CN1230645A - 自适应分级换档促动器的接合力控制 - Google Patents

自适应分级换档促动器的接合力控制 Download PDF

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Abstract

一种控制系统,用于在分级式副变速器(16B)换档过程中,控制分级换档爪式接合套(88)接合力和脱开力。分级式副变速器通过一个可变力分级换档促动器(142)来换档,最好能够给分级换档爪式接合套部件至少施加一个较小力、中等力和较大力。

Description

自适应分级换档促动器的接合力控制
相关申请
本申请涉及如下共同未决的申请，这些申请全部转让给了EATON公司，也即本申请的受让人：
1998年4月1日寄出的系列号No.08/____[96-TRN-263]名为“范围转换控制”
1998年4月1日寄出的系列号No.08/____[97-TRN-561]名为“自适应换高档的爪式接合套接合控制”
1998年4月1日寄出的系列号No.08/____[97-TRN-566]名为“控制器辅助的手动换档传动装置中用于完成换档的发动机燃油控制”
1998年4月1日寄出的系列号No.08/____[97-TRN-567]名为“动态范围转换促动”
1998年4月1日邮寄的系列号No.08/____[98-TRN-067]名为“辅助手动换档的分级式副变速器变速箱系统的爪式接合套接合控制”
1998年4月1日寄出的系列号No.08/____[98-TRN-092]名为“自适应空档感测”
1997年8月7日提交的系列号No.08/902,603名为“半自动杆式换档机械变速器系统”
1997年12月11日提交的系列号No.08/____[97-rTRN-495]名为“辅助杆式换档变速器”
本发明涉及一种控制，用于在各种车辆运行状况下、在接合或脱开过程中，控制施加于分级换档爪式接合套的力。
该自适应控制可用于全自动或半自动车用变速器系统，或用于控制器辅助的手动换档变速箱的范围转换或最好是分级式副变速器。
范围转换、分级换档和/或范围转换/分级换档相结合的组合式手动换档机械传动装置在重型车辆中广泛使用，并在现有技术中公知，如可参见美国专利说明书No.4,754,665；5,272,929；5,370,013和5,390,561；5,546,823；5,609,062及5,642,643，其公开的内容在此作为参考。这些传动装置一般包括一个通过手动换档杆直接或远程换档的主变速器，及一个或多个与主变速器串联的副变速器。副变速器大多由响应对一个或多个主开关手动操作的从促动器来换档，该从促动器通常用气力、液力、机械和/或电力来操纵。用于这些系统的换档控制可参见美国专利说明书No.4,455,883；4,550,627；4,899,607；4,920,815；4,974,468；5,000,060；5,272,931；5,281,902；5,222,404和5,350,561，其公开的内容在此作为参考。
在现有技术中公知这样的全自动或半自动变速箱系统：一个基于微处理器的电控单元(ECU)接收指示各种系统操作状况的输入信号，并根据逻辑规则处理这些信号，给一个或多个系统促动器发出命令输出信号；可参见美国专利说明书No.4,361,060；4,593,580；4,595,986；4,850,236；5,435,212；5,582,558；5,620,392；5,651,292；5,679,096；5,682,790，其公开的内容在此作为参考。
使用变力去接合副变速器、通常是为了保护范围转换或分级换档变速器的同步器，这样的系统在现有技术中已知，可参见美国专利说明书No.5,186,066；5,193,410；5,199,314和5,224,392，其公开的内容在此作为参考。
本发明的优选实施例涉及一个计算机辅助的机械组合式传动装置系统，其中主变速器利用手动控制的换档杆来换档、发动机使用燃油和/或副变速器通过至少部分由电控单元(ECU)控制的促动器来换档以加强换档。ECU利用感测到的和/或计算出的指示系统运行参数的输入，通过控制发动机供油和/或操纵范围转换和/或分级换档促动器来辅助换档；所述系统运行参数如：对分级换档开关和/或范围转换开关的操作，换档杆的位置和/或其位置变化率，啮合速比，发动机转速，发动机转速变化率，输出轴转速，输出轴转速变化率，离合器状态和/或油门踏板位置。
