运转变速器离合器的方法
【专利摘要】公开了一种运转变速器离合器的方法，通过利用控制器调节离合器的扭矩容量来使手动变速器部分地自动化。在多数情况下，控制器根据驾驶员对离合器踏板的操纵来操纵离合器以模拟非自动的手动变速器。然而，为了节省燃料，控制器可进入滑行模式，其中离合器被断开而驾驶员没有压下离合器踏板。控制器响应于降低至低于一阈值(其为当前选择的传动比的函数)的车辆速度而退出滑行模式。该阈值选择为使得：当再次接合离合器以退出滑行模式时，发动机将不会失速并且将能够产生足以加速的动力。为了延长滑行模式的使用，控制器可在稍微较高的速度阈值时启用降挡指示器以鼓励驾驶员降挡。
【专利说明】
运转变速器离合器的方法
技术领域
[0001]本申请涉及变速器系统领域。更具体地，本申请涉及具有通过控制器响应于离合器踏板的运动来控制的离合器的手动变速器。
【背景技术】
[0002]图1中示出了典型的手动动力传动系统。实线表示通过旋转轴的机械动力流。虚线表示可使用机械链接实施的控制连接。发动机1通过燃烧燃料在曲轴12处产生动力。当驾驶员进一步压下加速踏板14时，发动机响应于加速踏板14的位置的改变而产生更多动力。变速器16将动力从曲轴12传递至输出轴18。变速器16包括通过输入轴24连接的摩擦离合器20和齿轮箱22。齿轮箱22能够响应于换挡装置(shifter)26的驾驶员操纵而建立多个向前的传动比以及至少一个反向的传动比。驾驶员通过操纵离合器踏板28来控制离合器20的扭矩容量。典型地，当释放离合器踏板28时离合器20被完全接合并且当完全压下离合器踏板28时离合器20被完全断开。差速器30在驱动左轮34的左驱动桥32与驱动右轮38的右驱动桥36之间分配来自输出轴18的动力，同时当车辆转弯时允许驱动桥之间的轻微的速度差。在典型的后轮驱动的动力传动系统中，变速器输出轴为延伸至差速器的驱动轴。在典型的前轮驱动的动力传动系统中，可通过主减速器齿轮将输出轴18可驱动地连接至差速器。前轮驱动的动力传动系统的变速器以及差速器通常被组合在单个外壳内并且被称为变速驱动桥。
[0003 ]对于用于产生动力的内燃发动机1，曲轴12必须以足够高的速度旋转。然而，当车辆处于静止状态而齿轮箱22建立传动比时，输入轴24也是静止的。为了启动车辆使之移动，驾驶员控制离合器20的扭矩容量以将动力从运动的曲轴12传递至静止的输入轴24。随着车辆加速，输入轴24的速度逐渐提高，直到其等于曲轴12的速度，这时可使离合器20完全接合。通过完全接合的离合器20，曲轴12的速度与车辆速度成比例。当车辆在第I挡中加速时，曲轴12的速度变得过高，而需要变换至第2挡。齿轮箱22不能在传递动力的同时改变传动比。因此，驾驶员通过断开离合器20来换挡，然后操纵换挡装置26以改变变速比，然后再次接合离合器20。离合器20的再次接合主要通过改变曲轴的速度而迫使曲轴速度变得与输入轴速度相等。
[0004]存在车辆在移动但是不要求推进动力的情况。例如，车辆可能正在下山或接近停止标志。即使车辆不要求推进动力，发动机通常继续使用燃料并且可施加趋于使车辆变慢的负扭矩。驾驶员动作强烈影响燃料使用和负扭矩。驾驶员可简单地释放加速踏板并且使齿轮箱保持接合为当前的传动比而完全接合离合器。在这种情况下，车辆速度和选择的传动比将影响发动机速度。其导致了负扭矩，因为车辆惯性用于使发动机保持为该速度。因此，车辆可过早变慢。为了补偿过早变慢，驾驶员可需要使用燃料以再次加速，而降低了循环的燃料经济性。可替代地，驾驶员可断开离合器并且允许发动机空转。在该状态下，负扭矩是最小的，但是仍然使用燃料以使发动机速度保持为空转速度。如果使齿轮箱变换为空挡，驾驶员可再次接合离合器而不显著改变车辆行为。当滑行时，驾驶员关闭发动机是不常见的。由于缺乏知识或由于要求的努力，很多驾驶员不会采取将降低燃料消耗的这些动作。
【发明内容】
