本发明涉及一种用于在自动机械变速传动系统中，使用输入轴或发 动机转速信号及输出轴转速信号确认传动比分离的控制逻辑。

部分自动的车辆传动系统要求在低档位上手动换挡，而在高档位上 自动换挡控制，这在已有技术中是公知的，可以参见美国专利 US4722248；4850236；5038627；5393276；5393277和5498195，其中所 公开的内容结合于此作为参考。

分段和区段-分段组合式车辆的传动装置需要手动分段换挡，这在 已有技术中是公知的，可以参见美国专利US3799002；4754665；4974468； 5000060；5370013和5390561，其中所公开的内容结合于此作为参考。

根据本发明，提供了一种经改进的新式自动机械变速传动装置的控 制系统，它具有用于确认正在分离的传动比分离的改进的逻辑系统。

通过提供一控制逻辑来完成上述功能，其中被分离档位传动比的确 认需要在大约100-200毫秒的整个测试期间，检测的发动机或输入轴转 速与输出轴转速的比值由正在分离的传动比以一随时间增加的量值而保 持偏移。该量值最好以与控制循环时间相关的梯级函数增加，同时其最 大值将小于传动梯级的20％，而且最好小于10％。

在一最优实施例中，如果发动机或输入轴转速的比值较具有一增加 量值的偏离量更接近正在分离的传动比，那么分离测试将以下一个小的 增值作为偏离量而继续。

因此，本发明的目的是提供一种用于自动机械变速传动系统的新的 改进的控制系统/方法。

结合附图，通过阅读对所示最佳实施例的描述，本发明的目的及优 点将变得更加清楚明了。

图1和1A为一典型分段式或分段-区段组合式变速传动装置的 剖视图；

图2为图1和1A的变速传动装置的手动换挡模式及传动比梯级 的示意图；

图3为具有手动与自动分段换挡并利用本发明的控制系统的部 分自动机械变速系统的示意图；

图4为用于图3系统中控制阀总成的阀状态表；

图5类似于图2，为图3变速传动系统的换挡模式及传动比梯级 的示意图；

图6为图3系统的分离确认逻辑的曲线图；

图7是本发明控制逻辑的示意图。

图1，1A和2示出了采用本发明控制系统的典型的分段一区段组 合式机械变速传动装置10。

装置10具有与一辅助传动部分14串联在一起的一主传动部分 12，所述辅助传动部分14具有即可为区段亦可分段式的传动机构。一般 来说，装置10置于一单个的多部件壳体16内，并且包括一输入轴18， 该输入轴18通过有选择地分离而通常为接合的主摩擦离合器由原动机 (如一柴油机)来驱动。

主传动部分12中，输入轴18带有一输入齿轮20，用于驱动至少一根 中间轴总成22。最好如现有技术中所公知的那样以及美国专利3,105,395 和3,335,616所描述的那样，所述专利公开的内容结合于此作为参考，输 入齿轮20同时以基本相同的转速驱动许多基本相同的主部分中间轴总 成。所述每个主传动部分中间轴总成均包括一由轴承26和28支承于壳体 16内的主部分中间轴24，及固定其上的中间轴齿轮30，32，34，和36。多 个主部分驱动或主轴齿轮40，42，和44围绕所述传动装置的主轴46，并且 在某一时刻可选择地由滑动接合套48和50而与主轴46接合，以便一起转 动，正如现有技术中已公知的那样。接合套48还被用来使输入齿轮20与 主轴46相接合，以便在输入轴18与主轴46之间提供直接驱动。最好每一 主传动部分的主轴齿轮均围绕着主轴46，两者处于常啮合状态，并且由 相应的中间轴齿轮组可移动地支承，这种装配结构及由此带来的特殊优 点在下述的美国专利3,105,395和3,335,616中予以详述。一般来说，接 合套48和50由相应的换挡拨叉或换挡叉52和54使其轴向定位，所述换挡 拨叉与换挡杆壳体总成56相配合，如美国专利4,920,815和5,000,060所 示的结构。在最佳实施例中，接合套48和50是公知的非同步双动爪式接 合器。