按照本发明，通过提供一个分级式副变速器的爪式接合套控制，可最小化或克服现有技术的不足；考虑到车辆运行状况，在接合和脱开过程中，所述接合套控制可自适应地调整施加于分级换档接合套的力，以在迅速和可靠分级换档、减少磨损和无冲击换档之间提供一个最优折衷。
在优选实施例中，通过作为发动机转速对时间的变化率(d/dt(ES))和车速对时间的变化率(d/dt(OS))的函数来改变同步窗，在换高档过程中控制一个控制器辅助的手动换档变速器的三位分级换档接合套(见美国专利说明书No.5,651,292)，其中在同步窗时将命令分级换档接合套接合。在优选实施例中，如果主变速器和分级式副变速器都没有接合，分级式副变速器将全力接合，而不再考虑同步状态。
如果车辆减速度小于车辆减速参考值(即d/dt(OS)＞REF1？)，则同步窗的偏移量保持一个选定为提供高质量换档的缺省值。然而，如果车辆减速度较大(即d/dt(OS)＜REF1？)，在发动机减速度至少大于一个参考值时(即d/dt(ES)＜REF2？)，同步窗将作为车辆减速度的函数打开(即增加偏移量)；或在发动机减速度相对稍低时(即d/dt(ES)＞REF2？)，同步窗将同时作为车辆减速度和发动机减速度的函数打开。这种控制技术允许驾驶员在平地上和陡坡上使用相同的换档技术(甚至“浮动换档”)。
在优选实施例中，分级换档促动器是一个带有空腔的双面活塞，空腔可持续或选择性排气，和/或与压力流体源相连。脉冲宽度调制可用来改变压力流体施加在活塞上的有效压力，以便在接合和脱开过程中，按照感测到的车辆运行状况的函数来可控地改变施加于分级换档接合套的力。举例来说，为减小磨损，分级换档接合套通常以一个较小力脱开，而在感测到同步状态时，通常以一个较大力接合，以提供迅速和完全的爪式接合套接合。
因此，本发明的一个目标是提供ECU辅助，用于改善机械组合式变速箱的分级换档。
通过阅读下面结合附图对优选实施例的描述，可以了解本发明的种种目标及优点。
图1是一个ECU辅助的组合式机械传动装置系统的示意性说明，其有利地使用了本发明的自适应爪式接合套接合控制。
图2是图1所示传动装置的换档模式和典型数值比的图表说明。
图3是图1组合式机械变速箱结构的示意性说明。
图4是用于图1变速箱系统的三位分级换档促动器的示意性说明。
图5A和5B是用于图1所示系统的换档轴位置传感器原理的示意性说明。
图6A和6B是本发明控制的流程图形式的描述。
一个尤其适合于使用本发明的自适应爪式接合套接合控制的计算机辅助(即基于微处理器、控制器辅助)车用组合式机械变速器系统10，可参见图1-5B。
系统10是重型车辆如牵引车/半挂车的牵引机普遍使用的类型，包括一个一般为柴油机12的发动机，一个位于离合器壳内的主摩擦离合器14，一个多档组合式变速箱16和一个驱动桥总成(图中未示)。变速箱16包括输出轴20，其通过万向节24驱动地联接到车辆传动轴22，以驱动驱动桥总成。变速箱16位于变速箱壳内，而换档杆总成30的换档座直接安装在变速箱壳上。此系统同样适用于远程安装的换档杆，如驾驶室位于发动机上方类型的车辆所采用的那样。
图2说明了一个辅助手动换档的换档模式，用于手动操作换档杆来换档的范围转换和分级换档相结合的组合式变速器。简单来说，换档杆31可在边-到-边即XBX方向移动，以选择一个特定速比或一些速比来啮合；也可前后即在YBY方向移动，以选择性地啮合和脱开各种速比。换档模式可包括自动范围转换特征与自动选择和/或执行的分级换档，这在现有技术中公知。使用此类型换档机构和换档模式的手动变速器在现有技术中公知，详情可参见前面提过的美国专利说明书No.5,000,060和5,390,561。
换档杆总成30一般包括一个换档爪或类似结构(图中未示)，向下延伸入换档机构32，如一个多轨换档滑杆的壳总成或一个单换档轴总成，这在现有技术中公知，前面提过的美国专利说明书No.4,455,883；4,550,627；4,920,815和5,272,931中也有说明。
在自动范围转换特征中，当换档杆在换档模式的中间臂(3/4-5/6)与右手臂(7/8-9/10)之间的过渡区移动时，它将越过一个AR点，这将促动一个机械或电力的范围转换开关或被位置传感器感测到，从而实现自动执行范围转换。
