Система и способ управления коробкой передач транспортного средства

 

Изобретение относится к автоматическим и полуавтоматическим системам переключения передач транспортных средств. В предложенном техническом решении осуществляют сопоставление выходных сигналов, указывающих скорость вращения ведущего вала, с произведением входных сигналов, отображающих скорость вращения ведомого вала, на применяемое передаточное число. В результате получают контрольные параметры, указывающие величину и фазу крутящего момента трансмиссии, без использования необходимого в таких случаях датчика крутящего момента трансмиссии. При этом имеет место более качественное принятие и выполнение решений о переключении передач. 2 с. и 19 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к автоматическим или полуавтоматическим системам переключения передач транспортных средств и, в особенности, к системам и способам управления автоматическими или полуавтоматическими системами переключения передач транспортных средств для определения фазы крутящего момента трансмиссии, величины и/или изменений величины крутящего момента трансмиссии для управления системой переключения передач без применения датчиков крутящего момента.

Более конкретно предпочтительный варианта реализации настоящего изобретения относится к системе или способу управления автоматической механической коробкой передач, позволяющей улучшить принятие решений по переключению передачи и/или выполнение переключения передачи путем отслеживания значения параметров, указывающих на скорость вращения ведущего вала (IS), скорость вращения ведомого вала (OS) и применяемое передаточное число (GR) для определения значений, характеризующих фазу крутящего момента трансмиссии и/или величину крутящего момента трансмиссии и/или изменение величины крутящего момента трансмиссии.

Полностью автоматизированные системы переключения передач (как для транспортных средств, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации, таких как тяжелые грузовики, так и для легковых автомобилей), регистрирующие открывание или положение дросселя, скорость транспортного средства, скорость вращения двигателя, скорость вращения передаточного вала и тому подобное, и в соответствии с этим автоматическое переключение коробки передач транспортного средства, хорошо известны в технике. Такие полностью автоматизированные системы переключения передач включают автоматические коробки передач, в которых находящаяся под давлением текучая среда применяется для фрикционного соединения одного или нескольких элементов с другими элементами или с грунтом с целью получения выбранного передаточного числа, а также автоматические механические коробки передач с использованием электронных и/или пневматических логических схем и исполнительных механизмов для включения и выключения механических (то есть жестких) муфт с целью получения нужного передаточного числа. Примеры таких коробок передач раскрыты в патентах США NN 3961546; 4081065 и 4361060.

В технике известны полуавтоматические коробки передач с использованием электронных блоков управления, регистрирующих положение дросселя, скорость вращения двигателя, ведущего вала, ведомого вала и/или транспортного средства, а также с использованием автоматических устройств управления топливным дросселем, устройств переключения передачи и/или устройств управления главной муфтой для по существу полностью автоматизированной реализации выбранных оператором вручную изменений передаточного числа. Примеры таких полуавтоматических коробок передач раскрыты в патентах США NN 4425620; 4631679 и 4648290.

Предлагаются также полуавтоматические системы и способы выполнения переключения передач в механических коробках передач, предназначенных для использования в транспортных средствах только с ручным управлением дросселем двигателя и/или только с ручным управлением главной муфтой сцепления. Такие системы раскрыты в патентах NN 5053959; 5053961; 5053962; 5063511; 5050079; 5081588; 5089962 и 5105357.

Автоматизированный выбор и/или выполнение переключения передачи в упомянутых выше полностью или полуавтоматических коробках передачи могут быть усовершенствованы за счет получения информации, касающейся фазы и/или величины крутящего момента трансмиссии, предпочтительно без дополнительного усложнения и расходов, связанных с установкой датчика крутящего момента трансмиссии и тому подобного.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система и способ определения значений, указывающих на фазу крутящего момента трансмиссии транспортного средства, величину крутящего момента трансмиссии транспортного средства и/или изменения величины крутящего момента трансмиссии транспортного средства без использования для этого датчиков крутящего момента трансмиссии.

В транспортных средствах с автоматизированными коробками передач, включающими управляющее устройство, принимающее сигналы, указывающие скорость вращения ведущего вала (IG), скорость вращения ведомого вала (OS) и значение передаточного числа (GR), указанную цель достигают путем сопоставления скорости вращения ведущего вала (IS) с произведением скорости вращения ведомого вала на применяемое передаточное число (OS·GR).

