CN1532438A - 用于手动变速器的自动换档控制设备和方法 - Google Patents

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Abstract

在用于手动变速器的自动换档控制设备中，在发动机和手动变速器之间设置至少一个离合器，一个控制器在结束对该手动变速器的换档后，按把该离合器的输入转速按预定时间变化率引导到发生换档后的另一转速的方式进行对该离合器装置的啮合力的反馈控制，该控制器在把离合器的输入转速引导到发生换档后的该另一转速上的离合器输入转速变化区中以及在该离合器的输入转速已达到发生换档后的该另一转速的输入速收敛区中设定相互不同的反馈控制增益。

Description

用于手动变速器的 自动换档控制设备和方法
技术领域
本发明涉及用于手动变速器的、通过对设置在发动机和该手动变速器之间的至少一个离合器的释放和啮合控制的自动换档控制设备和方法，以及涉及手动变速器的换档控制。
背景技术
2001年10月26日发布的日本专利申请第一公布2001-295898号说明一种在先提出的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中对分成二组的换档级中的每个组设置二个离合器，即在先提出的双离合器型手动变速器。
已经提出另一种用于通常可得到的具有单个离合器的手动变速器的自动换档控制设备。在这些先前提出的自动换档控制设备的每种中，当出现换档时，以和司机操纵手动变速器的相同方式，根据对离合器(组)的释放-啮合控制以及对手动变速器的换档控制自动地对手动变速器换档。从而，当在手动变速器的换档操作后进行离合器的啮合时，通常的作法是，利用适用于自动变速器的技术对离合器的啮合力进行反馈控制，从而使用输入和输出转速之间的比表示的有效齿轮比按预定的时间序列变化从出现换档前的先前齿轮比改变到出现换档后的齿轮比。
发明内容
但是，如果在按自动变速器采用的相同方式监视有效传动比的同时通过反馈控制进行离合器的啮合，则当有效齿轮比已经达到在发生换档后的齿轮比并且离合器完全啮合时判定出现换档。因此，在先前提出的用于手动变速器的自动换档控制设备中出现下面的问题。即，如果上述反馈控制的增益小，则换档响应变坏，从而司机感觉换档非常慢并且出现发动机高速空转。这样，通常的作法是在无障碍的范围内把反馈控制增益设置为尽可能的大。但是，由于该设备的自身偏差以及制造出的设备之间的个体差异，该增益常常过分地大。在这种情况下，在有效齿轮比达到发生换档后的齿轮比之后，该有效齿轮比在相反方向上超过该发生换档后的齿轮比。此刻，离合器仍处于滑动状态。但是，控制机构判定换档结束，因为有效齿轮比已经达到发生换档后的齿轮比。接着，在某个时刻离合器完全啮合，从而存在发生大的换档冲击的可能性。
从而，本发明的一个目的是提供用于手动变速器的自动换档控制设备，其改进对离合器的啮合力控制，从而解决上述尤其出现在用于手动变速器的自动换档控制设备中的问题。
依据本发明的一个方面，提供一种用于手动变速器的自动换档控制设备，其包括：至少一个设置在发动机和手动变速器之间的离合器；以及一个控制器，该控制器在其结束对该手动变速器的换档后，以把离合器的输入转速按预定时间变化率引导到发生换档后的另一转速的方式进行对该离合器接合力的反馈控制，该控制器在把离合器的输入转速引导到发生换档后的该另一转速上的离合器输入转速变化区中以及在离合器的输入转速已达到发生换档后的该另一转速的输入转速收敛区中设定相互不同的反馈控制增益。
依据本发明的另一个方面，提供一种用于手动变速器的自动换档控制方法，其包括：在发动机和手动变速器之间设置至少一个离合器；在结束对该手动变速器的换档后，以把离合器装置的输入转速按预定时间变化速率引导到发生换档后的另一转速的方式对该离合器的啮合力进行反馈控制；以及，在对该离合器的啮合力进行反馈控制时，在把离合器的输入转速引导到发生换档后的另一转速上的离合器输入转速变化区中以及在离合器的输入转速已达到发生换档后的该另一转速的输入转速收敛区中设定相互不同的反馈控制增益。
本发明的该概要不必说明所有必要的特征，从而本发明也可以是这些所说明的特征的子组合。
附图说明
图1是一种双离合器型手动变速器的示意图，可以对其应用依据本发明第一优选实施例的自动换档控制设备。
图2是该双离合器型手动变速器的简图，表示图1中示出的双离合器型手动变速器的内部结构。
图3A和3B一起是一个操作流程图，示出由图1中所示的变速器控制器执行的换档控制程序。
图4A、4B、4C和4D一起示出一个操作定时图，表示依据图3A和3B所示的由该变速器控制器执行的操作流程图的换档控制操作。
图5A和5B一起是一个操作定时图，用于解释其中接合侧离合器的滑动速度的极性不会产生影响的换档控制操作的原理。
图6表示对手动变速器进行自动换档控制时使用的换档图案。
图7A、7B和7C一起是一个操作流程图，表示依据本发明的第二优选实施例的自动换档控制设备的控制程序。
图8A、8B、8C和8D一起是一个遵照由图7A、7B和7C中所示第二实施例的变速器控制器执行的操作流程图的操作定时图。
图9A、9B和9C是一个操作仿真定时图，其中在图1中示出的第一优选实施例的自动换档控制设备的情况下进行对离合器的啮合力的反馈控制。
图10A、10B和10C是一个不对离合器的啮合力进行反馈控制的仿真操作定时图，作为和第一实施例的自动换档控制设备相比较的一个例子。
具体实施方式
为了帮助更好理解本发明下面将参照各附图进行描述。
图1是对其可应用依据本发明的第一优选实施例的自动换档控制设备的手动变速器的控制系统。
