本发明涉及那种利用发动机的受控加油达到使非摩擦离合器构 件进入与目标传动比有关的同步状态的汽车全自动或半自动的变速 系统。具体地说，本发明涉及起码半自动机械变速系统的一种这样的 控制系统/方法，其中齿轮啮合操作过程中所要求的发动机转速交替设 定在发动机实际同步转速(即ES＝IS＝OS×GRT)之上然后之下或 之下然后之上的预选值(“高频波动”状态)，从而确保啮合着的非摩 擦离合器完全啮合，并最大限度地减少同步过头的情况。

汽车用的全自动和半自动机械变速系统是公知技术，这方面可参 看美国专利4,361,060；4,648,290；4,595,986；4,850,236；5,053,959； 5,109,721；5,261,288；5,315,218和5,335,566，这里也把这些专利的公 开内容包括进来，以供参考。这类系统中一般采用发动机的喷油量/ 制动控制达到挂入目标传动比所需要的同步条件。

现有技术的自动变速系统一般采用电气、机电、电液压或电气动 式的执行机构通过X-Y机构和/或多个线性执行机构来操纵多个通常 是并联的换档轨座或单一换挡轴机构等。可轴向移动的爪式离合器构 件由装在换档轴或配套机构上的换档拨叉有选择地使其在轴向就 位，这些换档轴则由换向销、柱塞等之类使其在轴向就位。这类换档 机构可参看美国专利4,445,393；4,873,881；4,899,607；4,920,815； RE34,260；4,945,484；5,000,060；5,052,535；4,964,313和5,368,145，这 里也把这些专利的公开内容包括进来以供参考。

现有技术的控制方法/系统不能令人完全满意，特别是在电动机 操纵的变速杆配合情况不太好时更是如此，因为在同步过程中的爪式 离合器和/或换档执行机构严重磨损和/或损坏。

本发明提供了全自动或部分自动机械变速系统的这样一种控制 系统/方法，从而克服或最大限度地减小了现有技术的上述缺点，该控 制系统/方法在同步过程中和爪式离合器在换档到目标传动比的啮合 阶段会促使发动机的转速交替略离于然后略低于或先略低于然后略 高于发动机实际的同步转速，同时连续地迫使啮合中的爪式离合器进 入啮合状态，从而在爪式离合器上好几次形成零扭矩传递的场面，使 爪式离合器完全啮合。这个过程会重复预定的次数最好是两个或三个 循环，直到位置传感器表明全啮合或检测出全啮合状态为止，以两者 中最先出现的为准。重型卡车一般柴油机的转速高于或低于实际同步 转速的量(或“高频波动”幅度)最好在15-50转/分左右。

因此，本发明的目的是提供起码部分自动机械变速系统的一种新 的经改进的控制方法/系统，确保爪式离合器构件以相关的目标传动比 进入完全啮合状态。

阅读下面结合附图对本发明最佳实施例所作的详细说明可以清 楚了解本发明的上述和其它目的和优点。

图1是因采用本发明的空档检验控制系统/方法而获益的自动机 械变速系统一个实例的原理图。

图2是装有齿轮空档传感器开关的变速执行机构一个实例的部 分剖视图。

图3是用本发明控制的那一种简单机械齿轮换档变速器或组合 式机械齿轮换档变速器一个实例的原理图。

图4是本发明控制系统/方法的曲线图。

图5是本发明控制系统/方法的原理流程图。

图1示意示出的自动机械变速系统10有一个自动多速齿轮换档 变速器12由节气门受控的发动机14(例如周知的柴油机)通过主离合 器16驱动。这里可以配备有发动机制动器，例如排气制动器17和/ 或输出轴制动器18，前者供降低发动机14的转速，后者在主离合器 16啮合时能有效地将减速力施加到变速器的输入轴上，这方面也是公 知技术。自动变速器12的输出端是输出轴20，适宜与诸如主动轴， 分动箱的差动器之类的适当汽车部件驱动连接。

上述传动系统部件由若干器件驱动和/或监控下面将详细加以介 绍。这些器件一般包括：节气门位置或节气门孔监控组件22，供检 测司机控制的汽车节气门和/或其它燃油节流器24的位置；喷油量控 制器26，供控制加到发动机14的燃油量；发动机转速传感器28， 供检测发动的转速；主离合器控制器30，起离合主离合器16的作用， 并提供有关主离合器状态的信息；输入制动控制器31；变速器输入 轴转速传感器32；变速控制器34，用以将变速器12切换到所选择 的传动比，并提供一个或多个表示齿轮空档状态和/或现时使用的传动 比；和变速器输出轴转速传感器36。汽车制动监控器38则检测着汽 车制动踏板40的动作情况。