При движении транспортного средства, за исключением равномерного перемещения по ровной дороге, оно обычно постоянно хотя бы немного ускоряется или замедляется, что означает, что трансмиссия постоянно закручивается или раскручивается в обоих направлениях. Значения, указывающие на "фазу" крутящего момента трансмиссии, могут быть выявлены в этих неустойчивых условиях путем сопоставления IS с произведением OS·GR. Если IS>OS·GR, это может служить указанием на то, что двигатель осуществляет привод колес транспортного средства и крутящий момент трансмиссии считается "положительным". Если IS<OS·GR, это может служить указанием того, что ведущие колеса транспортного средства осуществляют привод двигателя, и крутящий момент трансмиссии считается "отрицательным". Величина (то есть абсолютное значение) разности между скоростью вращения ведущего вала и произведением скорости вращения ведомого вала и передаточного числа [IS-(OS·GR)] является показателем величины крутящего момента, в то время как скорость изменения величины разности между скоростью вращения ведущего вала и произведением скорости вращения ведомого вала на передаточное число, d/dt [IS-(OS·GR)], является показателем скорости изменения величины крутящего момента трансмиссии.

Перечисленная информация, касающаяся фазы крутящего момента и/или его величины, полученная на основании обычно доступных сигналов относительно IS, OS и CR без необходимости применения датчика крутящего момента трансмиссии, может быть использована для совершенствования принятия решений и выполнения переключения передач в полностью или частично автоматизированной механической коробке передач транспортного средства.

В качестве примера для систем, в которых переключение с применяемого передаточного числа на нейтраль предпочтительно или необходимо выполняется без выключения главной муфты сцепления, можно указать, что усилие на исполнительном механизме переключения может быть инициировано или увеличено только при регистрации предстоящего изменения фазы на обратную или уменьшения величины крутящего момента трансмиссии как индикаторов ожидаемых условий зацепления без кручения. В качестве другого примера можно указать, что в случае, если при разгоне транспортного средства (d/dt OS>0) двигатель вызывает замедление транспортного средства (то есть при отрицательной фазе крутящего момента трансмиссии) это является указанием на то, что транспортное средство движется по уклону вниз при торможении двигателем и включение повышающей передачи нежелательно.

Использование информации о разности между скоростью вращения ведущего вала и произведением скорости вращения ведомого вала на применяемое передаточное число в качестве показателя фазы крутящего момента и/или величины крутящего момента может способствовать улучшению принятия и выполнения решений о переключении передач без применения датчика крутящего момента трансмиссии.

Эта и другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания предпочтительного варианта его реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 схематически показана механическая коробка передач транспортного средства, частично автоматизированная с помощью системы, являющейся предметом настоящего изобретения.

На фиг. 2 схематически показана полуавтоматическая система переключения передач механической коробки передач, являющаяся предметом настоящего изобретения.

На фиг. 2A показана вертикальная проекция другого варианта пульта управления водителя с фиг. 2.

На фиг. 3 настоящее изобретение показано схематически в форме последовательности операций.

На фиг. 4A, 4B и 4C графически представлено соотношение скорости вращения ведущего вала (IS) и произведения скорости вращения ведомого вала на передаточное число (OS·GR) при различных условиях вождения транспортного средства.

В приведенном ниже описании определенная терминология используется только для удобства и не является ограничивающим фактором. Термин "составная коробка передач" применяется для обозначения предназначенной для изменения скорости или переключения передачи коробки передач, состоящей из последовательно расположенных главной секции переключения передач переднего хода и вспомогательной секции переключения передач, благодаря чему выбранное изменение передаточного числа в главной секции переключения может сочетаться с дополнительным выбранным изменением передаточного числа во вспомогательной секции переключения. "Синхронизированный блок сцепления" и близко к этому термину слова означают блок сцепления, применяемый для невращательного соединения выбранного зубчатого колеса с валом посредством жесткой муфты, при котором включение указанного сцепления не допускается до того момента, пока элементы сцепления не будут по существу синхронно вращаться с фрикционными средствами относительно большой мощности, применяемыми с элементами сцепления и достаточными, при включении сцепления, для того чтобы заставить элементы сцепления и все элементы, вращающиеся с ними, вращаться с, по существу, одинаковой скоростью.

Термин "включение повышающей передачи", применяемый здесь, будет означать переключение с передаточного числа, характерного для более низкой скорости на передаточное число, характерное для более высокой скорости. Термин "включение понижающей передачи", применяемый здесь, будет означать переключение с передаточного числа более высокой скорости на передаточное число более низкой скорости. Термины "передаточное число низкой скорости", "низкая передача" и/или "первая передача", применяемые здесь, будут все означать передаточное число для работы на самой низкой скорости переднего хода в коробке передач ли секции коробки передач, то есть группы зубчатых колес, обладающих наибольшим коэффициентом понижения относительно ведущего вала коробки передач.