在该第一实施例中，手动变速器3是由一个双离合器型手动变速器构成的。如后面说明那样，在手动变速器3和发动机E之间设置奇数换档级离合器C1和偶数换档级离合器C2。当手动变速器3按照根据选定的换档级的齿轮比对经由离合器C1或C2输入的发动机转动(enginerevolution)完成换档后，经由末级传动环齿轮4和差动齿轮单元5发动机转动相继地传送到各个从动轮6。
手动变速器3包括：其中安放奇数换档级离合器C1和偶数换档级离合器C2的离合器箱21，以及和离合器箱21连接并且其中安放后面将说明的换档机构的变速器箱22。在离合器箱21中安放和发动机输出轴23耦合并且共用于离合器C1和C2的离合器输入部件24、奇数换档级离合器C1的离合器输出部件25以及偶数换档级离合器C2的离合器输出部件26。奇数换档级离合器C1由离合器输入部件24、离合器输出部件25构成。偶数换档级离合器C2由离合器输入部件24、离合器输出部件26构成。
空心轴27和奇数换档级离合器输出部件25耦合。偶数换档级离合器输出部件26和可旋转地支持在空心轴27的空心部分上的偶数换档级输入轴32耦合。空心轴27和偶数换档级输入轴32贯入离合器箱21和变速器箱22之间的间壁并且从离合器箱21伸到变速器箱22内。偶数换档级输入轴32可转动地并且横向地安装在变速器箱22内。奇数换档级输入轴31以及公用输出轴33与偶数换档级输入轴32平行地、也可转动地和横向地安装在变速器箱22内。输入齿轮34和伸到变速器箱22内的空心轴27的一个端部连接。和该空心轴一样设置在一个直角平面内的齿轮37和奇数换档级输入轴31耦接。在空转轴(idler axle)35上转动的空转齿轮36和齿轮34以及37啮合。这样，从奇数换档级离合器C1到空心轴27的发动机转动被传送到奇数换档级输入轴31。在奇数换档级输入轴31上可转动地安装第一速度驱动齿轮41、第三速度驱动齿轮43、第五速度齿轮45以及反向驱动齿轮47。在偶数换档级输入轴32上可转动地安装第二速度驱动齿轮42、第四速度驱动齿轮44以及第六速度驱动齿轮46。在公用输出轴33上整体地可转动地安装与驱动齿轮41及42啮合的第一-第二速度从动齿轮48、与驱动齿轮43及44啮合的第三-第四速度从动齿轮49、与驱动齿轮45及46啮合的第五-第六从动齿轮50以及反向从动齿轮51。和反向驱动齿轮47以及反向从动齿轮51啮合的反向空转齿轮53允许反向驱动齿轮47和反向从动齿轮51之间的传动，反向空转齿轮53通过空转轴52转动地支持在变速器箱22内。
另外，在奇数换档级输入轴31上安装设置在驱动齿轮41和43之间的第一-第三速度同步机构(同步齿轮)54以及第五一反向速度同步机构(同步齿轮)55。第一-第三速度同步机构(同步齿轮54)在耦合套筒54a如从图2观察相对于图2中示出的中立位置(neutral position)沿向右方向移动时驱动地使第一速度驱动齿轮41和上面说明的轴31耦合。这样，对该轴31的发动机转动经第一速度驱动齿轮41和从动齿轮48传送到输出轴33以达到第一速度选择状态(①)。当耦合套筒54a从图2中示出的中立位置沿向左方向移动时，使第三驱动齿轮43驱动地和轴31耦合，从而对轴31的发动机转动经由从动齿轮49从第三速度驱动齿轮43传送到输出轴33以达到第三速度选择状态(③)。
第五-反向速度同步机构(同步齿轮)55驱动地使第五速度驱动齿轮45和轴31耦接以把发动机转动经由第五速度驱动齿轮45和从动齿轮50传送到输出轴33，以便当耦合套筒55a相对于图2中示出的中立方向沿向右方向移动时达到第五速度选择状态(⑤)。
当耦合套筒55a相对于图2中所示的中立位置沿向左方向移动时，第五速度-反向同步机构55驱动地使反向驱动齿轮47和轴31耦合，以便经由反向驱动齿轮47、空转齿轮的和从动齿轮51反向地把对轴31的发动机转动传送到输出轴33，从而达到反向选择状态()。另外，在偶数换档级输入轴32上安装设置在第二速度驱动齿轮42和第四速度驱动齿轮44之间的第二-第四速度同步机构(同步齿轮)56以及靠近第六速度驱动齿轮46设置的第六速度同步机构(同步齿轮)57。当耦合套筒56a从图2中示出的中立位置向右移动时，第二-第四同步机构(同步齿轮)56驱动地使第二速度驱动齿轮42和轴32耦合，以把对轴32的发动机转动经由第二速度驱动齿轮42和从动齿轮48传送到输出轴33，从而达到第二速度选择状态(②)。当耦合套筒56a从图2中示出的中立位置沿向左方向移动时，第二-第四速度同步机构(同步齿轮)56驱动地使第四速度驱动齿轮44和轴32耦合以便达到第四速度选择状态(④)，在该状态下对轴32的发动机转动经由第二速度驱动齿轮42和从动齿轮49传送到输出轴33。当耦合套筒57从图2中所示的中立位置沿向右方向移动时，第六速度同步机构(同步齿轮)57驱动地使第六速度驱动齿轮46和轴32耦合，以便把对轴32的发动机转动经由第六速度驱动齿轮46和从动齿轮50传送到输出轴33，从而达到第六速度选择状态(⑥)。
末级传动齿轮58整体地和可转动地安装在公用输出轴38的端部，并且可转动地安装在空转轴59上的末级传动空转齿轮60驱动地耦合在末级传动齿轮58和末级传动环齿轮4之间。这样，到达输出轴33的变速器转动经由末级传动齿轮58、末级传动空转齿轮60以及末级传动环齿轮4传送到差动齿轮单元5，以便驱动行走轮6。如可从上面理解那样，奇数换档级离合器C1是当上面说明的换档机构选择奇数换档级，例如第一速度、第三速度、第五速度和反向时要啮合的离合器(以下也简称为啮合侧离合器)。另外，偶数换档级离合器C2是当换档机构选择偶数换档级，例如第二速度、第四速度和第六速度时要啮合的离合器(啮合侧离合器)。注意，要释放的离合器简称为释放侧离合器。
