半自动机械传动控制及控制方法

专利名称:半自动机械传动控制及控制方法
本专利申请为1984年7月23日提交的英国专利申请NO.8418749的部分继续申请，並根据该申请要求优先权。
本发明涉及一种包括一个人工操纵的变速选择器、用于半自动机械传动系统的控制系统和控制方法，用以自动控制车辆上传动齿轮比的变化，车辆驾驶员或操作员只需进行剩下的少量控制操作。具体地说本发明涉及一种用于自动实施供驾驶员选择的传动比变化的自动确定和自动显示，还能用于除了从停车状态起动车辆外的车辆主离合器全部自动控制的半自动机械传动的控制系统和控制方法。更具体地说，本发明还涉及一种当车辆处于静止状态、主离合器手动脱开和驾驶员的脚不踏在油门踏板上时，若要变速进入传动空挡，则可以实现单次向下变速的这样一种控制半自动机械传动的方法。
用于像重型卡车和(或)大型客车之类的重型车辆和小型汽车的全自动传动系统需要感受油门开度或位置、车速、发动机转速和类似参数，然后按照这些参数自动改变车辆的变速装置。上述全自动传动系统为众所周知的先有技术。在这类全自动变速齿轮传动装置中，采用高压流体使一个或几个构件与另一些构件摩擦啮合，达到某一所选择的齿轮比;或者采用电子和(或)气动逻辑线路及操纵机构使机械，也就是非摩擦，离合器啮合或脱开而达所希望的齿轮比。这类传动装置的例子可参阅美国专利NO.3，961，546、NO.4，081，065和NO.4，361，060。在此，作为参考论及这些专利公开的内容。
此类全自动变速齿轮传动装置可能贵得令人难以接受，特别是对那些特大型重型车辆将贵得难以大量出售。此外，这种采用高压流体和(或)扭矩变换器的变速齿轮传动装置，其输入轴和输出轴间耗费的功率过大，因而效率显得较低。再者，许多车辆的操作员，特别是因为他们可以看见和(或)了解前方道路和(或)所载货物的情况，所以他们预意根据情况选择齿轮比。许多重型车辆往往需要在有限的场地低速进行精确的调动，但是那些全自动传动装置只能在给定低速下工作。在这种情况下，如果发动机的燃料计量装置出现在任何车辆系统都会经常发生的临时故障，那么操作员要用全自动传动装置进行车辆的精确调动将会遇到困难，特别是对那些未设置人工操纵的离合器控制踏板的全自动传动装置来说，尤其困难，除非操作员同时用左脚来控制车辆制动器。
如果采用半自动机械传动装置就可以把上述缺点减少到最低程度。在这种半自动装置中，可在若干齿轮比间自动变换;可以允许驾驶员选择改变某一特定齿轮比的时机，确定是否需要选下一个向上变速比或向下变速比，或者跳过一个或几个变速比进行变速;还可以选择使车辆的主离合器在低速下打滑(也就是不完全啮合)的时机。此外，半自动控制系统还可以阻止驾驶员选择的过大变速比，也就是向上变速的啮合，因为这将引起发动机的转速下降到慢车转速以下(也就是会引起发动机低速下)的失速和(或)过应力;还可以阻止过小的变速比(也就是向下变速)下的啮合，因为这将引起发动机的超速。应该注意，采用人工操纵机械传动装置时，虽然可以通过调节发动机转速来防止发动机加速到发动机限速，但是由于不恰当的向下变速仍然可能发生发动机超速。这种半自动传动控制的例子可参阅1985年6月16日提交的美国专利申请NO.755，628(1986年2月5日公布的欧洲专利申请NO.85305072.2，即EP-A-0170465)。
如果驾驶员或操作员在下列情况下要变速进入空档，即车辆处于静止状态;要求驾驶员识别当前啮合的传动比;计算从当前啮合的传动比向下变速到空档的档数;然后在向下变速方向扳动选择器操纵杆上述次数;那末上述半自动机械传动控制确实提供了一种非常合乎要求的半自动控制装置，使控制装置得到了改进。
按照本发明的控制装置和控制方法的规定，可以把过去本领域技术的主自动机械传动控制的缺点减少到最低程度或完全消除。如果车辆处于静止状态，主离合器手动脱开和驾驶员的脚不踏在油门踏板上，则利用本发明的控制装置和控制方法在向下变速方向扳动操纵杆一次就可以实现向下变速进入空档。
因此，本发明的目的之一是提供一种新的、经过改进的、用于控制半自动机械传动的方法。采用这种方法，可以自动确定从某一给定齿轮比向上或向下允许的变速;自动显示这些允许的变速;在车辆操作员人工操纵选择器操纵杆后就能自动实施允许的齿轮比的变化;如果操作员要求自动变速进入空档，只需扳动选择器操纵杆一次即可。