На фиг. 1 показана составная коробка передач 10 ступенчатого типа, частично автоматизированная с помощью полуавтоматической системы механического переключения передач, являющейся предметом настоящего изобретения. Составная коробка передач 10 включает главную секцию переключения передач 12, последовательно соединенную со вспомогательной секцией ступенчатого типа 14. Коробка передач 10 помещена в кожух H и включает ведущий вал 16, приводимый во вращение первичным движителем, таким как дизельный двигатель E, через посредство избирательно выключаемой и обычно находящейся во включенном состоянии фрикционной главной муфты сцепления C, имеющей входную или ведущую часть, соединенную с коленчатым валом двигателя 20 и ведомую часть 22, вращательно соединенную с ведущим валом трансмиссии 16.

Двигатель E управляется топливным дросселем с ручным или автоматическим управлением дроссельным устройством 23, а главной муфтой сцепления C управляют вручную педалью сцепления (не показана) или автоматически исполнительным механизмом сцепления, или тому подобным. Тормоз ведущего вала D, управлением которым обычно осуществляют вручную путем избыточного хода педали сцепления, используется предпочтительно для ускорения включения повышающей передачи, как хорошо известно в этой области техники.

Коробки передач, подобные составной механической коробке передач 10, хорошо известны в этой области техники и приведены в патентах США NN 3105395; 3283613; 4735109 и 4754665, описания которых включены сюда в качестве аналогов. Для определения скорости вращения двигателя и выдачи сигнала, указывающего его значение может быть предусмотрен датчик 11.

В главной секции коробки передач 12 на ведущем валу 16 находится ведущее зубчатое колесо 24, предназначенное для одновременного привода по существу идентичных блоков промежуточных валов 26 и 26A с, по существу, одинаковой скоростью вращения. Два, по существу, одинаковых блока промежуточных валов размещаются с противоположных сторон главного вала 28, который в целом соосен с ведущим валом 16. Каждый из блоков промежуточных валов состоит из промежуточного вала 30, установленного на подшипниках 32 и 34 в корпусе H, только часть которого показана на рисунке. На каждом из промежуточных валов размещена идентичная группа зубчатых колес промежуточных валов 38, 40, 42, 44 и 48, жестко соединенных с промежуточным валом таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. Вокруг главного вала 28 располагается несколько зубчатых колес главного вала 50, 52, 54, 56 и 58, которые избирательно могут входить в зацепление, по одному одновременно, с главным валом 28 для вращения с ним через посредство скользящих муфт сцепления, как хорошо известно в этой области техники. Муфта сцепления 60 может также использоваться для зацепления ведущего зубчатого колеса 24 с главным валом 28 в целях обеспечения непосредственной ведущей связи между ведущим валом 16 и главным валом 28.

Обычно муфты сцепления 60, 62 и 64 размещают в осевом направлении посредством вилок переключения, связанных с исполнительным механизмом переключения 70, как хорошо известно в этой области техники. Муфты сцепления 60, 62 и 64 могут также относиться к хорошо известному типу несинхронизированных кулачковых муфт двойного действия.

Переключатель или исполнительный механизм 70 может приводиться в действие электродвигателя или сжатой текучей средой, такой как сжатый воздух, и относится к типу устройств, управлением которым можно осуществлять автоматически с помощью управляющего устройства, раскрыто в патентах США NN 4445393; 4555959; 4361060; 4873881 и 4899607.

Зубчатое колесо главного вала 58 является зубчатым колесом обратного хода и находится в постоянном зацеплении с зубчатыми колесами промежуточных валов 48 через посредство обычных промежуточных паразитных зубчатых колес (не показаны). Следует также отметить, что в то время как главная секция коробки передач 12 дает возможность выбора пяти передач переднего хода, низшая передача переднего хода, а именно та, которая обеспечивается подвижным зацеплением ведущего зубчатого колеса 56 ведомого вала с главным валом 28, часто имеет столь значительное понижение числа оборотов, что ее следует рассматривать как понижающую или "ползучую" передачу, применяемую только для начала движения автомобиля в тяжелых условиях, которую обычно не применяют на высокой ступени передачи. Соответственно, в то время как главная секция коробки передач 12 обеспечивает пять передач переднего хода, ее обычно обозначают как главную секцию "четыре плюс один", поскольку только четыре передачи переднего хода соединяются вспомогательной секцией ступенчатой коробки передач 14, применяемой здесь. Аналогичные коробки передач обеспечивают 10, 13, 16 и 18 ступеней передач переднего хода, как можно видеть из патентов США NN 4754665 и 4974468.

