专利名称：汽车变速器自动换挡装置的操纵装置和操纵方法
技术领域：
本发明涉及一种操纵汽车变速器自动换档装置的装置和方法。
DE 3214710 C3提出了在汽车操纵设备中产生电输出信号的一种装置。在前进档范围内挂低速档或是在进入倒档期间，当手动换档杆沿新排档方向移动而前进方向的行驶速度依然太高时，产生这种电输出信号，并由电子速度计记录下此行驶速度。为了能够防止不允许的挂低档，以及为了易于适应不同的倒档器，在已知装置中采取措施，可以很低的附加费用，按需要使操纵设备有个逻辑转换台，在其输出端发生一个输出信号，只有在换档杆作动下，在第二输入端出现第二输入信号之前，逻辑转换台的第一输入端出现由行驶速度产生的第一输入信号时，此输出信号作动一个警告和/或联锁装置。此公开文件表明将这种已知装置连同联锁装置一起在自动变速器中采用也是有利的。
DE 4120566 A1提出一种操纵方法，控制由电气液压作动的汽车(尤其是备有内燃机的汽车)自动变速器，可以由一个动力操纵件，最好是由一个加速踏板或油门踏板对内燃机起作用，借助于换档特性图自动改换变速器的传动比，此性能图是油门踏板的位置、行驶速度和发动机转速等的函数关系，只要处于阻止挂高档的状态，就避免挂高档(减少传动比)，当时间变化到油门踏板位置降至负限值以下并测得超速状况时，在第一个时间间隔终了之后，阻止挂高档状态变成不起作用的状态。为了改进在弯道之前以及在制动期间的换档工效，在已知方法中采取一个措施，在第一时间间隔终了期间并又测得有超速这种情况时，阻止挂高档的状态保持起作用直至再次测得为牵引状况以及第二个时间间隔已经过去。在此已知方法中还有个措施是，由于阻止挂高档起作用，在制动期间可以逐级减速(挂低速档)。不过，只有在以下中两个情况都具备时发生逐级减速。
—行车时使用的主制动器在工作，或者或此外，行驶速度的定时变化情况低于第一个纵向负加速度极限值，以及—由横向加速度传感器记录的横向加速度低于第一个横向加速度极限线，以及—行驶速度的定时变化高于第二个纵向负加速度极限值，以及—行驶速度低于极限行驶速度值。
在所有情况下进行一档减速换档，在两个换档之间设至少四分之一的时间间隔。在瞬间调定换档特性图上汽车瞬间工作点所允许的传动比级范围内进行有级减速换档。
具有自动变速器的车辆通常有个带导向槽板的换档选择杆。除了四个主驾驶档P、R、N和D之外，换档槽板一般有另外的档，可以锁住各排档，因此可以由司机挂低速档并阻止加速换档。不过手动作的可能性也必然伴有误操纵的危险。在发动机高转速范围内挂低档会发生超速，这会引起发动机损坏。
可以通过机械/液压联锁选择杆而防止误操纵，阻止在不允许的行驶速度或不允许的发动机转速范围内挂低档。这种办法复杂且对容限(公差)敏感。在电子控制变速器的情况下，允许手动选择杆挂低档，但不能在不允许的发动机转速范围内挂低档。只有当发动机转速降至最大的挂低档速度之下，或者是在不再发生发动机超速的行驶速度时才换低速档。这种办法的缺点是司机不能或只能很差劲地感悟变速器的换档工况。当着手换档时，变速器不换档。在降低速度时，变速器在后面时间以完全非原动的方式很突然地在最高的发动机转速极限情况下换低档。挂低档的结果是多档变速器的传动跳动量增大，输出扭矩增大和由此而车轮力增大，会导致处于临界行驶条件下的危险行驶状态，诸如在弯道上或在滑路面上时处于危险的行车状态。
本发明目的是对电子控制的自动变速器提出一种方法，在这种方法中可以用简单的方式使防止自动脱入低档装置起作用，与此同时消除上面提到的缺点。
本发明的目的是由权利要求1所述的装置和权利要求3所述的方法来实现的。
按照本发明，有一台发动机，一台具有电子控制器的齿轮变速器以及一个换档选择杆(变速杆)，电气感测选择杆的各个档位。如果适当的话，也可以在变速器开槽的板上感测档位。变速器电子控制器有选择杆信号、发动机转速及变速器输出轴转速和/或行驶速度的输入端。在变速器电子控制器中配有一个换档程序，此程序根据工作条件整理出一条换档曲线性能图，从而此程序根据不同参量实现自动地挂高速档或挂低速档。借助于选择杆信号，可以抑制挂高速档和启动挂低速档。