参阅本发明的下述最佳实施例及有关附图，本发明的上述目的和其他目的及优点将变得更为明显。
图1为本发明的半自动机械变速传动系统的原理图。
图2为本发明半自动传动控制系统的原理图。
图3A为驾驶员的人工操纵变速控制和显示装置的透视图。
图3B为图3A所示显示装置的局部放大图。
图4为半自动传动控制的逻辑和电子线路的原理方块图。
图5为复合向上变速的变速逻辑流程图。
图6为只用于向上变速的分离器变速的变速逻辑流程图。
图7为只用于向下变速的分离器变速的变速逻辑流程图。
图8为复合向下变速的变速逻辑原理图。
图9为以流程图表示的本发明控制方法的原理图。
图10为本发明的油门位置传感器组件的放大原理图。
在本发明的最佳实施例说明中，为简化叙述将使用一些专用术语，但並非想对这些术语作什么限制。“向上”、“向下”、“向右”和“向左”这四个术语是相对于参考位置的扳动方向。“向内”和“向外”这两个术语分别指靠近或离开所述装置的几何中心或所论部件。以上这些术语也用于由上述术语派生出来的术语或具有类似含意的术语。
“简单传动”是指操作员可以选择各种单个减速齿轮所实行的某种变速传动。“复合传动”是指通过主传动部分和与之串联的副传动部分进行的某种变速传动。此时，可以把所选择的主传动部分的减速齿轮与所选择的副传动部分的减速齿轮组合起来。文中所用的术语“分隔器型复合传动”是指利用副传动部分提供若干可选用的变速档次，以便将主传动部所选择的齿轮比再进一步细分。通常，在分隔器型复合传动时，主传动部分的变速档次分隔较大，可由副传动部分再将这些档次细分。下文所用的术语“向上变速”是指从低速齿轮比向高速齿轮比变速;“向下变速”是指从高速齿轮比向低速齿轮比变速。下文中所谓“低速齿轮”和(或)“第一组齿轮”都是指最低向前车速下传动所用的齿轮比，也就是说，所用的这一组齿轮相对于传动输入轴具有最大减速比。
变速的“选择的方向”是指由某一特定的齿轮比选择单个或多个向上或向下变速。齿轮间的“替换”是指所给定的两个齿轮比间可选择的齿轮比的数目。例如，可分别由齿轮比一和二从四速或五速分别向下变速到三速或第三齿轮比。
术语“分块传动”或“分块传动装置”是指某一变速齿轮的固定啮合传动或传动装置。此时，将若干可轴向移动的齿轮中所选择的某个齿轮从空档轴向移动到啮合位置时传动轴将不会转动，並由一个能回弹的非摩擦离合器和一个同步环阻止此类啮合，直止非摩擦离合器的构件基本上同步旋转。这种同步状态可以通过手动和(或)自动操纵传动输入和(或)输出轴来达到，以完成同步状态间的过渡。但是，这种同步状态通常不能由足以引起某一离合器构件和有关装置与另一离合器构件一起旋转所选择的若干离合器构件的摩擦接触来实现。
在美国专利NO.3，799，002、NO.3，924，484、NO.4，192，196和NO.4，440，037中介绍了分块传动和(或)分块传动装置。作为参考，在此论及上述这些专利公开的内容。
本发明原则上可用于任何类型的机械变速齿轮传动的半自动控制，並能向电气-电动控制装置提供输出信号及从电气-电动控制装置接受指令信号。然而，本发明的半自动控制系统特别适用于分块与分隔器型副传动串联的非同步、无分块的主传动的分隔器型复合传动。在先有技术中，已掌握了上述传动方式，並称之为“半分块”传动。这一技术在1983年2月9日公布的欧洲专利申请NO.82303582.2(EP-A-0071353)和1984年9月5日公布的欧洲专利申请NO.83307061.8(EP-A-0117342)中已有说明和图例。作为参考，在此论及上述出版物公开的内容。
与本专利密切相关的半自传动系统在1986年2月2日公布的欧洲专利申请NO.85305072.2(EP-A-0170465)中已有说明和图例。作为参考，在此论及该出版物中公开的内容。
现参阅图1，传感器22感受由驾驶员操纵的油门24的位置，並向中央处理机38输出油门24位置的信号;中央处理机38还接受来自传感器28的发动机转速信号和(或)来自传感器32的输入轴转速信号、来自传感器36的传动输出轴转速信号和驾驶员的齿轮变速杆或称“操纵杆”的正向或负向操作等信号。关于齿轮变速杆，下文还将详细介绍。因此，如果离合器16的啮合没有打滑，那么发动机转速就反映了传动输入轴的转速，反之亦然;而传动输出轴的转速则反映了车速。