Кулачковые муфты 60, 62 и 64 являются трехпозиционными муфтами и могут быть установлены в среднем, выключенном положении, показанном на рисунке, или же посредством исполнительного механизма 70 они могут быть установлены в правое включенное положение или левое включенное положение. Как хорошо известно, в любой данный момент может быть включена только одна из муфт 60, 62 и 64, и поэтому для фиксации других муфт в нейтральном положении предусмотрено блокирующее устройство главной секции (не показано).

Вспомогательная ступенчатая секция коробки передач 14 включает два по существу идентичных вспомогательных блока промежуточных валов 74 и 74A, каждый из которых состоит из вспомогательного промежуточного вала 76, установленного в корпусе H на подшипниках 78 и 80, на котором жестко закреплены два зубчатых колеса промежуточного вала вспомогательной секции, вращающиеся вместе с ним. Зубчатые колеса 84 вспомогательного промежуточного вала находятся в постоянном зацеплении с ведомым колесом 84, сохраняя постоянное значение передаточного числа, в то время как зубчатые колеса 66 вспомогательного промежуточного вала находятся в постоянном зацеплении с ведомым зубчатым колесом 88, закрепленном на ведомом валу коробки передач 90.

Двухпозиционная кулачковая муфта синхронизатора 92, которая перемещается в осевом направлении посредством вилочного переключателя (не показан) и блока исполнительного механизма переключения передач 96, предназначена для обеспечения сцепления или зубчатого колеса 86 с главным валом 28 при работе на низших передачах, или зубчатого колеса 88 с главным валом 28 для включения прямой передачи или высших передач составной коробки передач.

Исполнительный механизм ступенчатой секции 96 может относиться к типу, раскрытому в патентах США NN 4648546; 4440037 и/или 4614126.

Хотя ступенчатая секция вспомогательного типа 14 показана как двухступенчатая секция с использованием зубчатых передач цилиндрического прямозубого или винтового типа, ясно, что настоящее изобретение применимо также к простым коробкам передач и к ступенчатым коробкам передач с использованием комбинированных вспомогательных секций разъемного или ступенчатого типа, допускающих выбор из трех или более значений передаточного числа и/или с использованием планетарной передачи. Кроме того, любая одна или несколько муфт из числа муфт 60, 62 или 64 могут относиться к числу синхронизированных кулачковых муфта и секции коробки передач 12 и/или 14 могут включать по одному промежуточному валу.

Применяемый здесь термин "трансмиссия" включает выходной вал двигателя, главную муфту сцепления C, ведущий вал 16, внутренние валы и зубчатые колеса коробки передач, включая главный вал 28 и ведомый вал 90.

На фиг. 2 схематически показана полуавтоматическая система управления переключением передач 104 механической коробки передач, являющаяся предметом настоящего изобретения. Система управления 104, в дополнение к механической коробке передач 10, описанной выше, включает электронный блок управления 106, предпочтительно основанный на применении микропроцессоров и предназначенный для приема сигналов от датчика скорости вращения двигателя 11, датчика скорости вращения ведущего вала 98, датчика скорости вращения ведомого вала 100 (или, в другом варианте, от датчика скорости вращения главного вала 1092) и от пульта управления водителя 108. Электронный блок управления 106 может также принимать сигналы от датчика положения вспомогательной секции 110.

Поступающие сигналы скорости предпочтительно фильтруются с целью свести к минимуму шумы, в результате чего, например, отфильтрованное значение скорости Y(N) будет равно SK1·Y(n-1)+SK2·X(N), где X(N) - поступающее значение сигнала скорости, SK1 - показатель (-WT), SK2 - 1-SK1, W - угловая скорость, T - период времени.

Электронный блок управления обеспечивает эффективную обработку входных сигналов в соответствии с определенными заранее логическими правилами для выдачи командных сигналов на оператор коробки передач, такой как соленоидный сборник 112, управляющий исполнительным устройством главной секции 70 и вспомогательной секции 96, а также на пульт управления водителя 108. Электронный блок управления такого типа хорошо известен в технике и его описание можно найти в патенте США N 4595986, который включен сюда в качестве аналога.

Пульт управления и информирования водителя позволяет оператору осуществлять выбор ручного режима управления для переключения передач вручную в заданном направлении (то есть в сторону повышения или понижения) или переключения на нейтраль из применяемой в данный момент передачи, или для выбора полуавтоматического заданного режима работы, а также снабжен дисплеем для информирования оператора о текущем режиме работы (автоматический или ручной выбор переключения передач), о текущих условиях работы коробки передач (передний ход, задний ход и нейтраль) и об изменениях или переключении передач (в сторону повышения, в сторону понижения или из передачи на нейтраль), которые были выбраны, но не реализованы.

