的两个以上的档位设定为起步用档位，所述档位切换方法具有以下步骤：

在所述车辆的重量比阈值重量小的情况下，将所述起步用档位的设定范围从由所述两个以上的档位构成的第一范围切换至档位数量比所述第一范围多的第二范围的步骤；以及

基于所述车辆的重量以及所述车辆停止的路面的坡度的信息，从所述起步用档位的设定范围中选择最佳的起步用档位的步骤，

在切换了所述设定范围的情况下，在选择所述最佳的起步用档位的步骤中，从所述第二范围之中选择最佳的起步用档位。

发明效果

根据本发明，能够以更加最佳的起步加速度使车辆起步。

附图说明

图1是表示应用了本发明的实施方式的档位切换装置的车辆的图。

图2是用于说明每个档位的最佳坡度范围的图。

图3是用于说明每个档位的最佳坡度范围的图。

图4是表示档位切换装置中的档位切换控制的动作例的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图对本实施方式进行详细说明。图1是表示应用了本发明的实施方式的档位切换装置100的车辆1的图。

如图1所示，车辆1是卡车等大型车辆。车辆1具有：传动轴2、差动齿轮3、驱动轮4、发动机5、变速器6、坡度检测部7及档位切换装置100。

发动机5例如是柴油发动机等内燃机。发动机5的动力经由未图示的离合器传递至变速器6，传递至变速器6的动力通过传动轴2和差动齿轮3传递至驱动轮4。

变速器6例如是AMT(Automated Manual Transmission，机械式自动变速器)，构成多个变速档位。换言之，变速器6具有变速机构6A。

变速机构6A具有变速比彼此不同的多个档位。通过选择多个档位中的一个档位，来将车辆1的速度设定为与所选择的档位对应的速度。另外，变速机构6A将多个档位中的两个以上的档位设定为车辆1的起步用档位。

在车辆1的起步时，由后述的档位切换装置100选择起步用档位。在本实施方式中，将四个档位设定为起步用档位。具体而言，按照变速比从大到小的顺序，从多个档位中选择作为起步用档位的四个档位。具体而言，作为起步用档位的四个档位具有：最低速的第一档、第二低速的第二档、第三低速的第三档及第四低速的第四档。

应予说明，多个档位具有比起步用档位数量更多的档位，除了起步用档位以外，还具有变速比小于起步用档位的档位。

坡度检测部7是对车辆1停止的路面的坡度信息进行检测的公知的坡度传感器。

档位切换装置100具备未图示的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)及输入输出电路。档位切换装置100构成为，基于预先设定的程序，来切换变速机构6A中的档位。档位切换装置100具有档位选择部110和切换部120。

档位选择部110基于车辆1的重量和车辆1停止的路面的坡度的信息，从起步用档位的设定范围中选择最佳的起步用档位。

最佳的起步用档位是指，设定于该档位时的车辆1的起步加速度为所希望的加速度或最接近所希望的加速度的档位。所希望的加速度是能够实现车辆1中的最顺畅的起步的起步加速度，可适当地进行设定。例如可以通过以下的式(1)来计算作为起步加速度的A。

A＝T×G×α-μ-sinθ···(1)

T是起步扭矩。μ是滚动阻力系数。G是所设定的档位的变速比。α例如是能够通过以下的式(2)计算的系数。

α＝f/(r×W)···(2)

f是最终减速比。r是轮胎滚动半径。W是车辆1的重量。车辆1的重量例如也可以设为，基于来自设于车辆1的某个检测部的信息而估计的重量。

θ是车辆1所行驶的路面相对于水平面的角度。对于θ，可根据与式(1)的关系，例如由以下的式(3)来表示。

θ[rad]＝asin(Tα×G-μ-A)···(3)

另外，对于车辆1所行驶的路面的坡度的信息，可根据与θ的关系，而通过以下的式(4)进行计算。

坡度[％]＝tan(asin(Tα×G-μ-A))×100···(4)

将所希望的加速度代入式(4)中的A，由此能够计算各档位中的、达到所希望的加速度时的最佳坡度。

另外，坡度的信息是从坡度检测部7获取的信息。因此，档位选择部110从起步用档位的设定范围之中，选择对应于与从坡度检测部7所获取的坡度的信息相等或最接近的最佳坡度的档位。

