机械式自动和半自动传动(即“AMT”)控制系统是已知的,而 且其至少部分采用基于离散逻辑
电路和/或
软件控制的
微处理器的
电子 控制系统来控制。基于控制系统所知道的某些测量到的和/或计算出来 的参数(诸如车辆速度(或者
变速器输出轴的速度)、变速器
输入轴 的速度,
发动机速度,车辆速度改变的速率,发动机速度改变的速率,
油门位置,油门位置改变的速率,油门的完全踩下,制动机构的启动, 当前
啮合的
传动比等),而进行档位选择和换档决定。用于车辆的这 种自动传动控制系统的例子在美国
专利No.4361060,4551802, 4527447,4425620,4463427,4081065,4073203,4253348,4038889, 4226295,3776048,4208929,4039061,3974720,3478851和3942393 中公开,这些专利的公开内容都通过参考由此引入。
类似的,自动车辆制动防滑系统或者
防抱死制动系统(ABS)是 已知的。一般的,当车辆车轮出现锁死或者打滑时,对实际的或者即 将出现的车轮锁死进行检测,且允许车轮在被再次施加车辆制动之前 达到车辆速度。防滑或防抱死制动系统的例子在美国专利No.3767270, 3768872,3854556,3920284,3929382,3996267和3995912中公开, 这些专利的公开内容通过参考由此引入。美国专利No.4899279(也通 过参考由此引入)公开了车辆的AMT和ABS系统,它们在实际的或 者即将发生的车轮锁死期间,ABS系统与车辆的AMT控制系统相连, 使车辆的发动机,或者动力传动机构,与车辆的车轮脱离联接。使车 辆发动机与车轮脱离联接减小了发动机和
离合器的惯性趋势,从而阻 碍车轮达到车辆速度的能力。
虽然使车辆发动机或动力传动机构与车辆车轮脱离接合,从而允 许达到速度在大多数情况下都是有利的,但是存在脱离接合可能不利 的情况。例如,如果重型半挂式
卡车正在沿着陡坡行驶,且出现即将 发生或者实际的车轮锁死(由于发动机制动或者松软路面而可能发 生),则使车辆发动机与车轮脱离联接可能是不利的。更具体而言, 如果半挂式卡车的车轮与发动机脱离联接,则卡车将暂时失去了发动 机制动的好处,可能导致卡车向前倾斜和/或造成操作者失去对车辆的 控制的情况出现。另外,离合器的脱离消除了由
动力传动系统与发动 机的惯性的结合而提供的对运动的阻力。这种发动机惯性将造成,当 连接于动力传动系统时,车辆
加速较慢。同样的,当这发生时,这种 情形可能造成操作者失去控制,或者至少感觉到不舒服。所参照的发 动机可以作为更通常的车辆
原动机的例子,这个术语包括了提供动力 给车辆的动力传动系统的任何动力设备,或者车辆的其他的耗能组件。 原动机的一些例子是
柴油发动机,
电动机,和
混合动力系统。
因此,本发明认识到了对于能够选择性使车辆发动机与车辆车轮 脱离联接的车辆AMT和ABS系统的需要,但是只是在适当情况下。
根据这里公开的发明,通过提供一种控制系统,优选的是一种电 子控制系统和一种控制方法,用于机械式自动传动系统(AMT)和防 抱死制动系统(ABS),使得
现有技术的缺点被最小化,其中车辆发动 机与车辆的车轮的联接/脱离联接根据所测量到的和/或计算出来的参 数进行,这些参数包括、但不限于:指示车轮速度的输入
信号、车辆 的下倾斜
角/倾斜角、制动器的操作、发动机速度、变速器输入轴的速 度和变速器输出轴的速度。其他输入/参数,诸如指示油门或
刹车位置 的信号、油门位置或刹车位置的改变的速率、主离合器的情况、当前 啮合的传动比、车辆
质量、车轴构造(2X4,2X6等)、发动机制动功 率等还可以用来作出用于控制AMT和/或ABS系统的决定。所述方法 提供用于检测车轮锁死情况、车轮锁死时刻的车辆状态(车辆质量, 下倾斜/倾斜度等)和对其响应而控制AMT或ABS。
