Определение одной или более точек переключения передач

Группа изобретений относится к способу и системе для определения одной или более точек переключения для коробки передач в транспортном средстве, к способу использования одной или более точек переключения, а также к транспортному средству. Способ заключается в том, что одну или более точек переключения определяют на основе изменения уклона дороги. Количество ступеней понижения или повышения передачи зависит от изменения уклона дороги. Изменение определяют как производную уклона дороги в данный момент в направлении движения транспортного средства. Точка переключения определяется скоростью двигателя, при которой коробка передач осуществляет понижение или повышение передачи. Одно понижение или одно повышение передачи включает в себя соответственно несколько ступеней понижения или повышения передачи. Способ использования одной или более точек переключения во время переключений передачи в коробке передач в транспортном средстве заключается в том, что одну или более точек переключения определяют в соответствии с вышеуказанным способом. Система содержит блок управления, выполненный с возможностью управления коробкой передач в транспортном средстве. Система выполнена с возможностью работы в соответствии с вышеуказанным способом. Транспортное средство, например грузовик или автобус, содержит вышеуказанную систему. Технический результат заключается в уменьшении расхода топлива и улучшении ходовых качеств транспортного средства. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу определения одной или более точек переключения коробки передач в транспортном средстве. В частности, изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к системе в соответствии с ограничительной частью пункта 14, транспортному средству, которое содержит систему в соответствии с изобретением, и компьютерной программе и компьютерному программному продукту, которые реализуют способ в соответствии с изобретением.

Уровень техники

На фиг.1 схематично показаны детали трансмиссии транспортного средства 1, такого как легковой автомобиль или тяжелое транспортное средство, например грузовик или автобус. Трансмиссия содержит двигатель 10, механически соединенный посредством вала с первым концом коробки 20 передач через устройство 40 сцепления. В другом своем конце коробка 20 передач также механически соединена посредством карданного вала 50 с дифференциальной передачей 30, связанной с задним мостом. Задний мост содержит соответствующие левый и правый приводные валы 60, которые приводят в движение приводные колеса транспортного средства (не показанные на чертеже).

При данной хорошо известной конструкции механическая работа двигателя 10 передается через различные устройства трансмиссии, например устройство 40 сцепления, коробку 20 передач, карданный вал 50, дифференциальную передачу 30 и приводные валы 60, на приводные колеса, чтобы приводить в движение транспортное средство 1. Важным устройством в трансмиссии является коробка 20 передач, которая содержит некоторое количество шестерен переднего хода для перемещения транспортного средства 1 вперед и обычно также одну или более шестерен заднего хода. Количество шестерен переднего хода может быть разным, однако современные грузовики обычно содержат двенадцать шестерен переднего хода.

Коробка 20 передач может быть механической или автоматической, а также может представлять собой автоматическую коробку передач с возможностью ручного переключения передач (АМТ).

Автоматические коробки передач и автоматические коробки передач с возможностью ручного переключения передач представляют собой автоматизированные системы коробки передач, обычно управляемые посредством блока 110 управления (иногда также называемого электронным блоком управления - ЭБУ), который выполнен с возможностью управления коробкой передач 20, например, во время переключения передач, когда выбор соответствующих передач осуществляется при некоторой скорости транспортного средства при некотором сопротивлении движению. ЭБУ может измерять скорость двигателя и состояние коробки 20 передач и управлять коробкой передач посредством электромагнитных клапанов, соединенных с пневматическими устройствами. Информация о двигателе 10, например его скорость и крутящий момент, также передается из двигателя 10 в ЭБУ, например, через шину CAN.

Блок 110 управления дополнительно содержит устройства для приема информации, например, в виде входных сигналов из коробки 20 передач через соединение 80 и/или из, например, одного или более входных устройств 120 через соединение 90. Блок управления дополнительно содержит устройства для выдачи информации, например, в виде сигналов управления в коробку 20 передач через соединение 70 и/или в одно или более выходных устройств 130 через соединение 100. Блок управления может быть расположен рядом с кабиной водителя или рядом с коробкой передач, или по существу в любом месте в транспортном средстве 1. Входные устройства 120 и/или выходные устройства 130, предпочтительно, расположены так, что они достижимы и/или видны водителю транспортного средства.