由主变速器16A和副变速器16B串联组成的变速箱16的换档，通过车用变速箱系统10来半自动地执行/辅助，图例说明见图1-5B。主变速器16A包括输入轴26，它通过主离合器14和车辆发动机12的驱动轴即曲轴28有效相联；而副变速器16B的输出轴20一般通过传动轴24和车辆驱动轮有效相联。副变速器16B为分级换档类型，最好是范围转换和分级换档相结合的类型，如美国专利说明书No.4,754,665和5,390,561的说明。
从主变速器16可得的变速比可通过手动定位换档杆31来手动选择，根据主变速器16A啮合特定所需的变速比规定的换档模式来定位换档杆。
系统可包括传感器30(用于感测发动机转速(ES))、32(用于感测输入轴转速(IS))和34(用于感测输出轴转速(OS))，并提供指示这些转速的信号。如已知的那样，离合器14完全(即无滑转)接合且变速箱以一已知速比啮合时，ES=IS=OS*GR(见美国专利说明书No.4,361,060)。因此，如果离合器14接合，发动机转速和输入轴转速可认为相等，且可以去掉传感器32。可去掉输入轴转速传感器32，用传感器或通过数据链(DL)感测的发动机转速(ES)来代替。
发动机12是电控的，包括一个和电子数据链(DL)通讯的电子控制器36，其中电子数据链运作在如SAE J-1922,SAE J-1939,ISO11898或类似的工业标准协议下。油门位置(反映操作者的要求)是一个选择换档点和其他控制逻辑的理想参数。可设一个分立的油门位置传感器38，或从数据链中感测油门位置(THL)。发动机总扭矩(TEG)和基本发动机摩擦扭矩(TBEF)也可从数据链中获得。
手动离合器踏板40控制着主离合器14，且传感器42提供指示离合器接合或脱开状态的信号(CL)。如果发动机转速和输入轴转速信号都可获得，比较这两个信号也可确定离合器状态。包括范围转换促动器和分级换档促动器46的副变速器促动器44，根据电控单元(ECU)48的命令输出信号，来操纵范围转换接合套和分级换档接合套。换档杆31有一个带有分级换档选择器开关52的旋钮50，通过选择器开关可感测驾驶员开始分级换档的意图。
系统10可包括驾驶员显示单元54，它包括一个六位换档模式的图示，每个可发光显示元56,58,60,62,64和66代表了每个可选择的啮合位置。更有利的是，每半个换档模式显示元(即58A和58B)都可独自发光，这种显示可告知驾驶员已啮合速比的换档杆和分级换档位置。
本系统包括一个控制单元即ECU48，最好是美国专利说明书No.4,595,986；4,361,065和5,335,566中阐述的基于微处理器的控制单元类型，其公开的内容在此作为参考；该控制单元用于接收输入信号68，根据预设逻辑规则来处理这些输入信号，并给系统促动器如分级式副变速器促动器46、发动机控制器36、范围转换促动器和/或显示单元54等发出命令输出信号70。可采用一个分立的系统控制器，也可采用通过电子数据链通讯的发动机控制器ECU36。
如美国专利说明书No.5,651,292(其公开的内容在此作为参考)和共同未决的美国专利申请系列号No.08/597,304(转让给了本申请的受让人)所示，分级换档促动器46是一个电控三位装置，以能够选择和维持分级式副变速器的空档。作为另一种选择，当分级换档接合套处于中间非啮合位置时，可通过减少分级促动器的能量输入来获得Apseudo≌分级空档。
图3示意性说明了有10个前进档的范围转换和分级换档相结合类型的变速箱16的结构。前面提过的美国专利说明书No.5,000,060；5,370,013和5,390,561中公开了这种通用类型的变速器。
变速箱16包括主变速器16A和副变速器16B，两者都位于变速箱壳内；变速箱壳包括一个由离合器壳限定的前止壁16C，和一个后止壁16D，但没有中间壁(在本特定实施例中)。
输入轴26带着固定于其上的输入齿轮76一起旋转，轴上限定一个向后的开孔，其中输出轴20渐细的延伸部分定位于其中。在该开孔或者说盲孔中，可装上非摩擦轴承或类似零件。输入轴26的后端通过轴承78支承于前止壁16C上，而输出轴20的后端通过轴承总成80支承于后止壁16D上。