自动机械变速系统的变速控制器，包括齿轮空档和齿轮啮合开关 在内，可以参看上述美国专利4,945,484和4,445,393，这里也把该两 专利的公开内容包括进来以供参考。不然也可以采用线性位置传感 器，例如线性电位计等。

上述诸器件给中央处理机或控制器42提供信息并/或从中央处理 机或控制器42接收指令。中央处理机42可包括模拟和/或数字电子计 算和逻辑电路，这些电路的具体配置和结构并不构成本发明的一部 分。中央处理机42可以是上述美国专利4,595,986中所述的那一种。 中央处理机42还接收来自换档控制组件44的信息，汽车司机即借助 于换档控制组件44选择汽车的工作方式：倒档(R)、空档(N)或前进档 的驱动方式(D)。各种检测、操作和/或处理单元的电力、液压和/或气 动动力由电源(图中未示出)和/或压缩流体源(图中未示出)提供。事故 指示器或警报器46可显示具体事故的出现或仅显示未识别事故的存 在。

传感器22、28、32、36、38和44可以取周知的任意结构， 其作用是产生与所监控的参数相当的模拟或数字信号。同样，控制器 17、18、26、30和34可以采用周知的任何类型：电动的，气动的 液压控制或电气动或电液压控制的，其作用是根据来自处理机42的 指令输出信号进行控制，并/或给处理机42提供输入信号。喷油量控 制器26通常根据司机的节气门设定情况给发动机14加油，但还可以 根据来自控制单元42的指令降低加油量或提高加油量。喷油量控制 器26可包括电子控制的发动机(包括发动机控制微处理器)和符合 ISO11898、SAE1922和/或SAEJ1939标准或类似的协议书的那种电 子数据传送装置。

从图2中可以看到一般的变速控制器34的一部分，这仅仅是举 例而已。简单说来，换档拨叉50装在换档座56上，与换档座56一 起作轴向移动。在控制器两端的一对流体驱动柱塞58和60可滑动地 分别密封地装设在有选择地加压的气缸62和64中。变速杆构件66 可与换档座56和换档拨叉50一起轴向移动，且确定了为挡圈72所 隔开的一对沟槽68和70的通路。弹簧加载柱塞74与挡圈72配合作 用，打开齿轮空档开关76，与沟槽68和70配合作用，关闭齿轮空 档开关76。于是，齿轮空档开关76提供第一值(GNS＝O)的齿轮空 档信号(GNS)，表明齿轮处于空档状态，并提供第二值(GNS＝1)的齿 轮空档信号，表明齿轮处于啮合状态。不然，若采用非线性位置传感 器，可将空档和非空档状态与轴的位置范围联系起来。

中央处理机42用齿轮空档传感器输入信号来控制自动机械变速 器12的换档。举例说，在顺次换档的过程中，当变速器从原来采用 的传动比切换到目标传动比(GRT)时，若齿轮空档信号表明出现齿轮 空档状态，则可以进行挂到目标传动比的同步化过程。

图3示意示出了与系统10配用的一般四前进车速、单倒档速度 的齿轮换档机械变速器或变速部分12的原理图。变速器12是双中间 轴式的简单变速器或变速部分，这是公知技术，要了解更详细的情况 可参看美国专利3,105,395、4,735,109和4,152,949，这里也把这些 专利的公开内容包括进来以供参考。

从图中看到，该变速器的输入轴114上装有输入齿轮116，与输 入轴114一齐转动。输入轴114如本技术领域所周知的那样由原动机 14通过主摩擦离合器或液力变矩器驱动。一对基本上完全相同的中间 轴118和118A借助于轴承120和120A可转动地装设在外壳(图中未 示出)中。配备的主轴或输出轴22最好是活动的且/或可转动地装设在 变速器的外壳中。

各中间轴120和120A上装有中间轴齿轮124、126、128、130 和132，固定在中间轴上，与中间轴一齐转动。中间轴齿轮124始终 与输入齿轮116啮合。第三转速主轴齿轮134围绕着主轴122，始终 与中间轴齿轮126啮合，且由中间轴齿轮126支撑着。第二转速主轴 齿轮136围绕着主轴122，始终与中间轴齿轮128啮合，且由中间轴 齿轮128支撑着。第一转速主轴齿轮138围绕着主轴122，始终与中 间轴齿轮130啮合，且由中间轴齿轮130支撑着。倒档主轴齿轮140 围绕着主轴122，始终与一对中间齿轮(图中未示出)啮合，且由该对 中间齿轮支撑着，该对中间齿轮则始终与中间轴齿轮132啮合，由中 间轴齿轮132驱动着。