以上通过使电子控制系统具有用于接收指示车轮锁死的信号的输 入装置来实现,诸如从车辆的防抱死制动系统和逻辑器来处理输入信 号,以确定是否存在车轮锁死情况和车辆的运行状态(车辆质量,下 倾斜/倾斜度等)。在检测到车轮锁死和车辆状态,例如处在陡峭下坡 或平坦道路上时,这种控制方法使得车辆离合器或者其它可选择性脱 离接合的动力传动机构联接,从而保持接合,以防止任何不期望的向 前倾斜,或者防止脱离接合,以允许车轮达到车辆速度。当检测到车 轮锁死是车辆发动机制动的结果时,例如,由于
冰面或松软路况时, 这可能发生,这种控制方法可以使ABS控制或者
修改车辆的发动机制 动。所述方法还包括检测车轮锁死的终止。
在至少一个
实施例中,本发明为用于使包括自动手动变速器的重 型车辆(诸如商用卡车)上的防抱死制动系统的防抱死作用无效的方 法的形式。所述方法包括以下步骤:检测足以启动防抱死制动系统的 防抱死作用的车轮滑移事件。本领域技术人员将理解,这些事件的例 子包括车轮在较滑的路面上的打滑,或者在松软沙地上的滑移,两种 都是ABS通常检测到的活动。然后,确定重型车辆是否在下坡,其中 这个坡的倾斜度超过预定倾斜值。如果确定这个坡足够得陡,则防抱 死制动作用的启动将被无效;也就是说,和正常ABS规则相反,制动 作用将持续被作用于滑移的车轮上。对于本发明的程序的重要动机是, 如果当重型车辆正行驶在下坡上时,制动力突然消除,而没有通知驾 驶员,驾驶员将感觉到异常,且有潜在失常效果。
阈值或预定倾斜值有利的是落在大约百分之五到百分之八的范围 内,这包括比较陡的路面坡度,其中在预定倾斜值之上,ABS程序被 取消。
对于这些步骤,还考虑了当未确定车辆正在下足够陡的坡时,ABS
预防措施将允许在检测到已知的车轮滑移时启动并执行。如果重型车 辆正在基本
水平面或平坦地面上行驶时,这是尤其正确的。
因此,本发明提供了一种设备和一种方法,用于控制AMT和ABS 系统选择性使车辆发动机与车辆的车轮在车轮锁死情况下脱离接合。
附图说明
图1是本发明的机械式自动传动控制系统和防抱死制动系统的组 件的示意图;
图2是示出根据本发明的
传感器和逻辑控制单元之间的连接情况 的
流程图。
图1示意性显示了车辆机械式自动传动系统10,它包括自动多速 度变档变速器11,其由原动机或发动机2(诸如熟知的柴油机)通过 主离合器14驱动。
自动变速器11的输出端是输出轴16,其适于与适 当的车辆组件(诸如车辆
驱动轴20的差动组件18)的驱动连接。上述 动力驱动组件被作用于多个装置上并由这些装置监测,下面将对每个 所述装置进行详细论述。这些装置包括:感应操作者控制的加速器踏 板24位置的加速器
踏板位置监测组件22;用于控制要供应到发动机 12的
燃料量的燃料控制装置26;检测
发动机转速的发动机速度传感器 28;离合器操纵器(未显示),它与主离合器14接合和脱离接合,并 且它还可以提供关于离合器状态的信息;变速器输入轴速度传感器(未 显示);变速器操纵器(未显示),它用于将变速器11换档到所选择 的传动比,并且它可以提供指示当前啮合传动比的信号;和变速器输 出轴速度传感器36。或者,当前啮合传动比可以通过比较变速器输入 轴速度与输出轴速度而确定。
另外,加速器位置监测组件与发动机控
制模块70相连,发动机控 制模块又与中央处理单元56和燃料
控制器26以及发动机速度传感器 28相连。变速器控制单元(TCU)72能够与变速器11和变速器操纵 器以及监测变速器的其他传感器(诸如变速器输出速度传感器36)相 连。虽然显示为三个单独单元,但是中央处理单元56,TCU 72和发动 机控制器70可以组合成为单个单元。或者,这些单独单元可以包括多 个控制单元。例如,TCU 72可以具有两个控制单元,一个设计用于档 位选择,另一个设计用于换档。换档描述的是变速器11的机械元件的 实际接合。例如,换档是这样的过程:即响应于给定的
请求或者指令, 以适当的顺序实际移动变速器11的机械零件,使之接合或脱离接合齿 轮,或者操控变速器的过程。档位选择是选择所期望的档位或决定以 保持当前传动状态的过程。而且,档位选择可考虑不同参数,以确定 所要啮合的适当
齿轮。在自动变速器11中,变速器控制通过以下方式 进行:即用档位选择策略来确定应当啮合什么档位,然后实施换档策 略,它实际执行变速器11中所请求的换档。