主传动部分的主轴齿轮44为倒档齿轮，并借助于传统的中间空转齿 轮57(见图1A)与中间轴齿轮38常啮合。主传动部分的中间轴齿轮32带 有动力取出装置及类似装置。爪式接合器48和50为三位置接合器，在此， 它们可位于一对中的轴向不可移动如图所示的非接合位置，或者位于向 右的全接合位置，或者位于向左的全接合位置。

辅助传动部分14与主传动部分12串联于一起，且为3-配置，4-速分 段/区段组合式，如前述的美国专利4,754,665所示。主轴46延伸到辅助 传动部分14，并且被止推定位于输出轴58的内端，该输出轴58从传动装 置的后端伸出。

在最佳实施例中，辅助传动部分14具有多根基本相同的副中间轴总 成60(见图1A)，每一总成具有由轴承64和66支承于壳体16内的副中间 轴62，并固接有三个辅助传动部分的副中间轴齿轮68，70和72，以便一 起转动。副中间轴齿轮68支承辅助传动部分的分段齿轮74并与其常啮 合。副中间轴齿轮70支承辅助传动部分的分段/区段齿轮76并与其常啮 合，该齿轮76在其邻近主轴46的同轴内端的端部围绕着输出轴58。副中 间轴齿轮72支承辅助传动部分的区段齿轮78并与其常啮合，该齿轮78围 绕着输出轴58。为此，副中间轴齿轮68与分段齿轮74构成第一齿轮配置， 副中间轴齿轮70与分段/区段齿轮76构成第二齿轮配置，而副中间轴齿轮 72与区段齿轮78构成分段/区段组合式辅助传动部分14的第三配置或齿 轮组。

滑动2-位置爪式接合套80用来使分段齿轮74或者分段/区段齿轮76 有选择地与主轴46接合，同时，一2-位置同步接合组件82用来使分段/ 区段齿轮76或者区段齿轮78有选择地与输出轴58接合。

所述分段爪式接合套80是一2-位置接合套总成，该总成可相对于主 轴46有选择地定位于分别使齿轮76或齿轮74啮合的极右或极左位置。所 述分段爪式接合套80借助于由2-位置活塞致动器控制的换挡拨叉84沿轴 向定位，所述致动器86通常可由驾驶员选择开关如换挡手柄上的按钮或 类似物如现有技术已知的那样来操纵。2-位置同步(区段)接合组件82也 为一2-位置接合器，该接合器可相对于输出轴58有选择地定位于相应的 极右或极左位置，用以接合齿轮78或者76。接合组件82借助于由2-位置 活塞机构90操纵的换挡拨叉88定位，所述活塞机构90的致动以及控制在 此前的美国专利4,974,468中详述。

如图1-2所示那样，借助于有选择地使上述分段接合套80与区段接 合器82沿轴向定位于各自相应的向前与向后的轴向位置，可以得到主轴 相对于输出轴转动的四个不同的传动比。为此，辅助传动部分14是一可 在其输入(主轴46)输出(输出轴58)之间提供4种可选择速度或传动比 的区段与分段组合式3-配置辅助部分。主传动部分12提供一倒档和三个 可能的供选择的前进速度。然而，可选择的所述主传动部分的前进档传 动比之一，即与主轴齿轮42有关的低档传动比不能用于高速区段。因此， 变速传动装置10较适当地设计为“(2+1)×(2×2)”型，根据低档 传动比分段的需要以及实际情况，该装置10提供九个或者十个可供选择 的速度。