На пульте 108 помещены три индикаторные лампы 114, 116 и 118, которые будут загораться, чтобы показать, что коробка передач установлена соответственно на передний ход, нейтраль или задний ход. На пульте имеются также три избирательно освещаемые кнопки 120, 122 и 124, которые позволяют оператору выбрать соответственно включение повышающих передач, автоматический режим предварительного выбора или включение понижающих передач. Кнопка 126 позволяет осуществлять переключение на нейтраль.

Переключение осуществляется путем нажатия на одну из кнопок 120, 122, 124 или 126 и может быть отменено (до выполнения команды в случае кнопок 120, 124 и 126) путем повторного нажатия на кнопки. В качестве альтернативного варианта командами на ступенчатое переключение могут служить многократные нажатия кнопок 120 и 124. Конечно, кнопки и освещенные кнопки могут быть заменены другими средствами выбора, такими как тумблер и световой или другой индикатор. Для включения заднего хода может быть предусмотрена отдельная кнопка или переключатель, или же задний ход может включаться как понижающая передача от нейтрали. Кроме того, нейтраль может включаться как повышающая передача относительно заднего хода и понижающая относительно низшей передачи.

В процессе работы переключения передач вручную в сторону повышения или понижения оператор будет нажимать или кнопку 120, или кнопку 124. Нажатая кнопка будет оставаться освещенной до выполнения выбранного переключения или до отмены выбранного переключения.

Альтернатива пульту управления 108 показана на фиг. 2A. Вкратце можно сказать, что переключатель режима 210 применяется для включения заднего хода (R) 212, нейтрали (N) 214, вождения (автоматического) (D) 216, удержания (вручную) (H) 218 и низшей передачи (L) 220. Переключатель режима состоит из ручки 222, имеющей кнопку снятия блокировки заднего хода 224 и кнопки переключения передач в сторону повышения 226 и в сторону понижения 228. Функции переключателя режимов 210 по существу идентичны функциям пульта управления 108, описанным выше.

При выполнении переключения передачи сборник 112 включается для смещения исполнительного механизма 70 с целью переключения главной секции коробки передач 12 на нейтраль. Это выполняется оператором, прерывающим или меняющим на обратное направление крутящий момент путем осуществляемого вручную моментального уменьшения и/или увеличения подачи топлива в двигатель и/или выключения вручную главной муфты сцепления C. С другой стороны, при применении автоматизированного устройства контроля подачи топлива 23 прерывание крутящего момента может быть выполнено за счет варьирования подачи топлива в двигатель (см. патент США N 4850236). Предпочтительно для недопущения излишнего износа исполнительных механизмов переключения, вилок механизма переключения и тому подобного исполнительные механизмы переключения не будут использоваться для переключения на нейтраль, или будут использоваться только с пониженным усилием до тех пор пока не будут отмечены условия, указывающие на положение сцепления без кручения (см. патент США N 5105357).

После переключения коробки передач на нейтраль и подтверждения положения нейтрали электронным блоком управления (положение нейтрали регистрируется в течение времени порядка 1,5 сек) загорается кнопка 116, указывающая на положение нейтрали. Если включенная передача является составной передачей, то есть передачей как главной секции 12, так и ступенчатой секции 14, такой как четвертая или пятая передача, как показано на фиг. 1, электронный блок управления выдаст сигналы команд сборнику 112, чтобы исполнительное устройство 96 вспомогательной секции завершило переключение передачи после регистрации нейтрали на переднем блоке.

Когда ступенчатая вспомогательная секция включается с нужным передаточным числом, электронное управляющее устройство выполнит расчет, или определит иным образом и будет продолжать уточнять диапазон или полосу приемлемых скоростей вращения ведущего вала, основываясь на скорости вращения ведомого вала (транспортного средства) и предполагаемого для использования передаточного числа, что обеспечит в достаточной степени синхронное включение нужной передачи. Когда оператор или блок управления путем изменения положения дроссельной заслонки и/или использования тормоза ведущего вала добьется перехода скорости вращения ведущего вала в приемлемый диапазон, электронное управляющее устройство 106 выдаст командные сигналы на сборник 112, передающие команду исполнительному устройству 70 на включение передачи главной секции. Предпочтительно очень быстрое срабатывание исполнительного устройства, чтобы не заставлять оператора удерживать скорость вращения ведущего вала в нужном диапазоне в течение длительного периода времени. Для переключения коробки передач на нейтраль нажимают кнопку включения 126. Индикаторная лампочка 116 будет мигать до тех пор, пока электронное управляющее устройство не подтвердит переход на нейтраль, после чего свечение лампочки 116 примет постоянный характер и будет оставаться таким до тех пор, пока коробка передач будет оставаться на нейтрали.