[0005]—种车辆包括齿轮箱、发动机、摩擦离合器、加速踏板和离合器踏板、以及控制器。齿轮箱响应于换挡装置的驾驶员操纵而在齿轮箱输入轴与输出轴之间建立一组传动比中的一个。控制器控制摩擦离合器以将齿轮箱输入轴选择性地连接至发动机曲轴。控制器配置用于:响应于当车辆正在移动而离合器踏板处于释放状态时加速踏板的驾驶员释放，通过断开离合器进入滑行模式(sailing mode)。控制器进一步配置用于:响应于车辆速度降低至低于第一阈值，通过再次接合离合器退出滑行模式。控制器还可配置用于:响应于车辆速度降低至低于第二阈值，启用降挡指示器，例如点亮设在仪表板上的灯。第一阈值和第二阈值中的每个都可基于该一组传动比中的当前选择的传动比而改变，并且控制器可响应于在处于滑行模式时换挡装置的驾驶员操纵而更新这些阈值。此外，控制器可在处于滑行模式时关闭发动机并且再次起动发动机作为退出滑行模式的一部分。
[0006]根据本申请的一个实施例，所述第二阈值基于多个传动比中的当前建立的传动比。
[0007]一种控制变速器的方法，包括:
[0008]响应于输出轴在旋转、所述输出轴与齿轮箱输入轴之间建立了传动比、并且驾驶员控制的离合器踏板处于释放状态时加速踏板的释放，断开摩擦离合器;和
[0009]响应于降低至小于第一阈值的输出轴速度，再次接合所述离合器。
[0010]根据本申请的一个实施例，所述第一阈值基于所述传动比。
[0011]根据本申请的一个实施例，所述方法进一步包括:响应于所述离合器处于断开状态而所述离合器踏板处于所述释放状态时降低至小于第二阈值的所述输出轴速度，启用降挡指示器。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述第二阈值基于所述传动比。
【附图说明】
[0013]图1为具有手动变速器的车辆动力传动系统的示意图。
[0014]图2为具有包含电子驱动的离合器的手动变速器的车辆动力传动系统的示意图。
[0015]图3为用于手动变速器的齿轮传动装置的示意图。
[0016]图4为在滑行模式或滚动停止/起动(RolI ing Stop/Start，RSS)模式下运转手动变速器的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]本说明书中描述了本申请的多个实施例。然而，应当理解，公开的实施例仅仅为示例并且其它实施例可采取各种和可替代的形式。附图不需要按比例绘制；一些特征可被放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，本说明书中公开的具体结构和功能细节不应被认为是限制，但仅仅认为是用于教导本领域技术人员以多种形式利用这些实施例的代表性基础。如本领域技术人员将理解的，参考任一【附图说明】和描述的各种特征可与一幅或更多其它附图中说明的特征结合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，可能需要与本申请的教导一致的特征的各种组合和变型以用于特定应用或实施。
[0018]图2示出了动力传动系统，其利用控制器以添加图1的纯手动动力传动系统中不可用的特征。在图2的动力传动系统中，发动机10和离合器20不分别直接响应于加速踏板14和离合器踏板28的运动。反而，控制器40感应踏板的位置并且发动指令至发动机和离合器。在一些情况下，指令可不直接响应于由踏板的操纵所指示的驾驶员指令。为了辅助确定适当的指令，控制器可接收额外的信号，包括指示换挡装置26的位置的信号以及来自齿轮箱22中的传感器阵列42的信号。尽管驾驶员对选择的传动比保持完全的控制，控制器40可通过点亮仪表板上的升挡灯44或降挡灯46来建议驾驶员改变传动比。控制器40可为单个控制器或多个通信的控制器。
[0019]图3示出了前轮驱动的变速器的示例性配置。变速器输出轴18为固定至差速器的行星齿轮架的主减速环形齿轮。两个副轴50和52平行于齿轮箱输入轴24。主减速小齿轮54和56分别固定至副轴50和52并且与输出齿轮18连续啮合。因此，副轴的速度通过固定比与输出轴18的速度相关。固定至输入轴24的多个齿轮与被支撑用于绕副轴中的一个旋转的对应齿轮啮合。通过移动同步器58、60或62中的一个来接合特定传动比，以将这些齿轮中的一个选择性地连接至副轴中的一个。换挡机构(未示出)响应于换挡装置26的驾驶员操纵而移动同步器。