在按照本发明的方法中，当发动机转速或行驶速度已降至其最大允许极限值以下之后，就不换低速档，而是开始测定换档曲线性能图。其结果是不发生非原动性的换低速档，而是根据行驶条件，按照预定的换档点，变速器换低档。因而，在选择杆不适当地挂低速档之后，车辆不会处于在临界行驶状况下的危险状态中。
本发明的主要优点如下司机愿意通过选择杆启动变速器内挂低速档。如果车辆的速度高于所选排档的最大允许速度，挂低速档会引起不允许的发动机高速，从而造成发动机和/或变速器损坏。因此，按照本发明，这种换档是被阻止的。在此情况下，选择杆的位置和被选排档不再正确相关。选择杆表示的档位低于在变速器中所选的排档。按照本发明的这种方法确保恢复选择杆和变速器之间的正确关系，使车辆不会遇到任何临界行驶状况。为此，按照本发明，只能在减速换档曲线处(被选择杆所选的排档引入该曲线)挂低速档，因为允许挂低速档的时刻与选择杆作动的时刻可以明显地相互区分开。
这个方法不同于已知方式，因为在已知情况下，尽管选择杆换档如上面所述那样同样被阻止，然面当行驶速度降至极限值以下时(在此极限值时发动机达到最高允许转速)，重又允许下挂到被禁止的档位。这会导致危险的行驶状况，在这种行驶状况时司机对其车辆失控。
在DE 4120566 A1的已知方法中(本说明书前面部分作了说明)，当急速松开加速踏板以及认定了诸如横向加速度等的一些附加条件，就停止挂低速档。允许在没有这些条件的情况下，按照制定的换档特性图挂低速档。为了保持车辆的行驶稳定性，就停止挂低速档。当满足下列条件时允许重挂低速档当制动器起作用或者认定了负加速度，当横向加速度降至适当值以下时，当车辆速度低于适当值，以及当认定正加速度时。
在所有情况下只允许向下换一级(一档)低速档。如果按照换档特性图，可以向下换一级以上的低速档的话，时间计就启动，只有在时间计终止之后，才可进一步挂低速档。
与此相反，按照本发明，选择杆挂低速档而引起高的发动机转速的情况是被阻止的。在此(高速)范围内不允许借助于换档特性图挂档。只有根据换档特性图方可重新挂档，而不是根据诸如横向加速度、制动器动作或类似的其他条件。如果按照换档特性图，允许通过一个以上的排档进行减速换档，就立刻实现，而不使用相应的时间计。在本发明中不以任何方式处理时间条件，不可能使司机感到可允许重挂低速档。
因而本发明不同于已知方式的有两个方面，一个方面是允许重挂低速档的启动条件和所处理的信号，另一个方面是允许重挂低速档的换档次序。
权利要求2和4的主要内容旨在检查，如果适当的话，也在于允许进行多级换低速档以代替逐级换低速档，此时手动选择杆的位置本身需要与现行排档(档位)成一定关系。
通过下面两个实施例用图示说明本发明的详细部分，其中
图1为表示作为本发明实质内容的汽车有关部分的总图，图2表示图1中变速器电子控制器的换档程序，用框图方式表示，图3表示按照本发明、结合在图1变速电子控制器中的控制仪器，以框图方式表示，图4表示图3控制仪器的变型方案。
汽车由发动机23驱动，其动力通常是由发动机电子控制器24控制的。发动机23带动一台四档变速器6，变速器6通常由电液换档装置5自动换档，通常是由一个司机作动的选择器的手动选择杆7使电液换档装置5动作。通过一个选择槽板使手动选择杆7动作而进入常规位置P-R-N-D-3-2，其中的位置“3”一般是用来锁止第四前进档，位置“2”是用来锁止第三和第四前进档，由此可以手动挂低速档。换档装置5是由变速器电子控制器8控制的，后者处理输入信号10至13，这些信号至少作为关于手动选择杆7的位置、变速器瞬时输出转速和/或行驶速度、发动机负荷和/或司机对动力需要等方面的信息，以及关于当时所选排档方面的信息，以便评定所存储的换档曲线特性图14，根据这些换档程序触发相应的输出信号9以变换新排档。