При автоматическом режиме включения передач, переход на который выполняется с помощью освещаемой кнопки 122, или путем перемещения переключателя 210 в положение "D" электронное управляющее устройство сможет, основываясь на хранящихся в запоминающем устройстве логических правилах, применяемом в настоящий момент передаточном числе (которое может быть рассчитано исходя из сопоставления скорости вращения ведущего и ведомого вала) и скорости вращения ведомого вала, определить, требуется ли включение повышающей или понижающей передачи и выбрать ее. Оператор информируется о выборе включения повышающей или понижающей передачи и полуавтоматическом его выполнении по сигналу команды, выданному электронным управляющим устройством 106 и вызывающим мигание или освещаемой кнопки 120, или освещаемой кнопки 124, а также возможное включение звукового сигнала. Оператор или контролер может инициировать полуавтоматическое включение автоматически выбранной передачи, как показано выше, или может отменить автоматический режим нажатием кнопки 122.

Согласно стратегии определения фазы и величины крутящего момента трансмиссии в соответствии с настоящим изобретением, величину показателей, указывающих на фазу, величину и/или изменение величины крутящего момента трансмиссии транспортного средства можно определить, не применяя для этого датчик крутящего момента, и такие значения могут быть использованы для совершенствования принятия и/или выполнения решений о переключении передач на полностью или частично автоматизированной механической коробке передач транспортного средства. В автоматизированных механических коробках передач транспортного средства. В автоматизированных механических коробках передач, имеющих управляющий блок, принимающий сигналы, указывающие скорость вращения ведущего вала, скорость вращения ведомого вала и применяемое в данный момент передаточное число не требуется дополнительных входов или датчиков.

При движении транспортного средства, за исключением равномерного перемещения по ровной дороге, оно обычно постоянно хотя бы немного ускоряется или замедляется, что означает, что трансмиссия постоянно закручивается или раскручивается в обоих направлениях. Закручивание трансмиссии происходит при изменении фазы крутящего момента трансмиссии, по мере того как устраняются зазоры между зубцами зубчатых колес, зубцами муфт и зубцами шлицов трансмиссии и по мере того как валы и зубчатые колеса упруго торсионно деформируются. В течение этих периодов закручивания и раскручивания скорость вращения ведущего вала (IS) будет слегка отклоняться (приблизительно на 10 об/мин в трансмиссии тяжелого грузовика) от произведения скорости вращения ведомого вала на применяемое в данный момент передаточное число (OS·GR). Если разница между IS и произведением (OS·GR) превысит допустимое отклонение (около 25 об/мин), это может служить указанием на отказ датчика и от стратегии слежения за крутящим моментом, являющейся предметом настоящего изобретения, нужно будет отказаться.

"Фаза" крутящего момента трансмиссии, может быть выявлена в этих неустойчивых условиях путем сопоставления IS с произведением OS·GR. Если IS>OS·GR, это может служить указанием на то, что двигатель осуществляет привод транспортного средства и крутящий момент трансмиссии считается "положительным". Если IS<OS·GR, это может служить указанием того, что ведущие колеса транспортного средства осуществляют привод двигателя, и крутящий момент трансмиссии считается "отрицательным". Величина разницы между скоростью вращения ведущего вала и произведением скорости вращения ведомого вала и передаточного числа [IS-(OS·GR)] является показателем величины крутящего момента трансмиссии, в то время как скорость изменения величины разницы между скоростью вращения ведущего вала и произведением скорости вращения ведомого вала на передаточное число, d/dt[IS-(OS·GR)] , является показателем скорости изменения величины крутящего момента трансмиссии.

Перечисленная информация, касающаяся фазы крутящего момента трансмиссии и/или его величины, полученная на основании обычно доступных сигналов относительно IS, OS и GR без необходимости в датчике крутящего момента трансмиссии, может быть использована для совершенствования принятия решений и выполнения переключения передач в полностью или частично автоматизированной механической коробке передач транспортного средства.

В качестве примера для систем, в которых переключение с применяемой передачи на нейтраль предпочтительно или необходимо выполняется без выключения главной муфты сцепления, усилие на исполнительном механизме переключения может быть инициировано или увеличено только при регистрации предстоящего изменения фазы на обратную или уменьшения величины крутящего момента трансмиссии как индикатора ожидаемых условий зацепления без кручения. В качестве другого примера, в случае если при разгоне транспортного средства (d/dt OS>0) двигатель вызывает замедление транспортного средства (то есть при отрицательной фазе крутящего момента трансмиссии) это является указанием на то, что транспортное средство движется по уклону вниз при торможении двигателем и включение повышающей передачи нежелательно.