像油门位置传感器组件22之类的装置，用以感受驾驶员所踩油门踏板24或类似机构的位置，並输出一个与油门所处位置相应的，或至少能反映油门所处位置的信号，这类装置称为“燃料遥控”系统。在以前的技术中，已掌握了这类装置，在美国专利NO.4，250，845、NO.4，305，359、NO.4，319，658和NO.4，461，254中有图例说明。作为参考，在此论及上述专利公开的内容。
为了控制像前述美国专利NO.4，551，805、NO.4，361，060和NO.4，081，005中所介绍的车辆的半自动机械传动(SAMT)，向中央处理机，或称控制装置38提供一个反映驾驶员所踩油门位置的精确信号是十分重要的。油门所处的位置通常用相对于油门全开开度的百分数来表示，在慢车位置则为0%;油门全开或油门开度最大为166%。这是一个受传感器组件22的油门杆22B控制的参数;此参数向控制装置38提供一个称为“油门要求电位器”(THD)输入信号的信号。
为了更灵敏地控制半自动机械传动(SAMT)系统10和(或)为了至少提供油门位置传感器组件22的局部富余量，又增设了两个传感器;一个为“油门踏板安全开关”(THPS)22A，另一个为“行驶制动开关”(RTDS)22C(见图10)。开关22A和22C分别向控制装置38送出THPS和RTDS输入信号。
油门踏板安全开关22A送出一个THPS信号，此信号表示驾驶员的脚在油门踏板上的位置，並要求此时的燃料供应量应大于发动机慢车状态所需的燃料供应量。行驶制动开关22C送出一个表明此时欲达发动机最高性能的RTDS输入信号。通常称之为“自动跳合”信号。当传感器移到总行程的5%的慢车挡块处时，开关22A闭合。在总行程的95%处经过机构中的制动器44后，关开22C闭合。
美国专利NO.4，361，060公开了图1和图2所示传动系统10的控制逻辑图、诸传感器和操纵机构，将它作为参考在此论及该专利公开的内容。中央处理机38接收各种输入信号，按预定的逻辑规则处理这些信号，並向用以控制排气制动器17和(或)输入轴制动器18的气动和(或)电气操纵机械发出指令信号，以达到快速向上变速;向自动燃料控制装置发出指令信号，以便“暂时增加”向发动机的燃料供应以达到向下变速所需的快速同步旋转;通过操作器30控制离合器;並通过传动操作器34改变传动比。同时，中央处理机38还向显示装置2发出指令信号。后文还将详细介绍显示装置2。半自动传动系统10通常还设有一个由脚操纵的离合器控制踏板3，它只用于从静止状态起动发动机和(或)低速调动车辆的场合。控制装置38接收来自人工操纵的离合器控制踏板3的位置信号和车辆制动器4的动作信号。半自动机械传动系统10还应配有电源和(或)气源(图中未示出)。
文中所用的术语“暂时增加”是指暂时增加向发动机14的燃料供应量;而术语“暂时减少”是指暂时减少向发动机14的燃料供应量。“暂时增加”和“暂时减少”这两个术语通常与自动控制器38发出的向发动机增加和减少燃料供应量的命令有关，而与驾驶员所选定的人工操纵的油门踏板24的位置无关。
由图3A可见，中央控制机38装在一个箱体38A内，箱体上设有显示板2;显示板上有一个向上变速指示器显示2′，一个向下变速指示器显示2″和一个当前啮合的传动比指示器显示2
;箱体上装有变速选择杆1，倒车选择按钮1A;中央控制机电子线路则设在箱体内。
参阅图3B可见，显示器2包括向上变速指示器显示2′、向下变速指示器显示2″和当前啮合的传动比指示器显示2
。如图所示，当前啮合的传动比指示器显示2
现在正显示“6”，表示车辆的传动系统啮合于第六组齿轮。此时，向上变速指示器显示2′示出了三条线。根据所感受到的诸如发动机转速或输入轴转速和输出轴转速之类的参数，又按预定的逻辑规则或程序所显示的这三条线表示可以连续向上变速的最大挡数为三。在目前这个示例中，这三条线表示允许向上变速一挡、两挡或三挡。因此，驾驶员可以选择向七速、八速或9速变速。此时，向上变速指示器显示2″显示两条线。根据所感受的参数，並经预定的逻辑规则或程序的处理而显示的这两条线表示可以连续向下变速的最大挡数为二。在此例中，显示2″中的两条线表示变速机构可以向下变速到四速或五速。
