專利名稱：起動(dòng)檔的自動(dòng)選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛傳動(dòng)系統(tǒng)及其改進(jìn)。
傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器通常使用一個(gè)變矩器與一個(gè)行星齒輪系。機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)通常被認(rèn)為是一分級(jí)齒輪變速器，并將在其與發(fā)動(dòng)機(jī)之間有一個(gè)離合器裝置，以選擇性地連接發(fā)動(dòng)機(jī)到變速器。離合器裝置通常為摩擦式裝置而非變矩器。AMT通常包括用于控制速比(齒輪齒數(shù)比)選擇的裝置。離合器的操作可以通過踩動(dòng)踏板或一自動(dòng)化裝置完成。AMT通常設(shè)有一用于選擇或保持速比的手動(dòng)超越(override)控制裝置。通過AMT，可以控制起動(dòng)檔的選擇以達(dá)到最佳起動(dòng)性能和最小離合器打滑時(shí)間。雖然可以一直通過在第一檔起動(dòng)將離合器打滑減到最少，例如，如此實(shí)施將經(jīng)常導(dǎo)致大量的不必要的換檔，將是乏味的并且對(duì)司機(jī)而言也是難以接受的。燃料效率也將受到不利的影響。
在當(dāng)前的AMT實(shí)施中，起動(dòng)檔的選擇仍然由司機(jī)通過操縱一個(gè)選擇開關(guān)來完成。該開關(guān)通常是以一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)向管柱之上或旁邊的選檔桿的形式，或者是以一個(gè)安裝于儀表板之上的開關(guān)，并可被用于檔位選擇或超越由CPU所選擇/確定的合適檔位。這些開關(guān)允許司機(jī)選擇一個(gè)低于用于起動(dòng)的最佳檔的檔位，并因此而可能降低離合器壽命。通常一個(gè)AMT將會(huì)有一個(gè)程序預(yù)定的起動(dòng)檔，它可以預(yù)編程到AMT的控制系統(tǒng)之內(nèi)?？蛇x擇地并經(jīng)常地，它可以設(shè)置在每一行程(journey)的起始點(diǎn)，或在行程中重設(shè)。該系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是它們相對(duì)不靈活，因?yàn)樗鼈儧]有考慮路況變化或因?yàn)檠b載或卸載而造成的車輛重量變化。
在當(dāng)前AMT系統(tǒng)的一些應(yīng)用中可以利用一個(gè)中央處理器(CPU)來計(jì)算(或用向CPU提供信息的傳感器來測(cè)量)道路坡度和車輛總重量(GVW)。通過這些道路坡度和車輛重量值，可以為系統(tǒng)計(jì)算一個(gè)在主要/經(jīng)常條件下的最佳起動(dòng)檔，并與司機(jī)無關(guān)地選擇該檔位。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于保護(hù)離合器和變速器在當(dāng)前條件下不以過高或過低的檔位起動(dòng)，因此而得到一較長(zhǎng)的離合器壽命，并減少對(duì)車輛驅(qū)動(dòng)系的濫用(不適當(dāng)使用)。
根據(jù)本發(fā)明為車輛提供了一種自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)，該傳動(dòng)系統(tǒng)包括一換檔變速系統(tǒng)和一車輛起動(dòng)裝置，該起動(dòng)裝置可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩在從零轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)最大可用轉(zhuǎn)矩傳遞的范圍傳遞到變速器，該傳動(dòng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)處理單元和多個(gè)其輸出提供給處理單元作為輸入的傳感器，上述處理單元利用傳感器的輸入確定當(dāng)前車輛總重量及車輛運(yùn)行于其上的坡度的值，以確定一最佳起動(dòng)檔速比，上述最佳起動(dòng)檔速比將是最大起動(dòng)檔，它可以提供小于一個(gè)預(yù)定值的起動(dòng)裝置打滑和一達(dá)到目標(biāo)道路速度所需的最小換檔次數(shù)。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明作以說明，其中

圖1是示出變速器的示意圖，和圖2是示出本發(fā)明的系統(tǒng)的詳細(xì)操作流程圖。
該系統(tǒng)由一個(gè)中央處理器(CPU)30控制，優(yōu)選地，中央處理器是一單一處理單元，但可選地可以是多個(gè)分布的處理單元。在上述條件下，處理單元可以安裝于變速器上、在車輛駕駛室里、在發(fā)動(dòng)機(jī)上、在底盤上，或以上的任意組合上。變速器將通常有多個(gè)操作模式，包括手動(dòng)和自動(dòng)模式。還可以有附加的功能，使得可以調(diào)節(jié)換檔點(diǎn)以適應(yīng)經(jīng)常/主要條件。