Использование информации о разности между скоростью вращения ведущего вала и произведением скорости вращения ведомого вала на применяемое передаточное число в качестве показателя фазы крутящего момента и/или величины крутящего момента может способствовать улучшению принятия и выполнения решений о переключении передач без применения датчика крутящего момента трансмиссии. На фиг. 3 показано, в форме схемы последовательности выполнения операций, логическая стратегия или подпрограмма настоящего изобретения.

На фиг. 4A, 4B и 4C графически показана типичная зависимость скорости вращения ведущего вала (IS) от произведения скорости вращения ведомого вала на величину передаточного числа (OS·GR) при различных условиях эксплуатации транспортного средства.

На фиг. 4 показано ускорение транспортного средства на четвертой передаче. Можно видеть, что за одним небольшим исключением, IS>(OS·GR) правильно отображает "положительную" фазу крутящего момента трансмиссии.

На фиг. 4B показано транспортное средство, движущееся с, по существу, постоянной скоростью на шестой передаче. Можно видеть, что в среднем IS= (OS·GR) правильно отображает недостаточность "положительной" или "отрицательной" фазы момента кручения трансмиссии.

На фиг. 4C показано переключение с третьей на четвертую передачу. Для включения повышающей передачи уменьшают подачу топлива в двигатель, что вызывает изменение фазы крутящего момента трансмиссии с "положительной", с приводом от двигателя на колеса, через нулевую на "отрицательную", с приводом от колес на двигатель.

Точка перехода может быть определена в момент инверсии скорости. Точка перехода возникает перед точкой с нулевым крутящим моментом. В соответствии с этим, чтобы свести к минимуму износ исполнительных механизмов переключения, переключение на нейтраль, или переключение на нейтраль с приложением полного усилия не начинают, не зарегистрировав инверсии скорости (изменения фазы крутящего момента трансмиссии).

Конечно, если разница между IS и OS·GR превышает заранее определенную величину, такую как 25 об/мин, это служит указанием на то, что датчик скорости или датчик передаточного числа неисправен и процесс определения крутящего момента трансмиссии следует прекратить (см. патент США N 4849899).

Хотя настоящее изобретение с определенным уклоном к конкретности, ясно, что в него могут быть внесены различные изменения в форме и деталях без отклонения от существа и объема изобретения, изложенных ниже в формуле изобретения.

Формула изобретения

1. Система управления автоматической коробкой передач транспортного средства, включающего в себя двигатель (E) с управлением от топливного дросселя, многоступенчатую коробку передач избирательного включения (10) с ведущим валом (16) и ведомым валом (90), нежесткую муфту сцепления (C), расположенную между двигателем (E) и коробкой передач (10), содержащая датчик (98) скорости вращения (IS) ведущего вала (16), датчик (100) скорости вращения (OS) ведомого вала (90), средство определения применяемого передаточного числа (GR) коробки передач (10), операторный блок (112), связанный с исполнительными механизмами (70, 96) переключения главной и вспомогательной секций коробки передач (10), и цифровой процессорный блок (106), предназначенный для приема, логической обработки информации и выдачи команд, входы которого соединены с выходами датчиков (98, 100) скоростей вращения (IS, OS), а выход - с входом операторного блока (112), отличающаяся тем, что выход средства определения применяемого передаточного числа (GR) соединен с одним и входов центрального процессорного блока (106), который выполнен с возможностью умножения измеренной скорости вращения (OS) ведомого вала (90) на применяемое передаточное число (GR), сопоставления скорости вращения (IS) ведущего вала (16) с полученным произведением (OS x GR) и управления коробкой передач (10) в соответствии с результатами указанного сопоставления, устанавливающими, что (IS) > (OS x GR), (IS) = (OS x GR) или (IS) < (OS x GR).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью определения абсолютного значения разности .

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью определения скорости изменения абсолютного значения разности в виде производной d/dt.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью формирования сигнала отказа системы при превышении абсолютным значением разности первого эталонного значения (REF1), т.е. при > (REF1).

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что первое эталонное значение (REF1) выбрано равным 25 об./мин.

