CN1204595A - 离合器误调节的确定 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在车辆自动机械式变速传动系统(10)中,一种确定主摩擦离合器误调节或调节状态的控制,其中一系统控制器(24)接收指示主离合器接合或断开条件、变速箱输入轴(IS)转速、机械式变速箱(16)的接合或断开的输入信号;当主离合器和变速箱两者断开时,输入轴转速变化率(dIS/dt)与一预定值进行比较,且如果所述输入轴减速度小于所述的基准值,则确定有过大的主离合器误调节并启动修正动作;修正的动作包括由显示器(48)将信号通知驾驶员;主离合器处于不正确的调节和/或输入轴制动器(50)操作在容错模式下。

Description

离合器误调节的确定
本发明涉及一种在全自动或部分自动机械式变速传动系统中用于检测指示主离合器的误调节条件的控制方法／系统。当检测到这一条件存在时，将提示车辆驾驶员，将建立一维护要求和／或在容错方式下操纵车辆传动系统。
全自动和半自动机械变速传动系统在已有技术中是公知，可以参见美国专利US4，361，060；4，593，580；4，648，290；4，722，248；5，038，627；5，053，961；5，105，357；5，272，939；5，337，868；5，435，212；5，439，428；5，508，290；5，509，867和5，569，115，它们结合于此作为参考。这种系统常采用用于错误检测和／或容错操作的控制逻辑，这可以参见美国专利US4，849，899和4，899，279，它们结合于此作为参考。
公开的已有技术系统并非总令人满意，因为它们未采用用于确定车辆主离合器被误调节到如此的范围以至于车辆操纵不能进行或者受损的装置或方法。例如，一过大的误调节主离合器，即使在断开状态下，也可以在变速箱输入轴上产生过大的阻滞，以使得齿轮断开和啮合、特别是起步齿轮的断开和啮合变得很困难或不可能。再者，一过大的误调节主离合器可能与输入轴制动器的操作相干涉或损坏输入轴制动器。
根据本发明，提供一种控制系统／方法，在一自动机械式变速传动系统中，用来检测被认为指示过大的主离合器误调节的条件。根据检测此条件，将警告车辆驾驶员，将建立“需要维护”的记录和／或将进行在一离合器误调节容许模式下的操纵。
通过检测主离合器断开、变速箱断开或空转、且然后检测变速箱输入轴减速度，在结合本发明最佳实施方式的自动机械式变速传动系统中，能实现上述要求。如果变速箱输入轴的减速度小于一基准值(dIS／dt＞REF)，则说明有一误调节条件，然而采取修正动作。
因此，本发明的目的是提供一新的和改进的车辆自动变速传动系统，其具有当检测主离合器过大误调节时则响应它并采取修正动作的控制。
本发明此目的和其它目的通过阅读最佳实施方式的描述及结合附图变得显而易见。
图1是以模块图形式，示意说明运用本发明控制的自动车辆变速传动系统。
图2是分段-区段组合式变速传动装置的平面图。
图3A和3B是以流程图形式，示意说明本发明控制系统／方法。
图1示意说明了有利地运用本发明控制方法／系统的类型的一车辆自动机械变速传动系统10。该自动机械变速传动系统包括一燃油控制发动机12(诸如非常公知的柴油机等)、一美国专利US4，081，065所公开类型的主离合器14(结合于此作为参考)、和一多速变速齿轮的机械变速箱16(下面将予以详细说明)。所述的发动机包括与主离合器14的输入件14A驱动地相连的一曲轴18，该主离合器14的输入件14A可选择地与其输出件14B摩擦接合，以驱动变速箱的输入轴20。所述的变速箱包括与车辆驱动轮驱动地相连的一输出轴22，这在已有技术中是公知，从而输出轴转速(OS)指示车速。这种通用类型的全自动和部分自动式机械变速传动系统在已有技术中是公知的，可以参见前述的美国专利US4，361，060；4，648，290；5，272，939；5，337，868和5，569，115。