在各个换档级上，手动变速器3把从发动机E所驱动的奇数换档级离合器C1或偶数换档级离合器C2输入的转动扭矩转换成和该换档级对应的齿轮比，以把该转动扭矩传送到输出轴33和末级传动齿轮58，并且把相应的转矩经由末级传动环齿轮4和差动齿轮单元5传送到从动轮6。
当进行选档以便选择各个选档级时，进行预换档(preshift)，其中把通常处于啮合状态下的奇数换档级离合器C1和偶数换档级离合器C2中与下一个要选择的换档级对应的离合器(下一个要啮合的啮合侧离合器)予以释放。然后，在啮合状态下释放和所选择的换档级对应的另一个离合器(下一个要释放的释放侧离合器)的同时，进行离合器置换，用要啮合的离合器置换预换档期间被释放的啮合侧离合器，以便进行换档。在换档后，该释放侧离合器也被啮合。
例如通过图1中示出的电驱动离合器致动器16进行离合器C1和C2的咬合(啮合)和释放。当通过图1中示出的电驱动换档致动器17进行换档时手动变速器3的换档冲击耦合套筒54a、55a、56a和57a。通过变速器控制器7电子地控制离合器致动器16和换档致动器17。发动机E的输出通过电子控制的节流阀20控制，而电子控制的节流阀20的开度通过发动机控制器8控制。为了进行这些控制，变速器控制器7输入以下信号：来自当离合器C1或C2啮合时检测从离合器到手动变速器3的输入转速NC1和NC2的输入转动传感器组9的信号，来自检测离合器C1和C2各自的操作位置(啮合，释放)的离合器位置传感器组10的信号，来自检测手动变速器3输出转速No(车速VSP)的输出转动传感器11的信号，来自从换档致动器17的操作状态检测当前选定的换档级的齿轮位置传感器12的信号，来自当司机压下制动器踏板时被接通的制动开关13的信号，来自检测变速杆的位置的变速杆开关14的信号，来自检测发动机速度Ne的发动机速度传感器61的信号，以及来自检测发动机(输出)扭矩Te的发动机扭矩传感器62的信号。
另一方面，发动机控制器8接收来自加速器踏板开度角传感器18的信号以检测加速器踏板的压下深度(操纵变量)(APO)，并且接收来自节流阀开度角传感器19的信号以检测电子驱动节流阀20的开度角(TVO)。在发动机控制器8和变速器控制器7之间可以双向通信方式进行信息交换。当从变速器控制器7向发动机控制器8传送驱动转矩时，发动机控制器8根据请求驱动转矩操作电子控制的节流阀20并且改变点火定时，从而可达到所请求的驱动转矩。
根据上面说明的输入信息变速器控制器7执行图3A和3B示出的控制程序，从而进行图4A、4B、4C和4D所示的作为本发明的目的的手动变速器3的自动换档控制。请注意，在图3A和3B以及图4A到4D中，随着司机压下加速器踏板，离合器C1(本情况中为释放侧离合器)被释放而另一个离合器C2(本情况中为啮合侧离合器)被啮合，从而进行调低速档操作。下面参照图3A和3B中示出的整体流程图说明该情况。
在步骤S1，变速器控制器7根据是否请求和目前的换档级不同的另一换档级来判定是否出现换档请求，其中该目前的换档级是按照车速(VSP)和节流阀20的开度角(TVO)根据图6中示例的预定换档图案(换档图)当前选定的。如果随着压下加速器出现调低速档请求，该例程转到进行上面说明的预换档的步骤S2。在图4A至4D中示出的结束该预换档的瞬间(时间点)t1，控制转到步骤S3和S4，从而进行下面要说明的作为本发明的目的的自动换档控制。在步骤S3，例如如图4A和4D所示，根据发动机扭矩Te确定释放侧离合器C1的斜坡梯度(ramp gradient)α。在下个步骤S4，通过和释放斜坡梯度α对应的TC1B的值减小释放侧离合器C1的啮合力命令值TC1。如图4A、4B、4C和4D中所示按斜坡梯度α逐渐减小释放侧离合器C1的啮合力命令值TC1，并把释放侧啮合力命令值TC1输出到离合器致动器16。继续步骤S3和S4的处理，直到在步骤S5释放侧离合器C1的啮合能力(engagement capacity)(扭矩传送能力)指示完全释放能力。
并行于对释放侧离合器C1的释放控制，在步骤S6之后按下述方式进行对啮合侧离合器C2的啮合控制。详细地说，在步骤S6，例如如图4A至4D中示出那样，根据发动机扭矩Te确定输入转速变化区(AA)中的第一啮合斜坡梯度β，该变化区即从瞬时t1到瞬时(时间点)t2的时段，在该时段期间把作为啮合侧离合器C2的输入转速的发动机速度Ne引导到与发生换档后的齿轮比相对应的后换档(post gear shift)离合器(C2)转速。在下个步骤S7，变速器控制器7按如下计算啮合侧离合器C2的滑移率(slip rate)：SLIP＝|(NC1-Ne)/(NC1-NC2)|。在下个步骤S8，如图4A至4D示例那样，变速器控制器7读输入转速变化区(AA)中的啮合侧离合器C2的目标滑移率a(TSLIP)。该目标滑移率a(TSLIP)是在设计阶段任意确定的。这允许对换档进行定制。
在下个步骤S9，变速器换控制器7计算实际滑动速度SLIP对目标滑移率a(TSLIP)的偏差的转速转换值dNe：dNe＝(SLIP-TSLIP)×(NC2-NC1)。
在下个步骤S10，变速器控制器7根据发动机扭矩Te确定啮合侧离合器C2的啮合力控制的反馈控制增益TAFB，从而在输入转速变化区(AA)中使滑移率偏差(SLIP-TSLIP)逼近(等于)零。在下个步骤S11，根据步骤S11确定的滑移率偏差(SLIP-TSLIP)的转速转换值dNe导出啮合力反馈受控变量TC2AFB。