装有第二轴接合套84和86的第二轴82和第二轴分级换档接合套88的形式是：带有外花键的外表面及用于输出轴20通过的轴向延伸通孔的普通管状体。换档拨叉90和92分别用于离合接合套84和86(见图5A)。第二轴82可相对于输入轴26及输出轴20独立旋转，更有利的是，第二轴可相对26和20产生有限的径向运动。
主变速器16A包括两个基本相同的主变速器中间轴总成94，各包含固定有中间轴齿轮98、100、102、104和106的主变速器中间轴96。齿轮副98、100、102、104和106分别与输入轴齿轮76、第二轴齿轮108及110和一个惰轮(图中未示)常啮合，惰轮与倒档第二轴齿轮112啮合。
主变速器中间轴96向后延伸至副变速器，其后端直接或间接支承于变速器壳的后止壁16D上。
变速箱16的副变速器16B包括两个基本相同的副中间轴总成114，各包含一根副中间轴116，其上带有可随之旋转的副中间轴齿轮118,120和122。副中间轴齿轮副118、120和122分别与分级换档齿轮124、分级换档/范围转换齿轮126和范围转换齿轮128常啮合。分级换档接合套88固定于第二轴82上，用于选择性地离合齿轮124或126；而带有同步器的范围转换接合套130固定于输出轴20上，用于选择性地离合齿轮126或128。
副中间轴116通常为管状，限定一个通孔以容纳主变速器中间轴96的向后延伸部分。备有轴承或轴衬，使副中间轴116可旋转地支承于主变速器中间轴96上。
分级换档爪式接合套88是一个双面、无同步器的接合套总成，可被选择性地置于最右边或最左边以使齿轮126或124分别和第二轴82接合，或者被置于使齿轮124或126都不和第二轴接合的中间位置。分级换档爪式接合套88由一个三位促动器控制的换档拨叉98来轴向定位；所述促动器如活塞促动器，响应可感测驾驶员选择开关(如换档旋钮上的按钮或类似结构)操作的控制器48，这在现有技术中公知，并响应ECU48的控制信号(见美国专利说明书No.5,661,998)。带同步器的两位范围转换接合套总成130是一个两位接合套，可被选择性地移向最右或最左的位置，以选择性地使齿轮128或126分别与输出轴20接合。接合套总成130的位置由一个两位活塞装置操纵的换档拨叉装置(图中未示)来移动。上述两个活塞促动器可用功能等价的促动器来替换，如循环球式机构、斜面球式机构等。
通过选择性地轴向移动分级换档接合套88和范围转换接合套130的前后轴向位置，可提供四种不同的第二轴旋转与输出轴旋转的比率。因此，副变速器16B是一个范围转换和分级换档相结合类型的三层副变速器，可在输入(第二轴82)和输出(输出轴20)间提供四种可选速度或驱动速比。主变速器16A提供一个倒档和三个潜在可选的前进档。然而，可选的主变速器前进速比中的一个，即与第二轴齿轮110相关的低速速比中的一个速比，并不在高档范围使用。因此，准确地说，变速器16是一种“(2+1)×(2×2)”类型的变速器，根据低速比分级的需求性和实用性，能提供九或十种可选前进档。
通过响应车辆操作者激励的分级换档按钮52或类似机构、通常是位于换档杆旋钮上的一个按钮，来实现变速器16的分级换档；而范围转换接合套换档总成的操作则自动响应换档杆在换档模式中臂与右臂间的移动，如图2所示。作为另一种选择，分级换档也可是自动的(见美国专利说明书No.5,435,212)。这种通用类型的范围转换装置在现有技术中公知，并可参见前面提过的美国专利说明书No.3,429,202；4,455,883；4,561,325和4,663,725。
虽然以一个无中间壁的组合式变速器为实施例来阐述本发明，但本发明同样适用于前面提过的美国专利说明书No.4,754,665；5,193,410和5,368,145中阐述的变速箱类型。
在现有技术中，尤其是对于手动变速箱，分级换档接合套由两位促动器来操纵；这样，接合套具有相对较小的间隙(即对于约3.6英寸齿距直径的接合套，其间隙约为.008-.012英寸)，以便防止过分粗暴地分级换档。一般来说，对于上述间隙和通常的接合力，在大于约60RPM的输入轴同步误差时，接合套齿将象棘齿一样滑过，接合套不会接合。
如已知(见美国专利说明书No.5,052,535，其公开的内容在此作为参考)，正接合套将正确接合(即有足够的接合套齿穿过)所允许的相对转速，是接合套系统中总有效间隙的一个直接比例函数。考虑到可接受的最粗暴的接合套接合，选定接合套可以接合的最大许可非同步状态。