系统10还包括一控制单元24，最好是一美国专利US4，595，986和5，335，566所述类型的基于微处理器的控制单元，它们结合于此作为参考，用来接收输入信号26，再按照预定逻辑规则处理该信号，向各系统致动器和类似件发出命令输出信号28。可运用一单独的系统控制器24，或与电控发动机相连接的发动机控制器30，这种连接是一种电子数据传输，诸如符合SAE J-1939的数据传输。所述的控制单元24将接收各种传感器来的输入信号，所述传感器包括用于提供指示发动机转速信号(ES)的一传感器32、用于提供指示变速箱输入轴转速信号(IS)的一传感器34、用于提供指示输出轴转速信号的一传感器36、与驱动控制操纵板相连的传感器40、和用于提供指示驾驶员油门踏板位移的信号(THL)的传感器42。系统10可以包括响应控制器24的命令输出信号的各种致动器，每一致动器还可以将被监测状况的输入信号提供给控制器24。这些致动器包括所述的发动机控制器30，其用来控制发动机供油以提供希望的发动机转速和／或发动机扭矩；一离合器致动器44，其用来可选择地使主摩擦离合器14接合和断开；一变速箱致动器46，其用来在变速箱16内可选择地换档；和一显示装置48，其用来将诸如啮合齿轮传动比、系统故障和其类似的信息提供给车辆驾驶员。最好，系统设置有一输入轴制动器50，也可称之为离合器制动器或换高速档制动器，在换高速档过程中用来使输入轴减速。如果采用换高速档制动，将设置一换高速档制动致动器，它最好响应控制器24的命令输出信号，且还可以将指示输入轴制动器50的操作状态的信息提供给控制器24。
输入轴制动器具有许多类型，其描述可以参见美国专利US5，452，799和5，456，344，它们结合于此作为参考。
尽管描述了一全自动机械式变速传动系统10，应该理解本发明同样可以适用于部分机械式变速传动系统，诸如，作为例子，也可用于这样的系统中，其主离合器14的操纵是手动的，发动机供油操作是手动的和／或变速箱变速换档全部或部分操纵是手动的。
所述的ECU24还可以设置内存装置，其用来存储与系统10相关的操作信息，包括关于部件需要立即维护的信息，可以通过一插头54、通过手握式诊断工具或类似物来获取数据。最好，发动机12是电控制的，包括一电控制器30，其由根据诸如SAE J-1922、SAE J-1939、ISO 11898或等的工业标准协议实行的电子数据传输相连。正如所知，发动机转速、油门位置、发动机扭矩和其它参数可以从数据传输中送出或读取。
变速箱16可以是任意类型的公知变速箱，例如参见美国专利US3，105，395；3，335，616；4，754，665和5，390，561，它们结合于此作为参考。一种典型的多速、分段-区段组合式变速箱可以参见图2。变速箱16包括一主变速传动部分112，其与具有分段型和区段型齿轮传动的一副变速传动部分114串联。如上所述，变速箱16的输入轴20经过可选择接合和断开的主离合器14由车辆发动机12驱动。特别是输入轴20可转动地固定在主离合器14的输出件或盘片14B上。
在变速箱16的主变速传动部分112中，输入轴20带有一输入齿轮120，用来驱动一个或多个中间轴总成122。每一主变速传动部分的中间轴总成包括一主变速传动部分的中间轴124，其由轴承支承在箱体16内，且其上固定地设置有主变速传动部分中间轴齿轮130、132、134、136和138。若干主变速传动部分驱动或主轴齿轮140、142和144套在所述变速箱主轴146上，且每次可选择地将其一通过滑动接合器148和150接合到主轴146上，以随其一起转动，这在已有技术中是公知的。接合器148和150在最佳实施方式中，是非常公知的、非同步的、双作用爪式接合型的。
主变速传动部分主轴齿轮144是倒档齿轮，且通过传统的中间惰齿轮(未示出)与中间轴齿轮138常啮合。
副变速传动部分114与主变速传动部分112串联，且为3-排、4-速组合型分段／区段式，如前述专利US4，754，665和5，390，561所述。主轴146延伸至副变速传动部分114内，且被轴套在输出轴22内端，所述输出轴22从变速箱后端伸出。