在步骤S11，变速器控制器7从反馈增益TAFB以及步骤S9确定的滑移率偏差(SLIP-TSLIP)的转速转换值dNe确定啮合力反馈受控制变量TC2AFB。
在下个步骤S12，变速器控制器7将啮合侧离合器C2的啮合力命令值TC2提高与步骤S6确定的斜坡梯度β对应的TC2A的值，并对TC2A加上步骤S11确定的反馈受控变量TC2AFB从而如图4A至4D所示，从啮合侧离合器C2的瞬时t1按斜坡梯度β逐渐提高啮合侧离合器C2的啮合力命令值TC2，并且把该啮合力命令值TC2调整在图4D中用点划线表示的反馈受控变量限制范围内，以使滑移率偏差(SLIP-TSLIP)变成零而且把啮合侧离合器C2的啮合力命令值TC2输出到离合器致动器16。继续对啮合侧离合器C2的该啮合控制，直至在步骤S5判定释放侧离合器C1的啮合能力(扭矩传送能力)变成完全释放能力(release capacity)，并且在步骤S13判定步骤S13的滑移率SLIP等于或大于零，换言之，直至发动机转速Ne达到点A(瞬时t2)，其中在该A点上发动机速度Ne达到如图4C中所示的与发生换档后的换档齿轮比相对应的后换档离合器(C2)的转速。
如果变速器控制器7判定步骤S13中的滑移率SLIP等于或大于零，即发动机速度Ne到达发动机速度Ne已经达到发生换档后的离合器(C2)转速的点A(瞬时t2)，则该例程转到步聚S14以便启动对啮合侧离合器C2输入转速收敛区(BB)中的啮合力控制(下面要说明)。
在步骤S14，变速器控制器7判定从图4C中所示的时间点A(瞬时t2)到图4C中所示的时间点B(瞬时t3)的输入转速收敛区(BB)的啮合斜坡梯度γ，其中在点A处发动机速度Ne已达到发生换档后的离合器(C2)的转速，而在点B处发动机速度Ne已经收敛到例如图4D中所示根据发动机扭矩Te进行换档后啮合侧离合器(C2)的输入转速。
在下个步骤S15，变速器控制器7读取输入转速收敛区(BB)的如图4A至4D中所示的啮合侧离合器C2的目标滑移率b(TSLIP)。(注意，目标滑移率b是在设计阶段根据对换档的定制任意确定的)。接着，变速器控制器7确定以和步骤S7相同的方式确定的啮合侧离合器C2的滑移率SLIP(绝对值)与以和步骤S9相同的方式确定的目标滑移率b(TSLIP)之间的滑移率偏差(SLIP-TSLIP)的转速转换值dNe。在下个步骤S16，变速器控制器7根据发动机扭矩Te确定用于啮合侧离合器C2的啮合力的反馈控制增益TBFB，以便消除输入转速收敛区(BB)上的滑移率偏差(SLIP-TSLIP)。注意，该反馈控制增益TBFB设置成和步骤S10的反馈控制增益TAFB不同。在下个步骤S17，变速器控制器7从反馈控制增益TBFB以及步骤S15确定的滑移率偏差(SLIP-TSLIP)的转速转换值dNe得出啮合力反馈受控制变量TC2BFB。
在下个步骤S18，变速器控制器7把啮合侧离合器C2的啮合力命令值TC2提高与在步骤S14确定的斜坡梯度γ对应的TC2B的值，对TC2B加上步骤S17得出的反馈受控变量TC2BFB，从而如图4D中所示从瞬时t2开始逐渐增大啮合侧离合器C2的啮合力命令值TC2，把啮合斜坡梯度γ调整在由图4D的点划线表示的反馈受控制变量限制范围内以使滑移率偏差(SLIP-TSLIP)逼近零，并且输出啮合侧离合器C2的啮合力命令值TC2。继续上述对啮合侧离合器C2的啮合控制，直至变速器控制器7判定步骤S26中的离合器C2的滑移率SLIP等于或低于最终啮合传送条件下的设定值FSLIP而且判定时间t已达到预定时间t3，即，直至发动机转速Ne达到图4C中所示的、发动机速度Ne收敛到发生换档后的啮合侧离合器(C2)的输入转速的时间点B(瞬时t3)。请注意，当变速器控制器7在步骤S19判定满足啮合侧离合器C2的最终啮合传送条件时，在步骤S20按图4D中所示的最终啮合梯度δ提高啮合侧离合器C2的啮合力，并且在步骤S21认为啮合侧离合器C2的啮合能力为完全(或完美)啮合能力。当时间(t)达到瞬时(时间点)t4(参照图4D)时，在步骤S22进行也对释放侧离合器C1进行啮合的后换档处理，并且在步骤S23，随着把换档结束标志置成“1”结束换档。接着，结束整个换档。
请注意，如从图4C理解那样，在输入转速变化区(AA)中发动机速度Ne(输入转速)低于离合器(C2)换档后与换档后的齿轮比相对应的转速，而在输入转速收敛区(BB)中则相反，其高于离合器(C2)换档后的转速。这样，步骤S7和S15确定的滑移率SLIP的极性自然地在输入转速变化区(AA)和输入转速收敛区(BB)之间是相反的，如在图5B中用实线表示那样。但是，由于在步骤S7和S15的每个中滑移率SLIP是按绝对值的形式得出的，因此，即使在输入转速收敛区(BB)中仍可以和输入转速变化区(AA)中一样把滑移率SLIP按正值对待，如图5B中的虚线表示那样。如图5B中所示那样，把输入转速变化区(AA)中反馈受控变量TC2AFB看成和输入转速收敛区(BB)中的反馈受控变量TC2BFB具有相同的方向并且可以按相同方向进行啮合侧离合器C2的啮合控制。在本实施例中，按滑移率SLIP表示各个发动机扭矩Te的目标滑移率TSLIP的方式对通过手动变速器的耦合套筒54a、55a、56a和57a的换档操作之后的离合器C2的啮合进展(engagement advance)进行反馈控制。具体说，进行反馈控制以便按预定的时间变化率把离合器C2的输入转速(发动机速度Ne)引导到发生换档后的转速。离合器C2的输入转速(即，发动机速度Ne)使得把离合器C2的输入转速引导到发生换档后的转速的输入转速变化区(AA)中的反馈控制增益TAFB不同于输入转速已达到该换档后的转速的输入转速收敛区(BB)中的反馈控制增益TBFB。于是，恰当地选择输入转速变化区(AA)中的反馈控制增益TAFB不会使司机感到换档响应特性变差，换档特别慢，并且可避免出现发动机高速空转的不适宜情况，而恰当地选择输入转速收敛区(BB)中的反馈控制增益允许即使在相应的输入转速收敛区(BB)中由变速器的输入、输出转速比表示的有效齿轮比已经达到换档后的齿轮比并且随后在相反方向上超过该换档后的齿轮比的情况下，在实现啮合进展的同时恰当吸收离合器的滑动，而且可以避免出现大的换档冲击(shift shock)。
