CN1662403A - 用于机动车的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

用于机动车的驱动装置，包括一个内燃机引擎(1)和一个不同步的自动换档变速箱(9)。离合器和变速箱通过一个电子传动控制单元(45)来控制，所述传动控制单元与一个引擎控制单元(48)进行通信，向所述驱动装置馈送表示由一个变速档选择器(46)所选择的变速档的信号和表示不同引擎的信号以及车辆数据。变速箱的输入轴与一个扭矩传感器(60)协同工作，所述扭矩传感器根据所述输入轴上的扭矩向传动控制单元提供一个信号，该传动控制单元被设置为连续记录输入轴上的当前扭矩，以利用由扭矩传感器所提供的扭矩信号来计算当前车辆行进阻力。这里在所计算出的车辆行进阻力的基础上进行变速档选择。

Description

用于机动车的驱动装置
本发明涉及一种用于机动车的驱动装置，包括一个内燃机引擎和一个自动换档变速箱，所述自动档变速箱具有一个推进连接到引擎机轴的输入轴，并通过一个连接到变速档选择器的控制装置来进行控制，所述驱动装置还具有传动控制功能和引擎控制功能，向所述驱动装置馈送表示所选择的变速档和不同引擎的信号以及车辆数据，所述车辆数据至少包括引擎速度、传动输入轴的转速以及车速。
在今天的自动换档系统中，关于车辆行进阻力(包括旋转阻力、空气阻力和道路倾斜度)的信息被用于以最佳方式选择变速档。因此尽可能精确地估计车辆行进阻力是很重要的。估计车辆行进阻力的一种方法是将引擎扭矩(它是与当前燃料注入量相对应的扭矩)与车辆加速度和质量进行比较(阻力＝对车轮的驱动阻力-车辆质量×车辆加速度)。但是这种方法涉及到很多不确定的因素。例如当一个辅助设备(如冷却扇、空气压缩机或AC压缩机)工作时，这意味着扭矩信号可能被直接用于估计车辆行进阻力，而没有补偿对该辅助设备的扭矩。当一个或多个辅助设备工作时，当前燃料注入量表明存在较大的车辆行进阻力，实际上正是这种情况。此外，燃料品质、引擎磨损和不同引擎之间的差别也会导致这种结果。
本发明的目的在于实现一种通过介绍所描述的类型的用于机动车的驱动装置，它对实际车辆行进阻力提供了更可靠的估计，从而可以改善对变速档的选择。
根据本发明，这通过变速箱的输入轴与一个扭矩传感器的协作来实现，所述扭矩传感器根据所述输入轴上的扭矩向所述控制装置提供一个信号，并且该控制装置被设置为连续地记录输入轴上的当前扭矩，以利用由扭矩传感器所提供的扭矩信号来计算当前车辆行进阻力，并在所计算出的车辆行进阻力的基础上选择一个变速档。
通过本发明，当选择一个变速档时利用对车辆行进的实际阻力来估计正在工作中的辅助设备的影响、燃料品质或引擎磨损情况。
下面将参照附图中所示的例子更详细地描述本发明，其中图1示出了根据本发明的驱动装置的简要示图，图2用放大的比例示出了图1中的离合器和变速箱。
在图1中，附图标记1表示一个六缸内燃机引擎，例如一个柴油机引擎，其机轴2耦合到一个整体上用附图标记3来表示的单盘形干盘(single-disc dry-disc)离合器，所述离合器封闭在一个离合器罩(clutch bell)4内。除了单盘形离合器外，也可以采用双盘形离合器。机轴2牢固地连接到离合器外壳5，而它的盘6牢固地连接到一个输入轴7(图2)，所述输入轴可转动地安装在一个整体上用附图标记9来表示的变速箱的外壳8内。一个主轴10(图2)和一个中间轴11(图2)可转动地安装在外壳8内。
从图2中可以很清楚地看到，一个齿轮2可转动地安装在输入轴7上，并且可以借助于一个提供有同步装置的啮合套13锁定到该轴上。所述啮合套13不可转动地、但是可轴向移动地安装在一个不可转动地连接到输入轴的毂(hub)14上。借助于啮合套13，一个可转动地安装在主轴10上的齿轮15可相对于输入轴7被锁住。齿轮12和15分别与齿轮16和17相啮合，齿轮16和17分别不可转动地连接到中间轴11。附加的齿轮18、19分别不可转动地连接到中间轴11，并分别与主轴10上齿轮21、22和23相啮合，并且可借助于啮合套24和25分别锁定到主轴上。所述啮合套24和25在所示例子中不具有同步装置。一个附加的齿轮28可转动地安装在主轴10上，并与一个可转动地安装在一个分离的轴29上的中间齿轮30相啮合。该中间齿轮30依次与一个中间轴齿轮20相啮合。齿轮28可借助于一个啮合套26锁定到其轴上。
齿轮对12、16和15、17以及啮合套13形成了一个分离器组，低档为LS，高档为HS。齿轮对15、17与齿轮对21、18、22、19、23、20和28、30共同构成了带有四速前向和一个反向的主齿轮组。在主轴10的输出端处不可转动地安装了一个齿轮31，构成了一个行星类型的二档齿轮组中的恒星齿轮，整体上用附图标记32来表示，其行星齿轮架33不可转动地安装到一个轴34上，形成了变速箱的输出轴。二档齿轮组32的行星齿轮35与一个环齿轮36相啮合，所述环齿轮可以借助于一个啮合套37在低档LR相对于变速箱外壳8被锁定，在高档HR相对于行星齿轮架33被锁定。啮合套37还具有一个位于低档LR和高档HR之间的空档位置NR，在所述空档位置下，输出轴34从主轴10被释放。
如图2中用箭头所示，啮合套13、24、25、26和37是可移动的，在箭头上方提供了齿轮位置。这种位移通过伺服装置40、41、42、43和44来实现，在图2中简要示出，所述伺服装置可以是上述类型的变速箱中所使用的气动操作的活塞汽缸装置，该变速箱以Geartronic的名称来销售。所述伺服装置由一个电子控制单元45(图1)来控制，该电子控制单元包括微型计算机，根据馈入到该控制单元中的、表示不同引擎的信号和车辆数据来进行控制，所述车辆数据至少包括引擎速度、车速、离合器和油门踏板位置，在适当的情况下，当一个电子变速档选择器46在其自动位置连接到控制单元45时，还包括引擎制动的开关状态。如果所述选择器处在手动换档的位置，当司机经由变速档选择器46发出命令时发生换档。所述控制单元45还根据油门踏板位置和提供给气动活塞汽缸装置47的空气供给来控制燃料注入，即控制车速，通过所述活塞汽缸装置来使离合器3啮合及脱离。
传动控制单元45以已知的方式来编程，使得当车辆保持静止、变速档选择器46处在空档位置时离合器46保持啮合。这意味着当输出轴34脱离时引擎驱动输入轴7，并且进而驱动中间轴11。由中间轴所驱动的辅助设备，例如用于给变速箱加润滑油的油泵，在该位置被驱动。控制单元45还被编程为当车辆保持静止、变速档选择器从空档位置移动到一个齿轮啮合位置时，即移动到自动换档位置或者移动到由司机选择的起始齿轮(starting off gear)位置时，首先释放离合器3，然后借助于图2所示的中间轴制动器50来制动中间轴11，以停车，所述中间轴制动器可以是已知类型的刹车装置，并由控制单元45所控制。通过被制动以停车或至少接近于停车的中间轴11，控制单元45现在开始在主组中对一个起始齿轮进行换档，该起始齿轮提供了由自动传动或司机所选择的总的齿轮传动比。在所选择的起始齿轮(例如第一个齿轮)啮合之后，当司机踩下加速器时，油门踏板将作为反向的离合器踏板来工作，随着开节流阀的增大，它通过传动控制单元连续增加离合器的啮合度。
当直接由司机启动或通过自动控制装置根据存储在传动控制单元45中存储的变速档选择方案启动换档过程时(其中所述变速档选择方案考虑到了不久的将来车辆周围的环境如何)，传动控制单元45首先控制引擎控制单元48来调节提供给引擎的燃料供给，以便在车辆驱动链中生成无扭矩状态或实际上的无扭矩状态。换句话说，从引擎机轴2到变速箱9的输入轴7的扭矩传动必须为零，或者至少实际上为零。传动控制单元45接收关于燃料注入量的连续信息，并通过燃料注入量记录当前引擎扭矩。
传动单元45也通过一个连接到输入轴的扭矩传感器60来接收关于变速箱输入轴7上的当前扭矩的连续信息。所述传感器可以是已知的类型，并可用在实验室条件下。该传感器利用由扭矩传感器60提供的信号来计算当前的车辆阻力。传动控制单元45从而根据对车辆行进的实际阻力来确定变速档和啮合力矩，而不是根据由一个或多个工作中的辅助设备的负载所引起的引擎负荷来确定。附图标记61总体上表示一个或多个辅助设备，这些辅助设备由在离合器3之前的一个或多个引擎驱动器/装有引擎的动力输出装置62来驱动。辅助设备，例如液压泵、冷却扇、发电机、空气压缩机或AC压缩机，可以由引擎来驱动进行工作，或者可以通过手动和/或耦合到引擎控制单元48的自动控制器63来停止工作。
上面已经参照步进非同步自动换档变速箱对本发明进行了说明，但使用自动换档传动的输入轴上的扭矩传感器、以及利用扭矩传感器所提供的扭矩信号来计算车辆行进阻力并选择变速档的原理显然并不局限于这类自动传动装置，而是可以用在其他类型的自动传动装置上，如使用扭矩变换器和行星传动步骤的传动装置。