在最佳实施方式中，副变速传动部分114包括若干大致相同的副中间轴总成(未示出)，其每一个包括一副中间轴，其上固定地带有用于转动的三个副变速传动部分中间轴齿轮。所述的副中间轴齿轮与副变速传动部分的分段齿轮174、分段／区段齿轮176和区段齿轮178常啮合且支承它们。一滑动双面爪式接合器180被用来可选择地将分段齿轮174或分段／区段齿轮176与主轴146连结，同时一2-位同步接合总成182被用来可选择地将分段／区段齿轮176或区段齿轮178与输出轴22连结。
可以参见图2，通过选择地将分段接合器180和区段接合器182轴向放置在其前后轴向位置上，可以提供四个不同的主变速传动部分转速与输出轴转速之比。从而，副变速传动部分114是一3-排组合式分段-区段型的副变速部分，在其输入(主轴146)和输出(输出轴22)之间设置有四个可选择的速度或驱动比。主变速传动部分112提供一倒档和三个可能选择的前进速度。然而，任一可选择的主变速传动部分前进齿轮比、及与主轴齿轮142相关的低速齿轮比并不运用在高区段上。从而，变速箱16被适当地设计成10-速“(2+1)×(2)×(2)”型变速箱，其提供了10个可选择的前进速度。虽然接合器182，即区段接合器，应为一同步接合器；但双作用接合器80，即分段接合器不要求是同步的。
在所述类型变速传动系统中，如果允许主离合器有非常大的误调节，则系统性能可能变损坏。举一例子，一误调节接合，即使“断开”，在输入摩擦件14A和输出摩擦件14B之间可以有非常大的残余摩擦，结果，要想断开当前啮合齿轮比来转换到不同的目标齿轮比上，则需要非常大的力，换高速档时要求达到同步的时间可能会特别长，输入轴制动器可能会发生过量磨损，特别是从停车到起动条件下，要想啮合一目标齿轮比可能会变得很困难或不可能。
根据本发明，提供了一控制逻辑，从而所述系统能检测到一存在的或一逼近的过大的离合器误调节条件，且响应它，能通知驾驶员，采取修正的动作，建立一需要维护离合器的记录，和／或以离合器误调节容许方式修改系统操作逻辑。
申请人已经确定了，能以任何准确程度来确定离合器调节状态的唯一时刻是当离合器断开且最好变速箱断开时。根据系统的特性，能以各种方式确定或假定主离合器断开。如果系统提供有发动机转速(ES)和输入轴转速(IS)信息，则当发动机转速和输入轴转速之差超过一预定值(ES减去IS的绝对值大于一基准值[约100RPM])时，也可以假定主离合器断开。如果系统设置有一由系统ECU控制的离合器致动器，则当ECU命令离合器致动器来使所述主离合器断开时，可假定主离合器断开。如果系统设置有一输入轴转速传感器34而没有发动机转速传感器32，则当输入轴转速降至一预定值，最好该预定值低于发动机怠速，也可以推断主离合器断开。对于重型柴油机来说，低于400-500RPM的输入轴转速被认为指示了主离合器的断开。
变速箱啮合或断开条件可以从致动器46的信号和／或从输入轴转速与输出轴之比与公知的齿轮比(IS／OS=GR1，2…?)的比较来确定。
一旦确定主离合器和变速箱已经断开，根据输入轴在一预定时间间隔，例如0．25至1．0秒的减速率来确定主离合器的调节状态。如果输入轴具有相对低的减速率，即如果dIS／dt大于一基准值，这样可以当成指示主离合器误调节的条件。当然，输入轴的减速率可以与各种基准值相比较，以确定从离合器正常调节到需要维护和到以正常方式不能操作车辆的离合器误调节的这一范围内的误调节程度。
根据确定离合器处于临界调节状态，则使车辆显示器48指示驾驶员离合器需要调节和／或标记在系统内存中离合器需要调节，这些信息是由插头54嵌入与控制器相连的手握式诊断工具获得的，或其它方法获得的。如果发现接合器误调节过大，则系统可以采用一接合器误调节容许逻辑，例如，使输入轴制动器50作用在一延迟方式下或一低输入轴转速下，以防止在输入轴制动器50上的过度磨损。举一示例，在IS低于一基准值(约400-600RPM)后直到一预定时间(1-5秒)止，可以防止输入轴制动器的致动。
而另一种计算导数dIS／dt，可以计算IS在一时间段的变化且与基准值相比较。假设采用一0．5秒时间段，在至少150RPM下的变化(IS始-IS终)将被认为指示正确的离合器调节，75-149RPM的变化被认为指示变劣的调节但仍可进行正常的传动系操纵，而一低于75RPM的变化被认为指示离合器非常大的误调节，以便需要采用接合器误调节容许方式下的操纵。