图9A、9B和9C一起示出根据上述实施例的用于手动变速器的自动换档控制操作的仿真操作定时图的一个例子。如从图9A、9B和9C和示出不进行反馈控制情况下对手动变速器的自动换档控制操作的仿真操作定时图的图10A，10B和10C比较中所理解那样，用阴影线表示的发动机速度Ne的区域是小的。这意味着，即使有效齿轮比已经达到发生换档后的齿轮比，并且然后在相反方向上其又超过该换档后的齿轮比时，发动机速度Ne仍可以快速和平滑地收敛到换档后的转速。
另外，在第一实施例中，变速器控制器7在图3A中所示的步骤S13根据输入转速，即发动机速度Ne已经达到换档后的输入转速以及离合器C2的滑移率SLIP等于或大于零这二个条件是否都满足来判定发生从输入转速变化区(AA)到输入转速收敛区(BB)的转移。这里，即使进行划分成二个转速区的控制，采用相同公式的控制也可能在不修改计算公式情况下进行。另外，由于对每个发动机扭矩Te确定用于反馈控制的目标滑移率TSLIP，所以有可能根据用于每个区(AA)和(BB)的发动机扭矩对离合器C2进行最优啮合控制。离合器C1是释放侧离合器而离合器C2是啮合侧离合器的调低速档的情况已经予以说明。反之，在离合器C1是啮合侧离合器而离合器C2是释放侧离合器的其它换档情况以及换档不是调低速档而是调高速档的情况下，可以进行相同的控制过程并且可以实现相同的动作和好处。
图7A、7B和7C整体地示出用于手动变速器的自动换档控制设备的第二优选实施例的操作流程图。在该实施例中，本发明可应用于通常可得到的单离合器型手动变速器的自动换档控制设备上，在这种手动变速器中只在发动机和手动变速器之间设置单个离合器(C)以替代上面说明的双离合器型手动变速器。图8A至8D整体地示出在该第二实施例中进行的啮合力控制的定时图。图7A、7B和7C整体地示出和图3A和3B对应的控制程序。注意，该第二实施例中的自动换档控制设备的结构总体上和图1中示出的结构相同。但是，由于该第二实施例中的自动换档控制设备应用于通常可得到的单离合器型手动变速器，输入转动传感器组9用一个输入转动传感器替代，并且离合器位置传感器组10用一个离合器位置传感器替代。
在单离合器型手动变速器中，当随着司机压加速器踏板而出现调低速换请求时，首先释放单个离合器，接着进行换档操作，并随后啮合该单个离合器。下面参照图7A至7C详细说明这些操作序列。
在步骤S31，变速器控制器7根据是否另一个换档与目前依据车速VSP和节流阀20的开度角TVO遵从图6示出的预编排的换档图案选择的换档不同来判定是否出现换档请求。如果随着上面说明的压加速器踏板出现调低速档请求，则在步骤S32出现下面将说明的预换档。在图4D中示出的结束该预换档的瞬时(时间点)t0的控制转到步骤S33，或其后进行作为本发明的目的的自动换档(如后面说明那样)。在步骤S33，变速器控制器7例如如图8D中所示那样根据发动机扭矩Te确定释放斜坡梯度α。在下个步骤S34，变速器控制器7按照与该离合器的斜坡梯度α对应的TCR的值在离合器的释放期间减小啮合力命令值TC，从而逐渐减小啮合力命令值TC。这样，按斜坡梯度α在离合器的释放期间逐渐减小啮合力命令值TC，并且把该离合器释放期间的啮合力命令值TC输出到离合器致动器16。继续步骤S33和S34的处理，直至离合器啮合能力(扭矩传送能力)被确定为指示完全释放能力。
根据离合器释放控制的进展，控制器7判定在步骤S35离合器的啮合能力(扭矩传送能力)指示完全释放能力。此刻，在步骤S36，通过手动变速器3的耦合套筒进行换档装置的换档操作。在步骤S37，当时间到达结束换档操作的瞬时t2时，在图7B中示出的下个步骤S38之后按下述方式进行离合器的啮合控制。即，在步骤S38，例如如图8A至8D中所示，根据发动机扭矩Te确定瞬时t1到t2的时段输入转速变化区(AA)内的啮合斜坡梯度β，在该时段，把作为该单个离合器的输入转速的发动机速度Ne引导到和换档后的齿轮比对应的换档后离合器转速。
在下个步骤S39，变速器控制器7计算代表变速器输入/输出转速Ne和No的比率(Ne/No)的有效齿轮比Gr(＝Ne/No)。在下个步骤S40，变速器控制器7读输入转速变化区(AA)内的如图8A至8D中示例说明的目标齿轮比c(GrT)。该目标换档齿轮比c(GrT)是在该控制系统的设计阶段任意地但根据可达到的换档的定制(或特征化、调节)确定的。
在下个步骤S41，变速器控制器7计算目标齿轮比c(GrT)和有效齿比Gr之间的偏差dGr(＝Gr-GrT)。在下个步骤S42，根据发动机扭矩Te确定用于离合器的啮合力控制的反馈增益TAFB，以在输入转速变化区(AA)中使换档齿轮比偏差dGr(＝Gr-GrT)逼近(等于)零。在下个步骤S43，根据反馈控制增益TAFB以及步骤S41得到的齿轮比偏差dGr得出啮合力反馈受控变量TCAFB。