В обычных системах переключения передач блок 110 управления при выборе соответствующих передач использует табулированные пределы скорости двигателя. Данные пределы скорости двигателя называются также точками переключения, и они характеризуют скорость двигателя, при которой должно осуществляться понижение или повышение передачи в коробке 20 передач. То есть транспортное средство 1 переключает передачу, когда скорость его двигателя 10 проходит скорость, характеризуемую точкой переключения. Таким образом, точки переключения могут рассматриваться как выдача информации не только о том, когда должно осуществляться понижение или повышение передачи, но и о количестве ступеней передачи, которые должны быть осуществлены при каждом понижении или повышении передачи. Предпочтительно, для каждой точки переключения предусмотрено одна-три ступени передачи, однако возможно и большее количество.

На фиг.2 схематично показан пример различных табулированных точек переключения, изображенных линиями SP1-SP6 на графике, где ось х изображает крутящий момент двигателя, а ось y изображает скорость двигателя 10 в оборотах в минуту (об/мин). До тех пор, пока скорость двигателя находится в пределах между линиями переключения SP1 и SP4, никакого переключения передачи не происходит, но если она поднимается выше линии повышения передачи, SP1-SP3, инициируется повышение передачи, и по аналогии, если скорость двигателя опускается ниже линии понижения передачи, SP4-SP6, инициируется понижение передачи. В приведенной ниже таблице 1 показано количество ступеней передачи повышения или понижения передачи для каждой из линий SP1-SP6. Например, если скорость двигателя поднимается выше линии SP1, происходит повышение передачи на одну ступень, а если скорость двигателя опускается ниже линии SP5, происходит понижение передачи на две ступени.

Таблица 1 Линии SP1-SP6 понижения и повышения передачи
SP1	Скорость двигателя для повышения передачи на 1 ступень
SP2	Скорость двигателя для повышения передачи на 2 ступени
SP3	Скорость двигателя для повышения передачи на 3 ступени
SP4	Скорость двигателя для понижения передачи на 1 ступень
SP5	Скорость двигателя для понижения передачи на 2 ступени
SP6	Скорость двигателя для понижения передачи на 3 ступени

Выбор точки переключения передачи влияет, помимо прочего, на ходовые качества, ускорение, комфорт и расход топлива для транспортного средства 1, поэтому точки переключения передачи должны быть с высокой точностью откалиброваны изготовителями транспортных средств. Данная калибровка предусматривает различные стратегии переключения передач, подвергаемые испытаниям в условиях эксплуатации при различных ситуациях вождения, например, при различных величинах приложенного ускорения, различных уклонах дороги и различных величинах общего веса транспортного средства. Затем результаты испытаний подвергают тщательному анализу для определения соответствующих точек переключения. Данная процедура калибровки точек переключения является не только трудоемкой, но и дорогой. Кроме того, результаты калибровки не всегда являются удовлетворительными в том смысле, что откалиброванные точки переключения могут быть пригодными для одних ситуаций вождения транспортного средства, но менее пригодными для других. В некоторых ситуациях вождения, в частности, при изменении основных условий, уже известные способы выбора точек переключения приводят к неоптимальным ходовым качествам.

Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание альтернативного способа и альтернативной системы для определения одной или более точек переключения для коробки передач, которые полностью или частично решают упомянутые проблемы.

В соответствии с одним аспектом изобретения упомянутая задача решается посредством создания способа по п.1 формулы изобретения для определения одной или более точек переключения для коробки передач в транспортном средстве, который содержит двигатель, соединенный с возможностью приведения в движение с упомянутой коробкой передач, при этом точка переключения определяется скоростью двигателя, при которой упомянутая коробка передач приспособлена для осуществления понижения или повышения передачи. Упомянутый способ включает упомянутые одну или более точек переключения, определяемых на основе изменения уклона дороги.