[0020]变速器还可包括多个传感器，比如输出速度传感器64、齿轮箱输入速度传感器66、和发动机速度传感器68。可替代地，控制器40可从其它传感器直接接收速度信息或通过车辆中的其它控制器接收速度信息。例如，发动机控制器可通过控制器局域网(CAN)报告发动机速度，并且可由防抱死制动系统(ABS)报告的车轮速度确定输出速度。传感器区域还可包括用于轴速度之外的其它量(比如轴扭矩、油温度等)的传感器。
[0021]尽管控制器的标称行为是仅基于离合器踏板的位置来定位致动器，在一些情况下控制器可背离该行为。超越驾驶员离合器踏板运动的能力为电子驱动的离合器的一个优点。当车辆正滑动(加速踏板或制动踏板均未被压下)并且驾驶员使变速器保持为挂挡(ingear)而离合器踏板释放(其对应于离合器被接合)时，一种这样的情况会发生。这种情况下，车辆惯性导致发动机旋转。其导致发动机施加制动扭矩，如果发动机速度较高，则该制动扭矩可很大。为了防止车辆不必要地减速，控制器可将离合器致动器移动至断开位置并且然后控制发动机以空转速度旋转。该特征被称为滑行。可替代地，控制器可关闭发动机以进一步降低燃料消耗，其被称为滚动停止/起动(RSS)。当驾驶员压下加速踏板时，控制器必须使发动机快速回到同步速度并且然后再次接合离合器。
[0022]当处于滑行或RSS模式时，通过在完全驾驶员控制下的换挡装置26的位置继续确定选择的传动比。控制器40不会使变速器变换为不同的传动比。如果车辆速度大幅下降同时启用了滑行或RSS模式，当驾驶员压下加速踏板时先前选择的传动比可能不适当。如果离合器在减速期间保持接合，则驾驶员将注意到基于发动机速度变得过小而对选择不同的传动比的需要。与驾驶员指令空挡的情况不同，驾驶员将不会预期加速而操纵离合器踏板。因此，没有什么使驾驶员再次考虑挡位选择。如果对于当前选择的传动比在非常低的车辆速度时使离合器再次接合，发动机将不能产生足以满足加速需求的扭矩。在一些情况下，发动机将失速。
[0023]图4为用于在滑行/RSS模式下控制变速器的流程图。当满足滑行模式的进入条件时开始该方法。具体地，响应于加速踏板14的释放同时齿轮箱22已挂挡并且离合器踏板28被释放而进入滑行模式，使得离合器20处于接合状态。在一些实施例中，对于非常短期的滑动事件，为了避免进入滑行模式，加速踏板的释放之后、进入滑行模式之前可能存在延迟。在80处，控制器指令断开离合器20。在82处，控制器计算两个速度阈值，每个速度阈值均为选择的传动比的函数。速度阈值可参考车辆速度、变速器输出轴速度、或与车辆速度成比例的其它速度。在84处，控制器指令发动机处于合适的状态。在一些情况下，控制发动机处于空转速度。在其它情况下，可关闭发动机。在86处，控制器检查加速踏板是否仍处于释放状态。如果是，在88处，控制器检查速度是否已降低至低于第一阈值。
[0024]如果已压下加速踏板或该速度已降低至低于第一阈值，控制器退出滑行/RSS模式。通过使发动机和离合器回到对应于加速踏板14和离合器踏板28的当前位置的状态来完成退出滑行/RSS模式。如果已关闭发动机(如90处确定地)，则在92处重新起动。如果离合器踏板仍被释放(如94处确定地)，则在96处调节发动机速度以匹配齿轮箱输入轴速度并且然后在98处再次接合离合器。
[0025]如果在86处加速踏板仍被释放并且在88处该速度高于第一阈值，则在100处控制器比较该速度与第二阈值。第二阈值比第一阈值具有更高的值。如果该速度小于第二阈值，则在102处点亮降挡灯以鼓励驾驶员改变为较低编号的传动比(以对给定车辆速度产生较高的齿轮箱输入轴速度)。否则，在104处不点亮降挡灯。如果自上个循环之后驾驶员已操纵了换挡装置(如106处确定地)，则控制器返回82以修正第一阈值和第二阈值。