6. Система по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что в нее введен узел блокировки включения повышающей передачи, а центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью определения ускорения транспортного средства в виде производной d(OS)/dt и формирования команды на запуск указанного узла блокировки при положительном ускорении d(OS)/dt и скорости вращения (IS) ведущего вала (16), меньшей произведения (OS x GR), и т.е. при d(OS)/dt > 0 и (IS) < (OS x GR).

7. Система по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью определения при регистрации переключения коробки передач с применяемого в данный момент передаточного числа присутствия или отсутствия условий, указывающих на ситуацию крутящего зацепления без кулачковой муфты, по абсолютному значению разности и запрещения выдачи командных сигналов на исполнительные механизмы для выключения применяемой в данный момент передачи в первом режиме работы до появления условий, указывающих на ситуацию крутящего зацепления без кулачковой муфты.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью фиксации присутствия условий, указывающих на наличие крутящего зацепления без кулачковой муфты, при абсолютном значении разности , меньшем первого эталонного значения, т.е. при < (REF1).

9. Система по п.7, отличающаяся тем, что центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью фиксации присутствия условий, указывающих на наличие крутящего зацепления без кулачковой муфты, при скорости изменения абсолютного значения разности d/dt, меньшей второго эталонного значения (REF2) являющегося отрицательным числом, т.е. при d/dt < (REF2) < 0.

10. Система по п.7, отличающаяся тем, что центральный процессорный блок (106) выполнен с возможностью фиксации присутствия условий, указывающих на наличие крутящего зацепления без кулачковой муфты, при изменении разностью (IS)-(OS x GR) знака с положительного на отрицательный.

11. Система по одному из пп.1 - 10, отличающаяся тем, что средство определения применяемого передаточного числа (GR) включает в себя исполнительный механизм (70) переключения главной секции коробки передач (10) и датчик (110) положения вспомогательной секции коробки передач (10).

12. Способ управления автоматической коробкой передач транспортного средства, включающего в себя двигатель (E) с управлением от топливного дросселя, многоступенчатую коробку передач избирательного включения (10) с ведущим валом (16) и ведомым валом (90), нежесткую муфту сцепления (C), распложенную между двигателем (E) и коробкой передач (10), согласно которому измеряют скорости вращения (IS) ведущего вала (16) и (OS) ведомого вала (90) коробки передач (10) и определяют применяемое в ней передаточное число (GR), отличающийся тем, что умножают измеренную скорость вращения (OS) ведомого вала (90) на применяемое передаточное число (GR), сопоставляют скорость вращения (IS) ведущего вала (16) с полученным произведением (OS x GR) и управляют коробкой передач (10) в соответствии с результатами указанного сопоставления, устанавливающими, что (IS) > (OS x GR), (IS) = (OS x GR), или (IS) < (OS x GR).

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что при сопоставлении скорости вращения (IS) ведущего вала (16) с произведением (OS x GR) определяют абсолютное значение разности .

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что при сопоставлении скорости вращения (IS) ведущего вала (16) с произведением (OS x GR) определяют скорость изменения абсолютного значения разности в виде производной d/dt.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что при превышении абсолютным значением разности первого эталонного значения (REF1), т.е. при > (REF1), делают вывод об отказе системы управления.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что первое эталонное значение (REF1) принимают равным 25 об/мин.

17. Способ по п.12, отличающийся тем, что определяют ускорение транспортного средства в виде производной d(OS)/dt и запрещают включение повышающей передачи при положительном ускорении d(OS)/dt скорости вращения (IS) ведущего вала (16), меньшей произведения (OS x GR), т.е. при d(OS)/dt > 0 и (IS) < (OS x GR).

18. Способ по п.12, отличающийся тем, что при регистрации переключения коробки передач с применяемого в данный момент передаточного числа определяют присутствие или отсутствие условий, указывающих на ситуацию крутящего зацепления без кулачковой муфты, по абсолютному значению разности и запрещают выдачу командных сигналов на исполнительные механизмы для выключения применяемой в данный момент передачи в первом режиме работы до появления условий, указывающих на ситуацию крутящего зацепления без кулачковой муфты.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что условия, указывающие на наличие крутящего зацепления без кулачковой муфты, считают присутствующими при абсолютном значении разности , меньшем первого эталонного значения (REF1), т.е. при < (REF1).

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что условия, указывающие на наличие крутящего зацепления без кулачковой муфты, считают присутствующими при скорости изменения абсолютного значения разности d/dt, меньшей второго эталонного значения (REF2), являющегося отрицательным числом, т.е. при d/dt < (REF2) < 0.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что условия, указывающие на наличие крутящего зацепления без кулачковой муфты, считают присутствующими, если разность (IS) - (OS x GR) меняет знак с положительного на отрицательный.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7