接合器82(区段接合器)应当是一种同步接合器，而双作用接合套 80(所述分段接合套)无需同步式的。变速传动装置10的手动变速换挡 模式图示于图2中。沿垂直方向分支表示分段变速换挡，而沿水平方向从 H型模式图的3/4和5/6分支到7/8和9/10分支表示从所述变速传动装置10 的低速区段至高速区段的变速换挡。如上所述，手动分段换挡以通常的 方式借助于车辆驾驶员致动的分段按钮或类似件〔一般置于变速杆手柄 处〕来实现，而区段接合换挡总成的操作是对变速杆在所述变速换挡模 式图中间与极右分支之间移动的响应，如图2所示。这种通用类型的区段 变速换挡装置在现有技术中是已知的，并且可以参照下述的美国专利 3,429,202；4,455,883；4,561,325和4,663,725，所述诸美国专利公开的 内容结合于此作为参考。手动操纵分段-区段致动器在现有技术中是已知 的，并且可以参照下述的美国专利5,193,410；5,199,314和5,329,826， 所述诸美国专利公开的内容结合于此作为参考。

利用本发明控制系统的车用部分自动机械变速系统92示于图3中。 该系统92在低速档传动比(第一档至第八档)为需要手动换挡式，而在 两高速档之一的手动初始选择之后于高速档〔第九与第十档〕提供自动 换挡，正如前述美国专利4,722,248；4,850,236；5,038,027和 5,393,276。用于系统92部分自动操纵的换挡模式图示于图5中。

该系统包括一分段控制阀总成94和通过主摩擦离合器98驱动变速 传动装置10的输入轴18的原动机(例如柴油机96)。变速传动装置10包 括带变速手柄102的变速杆100，该变速杆同用于手动变速的主传动部分 12和辅助传动部分14的区段接合器82相配合。

具有一选择杆或者按钮的手动操纵分段阀104通常设置于所述变速 手柄上，或者两者成一整体，用以手动变换所述分段接合套80。分段阀 104为一2-位置，3-通道手动操纵阀，可有效地使第一伺服管路108相应地 连于排放〔“Ex”〕或伺服压力，以便手动选择或较高档或较低档的分 段传动比。伺服压力可等于气源压力〔“S”〕或者为一较低值。在典型 的车载气动系统中，气源应被滤清并调节为60-80帕〔psi〕。

所述第一伺服管路108可以流体经本发明的控制阀总成94顺序连于 一第二伺服管路110。该第二伺服管路110有效作用于一2-位置，3-通道 伺服阀112，该阀112起作用以便正常地排气或者有选择地对分段活塞/ 气缸致动总成86的控制腔114加压。所述腔114受到不等面积活塞118较大 面积的面116的作用，该活塞118具有常处于加压腔122内的气源压力作用 的较小面积的面120。如已知的那样，可采用一弹簧来代替或者与较小面 积的活塞面120相结合以向右推压活塞118，如图3所示。

如可以理解的那样，当伺服管路110被排放时，伺服阀112将连通控 制腔114以便排放，并且作用于较小面积面120的气源压力使换挡拨叉84 移动分段接合套80啮合分段的低档位传动比，当伺服管路110被加压时， 阀112相对于使控制腔114加压的一位置偏移一距离，使活塞118向左移动 致使分段接合套80啮合分段的高档位传动比。

除在伺服管路108和110之间顺序插入控制阀总成94之外，上述各部 件的结构以及功能等同于用来使图1，1A和2所示手动变速传动装置换挡 的各个部件。

为使系统92能部分自动地操作，最好设置有一基于微处理器的控制 器124，用以接收输入信号126并根据预定的逻辑规则处理该信号126，以 便对系统的诸致动器发出指令输出信号128，所述致动器如：发动机燃油 供给控制130和电磁驱动器以及错误检测单元132。这种形式的诸控制器 可以参照美国专利4,361,060和4,595,986，它们所公开的内容引用于此 作为参考。用于控制器124的程序储存在可用于计算机的存储介质上如软 盘，硬盘驱动器，只读光盘(CD-rom)，磁带或者其他外部或内部存储介 质。