车辆制动监测器38可以设置用于检测车辆制动踏板40的致动。 车辆还可以具有车辆操作传感器33、35、37和39,用于检测和传送车 辆的运行状态,所述状态可以包括、但不限于:车辆的重量,车辆的 倾斜/偏离角,发动机的
制动功率,车辆构造(2X2,2X4,2X6等)等。 这里,车辆构造指的是与车辆车轮的总的数量相比的
驱动轮数量。在 2X6构造的情况下,与其他对车轮相比,可以升高一对车轮。这些升 高的车轮可以不是完全升高的,而是以较小的作用力(与其它车轮相 比)与路面保持
接触。因此,与路面的接触力较小的这对车轮更容易 锁死。在示例实施例中,ABS系统42显示哪些车轮被锁住,并且做出 决定:是否根据这个信息脱离离合器。如果已经锁死的车轮不是车辆 的驱动轮,则离合器优选保持接合。这个信息可以独立于其它信息或 者在其它信息(如下所述的用于确定何时离合器应当脱离的信息)之 外使用。
车辆还可以具有已知设计的车辆防抱死系统,这个系统通常由附 图标记42表示。简单的说,防抱死系统包括中央防抱死逻辑单元44, 它接收来自各个车轮速度传感器(诸如传感器46和48)的
输入信号, 用于确定实际的或者即将发生的车轮锁死情况,并且向制动操纵器50 和52发出输出指令,以最优化车辆的停止和控制。如果车辆装备了防 抱死系统42,则此系统可以借助侧滑或锁死传感器54向AMT系统40 提供输入信号。
上述AMT系统信息向中央处理单元或控制器56提供信息,或者 接收来自中央处理单元或控制器56的指令。中央处理单元56可以包 括模拟和/或数字电子逻辑
硬件,或者优选地为基于微处理器的单元, 并且使用软件模式下的逻辑。中央处理单元56还接收来自换档控制组 件58的信息,通过此信息,车辆操作者可以选择车辆运行中的
倒档(R)、 空挡(N)、自动档(A)或手动档(M)模式。
电动力源(未显示)和/或加压
流体源(未显示)为各种检测、运 行和/或处理单元提供电力和/或
气动力。在另一实施例中,可以为发动 机和变速器提供单独的控制器。将这两个单独的控制器优选连接在一 起,使得控制单元可以彼此共享相关的信息。上述描述给出作为控制 器的可能构造的例子,而且在当前公开的本发明的范围内考虑了其他 控制构造。动力传动机构组件和上述控制器的类型是现有技术中已知 的,而且可以通过参考上述美国专利No.3478851,3776048,4038889, 4081065,4226295和4361060更详细地理解。
传感器22、28、33、35、38、39和54可以具有任何已知的类型 或者结构,以用于产生与由此监测的参数成比例的模拟或
数字信号。 类似的,操纵器26、37、50和52可以具有任何已知的电子、气动、 电气动类型,响应来自处理单元44、56、70或72的指令信号而执行 操作。
中央处理单元56的主要目的是根据程序(即预定逻辑规则)和当 前的或所存储的参数进行选择:在车轮锁死情况期间,发动机是应当 保持与车轮接合,还是应当在车轮锁死情况期间脱离接合,而且如果 需要的话,则根据当前的和/或所存储的信息,指令接合/脱离接合。
在出现车轮锁死或侧滑的事件下,重要的是,AMT系统控制逻辑 具有用以检测这种情况的方法,这种情况即来自传感器36、用于指示 变速器输出轴转速的输入信号可能未提供真实的车辆的速度的指示, 因此系统可能试图进行变速器11的不期望的减档。而且,根据从传感 器33、35、37或39得知的车辆的具体运行状态,可以期望,发动机 12和离合器14保持连接,或者与制动的车辆驱动轮60断开连接。
通过AMT的中央处理单元56而检测实际或即将发生的车轮锁死 情况相对简单,且优选包括接收来自车辆防抱死系统42的信号。在检 测到存在打滑或车轮锁死情况之后,系统10必须以尽可能安全的方式 响应检测到的情况。在还没有这样做时,响应于打滑情况的检测而控 制AMT系统10的操作逻辑或方法是:首先确定车辆的运行状态。也 就是说,确定车辆正在下陡坡还是在相对平坦道路上行驶,确定车辆 正在运输重载还是轻载,确定是否有可用的发动机制动功率,或者确 定车辆的构造(车辆是否作为2X4,2X6等运行)等。接着,根据车辆 的运行状态,离合器14可以保持接合(例如,在下陡坡时),或者根 据实际情况而脱离接合。将离合器保持在接合位置一般允许车辆继续 从使用车辆发动机制动和/或发动机的惯性中受益,并且防止了任何倾 斜(如果允许脱离接合离合器,则可能发生这种倾斜)。或者,如果 在平坦路面上行驶,则松开离合器允许车辆操作者安全渡过打滑,而 不必对抗