在步骤S44，将离合器啮合期间的啮合力命令值TC提高与步骤S38确定的啮合斜坡梯度β对应的TC1B值，并且加上步骤S43得出的反馈受控变量TCAFB，从而如图8D中所示，从瞬时t1开始按斜坡梯度β逐渐增大啮合力命令值TC，把啮合力命令值TC调整在由图8A至8D的点划线表示的反馈受控变量限制范围内，从而使换档齿轮比偏差dGr(＝Gr-GrT)逼近零，并且向离合器致动器16输出离合器啮合期间的啮合力命令值TC。继续该离合器啮合控制，直至判定有效齿轮比Gr已经到达换档后的齿轮比GrAft，即，直至如图8A至8D所示的发动机速度Ne达到换档后的离合器转速的时间点C(瞬时t2)。
在步骤S45，Gr≥GrAft，并且如图8A至8D中所示的瞬时t2之后，按如下进行步骤S46之后的离合器啮合力控制：即，在步骤S46，变速器控制器7读取从点C(瞬时t2)到点D(瞬时t3)的时段的输入转速收敛区(BB)中的啮合斜坡梯度γ，其中在图8C示出的点D，例如如图8A至8D所示，根据发动矩Te确定发动机速度Ne已收敛到离合器转速收敛之后的该离合器转速。
在下个步骤S47，变速器控制器7读输入转速收敛区(BB)中的如图8A至8D中示例的目标换档齿轮比d(GrT)(该目标换档齿轮比d是在设计阶段根据换档定制任意确定的)。以和步骤S39相同的方式得出有效齿轮比Gr并且根据和步骤S41相同的计算确定换档齿轮比偏差dGr(＝Gr-GrT)。
在下个步骤S48，变速器控制器7根据发动机扭矩Te确定另一个用于离合器啮合力控制的反馈控制增益TBFB，以便在输入转速收敛区(BB)中使换档齿轮比偏差dGr(＝Gr-GrT)逼近零。注意，反馈控制增益TBFB被设置成和步骤S42的反馈控制增益TAFB不同。在下个步骤S49，从反馈增益TBFG以及步骤S47中得出的偏差dGr(＝Gr-GrT)得出啮合力反馈受控变量TC2BFB。
在下个步骤S50，将离合器啮合期间的啮合力命令值TC提高与步骤S46导出的斜坡梯度γ对应的TC2B，并且加上步骤S49中得到的反馈受控变量TC2BFB，从而如图8D中所示按斜坡梯度γ逐渐地增大离合器啮合期间的啮合力命令值TC，调整离合器啮合期间的啮合力命令值TC并且把该离合器啮合力命令值TC输出到离合器致动器16。继续上述离合器啮合控制，直至变速器控制器7在步骤S51判定有效齿轮比Gr低于根据最终啮合传送条件设定的值Grfin并且时间t已经达到预定时间点t3，即，在达到图8A至8D中的时间点D(瞬时t3)，发动机转速Ne收敛到离合器转速。注意，当在步骤S51判定满足离合器的最终啮合传送条件时，接着在步骤S52对离合器的啮合力增加图8A至8D中所示的最终啮合斜坡梯度δ，并且然后在步骤S53认为离合器的啮合能力处于完全啮合能力。当时间t到达瞬时(时间点)t4(参照图8D)时，在步骤S54进行后换档处理。在步骤S55把换档结束标志置为“1”，并且结束手动变速器的调低速档。
在本实施例，在通过手动变速器的耦合套筒之一以及换档制动器换档后，对离合器的啮合进展进行反馈控制以使有效齿轮比Gr和目标齿轮比GrT一致，即，把离合器输入转速(发动机速度Ne)引导到发生换档后的转速，也就是说，对啮合操作进行反馈控制从而按预定时间变化率把离合器的输入转速(发动机速度Ne)引导到发生换档后的转速上。其中，把使离合器的输入转速(发动机速度Ne)引导到换档后的转速的输入转速变化区(AA)中的反馈控制增益设置成和离合器的输入转速(发动机转速)已达到该换档后的转速后的输入转速收敛区(BB)中的反馈控制增益TBFB是不同的。从而，适当地选择输入转速变化区(AA)中的反馈控制增益TAFB可以避免司机感到换档响应特性变差，换档特别慢，并且可以避免发生发动机高速空转的情况。另外，适当地选择输入转速收敛区(BB)中的反馈控制增益TBFB，可以使得即使当在该输入转速收敛区(BB)用变速器的输入和输出转速比表示的有效齿轮比在达到换档后的齿轮比后在反方向上已超过该换档后的齿轮比的情况下，仍可避免大的换档冲击并且同时可以在此时吸收离合器滑动。
此外，在本实施例中，当作为离合器的输入转速的发动机速度Ne已经达到换档后的转速并且有效齿轮比Gr已经达到换档后的换档齿轮比GrAft这二个条件都满足时，在步骤S45作出从输入转速变化区(AA)到输入转速收敛区(BB)的转移判定，即使把输入转速区划分成二个区(AA)和(BB)，仍可在不修改各计算公式情况下采用相同的公式实现该控制例程。另外，由于对每个发动机扭矩Te定义反馈控制的目标换档齿轮比GrT，所以可以为每个区(AA)和(BB)实现离合器的最优啮合力控制。
注意，上面的解释是基于调低速档的，但在调高速档情况下也可以实现相同的动作和好处。
在不背离附后权利要求书中定义的本发明的范围和精神下可以做出各种改变和修改。
日本专利申请2003-075142号(2003年3月19日在日本提交)的全部内容收录作为参考。本发明的范围是参照下述权利要求书定义的。

Claims (20)

1.一种用于手动变速器的自动换档控制设备，包括：
至少一个设置在发动机和手动变速器之间的离合器；以及
一个控制器，该控制器在其结束对该手动变速器的换档后，按照把该离合器的输入转速按预定时间变化率引导到发生换档后的另一转速的方式进行对该离合器啮合力的反馈控制，该控制器在把离合器的输入转速引导到发生换档后的该另一转速的离合器输入转速变化区中和在离合器的输入转速已达到发生换档后的该另一转速的输入转速收敛区中设定相互不同的反馈控制增益。