设置有用于检测发动机速度(ES)和/或输入轴转速(IS)以及输 出轴转速(OS)的传感器，还有检测发动机燃油供给供给THL和电磁阀错 误SF的传感器，所述的诸传感器向控制器124提供所需的诸输入信号。随 着离合器98的接合，可以假定输入轴的转速等于发动机的转速。

正如已知的那样，发动机96可具有一内置控制器96A和/或借助于符 合SAE J-1922，SAE J-1939，ISO 11898或类似规定类型的电子数据传输线 连于控制器124。控制器124的全部或者一部分可由与发动机控制器96A 相配合的硬件和/或软件来确定。由一传感器提供信号(GR)，该信号表 示所接合的传动比或者可计算出的传动比，并且由输入轴转速或发动机 转速除以输出轴转速的商(GR＝((IS或ES)/OS±偏差)来确认。

本发明的控制阀总成94按顺序插入标准的手动分段换挡选择阀104 与标准的伺服阀112/分段致动器86之间，并且根据来自控制器124的指令 输出信号动作。该总成94包括根据来自控制器的指令输出信号按序动作 的一第一2-位置，3-通道电磁控制阀134和一第二2-位置，3-通道电磁 控制阀136，一电磁驱动器以及错误检测单元132。

所述阀134具有一连于伺服管路108的入口138和两个出口140(连于 阀136的一个入口142)和144(接排气)。阀134具有一第一正常或非执 行位置，在此位置，入口138与出口140连通因此也就与阀136的入口142 连通，同时阀134的出口144关闭。阀134还具有一第二或者使第一电磁阀 S#1通电的致动位置，在此位置，出口140在出口144处连通排气而入口 138关闭。

所述阀136具有两个入口142(连于阀134的入口140)和146(连于 加压流体源)以及连于控制伺服阀112的第二伺服管路110出口148。阀136 具有一第一正常或非执行位置，在此位置，入口142与出口148连通而源 自流体源的入口146关闭，阀136还具有一使第二电磁阀S#2通电的第二 致动位置，在此位置，入口142关闭而流体源在入口146处连通出口148 和伺服管路110。

图4中示出电磁操纵阀动作的阀状态表。

借助于检测变速杆的状态GR而不是AUTO(见图5)控制器124检测一 手动分段操作模式。在此模式(即1-8档位的传动比)中，命令驱动电 磁阀使两个电磁阀断电，而阀134和36将处于其非执行位置。伺服管路108 经阀134和136与伺服管路110连通，而致动器86将处于选择阀104的手动 控制之下。

AUTO或非-AUTO模式状态可由位置传感器或者依据预定的逻辑规则 处理ES和OS信号来检测。

在检测到手动换档变换至AUTO位置时，所述控制器将使电磁驱动器 132给第一电磁阀S#1通电，从而产生一种纯自动分段情形，同时阀134 移至其第二位置，在此位置由手动选择阀104控制的伺服管路108在入口 138处关闭，由此出口140与伺服阀112的顺序连接被关闭。由于阀134处 于其所述第二或者致动位置，手动选择阀104不会对伺服阀112或者分段 致动器86的控制起作用。

在当前实施例中，第九和第十档均为AUTO模式下的传动比，而第八 档为“上报(欲换入)”的传动比。一种换挡或者意图变换为AUTO模式 在下述之一情形下予以确认：

    (1)传动比为所述上报传动比，并且

    (2)车速超过一第一参考值(REF1)，此后

    (3)变换到空档；

               或者

    (1)车速超过所述第一参考值，并且

    (2)传动比为AUTO模式的传动比之一。

所述第一参考值(REF1)是一输出轴转速，在此期望从所述上报档 位手动换入高档而出现通常情况下的大约为最小输出轴转速，此转速下 期望出现从所述上报档位手动换入高档。