前述的例合器调节估计可以在确定主离合器和变速箱断开的任何时刻进行，或在一预定时间上进行。
尽管对本发明以某种特定方式予以了描述，应该理解仅以举例的方式描述了最佳实施例，然而在不脱离本发明此后所要求保护的本发明的实质及范围的情况下，可以有构成及细节上的各种变化。

Claims (27)

1．一种车辆自动机械式变速传动系统的控制系统，其包括具有一发动机输出轴的一供油控制发动机；具有一输入轴的一机械换档变速箱，该输入轴通过可选择接合和断开的主摩擦离合器由所述发动机输出轴驱动；用于提供指示系统操作条件的输入信号的各传感器，所述的各输入信号包括指示所述变速箱输入轴转速的信号和指示所述变速箱啮合或断开条件的信号；和一控制器，其用来接收所述输入信号和按照预定逻辑规则处理它，从而作出决定，和发出命令输出信号，所述控制系统的特征在于还包括：
确定所述主离合器接合或断开条件的装置；
确定所述变速箱接合或断开条件的装置；
确定指示所述输入轴的转速的相对于时间变化率的测试值的装置；
在确定主离合器与变速箱处于断开条件时起作用的装置，用来比较所述测试值与一个或多个预定第一基准值，从而确定所述的主离合器调节状态；及
在确定存在所述主离合器调节不满意状态时起作用的装置，用来启动预定的修正动作。
2．如权利要求1所述的控制，其特征在于所述的输入信号还包括一指示发动机转速的信号，并且用来确定所述主离合器的接合或断开条件的所述装置作出的所述确定是所述发动机转速与所述输入轴转速之差的函数。
3．如权利要求1所述的控制，其特征在于所述的变速传动系统包括一主离合器致动器部件，而所述的输入信号包括一指示所述主离合器致动器位置的一信号，并且用来确定所述主离合器的接合或断开条件的所述装置作出的所述确定是指示所述致动动器位置的所述信号的函数。
4．如权利要求1所述的控制，其特征是用来确定所述主离合器的接合或断开条件的所述装置作出的所述确定是输入轴转速的值和一预定的第二基准值的函数。
5．如权利要求4所述的控制，其特征在于所述的预定的第二基准值小于所述发动机期望的怠速。
6．如权利要求1所述的控制，其特征在于所述的自动机械式变速传动系统包括一输入轴制动器，且所述的输入轴制动器是通过所述主离合器调节的确定状态的函数来操纵的。
7．如权利要求6所述的控制，其特征在于所述的修正动作包括防止所述输入轴制动器的致动，直到第二输入轴转速小于一预定第三基准值时为止。
8．如权利要求1所述的控制，其特征在于所述的自动机械式变速传动系统包括一驾驶员显示装置，且所述的修正动作包括提示车辆驾驶员所述主离合器误调节条件。
9．如权利要求1所述的控制，其特征在于所述的自动变速箱控制装置的控制器包括一内存装置，其用来存储与所述系统的操作有关的信息，且所述的修正动作包括在所述内存内存储与所述主离合器误调节的确定状态有关的信息。
10．一种控制车辆自动机械式变速传动系统的机构(24)包括具有一发动机输出轴(18)的一供油控制发动机(10)；具有一输入轴(20)的一机械换档变速箱(16)，该输入轴通过可选择接合和断开的主摩擦离合器由所述发动机输出轴驱动；用于提供指示系统操作条件的输入信号(26)的各传感器(32，34，36，40，42)，所述机构包括：
(1)用来接收所述输入信号的输入信号接收装置，其包括指示输入轴转速的输入信号(IS)和所述变速箱接合传动比或空档状态信号(GR)；和
(2)用于按照预定逻辑规则处理所述输入信号的数据处理装置，以作出决定，且向系统致动器(46，48)发出命令输出信号(28)，所述的数据处理装置包括逻辑规则有：
(a)确定所述主离合器接合或断开的条件；
(b)确定所述变速箱啮合或断开的状况；
(c)确定指示所述输入轴的转速的所述输入信号相对于时间变化率的测试值；
(d)当确定主离合器变速箱断开条件时，将所述测试值与一预定第一基准值比较，来确定所述的主离合器调节状态；且如果所述的测试值超过所述的预定基准值，确定所述接合处于误调节状态；及