简单地说，假定车速基本不变，主离合器完全啮合;然后根据发动机所允许的最大和最小转速的给定范围;比较向上变速或向下变速时可能达到的发动机转速，便可确定向上或向下变速的可能性。中央处理机不会发出实施不可能达到的变速比的指令信号。中央处理机将根据操作员所选择的变速比执行最接近的、允许的变速比的变化。例如，假定图3B中的显示装置2所示的状态，如果操作员选择向下变速至第三组齿轮，由于这是不允许的，所以中央处理机38不会去执行这一向下变速。然而，在本最佳实施例中，中央处理机将发出从第六组齿轮向下变速两挡至第四组齿轮的指令输出信号。不仅不执行不允许的变速比变化，而且通常早已由显示装置2告知驾驶员这样的变速比是不可能达到的，也不应该选择这样的变速比。
显示装置2向操作员提供了那些允许的向上和向下变速的信息，也提供了那些不允许的向上和向下变速的信息。如果驾驶员没有注意到显示装置2的提示，那么即使系统可以实现机械牙嵌式离合器构件的同步，中央处理机38也不会发出那些不允许的变速指令。
如果向上变速指示器显示2′未示出任何信息，则表示不能再进行向上变速，此时驾驶员正以最经济的发动机转速驾驶车辆。相反，如果向下变速指示器显示2″未示出任何信息，亦即未显示任何水平线，则表示此时不允许再向下变速，在系统当前啮合的齿轮比下，车辆具有最大扭矩、最好的加速性或最佳爬坡能力。不需操作员通过人工操纵机械离合器踏板3来人工操纵主离合器16的啮合和(或)脱开，就能改变齿轮比。像常规的车辆离合器的使用那样，人工操纵机械离合器通常只用于从静止状态的起动、倒车或在仓库内进行车辆调动等场合。
为改变传动装置12，驾驶员从图2和图3A所示位置向前(用于向上变速)和向后(用于向下变速)扳动操纵杆1。为达到向上变速一挡，也就是改变到第七组齿轮，操作员将向前扳动操纵杆1一次，此后操纵杆1会回到空挡或中心位置。如果如图所示啮合于第六组齿轮，操作员连续快速向前扳动操纵杆1三次，每向前扳动一次操纵杆1都让它再回到原中心位置，实际上操作员已跳过了两组齿轮，直接跳合到九速(也就是未啮合七速和八速齿轮组)。因此，使用本发明的半自动控制装置。可以实现多挡或跳挡变速。由于油门和离合器的自动控制及输入轴和(或)发动机的制动，所以能自动而快速地实现主离合器16的脱开和所选择的牙嵌式离合器构件的同步与所选的齿轮比结合起来。此控制系统是半自动的，至于向上或向下变速的时机及向上或向下变速多少挡齿轮比，还需由驾驶员自行处理;此系统也不能用来配合齿轮操纵杆、油门踏板和离合器的动作。一旦驾驶员选择了某一允许的齿轮比，就可以暂时开大油开度达到向下变速所需的同步，或者暂时减小油门达到向上变速所需的同步。所有这些动作都是由中央处理机38替驾驶员自动完成的。只有从静止状态的空挡才能进行倒车操作，这时从当前的空挡啮合位置向后扳动操纵杆1就能到达倒车挡。为了防止疏忽而从“向下变速”转换到倒车挡，可以加设一个倒车按钮1A。如果在空挡位置欲进行倒车操作时，那么在中央处理理解向后扳动操纵杆1这一动作之前，必需先按下倒车按钮1A。
将同时涉及主传动装置和副传动装置的向上变速和(或)向下变速，也就是复合变速的操作与只涉及副传动装置的变速的操作同样简单。在那些设有多种倒车齿轮比的传动装置中，可以向后扳动操纵杆向下变速进入较低倒车齿轮比，也可以向前扳动操纵杆向上变速进入较高倒车齿轮比。当然，在这种情况下应在变速操纵杆的末端装一个任何类型的搬动开关来代替倒车按钮1A。
也就是说，上述说明可以理解为可以设置一根能在给定方向前后移动以选择前进和倒车操作、又能在横向移动以选择单挡或多挡向上和向下变速操作的操纵杆来代替图1所示的操纵杆。美国专利NO.4，442，730中公开了此类操纵杆，在此作为参考论及该专利公开的内容。
本发明的半自动控制系统的另一个重要而有益的特征是每当车辆从大于某预定参考速度的状态变为完全停车状态(区别某行驶状态和某慢速行驶状态)，人工操纵脚踏板3使离合器16脱开，而操作员的脚仍踩在油门上(表示仍想继续行驶)时，只要在向下变速方向扳动操纵杆1一次，控制装置将自动把传动装置12改变到预先选定的起动齿轮上，最佳地啮合在允许的最高起动齿轮比，这一过程可能跳过了好几挡中间齿轮比。例如，在某一有十二种向前车速的传动装置中，允许的最高起动齿轮比可能是第三组齿轮。在向下变速方向变速方向再扳动一次操纵杆，则将使传动装置改变到第二组齿轮而适于较快的起动或爬坡等。不论是在静止状态还是在行进状态，操作员都可以从那些允许的齿轮比中选择某一齿轮比。人工操纵离合器仅在准备停车时用于脱开传动装置，並用于防止发动机失速及以任一允许的起动齿轮比从静止状态起动的场合。如果在半自动变速期间驾驶员人工操纵离合器，那么将中止正进行的齿轮比的改变，只有人工操纵离合器重新使齿轮啮合，才能继续进行齿轮比的改变。