在AUTO模式操作时，手动控制104被旁通，并且根据由输出轴转速 OS和/或其他传感参数确定的车速，所述控制124将自动检测是否需要从 第九档自动换高档至第十档或者从第十档自动换低档至第九档，并将控 制发动机的燃油供给供给以及所述第二电磁控制阀136，以便执行相同的 功能。由于使阀134致动并且阀136处于其正常或者非执行位置，伺服管 路110在阀134的口144处被排气，而伺服阀112使活塞/气缸总成86的控制 腔114排气，使所述活塞沿分段低档传动比方向推动所述分段接合套。由 于所述第二电磁控制阀136被致动，不论阀134的位置如何，伺服管路110 均经入口146和阀136的出口148与流体源连通，而伺服阀112将使控制腔 114加压，从而使活塞118沿分段高档传动比方向推动所述分段接合套。 每当阀136接通，阀134即不起作用以减少热量的产生。

此外为使所述分段接合套在AUTO模式适当地定位，控制器124将使 发动机适当地供给燃料以便脱开现有的分段传动比，并使之同步以接合 目标分段传动比。随着检测第八-第九变换高档而进入AUTO模式，将使 发动机同步以适应主离合器和分段接合套接合的需要。

在本实例中，AUTO模式的连续操作在下述之一情形下予以确认：

    (1)经确认的传动比是一AUTO模式下的传动比(即：第九 档或第十档)，并且

    (2)车速超过所述第一参考值(OS*GR上报≥从所述上报档位 手动换入期望高档的转速RPM(每分钟转数))；

             或者

    一AUTO模式的换挡变速(第九档-第十档，第十档-第九档) 正在进行。

当检测到来自AUTO模式的变速换挡已经进行，控制器124启动电磁 驱动器132使两电磁阀不起作用从而使分段控制返回到驾驶员。在本实例 中，一非AUTO模式条件在下述之一情形下予以确认：

    (1)AUTO模式的变速换挡未处于进行中，并且

    (2)车速低于一第二参考值(REF2)，此后

    (3)换入空挡；

           或者

    (1)AUTO变速换挡正在进行，并且

    (2)给定时间段之后，一AUTO模式传动比的接合不能被确 认；

            或者

    一非AUTO模式传动比的接合被确认。

首先，紧接前述实例包括一AUTO模式以外的换低档，而第二实例包 括在AUTO模式变速换挡过程中明显由驾驶员变换到主传动部分的空挡。

为一目标传动比的接合提供同步条件的过程中，设定发动机的一转 速等于真实的同步转速(ES＝OS*GRT)加上或者减去约等于30-50RPM(转 /分钟)的调整值X。为此，交替地将发动机的转速设定为(ES＝(OS+X) *GRT)以及(ES＝(OS-X)*GRT)。

为了确认接合/未接合，在一时间段内将比值ES/OS与已知的传动此 相比较加上或者减去一给定的百分比Y(例如0.5-1.5％)。因此，作为实 例，在一时间段如果ES/OS＝GR*(1±Y％)那么则确认接合的GR为真实。 调整值X和百分比(偏差)Y这样选取即ES＝(OS+X)*GRT或者ES＝(OS -X)*GRT，则ES/OS≠GR*(1±Y％)。

正如前述共同待批的美国专利申请申请号08/649,829中所描述的 上述内容允许利用转速信号，以便不会出现由于发动机同步错误读取的 情况下确认已接合的状况和空档状况。

为了确认(所述上报传动比或者AUTO描述传动比之一的)分离， ES/OS的商与正要分离档位的数值相比较，加上或者减去一正要分离档位 的调整值，该调整值可超过用来确认接合的所述档位调整值的数值。例 如，所述正要分离档位的调整值可等于1.5％，而正要接合档位的调整值可 等于1％。