控制器8包括按图3所示的控制仪器，其中有检查装置15、基准信号发生装置16、检查装置17、转换单元20、存储单元18、运算单元19以及至少一个换档单元21。装置15用来检查手动选择杆7的档位(WH)在前进行驶范围内是否低于现行档g-cur；装置16用来发生一基准信号RFS，或者等于手动选择杆7的档位WH，或者等于现行档g-cur；装置17检查基准信号RFS是否低于现行档g-cur；转换单元20可以在第一接通状态和第二接通状态之间切换，在第一接通状态，其输入端与其两个输出端20-1和20-2中的一个输出端(20-1)相连，在第二接通状态，其输入端同另一个输出端20-2相连；存储单元18含有换档曲线性能图14；运算单元19计算和检查随着所转换的新排档而产生的发动机转速是否高于允许的最大值；换档单元21用来触发变换新排档的输出信号9。
此控制仪器也是互相内连的，装置15的一个输出端15-1同装置16的一个可调输入端16-1和转换单元20的可调输入端20-3相连，还同存储单元18的一个输入端18-1相连。运算单元19的第一输出端19-1同换档单元21相连，运算单元19的第二输出端19-2同装置16的可调输入端16-2以及和转换单元20的第二可调输入端20-4相连。装置15的第二输出端15-2最好经过装置16同装置17的一个输入端相连，后者本身经过第一输出端17-1同转换单元20的输入端相连，以及经过第二输出端17-2同换档单元21相连。转换单元20通过其一个输出端20-1同运算单元19的一个输入端相连，并通过其另一个输出端20-2同存储单元18的输入端18-1相连，后者又经过其输出端18-2同换档单元21相连。
图3中控制仪器的工作方式如下在第一步程序中，装置15检查在向前行驶范围内选择杆档位WH(在此阻止挂高速档)是否低于现行档g-cur。
当选择杆7所挂档位不低于现行档g-cur时，接着第一步程序的是第二步程序，在第二程序步中，经过装置15的输出端15-1处的一个信号，经可调输入端16-1在装置16中建立基准信号RFS，此基准信号建立至相应于选择杆7位置的数值，转换单元20被切换至第一接通状态，在这个状态，其输入端经相应输出端20-1同运算单元19相连，并且存储单元18被启动。
如果适当时，就是在换档曲线性能图中车辆工作点相应位移情况下，在第二步程序之后是第三步程序。在第三步程序，存储单元18在其输出端18-2处发出转换新排档的输出信号g-sl，该输出信号送到换档单元21。
当随选择杆7的位置WH而产生的排档(在此阻止挂高速档)低于现行档g-cur时，在第一步程序之后是另一个第二步程序，以取代上面的第二步程序，在此第二步程序，由装置17检查对应于基准信号RFS的排档是否低于现行档g-cur。
当相应于基准信号RFS的排档低于现行档g-cur时，在此另一个第二步程序之后的是第四步程序，在装置17的输出端17-2出现的一个信号送到换档单元21，于是换档单元21触发一个变换新排档的信号9。
当相应于基准信号RFS的排档不低于现行档g-cur时，在另一个第二步程序之后是第五步程序，它取代第四步程序，在此第五步程序中，装置17的另一输出端17-1经过转换单元20，同运算单元19的输入端相连(此时转换单元20处于第一接通状态)。
在第五步程序之后是第六步程序，在第六步程序中，运算单元19检查发动机转速n-eng是否高于所换新排档时的最大值n-max。
当发动机转速n-eng不会高于该最大值n-max时，在第六步程序之后是第七步程序，在第七步程序中，运算单元19的一个输出端19-1处的输出信号送到换档单元21，则触发一个为变换新排档的换档信号9。
当新排档时的发动机转速n-eng将高于该最大值n-max时，在第六步程序之后是第八步程序，它取代第七步程序，在第八步程序中，通过在运算单元19的另一输出端19-2处的一个信号，转换单元20被切换至其第二接通状态，在此状态，其输入端同输出端20-2相接，再同存储单元18相连，另一方面，在装置16中，基准信号RFS建立至相应于现行档g-cur的数值。
当对应于基准信号RFS的排档不低于现行档g-cur时，在另一个第二步程序之后是另一个第五步程序，它取代第五步程序，在此另一个第五步程序中，转换单元20切换至其第二接通状态，在此状态，其输入端同其输出端20-2相接，后者同存储单元18相连，由装置17的输出端17-1处的一个信号启动存储单元18。