Варианты осуществления упомянутого способа указаны в зависимых пунктах 2-9 формулы изобретения.

Изобретение также относится к компьютерной программе, содержащей программный код, которая, когда программный код выполняется в компьютере, вынуждает компьютер осуществлять способ, в соответствии с одним из пунктов 1-9, и к компьютерному программному продукту, содержащему машиночитаемый носитель и компьютерную программу.

В соответствии с другим аспектом изобретения упомянутая задача решается посредством создания системы по п.12 для определения одной или более точек переключения передач, содержащей, по меньшей мере, один блок управления, приспособленный для управления коробкой передач в транспортном средстве, который содержит двигатель, соединенный с возможностью приведения в движение с коробкой передач, при этом точка переключения передачи определяется первой скоростью двигателя, при которой упомянутая коробка передач выполнена с возможностью осуществления понижения или повышения передачи. Упомянутая система также выполнена с возможностью определения упомянутой одной или более точек переключения передачи на основе изменения уклона дороги.

Система в соответствии с изобретением может быть также модифицирована в соответствии с различными вариантами осуществления упомянутого способа. Изобретение также относится к транспортному средству, которое содержит, по меньшей мере, одну вышеупомянутую систему.

Способ и система в соответствии с изобретением обеспечивают легко приспосабливаемое и более точное определения одной или более точек понижения и повышения передачи. Тот факт, что точки переключения определяются на основе изменения уклона дороги, позволяет определять их с возможностью регулирования в соответствии с существующим и будущим сопротивлениями движению транспортного средства. Таким образом, установки одной или более точек понижения и повышения передач могут быть оптимизированы с возможностью уменьшения расхода топлива и улучшения ходовых качеств.

Использование изобретения также обеспечивает стратегию выбора передачи, посредством которой осуществляется меньше переключений передачи, которые в дальнейшем оказываются ненужными. Транспортное средство будет дольше оставаться на более низкой передаче, когда начинает подниматься в гору, обеспечивая во многих ситуациях поддержание более высокой скорости движения и большей силы тяги в начале подъема. В сочетании с меньшими ненужными переключениями передачи это приводит к тому, что водитель получает позитивный опыт вождения, а транспортное средство - рациональную стратегию переключения передач.

Дополнительные преимущества и применения способа и системы в соответствии с изобретением указаны в приведенном ниже подробном описании.

Краткое описание чертежей

В приведенном ниже подробном описании настоящего изобретения варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичный вид части трансмиссии транспортного средства;

Фиг.2 - график линий понижения и повышения передачи; и

Фиг.3 - блок управления, образующий часть системы в соответствии с изобретением.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к определению одной или более точек переключения для коробки 20 передач, расположенной, предпочтительно, в транспортном средстве 1. Понижение или повышение передачи характеризует скорость двигателя, при которой коробка 20 передач приспособлена для осуществления соответственно понижения или повышения передачи. Скорость двигателя для точек повышения передачи выше скорости двигателя для точек понижения передачи. Как указано выше, точки переключения содержат информацию о том, когда, т.е. при какой скорости двигателя и крутящем моменте, должно осуществляться понижение или повышение передачи, а также о том, сколько ступеней передачи должно быть пройдено при каждом понижении или повышении передачи.

Коробка 20 передач, предпочтительно, образует часть автоматизированной системы коробки передач, управляемой посредством блока 110 управления, например, ЭБУ. В такой системе переключения передач осуществляются автоматически посредством блока 110 управления, однако существуют также системы, в которых водитель может вручную выполнять переключения передач в такой автоматической системе автоматической передачи, которая известна как система с ручным переключением передачи в автоматическом состоянии (автоматическом режиме). Коробка 20 передач также содержит множество шестерен, например, в современных грузовиках обычно предусмотрено двенадцать шестерен переднего хода и одно или более шестерен заднего хода.