在使用非同步正接合套结构的变速比变速箱中，特别是对重型车辆而言，对于一个给定的总间隙(即一个给定的最大许可粗暴的接合套接合)，接合套部件能够接合的非同步状况范围常常窄于某些状况下的理想范围，这使得换档更加困难。
根据本发明，分级换档接合套88和分级换档齿轮124及分级换档/范围转换齿轮126上相互接合的接合套齿有相对较大的间隙(即对于约3.6英寸齿距直径的接合套，其间隙约为.020-.060英寸)，这将确保在全力接合的情况下，几乎任何分级换档的试图都可在全力下实现；在前面提过的美国专利申请说明书No.5,651,292中有更全面的描述。
通过换档拨叉98来移动分级换档接合套88，其中拨叉98附装于活塞促动器总成142的活塞杆140上(见图4)。促动器总成142可以是传统的三位促动器(见美国专利说明书No.5,054,591，其公开的内容在此作为参考)，或是美国专利说明书No.5,682,790或5,661,998(其公开的内容在此作为参考)中所阐述的促动器类型，其中选择性增压和排气的空腔144的脉冲宽度调制可用来实现换档拨叉的三个分级换档位置(L,N,H)。
提供给空腔144的压力流体的脉冲宽度调制也可用于控制施加于分级换档接合套88的力。压力流体和/或排气阀的脉冲宽度调制控制是一种公知的控制技术。其他类型的促动器可以用来给分级换档接合套88施加一个受控的力。
在系统10中，分级换档开关52将指示驾驶员在ECU48控制下开始分级换档的意图。为控制器48提供了逻辑规则；在这些规则下，如果主变速器已接合，将开始从分级换档的空档换入一个所选择的目标分级速比，以使得在包括操作者适当燃油控制的通常情况下，可预期同步误差(其等于输入轴转速减去输出轴转速与变速器目标速比的乘积)将等于或小于为得到平稳、高质量换档而选定的一个值((IS(OS*GR))=ERROR≤REF)。并且对感测/预期轴转速、轴加速度/减速度和促动器反应时间进行计时。如已知，自动液力、气力或机械的爪式接合套接合系统必须经过调整，以给出接合套在无换档冲击和快速换档之间折衷的一个接合。如果接合套只在完全同步时接合，驾驶员可能会不耐烦并在接合套接合前再次供油。这个方法还可能导致在斜坡或任何情况下档位丢失，使得车辆迅速减速或发动机缓慢减速。如果接合套在远离同步时接合，驾驶员会抱怨接合套接合时产生的“换档冲击”或震动。
根据本发明，在某些情形下，逻辑规则将识别出此操作状况：必须扩展首选或缺省同步窗(即IS=(OS*GR)±60RPM)以完成分级换档，即使以换档质量为代价。这些情形通常和换高档有关，包括：如果试图在低发动机转速时换档，而预期完成换档时的发动机转速将极其低；如果输出轴减速度相当高(dOS/dt＜REF1)；如果发动机减速度相当低(dES/dt＞REF2)和/或如果同步误差绝对值并不接近一个可接受速比的通常值。
在本发明的优选实施例中，当输入轴转速(IS)位于或预期位于同步窗内(即((OS*GRT)+偏移量1)＞IS＞((OS*GRT)-偏移量2))时，当主变速器接合，才发出完成分级换档(即一个档位从中间或空档位置移入目标分级换档速比)的命令。假定此讨论中的偏移量相等，这可以改写为IS=((OS*GRT)±偏移量)。在理想运行状况下，偏移量是一个意欲提供可接受换档质量和换档迅速的缺省最小值。在上述实施例中，缺省偏移量是±60RPM，给出的缺省同步窗宽度是120RPM。
通过使用三位分级换档促动器和增加分级换档接合套间隙，分级换档接合套在较宽的非同步状态下接合成为了可能，但并不总是令人满意(因为换档质量和其他原因)。
根据本发明的爪式接合套控制，在处于分级空档时，如果想分级换高档，ECU将比较车辆减速度(用dOS/dt表示)和选定来代表最大车辆加速度的参考值(REF1)；在此参考值下，缺省同步窗将允许迅速、“无冲击”且可靠地换档。如果车辆减速度超过了该参考值，同步窗必须扩大以提供更可靠(如果更粗暴)的分级换档。如果没有超过，则缺省同步窗将提供足够迅速和可靠的换档。
如果车辆加速度大大超过了该参考值，将比较发动机减速度和发动机减速度参考值(REF2)，以确定发动机是否至少以一个预期值(对于重型卡车的柴油发动机来说，一般约-450RPM至-600RPM)减速。如果发动机以一种可接受的方式减速，同步窗偏移量将只增加一个按照车辆减速度函数确定的量。然而，如果车辆减速度较大而发动机减速度较低(dES/dt＞REF2)，则同步窗偏移量增量为下面两个量的总和：(ⅰ)按车辆减速度函数确定的一个量和(ⅱ)发动机减速度函数确定的一个量。