2.如权利要求1所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，所述控制器包括一个区域转换判定部分，用于当输入转速已达到发生换档后的所述另一转速的条件以及离合器的滑移率等于或大于零和有效齿轮比已达到发生换档后齿轮比中的至少一个成立的条件这两个条件都满足时，判定发生从该离合器输入转速变化区到该输入转速收敛区的转移。
3.如权利要求1所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，所述离合器包括用于各组换档级的二个离合器，所述换档级划分为二个组，并且其中，当发生换档时该控制器对该二个离合器中的作为啮合侧离合器的一个离合器按照使该啮合侧离合器的滑移率等于每个发动机扭矩的目标滑移率的方式进行啮合力的反馈控制。
4.如权利要求1所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，所述离合器是手动变速器的单个离合器，并且所述控制器按照使有效齿轮比变成目标齿轮比的方式对该离合器的啮合力进行反馈控制。
5.如权利要求3所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，所述控制器在啮合侧离合器(C2)的输入转速变化区(AA)中按照如下方式对该啮合侧离合器的啮合力进行反馈控制：该控制器根据啮合侧离合器的输入转速变化区中的发动机扭矩(Te)确定该啮合侧离合器的第一啮合斜坡梯度(β)；按SLIP＝|(NC1-Ne)/(NC1-NC2)|计算滑移率(SLIP)，其中，Ne代表和该啮合侧离合器(C2)的输入转速对应的发动机速度，NC1代表将被输入到该手动变速器的、作为释放侧离合器的另一个离合器的转速，NC2代表将被输入到该手动变速器的、该啮合侧离合器的转速；设定目标滑移率a(TSLIP)，计算实际滑移率(SLIP)与目标滑移率(TSLIP)之间的偏差(SLIP-TSLIP)的转速转换值dNe；按dNe＝(SLIP-TSLIP)×(NC2-NC1)计算滑移率与目标滑移率之间的偏差的转速转换值(dNe)；根据发动机扭矩(Te)为该啮合侧离合器(C2)确定啮合力控制的反馈控制增益中的一个(TAFB)，以使滑移率的所述偏差逼近零；从第一反馈控制增益(TAFB)和滑移率偏差转速转换值(dNe)确定第一啮合力控制反馈受控变量(TC2AFB)；使用于该啮合侧离合器(C2)的啮合力命令值(TC2)提高每一个与所述斜坡梯度(β)对应的值(TC2A)，并对该啮合力命令值(TC2)加上该反馈受控变量(TC2AFB)，以便把啮合力命令值(TC2＝TC2+TC2A+TC2AFB)输出到离合器致动器。
6.如权利要求5所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，在所述啮合侧离合器的输入转速变化区中，所述控制器对作为释放侧离合器的所述另一个离合器进行释放控制，该控制器根据发动机扭矩(Te)为该释放侧离合器确定啮合力命令值(TC1)的释放斜坡梯度(α)，并且使释放侧离合器(C1)的啮合力命令值(TC1)减小每个与用于该释放侧离合器(C1)的啮合力命令值的斜坡梯度(α)相对应的值(TC1B)，该减小的啮合力命令值(TC1)从该控制器输出到离合器制动器。
7.如权利要求6所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，在所述释放侧离合器的啮合能力指示完全释放能力之前，所述控制器继续对该释放侧离合器(C1)的释放控制。
8.如权利要求7所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，当所述释放侧离合器(C1)的啮合能力指示完全释放能力并且所述算出的滑移率等于或大于零时，所述控制器在所述啮合侧离合器的输入转速收敛区中对该啮合侧离合器的啮合力进行反馈控制。
9.如权利要求7所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，当所述啮合侧离合器的与发动机速度(Ne)相对应的输入转速已达到该啮合侧离合器的与发生换档后的齿轮比相对应的所述另一转速时，所述控制器在在该啮合侧离合器的输入转速收敛区中对该啮合侧离合器(C2)的啮合力进行反馈控制。
10.如权利要求9所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，所述控制器在所述啮合侧离合器(C2)的输入转速变化区(BB)中按如下方式对该啮合侧离合器(C2)的啮合力进行反馈控制：该控制器在该啮合侧离合器的输入转速收敛区中根据发动机扭矩(Te)确定该啮合侧离合器的第二啮合斜坡梯度(γ)；按SLIP＝|(NC1-Ne)/(NC1-NC2)|计算滑移率(SLIP)；设定目标滑移率b(TSLIP)；计算实际滑移率(SLIP)与目标滑移率(TSLIP)之间的偏差(SLIP-TSLIP)的转速转换值dNe；按dNe＝(SLIP-TSLIP)×(NC2-NC1)计算滑移率(SLIP)对目标滑移率(TSLIP)的偏差的转速转换值(dNe)；根据发动机扭矩(Te)为该啮合侧离合器(C2)确定啮合力控制的另一反馈控制增益(TBFB)，以使滑移率(SLIP)与目标滑移率(TSLIP)之间的所述偏差接近0，该另一反馈控制增益(TBFB)的值不同于前一个反馈控制增益(TAFB)的值；从该反馈控制增益(TBFB)和滑移率偏差转速转换值(dNe)确定第二啮合力控制反馈受控变量(TC2BFB)；使用于该啮合侧离合器(C2)的啮合力命令值(TC2)提高每个与第二斜坡梯度(β)对应的值(TC2B)，并对该啮合力命令值(TC2)加上该反馈受控变量(TC2BFB)，以把该啮合力命令值(TC2＝TC2+TC2B+TC2BFB)输出到离合器致动器。