此外，用于确认分离的档位调整值可以设定为在正要分离档位同步 的正侧大于负侧，以使空挡的错误显示减至最小。仍处于接合档位的转 速间隔在所述同步的正侧由于较高的驱动扭矩(所述发动机驱动的车辆 当其滑行而驱动发动机时趋向于产生较负扭矩大的正扭矩值。)而趋向 于增高。如果较大的正分离档位调整值和较小的负分离档位调整值可以 防止在所述正侧由不适当的油门操作引起错误的空挡显示，同时仍可在 上述负方向(在此方向大多数的变速换挡得以确认)提供快速的空挡确 以。

在最佳实施例中，计算出的传动比，ES/OS和一扩展的调整值域相 比较，并且如果其继续保持于该值域之外将只确认为分离。在本实例中 (见图6)，所述计算出的传动比必须落入从[接合的GR*(1-(40*计数 器值*循环时间*负分离档位调整值))]到[接合的GR*(1+(40*计数器 值*循环时间*正分离档位调整值))]的范围之外，在此，每当其为真实 时计数器值按1增加，而当其为非真实时，计数器值则减小(以1值减至 最小)。当该计数器值达到或者超过一等于(同步分离时间/循环时间) 的值时确认分离。在最佳实施例中，所述负分离档位调整值＝1％，正分 离档位调整值＝1.5％，而(40*计数器值*循环时间)的最大值＝6。

该覆盖固定调整值区间(现有技术)的“扩展的调整值域”的优点 在于可使分离的确认较快地开始(利用相对较小的初始调整值域)，同 时提供对空挡的错误确认的较好防护(利用相对较大，确认前的全扩展 值域)。如果计算出的传动比在分离确认过程中落回到所述值域，该值 域将减至下一较小的值(或者至最小值域)，而所述计算出的传动比落 在该值域以外则分离过程将继续。这种立即设置成覆盖该最小调整值域 的“缩小值域”带来的优点在于，即使某一点数据落入该扩展的调整值 域之内，它也可保证快速确认真实的分离，并防止随着由大的扭矩跳动 而出现的瞬时转速间隔产生错误的空档确认。

图7以流程图的形式示出了这种逻辑。在特定的实施例中，负分离 档位调整值和正分离档位调整值可以被确定为一系列随计数器值而不随 其倍数变化的量值。

为了得到一扭矩减小的状况，允许分离随后接合的分段离合器，发 动机燃料供给被控制在计算的或建立的零传动系统扭矩上下摆动。如果 使用一电控发动机，则可使用SAE J-1922，J-1933或类似协定提供的扭矩 控制模式来控制发动机。如果轴的转速表明分段离合器正在分离，只要 通过确认计算的传动比，ES/OS，保持在图6所示的扩展的调整值域之外， 需要的传动系统扭矩允许保持负值或在其附近摆动。当发动机爆燃的可 能性很小时，最好控制发动机的扭矩为负(即滑行扭矩)，以便提供一 较高质量的换档。

当电源出现故障时，电磁阀将返回其打开位置，管路108和110流体 连通，并允许手动选择所有十个前进档传动比。所述电磁驱动器在一个 或者两个电磁阀处检测出故障状态，控制器将使两电磁阀再次断电，使 两个阀134和136处于其打开位置，并且允许手动选择所有十个前进档传 动比。

为此控制阀总成94提供即允许手动又允许自动的分段变速换挡的 控制，提供适当的中断模式并作为四种附加流体连通〔管路108至口138， 管路110至口148，压力源S至口146以及排气EX至口144)于通常用于手动 分段控制所需的模式。

正如在此所使用的，“主传动部分”传动比位置包括 1/2，2/3，3/4，5/6，7/8和9/10(A)传动比位置，并且区段部分作为手动 变速主传动部分的一部分。

为此，可以理解，已经提供了一种改进的组合式变速传动直至以及 变速控制装置。

尽管已经较详细地描述了本发明，然而应当明了对最佳实施例的说 明只是举例，在不脱离此后所附权利要求的实质和范围内可以作出各种 改变以及细节的变化。