作为一种可选择的功能，如果在诸如躲避道路上的障碍物等的紧急情况下，驾驶员不需脱开人工操纵离合器就可使车辆停止下来，因为这时传动系统感受到了极低的行车速度，离合器16自动脱开。这种自动脱开离合器的措施可以防止发动机的失速，因而能继续驾驶，並保持发动机动力驱动下的其他功能。为了使车辆重新行进，操作员应人工操纵脱开离合器16，並在向下变速方向扳动齿轮操纵杆1以选择最高允许的起动齿轮比。
作为更好的方案，传动装置12最好是一种至少有五挡，甚至有九挡或更多挡可选择的向前行车齿轮比的多挡传动装置。在以前的技术中，已经掌握了具有十二挡向前行车速度的分隔器型传动装置12的构造和传动装置12的副传动装置中所用的分块牙嵌式离合器构件的构造。参阅上述的美国专利NO.3，799，002、NO.3，921，469、NO.3，924，848、NO.4，194，410和NO.4，440，037和已公布的欧洲专利申请EP-A-0071353及EP-A-0117342可以详细地看到这些结构。
下面行一步说明确定本发明的允许齿轮比过程的典型工作过程和改变控制系统齿轮比的工作过程。
半自动传动装置的功能和组件有改变齿轮比的选择开关或操纵杆1、显示板2、控制装置38、转速传感器32和36、发动机燃料控制装置26、油门和离合器传感器22和3(用以感受驾驶员踩压踏板的程度)、变速、离合器和制动器的电子-气动控制装置(要使用发动机管路的真空装置，如果需要可增设真空伺服-随动装置)、输入轴制动器17和(或)18及它们的操纵机构、控制电缆和离合器操纵器30。
操纵杆1、显示板2和中央控制装置38这三项用以输入驾驶员的变速要求，向驾驶员指示他当前啮合的齿轮组，还告诉驾驶员从静止状态，根据所感受的发动机和车辆的状态为进行单挡或跳挡变速他可选择的其他齿轮组。扳动齿轮操纵杆1一次或若干次，就可进行变速;向前扳动用于向上变速，向后扳动用于向下变速。由弹簧装置使齿轮操纵杆1回到其原来的垂直位置。每扳动操纵杆1一次，就执行一次变速控制。
发动机由燃料控制装置26控制，控制装置有两个电磁阀，分别用于增加和减少向发动机的燃料供应量。用于减少燃料供应量的电磁阀既用于向下变速减小扭矩，也用于向上变速。如果不想由驾驶员凭感觉进行控制的话，可以加一个用于电磁阀的背对背双向气动活塞来控制伺服泵。上述这些装置将根据来自电子线路的信号进行动作。由此系统还能够适应油门的遥控及发动机的全电子管理。
为了使系统能正确地工作，必需鉴别离合器充分合上的程度和油门的开度，可以设置若干开关(微动开关)，根据驾驶员的几个踏板的位置来感受离合器充分合上的程度和初始加速器动作的情况。
包括电子-气动(EP)管路在内的传动装置操纵器34最好分成两个部分。第一部分用于前齿轮箱的操作，另一部分用于后齿轮箱的操作。电子-气动管路是由电磁阀控制的一套管路，並与带有若干变速活塞的气缸相连。
操纵器34中还有一个包括空气活塞的变速装置，空气活塞则根据电子控制装置38发出的信号，由适当的电子-气动活门的伺服动作来移动。
驾驶员能够得到的指令如下车辆处于静止状态、当前的空气压力、手动制动器合上、离合器脱开和慢车状态的加速。在显示装置上还会示出空挡信息。驾驶员向前扳动齿轮操纵杆一次，则预置车辆传动装置于最低传动比的状态。至此，还未合上任何齿轮。准备踩下离合器踏板，微动开关动作到一定程度。
随着第一组齿轮的啮合，在松开手动制动器时松开离合器踏板，並打开油门，车辆准备行进，随后进行正常的加速。在所希望的转速下，驾驶员可以向前扳动齿轮操纵杆一次，选择下一个最高齿轮比。在零速下，车辆处于静止状态时扳动操纵杆一次将使齿轮箱从其所处的状态回到起动齿轮。
用以观察的指示装置将示出适当的齿轮比，而不需驾驶员从前方路面分散他的注意力。包括中央处理机38在内的电子线路板接收驾驶员扳动齿轮操纵杆时所发出的指令和来自齿轮箱输入和输出的转速信号，並向电子-气动管路、变速装置、向上变速惯性制动器、发动机和离合器控制装置发出指令信号，从而完成半自动变速。