另外，对于在起步用档位的设定范围内的各档位，设定有最佳坡度范围。基于式(4)，例如通过以下的式(5)来计算最佳坡度范围。

最佳坡度范围[％]＝tan(asin(Tα×G1-μ-A))×100-tan(asin(Tα×G2-μ-A))×100···(5)

G1是规定的档位的变速比，G2是与规定的档位相比而变速比低一级的档位的变速比。也就是说，最佳坡度范围是从第一坡度至第二坡度为止的范围，第一坡度是在设定为起步用档位的档位中能够以所希望的加速度使车辆1起步的坡度，第二坡度是在与该档位相比而具有低一级的变速比的档位中，能够以所希望的加速度使车辆1起步的坡度。另外，对于起步用档位的设定范围的上限，即针对变速比最小的档位设定的最佳坡度范围而言，由于比该档位低一级的档位不包含于起步用档位，因此将该最佳坡度范围设为第一坡度以下的全部坡度。

这样针对每个档位设定最佳坡度范围。由此，档位选择部110从属于起步用档位的档位之中，选择与由坡度检测部7所获取的坡度的信息所处在的最佳坡度范围对应的档位。

在图2所示的例子中，来自坡度检测部7的坡度的信息即T1位于第三档位的最佳坡度范围内，因此档位选择部110将第三档位设定为起步用档位。

各最佳坡度范围可分别由式(5)计算，但由于每个档位的变速比不同，所以所代入的值互不相同，因此该范围按每个档位而不同。在图2所示的例子中，第四档位是作为起步用档位的设定范围的上限的档位。

如上所述，本实施方式的车辆1将第一档位、第二档位、第三档位及第四档位设定为起步用档位，但用于起步的动力和起步加速度的关系，将变速比比较大的档位设定为起步用档位。

然而，起步加速度如上述式(1)、(2)那样，根据α，也就是根据车辆的重量而变动。因此，根据α的值的不同，有可能发生如下情况，即，与被设定为起步用档位的档位相比变速比更小的档位成为最佳档位的情况。例如，在车辆1的重量较小的情况下，不需要用于起步的动力，因此可以认为，只要是起步加速度最接近所希望的加速度的档位，则也可以扩大起步用档位的设定范围，而将变速比比较小的档位选择为起步档位。

但是，来自坡度检测部7的信息与实际的坡度之间有误差。因此，若扩大起步用档位的设定范围，则有可能发生如下情况：例如在坡度检测部7的误差范围超过档位的最佳坡度范围时，本来应选择需要用于起步的动力的档位的情况下，也选择动力较小的档位。

例如，如图3所示，设为也可以将变速比小于第四档位的第五档作为起步用档位来选择。在该情况下，例如，假设车辆1停止的路面处的实际的坡度是第三档位的最佳坡度范围的T2。

在此，在坡度检测部7的误差范围超过第三档位的最佳坡度范围、或第三档位的下一个档位即第四档位的最佳坡度范围的情况下，将并非本来应选择的第三档位的档位，选择为起步用档位。

图3中示例了坡度检测部7所检测到的坡度的信息为第五档位的最佳坡度范围的T3。在该情况下，起步用档位的变速比偏差了二级，第五档位中的起步加速度与第三档位中的所希望的加速度之间出现了较大的偏差。

在这样的情况下，若是变速比较小的档位，则用于起步的动力不足，因此有可能对车辆1的起步带来影响。

对于最佳坡度范围，从式(2)和式(5)来看，根据α的大小，也就是根据车辆1的重量而变动。具体而言，车辆1的重量越小，则α越大，因此车辆1的重量越小，则最佳坡度范围越广。

因此，在扩大起步用档位的设定范围的情况下，可以认为只要可确保能够涵盖坡度检测部7的误差范围的最佳坡度范围，则能够防止起步用档位的偏差成为二级以上，并且能够选择更加最佳的档位。

因此，切换部120在车辆1的重量比阈值重量小的情况下，将起步用档位的设定范围，从由第一档位、第二档位、第三档位及第四档位构成的第一范围，切换至档位数量比第一范围更多的第二范围。

第二范围中包含的档位是第一范围中包含的档位、以及按照变速比从大到小的顺序从未包含于第一范围的档位中选择的档位。在本实施方式中，多个档位中除了第一档位至第四档位以外，还包含了：变速比小于第四档位的第五档位、变速比小于第五档位的第六档位以及变速比小于这些档位的档位。因此，第二范围是包含第一档位、第二档位、第三档位、第四档位、第五档位及第六档位的范围。