(e)当确定所述接合处于误调节状态时，作出修正动作。
11．如权利要求10所述的机构，其特征在于所述的输入信号还包括一指示发动机转速的信号，且所述的主离合器接合或断开状态的所述确定，是以所述发动机转速和所述输入轴转速之差的函数来完成的。
12．如权利要求10所述的机构，其特征在于所述的变速传动系统包括一主离合器致动器部件，而所述的输入信号包括一指示所述主离合器致动器位置的一信号，且所述主离合器的接合或断开条件的所述确定，是以指示所述致动动器位置的所述信号的函数来完成的。
13．如权利要求10所述的机构，其特征在于所述主离合器的接合或断开条件的所述确定，是以输入轴转速的值和一预定的第二基准值的函数来完成的。
14．如权利要求13所述的机构，其特征在于所述的预定的第二基准值小于期望的所述发动机惰速。
15．如权利要求10所述的机构，其特征在于所述的自动机械式变速传动系统包括一输入轴制动器，且所述的机构对所述输入轴制动器的操作是作为所述主离合器调节的确定状态的函数来完成的。
16．如权利要求15所述的机构，其特征在于所述的修正动作包括防止所述输入轴制动器的致动，直到第二输入轴转速小于一预定第三基准值时为止。
17．如权利要求10所述的机构，其特征在于所述的自动机械式变速传动系统包括一驾驶员显示装置，且所述的修正动作包括提示车辆驾驶员所述主离合器误调节条件。
18．如权利要求10所述的机构，其特征在于还包括一内存装置，其用来存储与所述系统的操作有关的信息，且所述的修正动作包括在所述内存内存储与所述主离合器误调节的确定状态有关的信息。
19．一种车辆自动机械式变速传动系统的控制方法，其包括具有一发动机输出轴的一供油控制发动机；具有一输入轴的一机械换档变速箱，该输入轴通过可选择接合和断开的主摩擦离合器由所述发动机输出轴驱动；用于提供指示系统操作条件的输入信号的各传感器，所述的各输入信号包括指示所述变速箱输入轴转速的信号和指示所述变速箱啮合或断开条件的信号；和一控制器，其用来接收所述输入信号和按照预定逻辑规则处理它，从而作出决定，和发出命令输出信号，所述方法的特征在于：
确定所述主离合器接合或断开条件；
确定所述变速箱接合或断开条件；
确定指示所述输入轴的转速的所述输入信号相对于时间变化率的测试值；
当确定主离合器变速箱为断开条件时，将所述测试值与一个或多个预定第一基准值比较，来确定所述的主离合器调节状态；及
当确定存在所述离合器不满意的调节状态时，作出修正动作。
20．如权利要求19所述的方法，所述的信号还包括一指示发动机转速的信号，且所述的主离合器接合或断开的所述确定，包括以所述发动机转速和所述输入轴转速之差的函数来作出的确定。
21．如权利要求19所述的方法，其特征在于所述的变速传动系统包括一主离合器致动器部件，而所述的输入信号包括一指示所述主离合器致动器位置的一信号，且所述主离合器的接合或断开条件的确定，包括作为指示所述致动动器位置的所述信号的函数的确定。
22．如权利要求19所述的方法，其特征在于所述主离合器的接合或断开条件的确定，包括作为输入轴转速的值和一预定的第二基准值的函数的确定。
23．如权利要求22所述的方法，其特征在于所述的预定的第二基准值小于期望的所述发动机惰速。
24．如权利要求19所述的方法，其特征在于所述的自动机械式变速传动系统包括一输入轴制动器，且所述的输入轴制动器是作为所述主离合器调节的确定状态的函数来操纵的。
25．如权利要求24所述的方法，其特征在于所述的修正动作包括防止所述输入轴制动器的致动，直到第二输入轴转速小于一预定第三基准值时为止。
26．如权利要求19所述的机构，其特征在于所述的自动机械式变速传动系统包括一驾驶员显示装置，且所述的修正动作包括提示车辆驾驶员所述主离合器误调节条件。
27．如权利要求19所述的机构，其特征在于所述的自动变速箱控制装置的控制器包括一内存装置，其用来存储与所述系统的操作有关的信息，且所述的修正动作包括在所述内存内存储与所述主离合器误调节的确定状态有关的信息。
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