对发动机的控制在两部分进行。电子线路将考察传动输入和输出轴转速间的状况;如果可以向上变速，则油门、离合器和向上变速制动器的控制将自动实施，並达到同步和使第二组齿轮啮合。随着第二组齿轮的啮合，将松开向上变速制动器(如果需要，可以提前松开)，离合器和发动机控制装置则恢复原状。由于这一切都是自动进行的，所以这一过程进行得非常快，几乎觉察不到行车特性有什么下降，並且车辆几乎不可能从行进状态过渡到非行进状态。油门的操纵也是在驾驶员的一闪念之间进行的。只要情况允许，这一程序可以通过齿轮箱反复进行，直至达到最高速齿轮比。
如果车辆载荷和路面情况不佳，需要降低发动机转速和车辆行车速度，则需向下变速。在任何时候都可以要求向下变速。然而，只有在发动机转速范围足以达到同步状态时，才能完成这种向下变速。假定当前的有关状态允许进行向下变速，那么可能发生下列程序之一。所采用的程序取决由究竟是仅改变后齿轮箱的简单变速，还是同时涉及前、后齿轮箱的组合变速。
分隔型变速-仅改变副传动装置根据只有后齿轮箱变速的信号，只需选择后齿轮箱中的齿轮，並开始进行“油门暂时减小”(燃料泵趋于适应慢车状态)程序，以有足够时间使扭矩减小並允许脱开齿轮。离合器也将脱开，然后再合上。“油门暂时减小”程序结束，开始“油门暂时开大”时期(燃料泵趋于全开)。在检查同步状况时分离器机构动作，使较低速的齿轮啮合，“油门暂时开大”期结束，油门恢复到驾驶员所要求的状态。
复合变速-同时改变主、副传动装置对于同时涉及主、副两个传动装置的复合变速，其工作程序只是程度上的差别。一直到第一次脱开离合器(包括第一次脱开离合器)以前的程序都是相同的，此后按下列程序进行在离合器仍然脱开的适当时间内，在前齿轮箱中选择空挡。然后再合上离合器，断开“油门暂时减小”信号，开始“油门暂时开大”。在检查同步状况时，“油门暂时开大”期结束，再经过适当时间延迟期后，前齿轮箱中的齿轮便啮合。
以上这些程序示于图5至图8的各流程图中。
完成上述流程图的电子线路电子线路用于控制变速箱、发动机转速、离合器和惯性离合器等操纵器的气动控制管路，也用于阻止不允许的齿轮比变换及显示当前可用的变速齿轮组。电子线路所接收的输入信号有齿轮操纵杆指令信号、输入轴转速、输出轴转速、油门边界位置和离合器踏脚板位置(是否踏下)等。图4以方块图形式示出了这些电子线路。首先测定实际路面行车速度信号的频率，並产生代表所有齿轮下可用最高转速的各自装定二进位数，亦即，对于第一组齿轮的可用最高转速将产生二进位数1，直达第十一组齿轮的可用最高转速将产生二进位数11。
实际路面行车速度的二进位数还要加上二进位数3，然后把此相加后的二进位数和实际行车速度的二进位数分别送到两个二进位数比较器。这两个比较器的其他输入信号来自当前实际啮合的齿轮。送到每个比较器的其他输入信号反映了所记录的啮合齿轮比，连同各自装定的最高转速的二进位数一起送出。这样做的结果将产生一个在任一实际路面速度下的可用齿轮组的“窗口”。如果“所要求的”齿轮组超出了“窗口”范围，则由下文的介绍可以得知，门线路将使这种选择成为无效。现举两个例子在零实际车速下，可用的齿轮组为第一、第二和第三组齿轮;在第二组齿轮的最高实际车速下，可用的齿轮组为第三、第四和第五组齿轮。
当前(或实际)所选的齿轮的二进位数来自一个双向4位计数器。向上变速指令使计数器增数，向下变速指令使计数器减数。如果“所要求的”齿轮组超出了窗口的范围。输入门线路则处于关闭状态。如果所作的选择是由于向下变速的速度太低，那么车辆将向下变速到最高允许的齿轮组。
每次向上变速都以油门暂时减小(TD)开始，每次向下变速都会引起油门暂时开大(TB)。这种过程一直延续到发动机与路面行车速度同步，然后分别中止TD或TB过程，並选择下一组齿轮。由上述流程图也可以看到这一工作过程。
因此，可以看到，虽然在此最佳实施例中工作过程涉及了扭矩，但是齿轮变换与扭矩无关。只要变速的起始和最终转速合适及当前啮合的齿轮和可能选择的齿轮比合适，便可以进行上述变速。
应该强调指出，与全自动传动装置相比，此半自动传动装置可以让驾驶员根据情况自行控制和处理，特别是在低速行驶及前方地形和路面条件较差的情况下，更具优越性。除了从静止状态起动车辆或调动车辆外，驾驶员在需要改变齿轮比时，不需操纵油门和离合器。由控制装置38可以方便地达到巡航控制和受控制的最高路面车速。在油门进行变速工作期间，驾驶员在脚上只感觉到很小的反馈。由于变速过程进行得非常迅速，所以在暂短的变速期间所显示的允许变速的条件(例如，向上变速时跳过两挡齿轮比)不会发生变化，车速也没有明显的下降。在作出某一判断错误但允许及可以实施的变速后，正常的同步齿轮或非同步机械变速齿轮不能防止发动机的高速空转，或在慢车转速下运转。