另外，从第一范围追加到第二范围中的档位是使最佳坡度范围成为误差范围以上的档位。即，在车辆1的重量比阈值重量小的情况下，第二范围中包含的所有档位的最佳坡度范围为坡度的信息的误差范围以上。

阈值重量设定为如下的重量：该重量使得与第一范围和第二范围中包含的档位中的、最佳坡度范围最窄的档位即第四档位对应的最佳坡度范围比坡度的误差范围大。具体而言，根据式(5)，计算出第四档位成为最佳坡度范围的α。而且，根据基于式(2)的、以下的式(6)来决定车辆的阈值重量。

阈值重量＝最终减速比/(轮胎滚动半径×α)···(6)

通过这样构成，在车辆重量比阈值重量小的情况下，第二范围内的起步用档位能够涵盖坡度检测部7的误差范围。因此，即使坡度检测部7的值从实际的坡度的最佳的档位的最佳坡度范围超出，也至少能够设为该档位的下一个档位，因此能够将起步用档位的偏差控制在一级以内。

另外，档位选择部110从第二范围之中选择最佳的起步用档位。例如，在坡度检测部7的坡度信息在第五档位或第六档位的最佳坡度范围内的情况下，档位选择部110选择第五档位或第六档位。

其结果为，将最佳的起步加速度的档位选择为起步用档位，从而能够进行车辆1中的最佳的起步。另外，通过选择变速比比较小的档位作为起步用档位，从而在车辆1加速时，容易转移至变速比较小的一侧的档位，因此能够实现车辆1中的顺畅的加速。

另外，只要从第一范围的档位追加到第二范围的档位中的最佳坡度范围为坡度检测部7的误差范围以上，且该档位中的起步加速度是适于起步的速度，则第二范围中的档位数量可以是任何数量。

对以上那样构成的档位切换装置100中的档位切换控制的动作例进行说明。图4是表示档位切换装置100中的档位切换控制的动作例的流程图。例如，在车辆1停止时适当执行图4中的处理。应予说明，在此设为起步用档位的设定范围被设定为第一范围。

如图4所示，档位切换装置100判定车辆1的重量是否比阈值重量小(步骤S101)。在判定的结果为，车辆1的重量为阈值重量以上的情况下(步骤S101：否)，处理迁移至步骤S103。

另一方面，在车辆1的重量比阈值重量小的情况下(步骤S101：是)，档位切换装置100将起步用档位的设定范围切换至第二范围(步骤S102)。

接着，档位切换装置100通过坡度检测部7获取坡度的信息(步骤S103)。档位切换装置100基于坡度的信息，从起步用档位的设定范围之中选择最佳的档位(步骤S104)。之后，结束本控制。

应予说明，在车辆1以设定于第二范围的起步用档位来起步的情况下，也可以使起步用档位的设定范围返回到第一范围。

根据以上那样构成的本实施方式，在车辆1的重量比阈值重量小的情况下，将起步用档位的设定范围从第一范围切换至第二范围。第二范围中包含的档位的最佳坡度范围为坡度检测部7的误差范围以上，因此能够防止起步用档位偏差成为二级以上。即，能够将起步用档位的偏差控制在一级以内，因此能够减少所选择的起步用档位的偏差。

另外，在车辆1的重量比阈值重量小的情况下，将起步用档位的设定范围从第一范围切换至第二范围，因此能够增加档位的选项，进而能够将更加最佳的档位选择为起步用档位。其结果为，能够以更加最佳的起步加速度使车辆1起步。

应予说明，在上述实施方式中，档位切换装置100设置于车辆1，但本发明不限于此，也可以设置于车辆1的外部。在该情况下，档位切换装置100从车辆1获取车辆1的坡度检测部7的信息和车辆1的重量信息。而且，基于这些信息，切换部120和档位选择部110进行各自的处理，档位选择部110将最佳的起步用档位的选择结果发送至车辆1。