对于只涉及分级换档的换高档，如3-4和5-6之间的换档，通过接合合适的分级换档接合套来完成换档，如上所述。对于主变速器和分级式副变速器相结合的换高档(称为“组合换档”)，如2-3,4-5，或8-9之间的换档，最好的换档技术是：在利用油门和/或发动机制动器得到同步输入轴转速以接合目标速比(GRT)的同时，操作者预选合适的分级档位(利用选择器52)，中断扭矩(使用主离合器14和/或油门控制)，然后使用换档杆换入空档。为使操作者对其车辆有最大的控制权，最好是分级换档“占先”(即接合先于)主变速器。如果感测到主变速器处于空档，最好是接合分级换档，而不必考虑是否同步；操作者将可能在ECU燃油控制的辅助下完成换档。然而，如果操作者使用换档杆先接合分级式副变速器，分级换档接合套将保持空档或非接合位置，直至感测到同步状态或确定主离合器14可能已脱开，然后通过接合合适的分级换档接合套来完成换档。
虽然本发明的爪式接合套接合控制是连同控制计算机辅助手动换档变速箱的分级换档一起描述的，其也潜在地可应用于主变速器和/或范围转换变速器的换档。
换档杆31或由其控制的换档机构32的位置可通过一个位置传感装置来感测。多种位置传感总成在现有技术中公知，首选类型的说明见已授权的美国系列号No.08/695,052，其转让给了本申请的受让人，在这儿参考了其公开内容。
参考图5A和5B，换档机构32是一个配有轴162的单换档轴装置160；其中轴162可以旋转以响应换档杆31的X-X方向运动，可以轴向移动以响应换档杆31的Y-Y方向运动。前面提过的美国专利说明书No.4,920,815详细描述了这种类型的机构。
换档轴162带有实现换档轴选择性轴向一起运动的主变速器换档拨叉90和92，及一个用于容纳换档爪或类似机构的换档块构件164。一对线圈166和168提供一对信号(可用于全体速比GR)，以指示轴162的轴向和周向位置，并以此指示换档杆31在图2所示的换档模式中的位置。更有利的是，位置变化率(dGR/dt)也可以被确定并用来改善系统10的换档。
举例来说，参考图2，如果换档杆位置能被感测，就没有必要在AR点设置一个固定开关或类似机构来感测在低档范围和高档范围间换档的必需的开始。此外，因为不再需要物理开关了，发出范围转换指令的换档模式位置可变动到如点180、182或184，以改善各种操作状况下的系统性能。
如在一至四档时，不太可能换入高档范围，就可把自动范围转换开始点移至点184(远离预期的换档杆路径)，以防止无意促动范围转换。如处于发动机高转速的六档，有可能换入高档范围，把自动范围转换开始点移至点180将允许更快地开始范围转换。
根据本发明的优选实施例，除非当前车辆操作状况指出他/她的油门踏板操作将禁止与当前目标速比相联的分级换档爪式接合套接合，那么操作者可以控制发动机供油。如果包括操作者对油门踏板的设定在内的操作状况指出操作者将完成分级换档至目标速比，发动机将依据操作者的油门设定来供油；反之，发动机将自动供油。如果分级式副变速器确能如首选情形那样在主变速器之前啮合，操作者将保持对发动机供油的完全控制，并通过啮合主变速器来完成换档。
主变速器16A的接合状态(即接合或空档)是系统10的一个重要控制参数。举例来说，如果感测到主变速器处于空档，将命令分级式副变速器全力啮合，而不顾是否同步。而如果主变速器啮合、分级式副变速器处于空档，系统则在感测到基本同步后才啮合分级式副变速器，然后如需要的话，可开始自动供油控制。当然，防止或尽量减少主变速器空档和/或啮合状态的错误确定是很重要的。
参考图2，到弯曲部分200的垂直位移的第一个窄带202和第二个宽带204被用来确定主变速器是否处于空档。如果主变速器未被确认处于空档，空档确认带将为窄带202。这将在断言主变速器处于空档状态之前保证主变速器16A真正处于空档。如果主变速器16A被确认处于空档，空档确认带将为宽带204。这保证了仅仅是空档过头或主变速器爪式接合套倾斜将不会被错误地解释为主变速器处于啮合状态。
感测到换档杆位于点206将总认为主变速器处于空档，而感测到换档杆位于点208将总认为主变速器处于啮合。然而，如果感测到换档杆位于点210，这将不会导致过早决定空档或啮合状态将改变。