可轴向滑动的离合器142、144和146最好通过花键联接装设在 主轴122上，以便相对于主轴122滑动，且与主轴122一齐转动。换 档拨叉148坐落在离合器142的沟槽中，供控制离合器142相对于主 轴122的轴向位置。换档拨叉50坐落在离合器144的沟槽中，供轴 向控制离合器144相对于主轴122的位置。换档拨叉152坐落在离合 器146的轴向沟槽中，供控制离合器146相对于主轴122的轴向位置。

变速执行机构34有三个可轴向移动的变速杆，也叫做排档杆或 换档杆154、156和158，这些变速杆基本上彼此平行，且可在变速 杆外壳34A上基本上平行的通孔162、164和166中分别独立地轴向 滑动。变速杆外壳34A通常按一般方式装设在变速器外壳(图中未示 出)上。换档拨叉148可与变速杆154轴向移动，换档拨叉50轴向移 动。当然还可以采用各种其它型式的换档执行机构，例如X-Y换档机 构和/或单轴式换档机构，前者如上述美国专利4,873,881、4,899,607 和/或RE34,260中所公开的那一种，后者如上述美国专利4,920,815 中所公开的那一种。

中央处理机42给阀组件172提供表示所要求的目标传动比的控 制信号，阀组件172提供表示所要求的目标传动比的控制信号，阀组 件172一般由许多诸如电磁阀之类的分立可控阀组成。阀组件172的 流体线路连接到象液压流体或压缩空气之类带压流体的流体源174， 流体源174最好由调节阀176调节。

从图中可以看到，变速器12采用非摩擦异步爪式离合器。鉴于 为了避免变速器损坏、任何时候都只能有一个离合器啮合，因而变速 杆外壳组件34一般都装有联锁机构(图中未示出)以防一个以上的变速 杆154，156和158在给定的时间内偏离轴向的空档位置。

众所周知，在自动机械变速系统中，要采用某个目标传动比(GRT) 时就将变速器挂到空档上，然后在主离器啮合的情况下，促使发动机 (从而促使输入轴)以其同步转速转动。发动机的同步转速/输入轴转速 可用下式表示：

         ESSYNCH ＝IS＝OS×GRT 其中

         ESSYNCH ＝发动机的同步转速；

         IS      ＝输入轴转速(发动机在主离合器完全啮合下

                   的转速)；

         OS      ＝输出轴转速；

         GRT    ＝目标传动比的数值。

通常，换档执行机构34系控制得使其促使爪式离合器在发动机 转速等于同步转速之前作为发动机的现行转速与同步转速之间的转 速差、发动机转速的变化率和/或换档执行机构响应时间的函数开始啮 合的。

采用各种类型的换档执行机构，特别是换档执行(例如电动机驱 动的执行机构)配合情况不太好时，啮合中的非摩擦爪式离合器构件在 只有部分啮合的情况下是往往会进入扭矩锁定状态的。如果这种部分 啮合状态不加以校正，则部分啮合的爪式离合器构件和/或执行机构可 能会过度磨损和/或损坏。

参看图4和图5可以看出，本发明的换档控制系统/方法是为最 大限度地减少或防止部分啮合的爪式离合器陷入扭矩锁定状态而提 供的。

当解除原来采用的传动比并使主离合器准备挂到所选择的目标 传动比(GRT)，时控制发动机使其以略低于(挂低速档时)或略高于(挂高 档时)实际同步转速(ES＝IS＝OS*GRT)的转速运转。这样可以避免 同步转速过头。然后，当促使换档执行机构迫使挂到目标传动比的爪 式离合器构件进入非摩擦啮合状态时，控制发动机使其交替地在略高 于然后略低于现行实际的同步转速的转速下运转。发动机目标转速与 发动机同步转速的差(“波动幅度”)最好在15-50转/分左右。如此促 使发动机转速交替地略高于然后略低于同步转速，就会使啮合中的爪 式离合器构件交替处在驱动和从动状态之间，因而使爪式离合器经过 零扭矩传递状态，从而消除可能产生的扭矩锁定状态。

经验证明，在啮合中的爪式离合器两端反复进行两个三个扭矩反 向的循环操作就足以确保爪式离合器的扭矩不致锁定入部分啮合的 状态。不然也可以将发动机的转速循环过程起码一部分作为指示爪式 离合器部分或全啮合状态的位置的函数进行控制。

虽然本发明的提出是有其一定程度的特殊性，但不言而喻，在不 脱离本发明在后面权利要求书中所述的精神实质和范围的前提下是 可以对上述实施例进行种种修改的。