如图9所示，本发明还有一个特征，即如果操作员使车辆速度下降到某一参考值(通常为停车或几乎停车状态的值)以下，那么由踏板3人工操作使主离合器16脱开，把脚离开油门踏板24(也就是THPS＝0)，然后在向下变速方向扳动操纵杆1一次，控制系统将把上述一系列操作理解为要求自动选择並使传动装置啮合于空挡。
采用上述操作步骤，也就是停车、人工操纵脱开主离合器、脚离开油门踏板(脚可能仍踩在由传感器4感受的制动器上)，在要求进入空挡的正常情况下，车辆操作员可以容易地要求自动选择及使传动装置啮合于空挡;而不啮合于预定的起动齿轮。
虽然上文介绍的本发明的最佳实施例中具有某种程度的特殊性，但是只要不偏离下文权利要求
所述的原则和范围，还可以作各种形式和细节上的改变。
权利要求
1.控制半自动机械变速齿轮传动系统(10)的方法包括一个人工操纵油门控制装置(24)；一台由油门控制的发动机(14)；一个多挡变速齿轮机械传动装置(12)；一个介于发动机和传动装置之间的摩擦主离合器(16)；一个人工操纵主离合器控制装置(3)；一个人工操纵变速选择操纵杆(1)，此杆可以相对于中心位置在第一方向扳动以选择向上变速，还可以相对于所述中心位置在第二方向扳动以选择向下变速，从而改变当前啮合的齿轮比；一个中央处理机(38)，用于接收传动装置输入和输出轴的转速信号、行车速度信号、发动机转速信号、所述变速选择杆的操作信号，也用于按照预定逻辑规则处理上述信号，以便向包括一个离合器操纵器(30)、一个油门控制操纵器(26)和一个传动装置操纵器(34)的非人工操纵的受控操作器发出输出指令信号，所述中央处理机感受所述人工操纵变速选择操纵杆的扳动方向、在预定时间内相对于所述中心位置扳动的次数等操作信号，按第一种操作方式，假定在某给稳方向相对于所述变速选择操纵杆的中心位置每重复扳动一次则表示操作员在所述方向要选择某一齿轮比变换，那么所述中央处理机可以确定由操作员选择的从当啮合的齿轮比直接进行变速的传动齿轮比，所述控制方法具有下列特征所述系统有一个装置22A，用于向所述中央处理机提供表示操作员人工接通油门控制装置的信号(THPS)和表示人工操纵脱开摩擦主离合器的信号；和按第二种操作方式，进行自动选择齿轮比的操作时，如果车辆速度小于某预定最小车辆速度参考值，主离合器人工操纵脱开，而且未感受到驾驶员人工接通油门控制装置，在第二个方向相对于所述中心位置扳动所述变速选择操纵杆一次，则表示操作员要求选择向下变速直接使传动装置啮合于空挡。
2.权利要求
1所述的方法中，表示操作员人工接通油门控制装置的信号(THPS)为表示油门控制装置的开度大于某一最小参考值的信号。
3.权利要求
1所述的方法中，所述油门控制装置为油门踏板(24)，而表示操作员人工接通油门控制装置的所述信号(THPS)为表示操作员的脚正踩在油门踩板上的信号。
4.权利要求
2所述的方法中，所述油门控制装置为油门踏板(24)，而表示操作人员人工接通油门控制装置的所述信号(THPS)为表示操作员的脚正踩在油门踏板上的信号。
5.权利要求
1所述的方法中，所述最小行车速度的参考值是指实际上车辆完全停下来时的速度值。
6.权利要求
2所述的方法中，所述最小行车速度的参考值是指实际上车辆完全停下来时的速度值。
7.权利要求
3所述的方法中，所述最小行车速度的参考值是指实际上车辆完全停下来时的速度值。
8.权利要求
1所述的方法还包括预先确定车辆从静止状态起动时所用的最高传动齿轮比，並指定为最高允许的起动齿轮比;感受车辆从某预定速度到实际停车的过程;和根据所感受的变速选择操纵杆在向下变速方向扳动一次、人工操纵脱开主离合器和操作员人工接通油门控制装置，将使所述传动装置自动变速到最高允许的起动齿轮比。
9.权利要求
2所述的方法还包括确定车辆从静止状态起动时所用的最高传动齿轮比，並指定为最高允许的起动齿轮比;感受车辆从某预定速度到实际停车的过程;和根据所感受的变速选择操纵杆在向下变速方向扳动一次、人工操纵脱开主离合器和操作员人工接通油门控制装置，将使所述传动装置自动变速到最高允许的起动齿轮比。