除主变速器16A当前的啮合或空档状态之外的其他车辆操作状况也可用来改变空档感测带的宽度。
在优选实施例中，换档逻辑选择合适的时间，使得在一次组合换档中，分级式副变速器通常在主变速器之前接合。如果主变速器脱开了，将使分级副变速器接合，而不考虑同步条件。只有当主变速器已接合(全部只涉及分级换档以及那些驾驶员意外地先分级换档的组合换档)，然后如果操作者将燃油控制得很差，ECU才将从操作者手里接管燃油控制，以完成分级换档。在此优选实施例中，对于组合换档，如果操作者先完成分级换档，操作者将独立进行燃油控制，以通过接合主变速器来完成换档。
在优选实施例中，如流程图6A和6B所示，在分级换档的预选时，以较小力给分级换档促动器施加预载，以换入分级换档的空档，直至感测到分级副变速器(和/或主变速器)处于空档。
在感测到空档后，当(1)感测到同步状态，且主变速器已接合，或(2)感测到主变速器处于空档时，以一个相对较大的力命令分级换档接合套以合适的分级换档速比接合。
如果主离合器开关42指出主离合器14可能已脱开，或如果不能肯定确已得到同步，则以一个中等大小的力使促动器接合分级换档接合套88。当系统不能确保有正确信息去确定同步，和当接合分级换档的同步状态不能达到时，系统也不能确保有正确信息去使接合套“齿条推压(racking)”或“棘齿啮合(ratcheting)”以告知驾驶员时，中等力也用于接合分级换档接合套。
由此可见，本发明给出了一种新的、改进的分级换档爪式接合套接合控制。
虽然较具体地描述了本发明，但应该理解：只是通过例子描述了优选实施例，在不超出后附的权利要求书所确定的精神实质及范围的情况下，对本发明可以在形式和细节方面作出多种变动。

Claims (11)

1．一种控制车用变速器系统的方法，用于试图将分级式副变速器换档至以目标速比(GRT)接合的过程中，所述变速器系统包括：一个燃油控制的发动机；一个用于响应命令信号而控制发动机供油的发动机控制器；一个分级式副变速器机械变速比变速箱，包括一个主变速器和一个与其串联的所述分级式副变速器，并带有一个由所述发动机通过主摩擦离合器驱动的输入轴、一个输出轴，并限定多个选择性接合或脱开的速比，以提供输入轴转速比输出轴转速的多个比率(IS/OS)，所述分级限定两个分级式副变速器速比，通过脱开第一和第二套正爪式接合套部件中的一套、然后接合所述第一和第二套正爪式接合套部件中的另一套来换档；一个变力分级换档促动器，用于响应命令信号来控制所述正爪式接合套部件的接合和脱开；一个接收指示车辆操作状况的输入信号的控制单元，车辆操作状况至少包括下述量中的两个：(ⅰ)发动机转速(ES),(ⅱ)输入轴转速(IS),(ⅲ)输出轴转速(OS),(ⅳ)主离合器接合或脱开状态(CL)和(ⅴ)主变速器接合或脱开状态(GR)，控制单元并根据逻辑规则处理这些信号，至少给所述分级换档促动器发出命令信号，所述方法包括：
(a)命令所述分级换档促动器以第一个力脱开已接合的所述第一和第二套正爪式接合套中的一套；然后
(b)确定所述主变速器和所述分级式副变速器中至少其中一个已脱开；然后
(c)在感测到下述之一时：(ⅰ)所述主变速器已脱开，和(ⅱ)对于所要接合的所述目标速比来说，已达到基本同步状态，则命令所述分级换档促动器以第二个力接合所述第一和第二套正爪式接合套中的另一套，所述第二个力大于所述第一个力。
2．根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，在步骤(b)后，在感测到下述之一时：(ⅰ)所述主变速器已脱开，和(ⅱ)对于所要接合的所述目标速比来说，缺乏足够信息去确认基本同步状态，则命令所述第一和第二套正爪式接合套中的另一套以第三个力接合，所述第三个力大于所述第一个力，但小于所述第二个力。
3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制单元是基于微处理器的，并通过一个电子数据链(DL)来通讯，该数据链符合工业公认的协议(SAE J-1922/1939)。