В соответствии с изобретением точки понижения и повышения передачи определяются на основе изменения уклона дороги. Здесь и далее в данном описании уклон дороги означает уклон дороги в направлении, в котором движется транспортное средство 1. Таким образом, уклон дороги влияет на сопротивление движению транспортного средства 1 в зависимости от того, где находится транспортное средство, например, на спуске, на ровном участке дороги или на подъеме.

Изобретение учитывает изменение в данном уклоне дороги при определении точек понижения и повышения передачи, то есть они адаптивно регулируются со временем, чтобы соответствовать существующим особенностям дороги в каждый момент времени. Изобретение использует тот факт, что изгибы дороги являются относительно регулярными и предсказуемыми. Данный подход уменьшает риск того, что блок 110 управления вынуждает коробку 20 передач переключаться на передачу, не соответствующую условиям, которые существуют после осуществления переключения передачи. Например, он уменьшает риск того, что транспортное средство, переходя на более высокую передачу, становится не способным, в связи с тем, что уклон дороги изменяется на подъем после начала переключения на более высокую передачу, двигаться на новой передаче после осуществления переключения передачи. В уже известных системах такая ситуация приводит к необходимости незамедлительного осуществления снижения передачи после повышения передачи, увеличивая износ и уменьшая комфорт во время движения.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения одна или более точек переключения также определяются на основе временного периода Т, определяемого как расчетное время, затрачиваемое на осуществление изменения передачи. Здесь и далее в данном описании временной период Т характеризует период времени от начала переключения передачи до его завершения. Временной период Т используется здесь для определения одной или более точек переключения посредством прогнозирования уклона дороги после понижения или повышения передачи. Это включает в себя прогнозирование характера уклона дороги по истечении временного периода Т, т.е. после осуществления переключения передачи, которое возможно, поскольку кривизна дороги будет по существу регулярной. В результате обеспечивается более точная оценка сопротивления движению, с которым транспортное средство 1 будет сталкиваться после переключения передачи и, следовательно, более точное определение одной или более точек переключения.

Каждая из точек понижения и повышения передачи может соответственно содержать одну или более ступеней понижения или повышения передачи, таким образом, каждое из соответствующих понижений и повышений передачи, соответствующих данным точкам, может соответственно также содержать одну или более ступеней понижения или повышения передачи. Таким образом, в случае повышения передачи, например, может быть пройдена больше, чем одна ступень между доступными передними передачами, если скорость двигателя проходит точку переключения, которая содержит больше одной ступени понижения или повышения передачи. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения количество ступеней понижения или повышения передачи, соответственно включенных в понижение или повышение передачи, зависит от изменения уклона дороги, причем данное изменение определяется как производная Δ уклона дороги в данный момент в направлении движения транспортного средства.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения данная функция для количества участвующих ступеней понижения или повышения передачи учитывает абсолютную величину производной Δ уклона дороги в данный момент. Если данная абсолютная величина приобретает бульшую величину, чем пороговая величина Δ_Т, то функция приводит к понижениям или повышениям передачи, которые должны содержать соответственно больше одной ступени понижения или повышения передачи. Таким образом, данный вариант осуществления позволяет использовать производную Δ уклона дороги, вычисляемую при низкой сложности, в направлении движения транспортного средства 1, для определения количества ступеней передачи, которое требуется для переключения передачи. Преимуществом, обеспечиваемым предотвращением одноступенчатых переключений передач, является уменьшение вероятности переключения передачи без необходимости влияния на точки переключения для переключений передачи, которые, тем не менее, осуществляются.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, производная Δ уклона дороги определяется посредством вычисления и/или измерения и/или данных карты. Вычисление может быть основано на различных других параметрах, например изменениях сопротивления движению или расхода топлива. Измерения могут быть осуществлены, например, посредством одного или более датчиков с течением времени. Данные карты, в частности топологические данные, могут быть использованы в сочетании с, например, устройством, определяющим положение, например, устройством космической радионавигационной системы определения местоположения (GPS), для определения производной Δ уклона дороги. Производная Δ уклона дороги может быть определена либо как изменение уклона дороги относительно времени, либо как изменение уклона дороги относительно пройденного расстояния. В применениях, которые прогнозируют уклон дороги после переключения передачи, предпочтительно использовать производную уклона дороги относительно времени, поскольку известно, сколько времени требуется на переключение передачи, но неизвестно, какое расстояние пройдет транспортное средство 1 за время переключения передачи.