11.如权利要求10所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，在所述啮合侧离合器的滑移率(SLIP)等于或小于对最终啮合传送状态设定的值(FSLIP)并且时间(t)已到达预定时间点(t3)之前，所述控制器在该啮合侧离合器的输入转速收敛区中对该啮合侧离合器(C2)进行啮合力控制。
12.如权利要求10所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，在所述啮合侧离合器(C2)的输入转速已收敛到发生换档后的所述另一转速的时间点(t3)之前，所述控制器在该收敛区中对该啮合侧离合器(C2)进行啮合力控制。
13.如权利要求4所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，所述控制器响应出现换档请求，根据发动机扭矩(Te)确定释放斜坡梯度(α)，使啮合力命令值(TC)减小每个与该释放斜坡梯度(α)对应的值(TCR)，并且在释放操作期间按照该释放斜坡梯度(α)向离合器致动器输出逐渐减小的啮合力命令值(TC)，直至该离合器的啮合能力指示完全释放能力。
14.如权利要求13所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，当所述控制器确定结束换档操作时，该控制器按如下方式对离合器的啮合力进行反馈控制：该控制器根据发动机扭矩(Te)确定该离合器输入转速变化区中的第一啮合斜坡梯度(β)；计算有效齿轮比(Gr)；读取目标齿轮比；计算有效齿轮比(Gr)和目标齿轮比(GrT)之间的偏差(dGr＝Gr-GrT)；设定啮合力控制的反馈控制增益中的一个(TAFB)，在离合器输入转速变化区(AA)中根据发动机扭矩(Te)使有效齿轮比(Gr)和目标齿轮比(GrT)之间的偏差(dGr)逼近零；从该反馈控制增益(TAFB)以及有效齿轮比(Gr)和目标齿轮比(GrT)之间的偏差(dGr)确定啮合力反馈受控变量(TCAFB)；在啮合期间使啮合力命令值(TC)增大每个和第一斜坡梯度(β)对应的值(TC1B)并对该啮合力命令值(TC)加上该反馈受控变量(TCAFB)，以把该加大的啮合力命令值(TC＝TC+TC1B+TCAFB)输出到离合器致动器。
15.如权利要求14所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，在有效齿轮比(Gr)达到发生换档后的换档齿轮比(GrAft)之前，所述控制器在离合器输入转速变化区中进行对离合器的啮合力的反馈控制。
16.如权利要求15所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中该控制器：根据发动机扭矩(Te)确定和发动机速度(Ne)对应的离合器输入转速收敛区中的第二啮合斜坡梯度(γ)；读目标齿轮比d(drT)；计算有效齿轮比(Gr)和目标换档齿轮比(GrT)之间的偏差(dGr)；设定用于离合器啮合力控制的所述另一个反馈控制增益(TBFB)，以使输入转速收敛区(BB)中的所述偏差(dGr)逼近零，该第二反馈控制增益(TBFB)的值和第一反馈控制增益(TAFB)的值不同；在该离合器的啮合期间使啮合力命令值(TC)增大每个与第二斜坡梯度(γ)对应的值(TC2B)；按照第二啮合斜坡梯度(γ)输出该啮合力命令值(TC)，以使有效齿轮比(Gr)和目标齿轮比(Grt)之间的偏差(dGr)逼近零。
17.如权利要求16所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，在有效齿轮比(Gr)等于或小于为最终啮合传送状态设定的值(Grfin)并且时间已到达发动机速度(Ne)达到和发生换档后的齿轮比对应的所述另一转速的时间点(t3)之前，所述控制器在所述输入转速的收敛区中对离合器的啮合力进行反馈控制。
18.如权利要求16所述的用于手动变速器的自动换档控制设备，其中，有效齿轮比(Gr)用该手动变速器的输入和输出转速(Ne，No)之间的比率表示，并且所述输入转速的变化区和收敛区的目标齿轮比(GrT)都是任意设定的。
19.一种用于手动变速器的自动换档控制设备，包括：
设置在发动机和手动变速器这间的离合器装置；以及
控制装置，该控制装置在其结束对该手动变速器的换档后，按照把该离合器装置的输入转速以预定时间变化率引导到发生换档后的另一转速的方式进行对该离合器装置的啮合力的反馈控制，该控制装置在把该离合装置的输入转速引导到发生换档后的该另一转速的离合器装置输入转速变化区中以及在该离合器装置的输入转速已达到发生换档后的该另一转速的输入转速收敛区中设定相互不同的反馈控制增益。
20.一种用于手动变速器的自动换档控制方法，包括：
在发动机和手动变速器之间设置至少一个离合器；在结束对该手动变速器的换档后，按照把该把离合器的输入转速以预定时间变化率引导到发生换档后的另一转速的方式对该离合器的啮合力进行反馈控制；以及，在对该离合器的啮合力进行反馈控制时，在把离合器的输入转速引导到发生换档后的该另一转速的离合器输入转速变化区中以及在该离合器的输入转速已达到发生换档后的该另一转速的输入转速收敛区中设定相互不同的反馈控制增益。
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