发动机扭矩或者担心传动系统10将在打滑期间减档。由于松 开离合器14允许制动车轮60达到未被发动机12的惯性和离合器14 的输入板所阻碍的车辆速度,因此这可能是重要的。或者,当CPU确 定由于车辆发动机制动的结果(如在冰路面或湿路面上可能出现)而 使得车轮锁死已经发生时,发动机制动控制器37可以确保防止并且调 节发动机制动系统,防止进一步的车轮锁死。
虽然AMT系统10已经描述为采用了基于微处理器的中央处理单 元56,并且方法和运行以软件模式和
算法执行,但是运行也可以在包 括离散的硬件组件的电子/流控
逻辑电路中来执行。
在车轮锁死情况下用于选择性使车辆动力传动机构与车辆车轮脱 离联接的方法大体示出于图2。这个方法确定:车轮锁死情况是否存在 (方块105),和如果未检测到车轮锁死,则保持当前状态(方块115), 或者如果车轮锁死存在,则确定运行状态(方块110)。如此可见,如 果车辆车轮锁死情况存在(方块105),则中央处理单元确定车辆的运 行状态(方块110),也就是确定车辆是否正在下陡坡、车辆是否正在 运输重载、车辆是否具有发动机制动功率、或者车辆的构造。根据传 感器所提供的数据,CPU指令控制器,使动力传动机构与车轮脱离接 合(方块120),或者保持传动机构和车轮的接合(方块125)。如果 动力传动机构脱离接合,则可以保持脱离接合位置,直至车轮锁死情 况已经终止并且离合器重新接合的时刻(方块130)。或者,当中央处 理单元确定情况保证了动力传动机构保持接合时,执行程序,以确定 车轮锁死情况的原因(例如,发动机制动或较滑表面)。当确定车轮 锁死的原因是由于发动机制动时,CPU指令控制器调节发动机制动的 大小。一旦车轮锁死情况终止,则可以恢复正常操作(方块130)。
当确定脱离接合离合器或者保留接合离合器时,各种运行情况的 组合可以是控制因素,或者单个主要运行情况可以是确定因素。在至 少一个实施例中,倾斜角被用作确定因素。如果倾斜角小于第一预定 值,则离合器和动力传动系统将保持接合。而当车辆在大于第一预定 值的下坡上时,离合器将不脱离接合。但是,在优选实施例中,倾斜 角与发动机速度一起被用来确定何时离合器将接合。虽然发动机速度 高于预定值,且倾斜角大于第一预定值,但是离合器将保持接合。当 发动机的速度下降到第一预定速度之下时,离合器将脱离接合。在此 时,脱离离合器的主要原因是防止发动机熄火。当倾斜角高于大于第 一预定值的第二预定值时,离合器将保持接合,直至发动机速度下降 到第二预定速度之下。而且,如果倾斜角高于第三预定值,则离合器 将保持接合。下面提出这种逻辑的例子。如果车辆位于具有小于百分 之五坡度的倾斜角的道路上,则当检测到车轮锁死情况时,离合器将 脱离接合。当坡度超过百分之五时,则根据发动机速度另外确定。如 果发动机速度保持在诸如1800rpm的数值之上,则离合器将保持接合; 如果发动机速度下降到1600rpm的第二预定值以下,则离合器将脱离 接合。当倾斜角高于第三预定斜率(例如百分之八坡度)时,则离合 器将保持接合。
根据描述,本发明提供了一种装置和一种方法,用于在车轮锁死 情况下,选择性使动力传动机构和车辆的车轮脱离接合。本领域技术 人员应当理解,虽然本发明以认为是示例性和优选的实施例进行说明 和描述,但是在不离开本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明 作各种改变和修改。因此,应当理解,本发明并不限于这里公开的具 体实施例,而是由所附
权利要求的范围和广度限定。
相关
申请的交叉引用
本申请要求于2005年9月8日提交的美国临时专利申请 No.60/596205的利益。所述申请通过参考整体在此引入。