Пороговая величина Δ_Т может представлять собой заданную величину, устанавливаемую во время сборки или технического обслуживания транспортного средства. Ее значение может изменяться в зависимости от характеристик двигателя 10 или коробки 20 передач или от других параметров в трансмиссии транспортного средства 1. Значение пороговой величины Δ_Т может быть также установлено в соответствии с, например, топологией, в которой будет использоваться транспортное средство 1, так что для пороговой величины Δ_Т устанавливаются различные значения в зависимости от того, по какой местности будет двигаться транспортное средство - по относительно равнинной или по гористой.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения пороговая величина Δ_Т вычисляется в реальном времени, при этом она вычисляется в транспортном средстве 1, например в блоке 110 управления. Данное вычисление пороговой величины Δ_Т в реальном времени обеспечивает очень легко приспосабливаемое определение точек переключения и, следовательно, очень точное переключение передачи.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения одна или более точек переключения вычисляются в реальном времени. Данное вычисление может быть основано на оценке или прогнозировании изменений скорости транспортного средства во время понижения или повышения передачи. Это предусматривает анализ, например, того, как часто транспортное средство останавливается или, предположительно, останавливается в течение временного периода Т, и данные остановки используются для регулирования точек переключения.

Специалистам будет понятно, что способ определения одной или более точек переключения в соответствии с настоящим изобретением может быть также реализован в компьютерной программе, которая, когда она выполняется в компьютере, вынуждает компьютер осуществлять данный способ. Компьютерная программа содержится в машиночитаемом носителе компьютерного программного продукта, который представляет собой пригодную память, например постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), флэш-память, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), накопитель на жестком диске и др.

Изобретение относится также к системе для определения одной или более точек переключения передачи, содержащей, по меньшей мере, один блок управления, приспособленный для управления коробкой 20 передач в транспортном средстве 1, который содержит двигатель 10, соединенный с возможностью приведения в движение с упомянутой коробкой 20 передач. Коробка 20 передач управляется посредством блока 110 управления и представляет собой автоматическую коробку передач или автоматизированную механическую коробку передач, содержащую множество шестерен. При этом точка переключения определяется скоростью двигателя, при которой упомянутая коробка 20 передач приспособлена для осуществления понижения или повышения передачи. В соответствии с изобретением система приспособлена для определения одной или более точек переключения передачи на основе изменения уклона дороги.

На фиг.3 схематично изображен блок 110 управления. Блок 110 управления содержит вычислительное устройство 111, которое может представлять собой любой пригодный тип процессора или микрокомпьютера, например схему цифровой обработки сигналов (цифровой процессор сигналов DSP) или схему с заданной конкретной функцией (специализированную интегральную схему ASIC). Вычислительное устройство 111 соединено с запоминающим устройством 112, которое включено в блок 110 управления и которое обеспечивает вычислительное устройство 111, например, хранимым программным кодом и/или хранимыми данными, которые требуются вычислительному устройству 111 для обеспечения выполнения вычислений. Вычислительное устройство 111 также приспособлено для хранения промежуточных или конечных результатов вычислений в запоминающем устройстве 112.

Блок 110 управления дополнительно содержит устройства 113, 114, 115, 116, соответственно, для приема входных сигналов и передачи выходных сигналов. Входные и выходные сигналы могут представлять собой формы волны, импульсы или другие признаки, которые устройства 113, 116, принимающие сигналы, способны воспринимать как информацию и которые могут быть преобразованы в сигналы, которые могут быть обработаны вычислительным устройством 111. При этом вычислительное устройство 111 содержит данные сигналы. Устройства 114, 115, передающие сигналы, приспособлены для преобразования сигналов, принимаемых из вычислительного устройства 111, с возможностью образования, например, посредством модуляции сигналов, выходных сигналов, которые могут быть переданы в другие части системы для определения одной или более точек переключения передачи.