4．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变速器系统是一个控制单元辅助的手动换档变速箱系统，包括一个操作者设定的油门要求装置，用于提供操作者对发动机燃油要求(THL)的信号指示；所述发动机控制器至少带有一个操作模式，其根据所述操作者设定的油门要求装置来提供发动机燃料；并带有至少一个操作模式，其中提供发动机燃料以达到一个要求的发动机转速(ES)值；所述控制单元接收指示油门要求装置设定的所述输入信号，并给所述发动机控制器发出命令信号。
5．根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在步骤(a)后，在确定下述状态后：(ⅰ)所述主变速器处于接合，和(ⅱ)对于所要接合的所述目标速比来说，没有达到基本同步状态，则维持所述第一和第二套正爪式接合套都处于脱开状态。
6．根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：在步骤(a)后，在确定下述状态后：(ⅰ)所述主变速器处于接合，和(ⅱ)对于所要接合的所述目标速比来说，没有达到基本同步状态，则维持所述第一和第二套正爪式接合套都处于脱开状态。
7．一种控制车用变速箱系统的控制系统，用于试图将分级式副变速器换档至以目标速比(GRT)接合的过程中，所述变速器系统包括：一个燃油控制的发动机；一个用于响应命令信号而控制发动机供油的发动机控制器；一个分级式副变速器机械变速比变速箱，包括一个主变速器和一个与其串联的所述分级式副变速器，并带有一个由所述发动机通过主摩擦离合器驱动的输入轴、一个输出轴，并限定多个选择性接合或脱开的速比，以提供输入轴转速比输出轴转速的多个比率(IS/OS)，所述分级式副变速器限定两个分级式副变速器速比，通过脱开第一和第二套正爪式接合套部件中的一套、然后接合所述第一和第二套正爪式接合套部件中的另一套来换档；一个变力分级换档促动器，用于响应命令信号来控制所述正爪式接合套部件的接合和脱开；一个接收指示车辆操作状况的输入信号的控制单元，车辆操作状况至少包括下述量中的两个：(ⅰ)发动机转速(ES),(ⅱ)输入轴转速(IS),(ⅲ)输出轴转速(OS),(ⅳ)主离合器接合或脱开状态(CL)和(ⅴ)主变速器接合或脱开状态(GR)，控制单元并根据逻辑规则处理这些信号，至少给所述分级换档促动器发出命令信号，所述控制系统包括：
(a)命令所述分级换档促动器以第一个力脱开已接合的所述第一和第二套正爪式接合套中的一套的装置；然后
(b)确定所述主变速器和所述分级式副变速器中至少其中一个已脱开的装置；然后
(c)在感测到下述之一时：(ⅰ)所述主变速器已脱开，和(ⅱ)对于所要接合的所述目标速比来说，已达到基本同步状态，则命令所述促动器以第二个力接合所述第一和第二套正爪式接合套中的另一套的装置，所述第二个力大于所述第一个力。
8．根据权利要求7所述的控制系统，其进一步包括，在感测到下述之一时：(ⅰ)所述主变速器已脱开，和(ⅱ)对于所要接合的所述目标速比来说，缺乏足够信息去确认基本同步状态，则命令所述第一和第二套正爪式接合套中的另一套以第三个力接合的装置，所述第三个力大于所述第一个力，但小于所述第二个力。
9．根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制单元是基于微处理器的，并通过一个电子数据链(DL)来通讯，该数据链符合工业公认的协议(SAE J-1922/1939)。
10．根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述变速箱系统是一个控制单元辅助的手动换档变速箱系统，包括一个操作者设定的油门要求装置，用于提供操作者对发动机燃油要求(THL)的信号指示；所述发动机控制器至少带有一个操作模式，其中根据所述操作者设定的油门要求装置来提供发动机燃料；并带有至少一个操作模式，其中提供发动机燃料以达到一个要求的发动机转速(ES)值；所述控制单元接收指示油门要求装置设定的所述输入信号，并给所述发动机控制器发出命令信号。
11．根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述分级换档促动器包括一个压力流体促动的活塞，通过脉冲宽度调制控制阀与压力流体源相连。
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