车辆1接收该选择结果之后，将基于该选择结果的档位设定为起步用档位。通过这种方式，也能够减少所选择的起步用档位的偏差。

另外，在上述实施方式中，作为第一范围的档位示例了第一档位、第二档位、第三档位及第四档位，但本发明不限于此。例如，第一范围的档位只要是两个以上的档位即可，因此可以是第一档位和第二档位，也可以是第一档位、第二档位及第三档位，还可以是五个以上的档位。另外，变速器6也可以是AMT以外的变速器、例如DCT(Dual ClutchTransmission，双离合变速器)或AT(Automatic Transmission，自动变速器)。

此外，上述实施方式都仅表示实施本发明的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，能够不脱离其要点或其主要特征地以各种形式实施本发明。

本申请基于在2019年9月26日提交的日本专利申请(特愿2019-175446)，其全部内容在此作为参照而引入。

工业实用性

本发明的档位切换装置作为能够使车辆以更加最佳的起步加速度起步的档位切换装置、车辆及档位切换方法，是有用的。

附图标记说明

1 车辆

2 传动轴

3 差动齿轮

4 驱动轮

5 发动机

6 变速器

6A 变速机构

7 坡度检测部

100 档位切换装置

110 档位选择部

120 切换部

Claims (9)

1.一种档位切换装置，是具有变速机构的车辆的档位切换装置，该变速机构包括多个档位，且将所述多个档位中的两个以上的档位设定为起步用档位，所述档位切换装置具备：

档位选择部，基于所述车辆的重量、以及所述车辆停止的路面的坡度的信息，从所述起步用档位的设定范围中选择最佳的起步用档位；以及

切换部，在所述车辆的重量比阈值重量小的情况下，将所述起步用档位的设定范围从由所述两个以上的档位构成的第一范围切换至档位数量比所述第一范围多的第二范围，

在由所述切换部切换了所述设定范围的情况下，所述档位选择部从所述第二范围之中选择最佳的起步用档位。

2.如权利要求1所述的档位切换装置，其中，

对于属于所述起步用档位的每一个档位，设定有使所述车辆能够以规定的起步加速度起步的最佳坡度范围，

所述档位选择部从属于所述起步用档位的档位之中，选择与所述坡度的信息所处在的最佳坡度范围对应的档位。

3.如权利要求2所述的档位切换装置，其中，

在所述车辆的重量比阈值重量小的情况下，所述第二范围中包含的所有档位的最佳坡度范围为所述坡度的信息的误差范围以上。

4.如权利要求2所述的档位切换装置，其中，

所述最佳坡度范围是从第一坡度至第二坡度为止的范围，所述第一坡度是使得所述车辆在规定的档位中能够以所述规定的起步加速度起步的坡度，所述第二坡度是使得所述车辆在与该档位相比具有低一级的变速比的档位中，以所述规定的起步加速度起步的坡度。

5.如权利要求2所述的档位切换装置，其中，

所述最佳坡度范围是对应于所述车辆的重量而变动的范围，

所述阈值重量设定为如下的所述车辆的重量：该重量使得与所述第一范围和所述第二范围中包含的档位中的、所述最佳坡度范围最窄的档位对应的最佳坡度范围为所述坡度的信息的误差范围以上。

6.如权利要求1所述的档位切换装置，其中，

所述第一范围中包含的档位是按照变速比从大到小的顺序从所述多个档位中选择的，

所述第二范围中包含的档位是所述第一范围中包含的档位、以及按照变速比从大到小的顺序从未包含于所述第一范围的档位中选择的档位。

7.如权利要求1所述的档位切换装置，其中，

所述档位选择部将所述最佳的起步用档位的选择结果发送至所述车辆。

8.一种车辆，其具备：

变速机构，包括多个档位，且将所述多个档位中的两个以上的档位设定为起步用档位；

坡度检测部，对路面的坡度的信息进行检测；以及

权利要求1所述的档位切换装置。

9.一种档位切换方法，其为具有变速机构的车辆的档位切换方法，该变速机构包括多个档位，且将所述多个档位中的两个以上的档位设定为起步用档位，所述档位切换方法具有以下步骤：

在所述车辆的重量比阈值重量小的情况下，将所述起步用档位的设定范围从由所述两个以上的档位构成的第一范围切换至档位数量比所述第一范围多的第二范围的步骤；以及

基于所述车辆的重量以及所述车辆停止的路面的坡度的信息，从所述起步用档位的设定范围中选择最佳的起步用档位的步骤，

在切换了所述设定范围的情况下，在选择所述最佳的起步用档位的步骤中，从所述第二范围之中选择最佳的起步用档位。

Images