Claims (2)

1.用于机动车的驱动装置，包括一个内燃机引擎(1)和一个自动换档变速箱，所述自动换档变速箱具有一个推进连接到引擎机轴的输入轴，并通过一个连接到变速档选择器(46)的控制装置(45，48)来进行控制，所述驱动装置具有传动控制功能和引擎控制功能，向所述驱动装置馈送表示所选择的变速档和不同引擎的信号以及车辆数据，所述车辆数据至少包括引擎速度、传动输入轴的转速以及车速，其特征在于，变速箱的输入轴(7)与一个扭矩传感器(60)协同工作，所述扭矩传感器根据所述输入轴上的扭矩向所述控制装置提供一个信号，并且控制装置(45，48)被设置为连续地记录输入轴上的当前扭矩，以利用由扭矩传感器所提供的扭矩信号来计算当前车辆行进阻力，并在所计算出的车辆行进阻力的基础上选择一个变速档。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述变速箱是一个步进变速箱，并具有一个经由盘形离合器(3)连接到引擎机轴的输入轴(7)，所述步进变速箱(9)具有至少一个安装在外壳中的中间轴(11)，所述中间轴(11)具有至少一个与输入轴上的齿轮(12，15)相啮合的齿轮(16，17)，一个安装在外壳内的主轴(10)，其具有与中间轴上的齿轮(17，18，19，20)相啮合的齿轮(15，21，22，23)，中间轴和主轴上的每对相互啮合的齿轮中至少一个齿轮可转动地安装在其轴上，并可通过啮合装置(13，24，25)来锁定，其中至少一部分前向齿轮缺少同步功能。
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