10.权利要求
5所述的方法还包括确定车辆从静止状态起动时所用的最高传动齿轮比，並指定为最高允许的起动齿轮比;感受车辆从某预定速度到实际停车的过程;和根据所感受的变速选择操纵杆在向下变速方向扳动一次、人工操纵脱开主离合器和操作员人工接通油门控制装置，将使所述传动装置自动变速到最高允许的起动齿轮比。
11.用于半自动机械变速传动系统(10)的控制系统包括一个人工操纵油门控制装置(24);一台由油门控制的发动机(14);一个多挡变速齿轮机械传动装置(12);一个介于发动机和传动装置之间的摩擦主离合器(16);一个人工操纵主离合器控制装置(3);一个人工操纵变速选择操纵杆(1)，此杆可以相对于中心位置在第一方向扳动以选择向上变速，还可以相对于所述中心位置在第二方向扳动以选择向下变速，从而改变当前啮合的齿轮比;一个中央处理机(38)，用于接收传动装置输入和输出轴的转速信号、行车速度信号、发动机转速信号、所述变速选择杆的操作信号，也用于按照预定逻辑规则处理上述信号，以便向包括一个离合器操纵器(30)、一个油门控制操纵器(24)和一个传动装置操纵器(34)的非人工操纵的受控操纵器发出输出指令信号，所述中央处理机感受所述人工操纵变速选择操纵杆相对于所述中心位置的扳动方向，按第一种操作方式，假定在某给定方向相对于所述变速选择操纵杆的中心位置，每扳动一次则表示操作员在所述方向要选择某一齿轮比变换，那么所述中央处理机可以确定由操作员选择的从当前啮合的齿轮比进行变速的传动齿轮比;所述控制系统具有下列特征有一装置22A，用于向所述中央处理机提供表示操作员人工接通油门控制装置的信号(THPS)，还有一个装置用于向所述中央处理机提供表示人工操纵脱开摩擦离合器的信号;和按第二种操作方式，进行自动选择齿轮比的操作时，如果车辆速度小于某预定最小车辆速度参考值，主离合器人工操纵脱开，而且未感受到驾驶员人工接通油门控制装置，在第二个方向相对于所述中心位置扳动所述变速选择操纵杆一次，则表示操作员要求选择向下变速直接使传动装置啮合于空挡。
12.权利要求
11所述的控制系统中，表示操作员人工接通油门控制装置的信号(THPS)为表示油门控制装置的开度大于某一最小参考值的信号。
13.权利要求
11所述的控制系统中，所述油门控制装置为油门踏板(24)，而表示操作员人工接通油门控制装置的所述信号(THPS)为表示操作员的脚正踩在油门踏板上的信号。
14.权利要求
12所述的控制系统中，所述油门控制装置为油门踏板(24)，而表示操作员人工接通油门控制装置的所述信号(THPS)为表示操作员的脚正踩在油门踏板上的信号。
15.权利要求
11所述的控制系统中，所述最小行车速度的参考值是指实际上车辆完全停下来时的速度值。
16.权利要求
12所述的控制系统中，所述最小行车速度的参考值是指实际上车辆完全停下来时的速度值。
17.权利要求
11所述的控制系统中，所述控制手段还包括用于下列各方面的逻辑规则预先确定车辆从静止状态起动时所用的最高传动齿轮比，並指定为最高允许的起动齿轮比;感受车辆从某预定速度到实际停车的过程;和根据所感受的变速选择操纵杆在向下变速方向扳动一次、人工操纵脱开主离合器和操作员人工接通油门控制装置，将使所述传动装置自动变速到最高允许的起动齿轮比。
18.权利要求
1的方法中，所述系统包括一个装置(4)，用以提供表示实施车辆制动的信号，此外，按所述第二种操作方式时，还要求感受实施车辆制动的操作。
19.权利要求
8所述的方法中，系统包括一个装置(4)，用以提供表示实施车辆制动的信号，此外，按所述第二种操作方式时，还要求感受实施车辆制动的操作。
20.权利要求
11所述的控制系统还包括一个装置(4)，用以提供表示实施车辆制动的信号，此外，按所述第二种操作方式时，还要求感受实施车辆制动的操作。
专利摘要
本发明提供一种用于半自动机械传动系统(10)的控制系统和控制方法，采用此系统和方法在某些预定条件下，驾驶员只要扳动变速操纵杆(1)一次，就可以直接向下变速进入传动装置的空挡。
文档编号B60W50/02GK87107465SQ87107465
公开日1988年9月28日 申请日期1987年12月14日
发明者迈克尔·威廉姆·当克利, 约翰·E·斯塔英顿 申请人:伊顿公司