司機(jī)所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)功率由THL22標(biāo)識(shí)，其輸出信號(hào)被送往CPU30。CPU30然后將所要求的功率作為一個(gè)輸出信號(hào)沿鏈路23送往發(fā)動(dòng)機(jī)E。司機(jī)也會(huì)有一個(gè)速比換檔桿34，可用于選擇一個(gè)變速器速比或在變速器處于自動(dòng)模式時(shí)超越CPU所作的選擇(的變速比)。離合器的操作由CPU控制，其控制信號(hào)被送往一個(gè)離合器操縱機(jī)構(gòu)27。通過一眾所周知的機(jī)構(gòu)操作該變速器，因而這不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。速比換檔桿34操縱機(jī)構(gòu)36內(nèi)的一套接觸器，以提供一輸出信號(hào)給CPU30。換檔桿34供司機(jī)用于選擇一速比或超越由變速器CPU所選擇的速比。向CPU的其它輸入來自分別測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)速度、變速器輸入軸速度與變速器輸出軸速度的傳感器ES、IS和OS。輸出軸速度可用于以眾所周知的方式?jīng)Q定車輛速度。
CPU將接收來自適當(dāng)傳感器的輸入信號(hào)ES、IS和OS。變速器控制機(jī)構(gòu)29也將提供關(guān)于當(dāng)前所嚙合的速比的信息(GR)。根據(jù)這一信息，可以按照已知的方式計(jì)算GVW。另一個(gè)獲得GVW信息的途徑是懸掛系統(tǒng)(如果它是空氣懸掛類型)。
如果車輛重量已知，發(fā)動(dòng)機(jī)性能特征也已知，可以測(cè)定車輛于其上運(yùn)行的坡度。如果該信息已知，則可以測(cè)定一用于主要/經(jīng)常條件的最佳起動(dòng)速比。該最佳起動(dòng)速比將會(huì)導(dǎo)致在車輛從靜止啟動(dòng)到離合完全接合條件時(shí)的最小離合器打滑量。優(yōu)選的是，利用一較高的可能檔位來起動(dòng)，通過減少后續(xù)所需換檔次數(shù)而提高了燃料效率。倘若發(fā)動(dòng)機(jī)不是太吃力，一減少的換檔次數(shù)將是操作者所優(yōu)選的，并使駕駛更為舒適。
然而，如果所選速比太高，那么在發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器以一不打滑的方式與變速器直接連接之前的時(shí)間將相對(duì)較長(zhǎng)。在摩擦式離合器中拖長(zhǎng)的打滑時(shí)間導(dǎo)致離合器壽命縮短。在使用液力變矩器的情況下，拖長(zhǎng)的打滑時(shí)間會(huì)導(dǎo)致燃料效率降低。
如果嚙合時(shí)間過短，則驅(qū)動(dòng)系“抓住”(snatch)一個(gè)突然的嚙合，既令操作者不舒適，對(duì)車輛其它部件的壽命也不利。允許的離合器打滑的時(shí)間范圍在0.25至0.5秒之間，并主要取決于車輛、當(dāng)時(shí)的條件，例如，車輛總重量、坡度、所選速比和司機(jī)的要求。司機(jī)的要求將影響打滑時(shí)間，取決于該司機(jī)是否想迅速離開或更平緩一些離開。優(yōu)選值在0.5至1.5秒之間。
通常所知的參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)速度、車輛速度和嚙合速比，但如果車輛總重量與坡度也是已知的，那么，就可以計(jì)算出一個(gè)最佳起動(dòng)檔值。顯然，如果車輛將要沿下坡方向出發(fā)，則最佳速比將會(huì)高于當(dāng)車輛在一平地或上坡的坡度時(shí)。如果處于一上坡的坡度時(shí)，將要根據(jù)坡度的陡度來選擇檔位。
如果一重型車輛以例如40噸或更重(大約80000lbs.)的重量運(yùn)行，并安裝有取決于負(fù)載與坡度的12或16個(gè)前進(jìn)速比的變速器，正常的起動(dòng)檔將在第三檔與第七檔之間-取決于GVW與坡度。對(duì)一可運(yùn)行時(shí)達(dá)36噸(大約72000lbs.)并安裝有一個(gè)六或九速度變速器的中型車輛，正常的起動(dòng)速比將在第二檔與第四檔之間，這同樣取決于GVW與坡度。
一用于確定最佳起動(dòng)檔的優(yōu)選的方法在圖2的流程圖中示出。在這個(gè)例子中，最大起動(dòng)檔可以編程輸入CPU內(nèi)存，并被選用以適合于特定的變速器類型與速比數(shù)。如以上所述，它可以為第三或第五檔。測(cè)定車輛運(yùn)行于其上的坡度以及負(fù)載。如以上所述，該信息可以通過所述的方法計(jì)算或從J1939數(shù)據(jù)鏈路讀取。
其它以存貯的數(shù)據(jù)或從J1939鏈路讀入的信息形式的信息可以用于計(jì)算牽引力。牽引力TE以一簡(jiǎn)單表示的函數(shù)計(jì)算TE＝f(RR+GR+GVW)其中RR是滾動(dòng)阻力；GR是等級(jí)；GVW是車輛總重量。
一旦確定了牽引力，就可以計(jì)算加速打滑時(shí)間估算值，即在車輛加速到離合器將充分接合時(shí)所估算的離合器打滑時(shí)間。
如上所述，打滑時(shí)間有一優(yōu)選的最大值，例如為1秒、5秒，可以編程輸入CPU內(nèi)存作為參考時(shí)間。如果加速打滑時(shí)間的計(jì)算結(jié)果為一比預(yù)定參考值更大的時(shí)間，那么，起動(dòng)檔可以減少1，而以較低檔值重復(fù)計(jì)算過程。該循環(huán)可一直重復(fù)，直到加速打滑時(shí)間落于容許限度之內(nèi)。那時(shí)，所得出的速比可以由自動(dòng)變速器采用嚙合，從而允許車輛啟動(dòng)。