[0026]虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性而非限定的词语，并且应理解，在不脱离本申请的精神和范围的情况下可作出各种改变。如之前描述的，可组合多个实施例的特征以形成可能没有明确描述或说明的本发明的进一步的实施例。虽然关于一个或多个期望特性，多个实施例可被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折中一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这样，关于一个或多个特性被描述为比其它实施例或现有技术实施方式更不令人期望的实施例并不在本申请的范围之外并且可能期望用于特定应用。
【主权项】
1.一种车辆，包括: 齿轮箱，所述齿轮箱配置为响应于换挡装置的操纵而在齿轮箱输入轴与输出轴之间建立多个传动比中的一个； 具有曲轴的发动机； 摩擦离合器，所述摩擦离合器配置为将所述齿轮箱输入轴选择性地连接至所述曲轴； 加速踏板； 离合器踏板；以及 控制器，所述控制器配置用于: 响应于所述车辆正在移动并且所述离合器踏板处于释放状态时所述加速踏板的释放而断开所述离合器，以及 响应于车辆速度降低至小于第一阈值而再次接合所述离合器。2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述第一阈值基于所述多个传动比中的当前建立的传动比。3.根据权利要求2所述的车辆，其中所述控制器进一步配置用于:响应于所述离合器处于断开状态而所述离合器踏板处于释放状态时所述换挡装置的操纵，修正所述第一阈值。4.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括降挡指示器，并且其中所述控制器进一步配置用于:响应于所述离合器处于断开状态而所述离合器踏板处于所述释放状态时车辆速度降低至小于第二阈值，启用所述降挡指示器。5.根据权利要求4所述的车辆，其中所述第二阈值基于所述多个传动比中的当前建立的传动比。6.根据权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步配置用于: 当所述车辆正在移动、所述离合器处于断开状态、并且所述离合器踏板处于所述释放状态时使所述发动机停止;和 在再次接合所述离合器之前再次起动所述发动机。7.一种变速器，包括: 齿轮箱，所述齿轮箱配置为响应于换挡装置的操纵而在齿轮箱输入轴与输出轴之间建立多个传动比中的一个； 摩擦离合器，所述摩擦离合器配置为将所述齿轮箱输入轴选择性地连接至发动机曲轴；以及 控制器，所述控制器配置用于: 响应于所述输出轴正在旋转并且离合器踏板处于释放状态时所述加速踏板的释放而断开所述离合器，以及 响应于输出轴速度降低至小于第一阈值而再次接合所述离合器。8.根据权利要求7所述的变速器，其中所述第一阈值基于所述多个传动比中的当前建立的传动比。9.根据权利要求8所述的变速器，其中所述控制器进一步配置用于:响应于所述离合器处于断开状态而所述离合器踏板处于所述释放状态时所述换挡装置的操纵，修正所述第一阈值。10.根据权利要求7所述的变速器，其中所述控制器进一步配置用于:响应于所述离合器处于断开状态而所述离合器踏板处于所述释放状态时输出轴速度降低至小于第二阈值，启用降挡指示器。
【文档编号】B60W10/10GK106064612SQ201610250238
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月21日 公开号201610250238.9, CN 106064612 A, CN 106064612A, CN 201610250238, CN-A-106064612, CN106064612 A, CN106064612A, CN201610250238, CN201610250238.9
【发明人】马修·约翰·谢尔顿, 亚历山大·O·克纳·杰弗森, 詹姆斯·威廉·洛赫·麦卡勒姆, 斯图亚特·N·福特, 姜洪
【申请人】福特全球技术公司