Каждое из соединений с устройствами соответственно для приема входных сигналов или передачи выходных сигналов может представлять собой одно или более из нижеперечисленного: кабеля, шины данных, например, шины CAN, шины MOST или каких-либо других конфигураций шин или беспроводного соединения. Соединения 70, 80, 90, 100 на фиг.1 могут также представлять собой одно или более из данных кабелей, шин или беспроводных соединений.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что вышеупомянутый компьютер может представлять собой вычислительное устройство 111, и что вышеупомянутая память может представлять собой запоминающее устройство 112.

Специалистам будет также понятно, что упомянутая система может быть модифицирована в соответствии с различными вариантами осуществления способа в соответствии с изобретением. Изобретение относится также к транспортному средству 1, например грузовику или автобусу, который содержит, по меньшей мере, одну систему для определения одной или более точек переключения передачи в соответствии с изобретением.

Наконец, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления, а относится к и включает все варианты осуществления, находящиеся в пределах объема охраны прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения.

1. Способ определения одной или более точек переключения коробки (20) передач в транспортном средстве (1), содержащем двигатель (10), соединенный с возможностью приведения с коробкой (20) передач, при этом точка переключения определяется скоростью двигателя, при которой коробка (20) передач осуществляет понижение или повышение передачи, причем одно понижение или одно повышение передачи включает в себя соответственно несколько ступеней понижения или повышения передачи, отличающийся тем, что одну или более точек переключения определяют на основе изменения уклона дороги, при этом количество ступеней понижения или повышения передачи зависит от изменения уклона дороги, причем изменение определяют как производную Δ уклона дороги в данный момент в направлении движения транспортного средства (1).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что если абсолютная величина производной Δ уклона дороги в данный момент принимает величину, которая больше пороговой величины Δ_T, то понижение или повышение передачи включает в себя соответственно больше одной ступени понижения или повышения передачи.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пороговая величина Δ_T представляет собой заданную величину или величину, вычисляемую в реальном времени.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что производную Δ уклона дороги в данный момент определяют посредством вычисления, измерения или данных карты.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что одну или более точек переключения также определяют на основе временного периода T, который определяют как расчетный период времени для переключения передачи, чтобы прогнозировать уклон дороги, который будет существовать после упомянутого понижения или повышения передачи.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что одну или более точек переключения вычисляют в реальном времени.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что одну или более точек переключения вычисляют на основе оценки изменения скорости транспортного средства (1) за время понижения или повышения передачи.

8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что коробкой (20) передач управляют посредством блока (110) управления, причем она представляет собой автоматическую коробку передач или автоматизированную механическую коробку передач, содержащую множество шестерен, и транспортное средство (1) является любым, относящимся к категории, которая включает в себя грузовики и автобусы.

9. Способ использования одной или более точек переключения во время переключений передачи в коробке (20) передач в транспортном средстве (1), отличающийся тем, что одну или более точек переключения определяют в соответствии со способом по любому из пп.1-8.

10. Система для определения одной или более точек переключения передач, содержащая по меньшей мере один блок (110) управления, выполненный с возможностью управления коробкой (20) передач в транспортном средстве (1), содержащем двигатель (10), соединенный с возможностью приведения в движение с коробкой (20) передач, при этом точка переключения определяется скоростью двигателя, при которой коробка (20) передач осуществляет понижение или повышение передачи, причем одно понижение или одно повышение передачи включает в себя соответственно несколько ступеней понижения или повышения передачи, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью определения одной или более точек переключения на основе изменения уклона дороги, при этом количество ступеней понижения или повышения передачи зависит от изменения уклона дороги, причем изменение определяется как производная Δ уклона дороги в данный момент в направлении движения транспортного средства (1).

11. Транспортное средство (1), например грузовик или автобус, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одну систему по п.10.