如上所述，很短的離合器打滑時(shí)間有“變速器突然抓住”的風(fēng)險(xiǎn)，這令司機(jī)不舒適，對(duì)車輛也不利。CPU也可以被編程執(zhí)行該測(cè)試，以保證打滑時(shí)間不低于預(yù)定的最小值。然而，某些例外也是允許的，例如，當(dāng)車輛開始下一個(gè)陡坡時(shí)，通過離合器傳送的轉(zhuǎn)矩將會(huì)很低。
在某些條件下，加速打滑時(shí)間可能比預(yù)定參考值(通常允許的時(shí)間)更大，例如，當(dāng)一滿載的車輛需要從一陡坡上起動(dòng)時(shí)。在這種情況下，就很少有選擇而只能是以第一檔位起動(dòng)。不過，這種車輛通常備有其它離合器和傳動(dòng)系保護(hù)裝置，可用于保證離合器不會(huì)過熱并不會(huì)被損害。這種裝置的例子有溫度傳感器和/或振動(dòng)傳感器。
可以看出，通過選擇最佳起動(dòng)速比，達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)的速度(不必是最大值)所需的換檔次數(shù)可以減少到四次之多。這種減少將減輕司機(jī)的疲勞并減少燃料消耗量。顯然，它將減少離合器磨損，然而很難對(duì)離合器所能延長(zhǎng)的壽命作出實(shí)際的估算。
可以看出，通過選擇最佳起動(dòng)速比，達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)的速度(不是最大值)所需的換檔次數(shù)可以減少到四次之多。這種減少將減輕司機(jī)的疲勞并減少燃料消耗量。顯然，它將減少離合器磨損。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)(10)，它可安裝于原動(dòng)機(jī)(E)與車輛驅(qū)動(dòng)輪之間，包括一換檔變速器(11)和一離合器裝置(C)，該離合器裝置可以將從原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩在從零轉(zhuǎn)矩到原動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的范圍傳遞到變速器，該傳動(dòng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)處理單元，多個(gè)其輸出作為處理單元的輸入的傳感器，處理單元確定以下值(1)當(dāng)前車輛總重量，和(2)車輛于其上運(yùn)行的坡度，以確定最佳起動(dòng)速比，上述最佳起動(dòng)速比為可以提供一小于預(yù)定的時(shí)間值的離合器打滑的最大起動(dòng)檔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)變速系統(tǒng)，其特征在于，傳感器為節(jié)氣門位置(THL)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、輸入軸速度(IS)、輸出軸速度(OS)和速比(GR)傳感器中的任意一個(gè)或多個(gè)。
3.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的自動(dòng)變速系統(tǒng)，其特征在于，由CPU測(cè)定的速比規(guī)定小于預(yù)定最大值的離合器打滑時(shí)間，并要求達(dá)到目標(biāo)道路速度所需的最小換檔次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)變速系統(tǒng)，其特征在于，起動(dòng)裝置為一摩擦式離合器。
5.一種為安裝有自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)(10)的車輛計(jì)算最佳起動(dòng)速比的方法，所述變速系統(tǒng)可安裝在原動(dòng)機(jī)(E)與車輛驅(qū)動(dòng)輪之間，包括一變速器(11)和一離合器裝置(C)，該離合器裝置可以將原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩以從零轉(zhuǎn)矩到原動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的范圍傳遞到變速器，該傳動(dòng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)處理單元(30)，多個(gè)其輸出作為處理單元的輸入的傳感器(25，28，30)；該方法包括測(cè)量以下值(1)當(dāng)前車輛總重量，和(2)車輛于其上運(yùn)行的坡度，上述處理單元用上述值確定最佳起動(dòng)速比，上述最佳起動(dòng)速比為可以提供一小于預(yù)定的時(shí)間值的離合器的打滑的最大起動(dòng)檔。
全文摘要
一種用于將從發(fā)動(dòng)機(jī)(E)的轉(zhuǎn)矩傳遞到換檔變速器的自動(dòng)離合器系統(tǒng)與一處理單元(30)相連接，該處理單元根據(jù)各種輸入?yún)?shù)計(jì)算車輛于其上運(yùn)行的坡度及其當(dāng)前重量，以確定使車輛從靜止起動(dòng)時(shí)離合器打滑最小化的合適的起動(dòng)檔。
文檔編號(hào)F16H59/40GK1443288SQ01813043
公開日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2001年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月26日
發(fā)明者M·福勒, K·賴特, A·J·理查森, R·S·惠勒 申請(qǐng)人:伊頓公司