如果适当的话，就是说当换档曲线特性图14上的车辆工作点相应地位移时，在另一个第五步程序之后是第九步程序，在第九步程序中，存储单元18在其输出端18-2处发出输出信号g-sl，此信号取决于特性图，送至换档单元21，触发一个用于变换新排档的换档信号9。
现在参看图4，按照本发明的这种变型的控制仪器同图3中控制仪器的区别仅在于运算单元19的输出端19-1不直接同换档单元21相连，而是经过一个装置22，在装置22中检查在向前行驶范围内，对应于手动选择杆7位置WH的排档是否同变换的新排档g-cur相同。装置22通过其输入端同运算单元19的输出端19-1相连，并通过其中一个输出端22-1同换档单元21相连，以及通过其另一个输出端22-2同运算单元19的输入端相连。
按照图4的变型方案，在其他方面同图3中的是一样的。
按照图4的变型方案，其工作方式如下
如果在比现行档减少一级档的新排档时的发动机转速n-eng超过了最大值n-max，在图3控制仪器工作方式中的第七步程序被第十步程序所取代，在第十步程序中，由装置22检查对应于位置WH的排档同变换的新排档是否相同。
当对应于手动选择杆7位置WH的排档等于变换的新排档时，在第十步程序之后是第十一步程序。在第十一步程序中，装置22的输出端22-1处的信号送给换档单元21，以触发换档信号9。
当对应于手动选择杆7位置的排档不等于变换的新排档g-cur-n时，在第十步程序之后是第十二步程序，它取代第十一步程序。在第十二步程序中，运算单元19被引发，经过在装置22的另一输出端22-2处的信号，计算下一个较低档的发动机速度n-eng，随后检查是否超过了最大值n-max。
在第十二步程序之后的，或者是进行上述图3控制仪器工作方式的第八步程序，或者是进行上述第十步程序，直至变换的新排档等于对应于选择杆7位置的排档。
下面我们将假设一个变速器状态，在此状态，具有5个前进档的换档变速器6的手动选择杆7处在WH＝“4”的位置，而且第三档是常定的现行档g-cur。
因而，由装置15进行的最初检查指出，对应于选择杆7位置的排档“4”高于现行档(＝3)。从而存储单元18启动，在装置16中的基准信号RFS被调至数值“4”，转换单元20换入其第一接通状态，在此状态，其输入端同运算单元19相连。在所假设的情况中，由存储单元18对换档曲线性能图14进行的计算评定会给出变换第二档的输出信号g-sl，送给换档单元21，则换档单元发出一个相关的变速换档信号9。
因而对于紧接着发生的变速器状态，第二档成为现行档，现在对这个变速器状态作假设，即手动选择杆7在相应于第一档的位置“1”。
由装置15进行的最初检查指出，对应于选择杆7位置的排档“1”低于现行档(＝2)。
在装置17接着提出的询问中，对于基准信号RFS是否低于现行档进行了检查。在上述变速器状态，此基准信号RFS调至数值“4”，于是在此后的情况是，基准信号“4”高于现行档(＝2)。
接下来，由于转换单元20依然处于第一接通状态(是在前面变速器状态切换的)，在第一接通状态，转换单元的输入端同运算单元19相连，现在运算单元19中检查下一个较低档的发动机转速是否超过允许最大值。在所假设的情况，此最大值被超过了，于是不更换排档，但是，在装置16中，基准信号RFS调至现行档的数值“2”，转换单元20切换至第二接通状态，在此状态，其输入端同存储单元18相连。
在接着的下一个循环中，装置15就对应于选择杆7位置的档位(＝1)是否低于现行档(＝2)，再提出询问。
这样，下一步是装置17就关于基准信号RFS是否低于现行档(＝2)提出询问。由于在前面循环中基准信号调至数值“2”，因此现在它不低于现行档，由于转换单元20现在处于第二接通状态，存储单元18被启动。在所假设的情况下，在换档曲线性能图14上的车辆工作点移位，于是存储单元18发出变换至第一档的输出信号g-sl，此信号送至换档单元21以触发相应的变速换档信号9。
权利要求
1.一种操纵汽车变速器(6)自动换档装置(5)的操纵装置，它具有一个手动选择杆(7)，一个电子控制器(8)，一个检查装置(15)，一个基准信号发生装置(16)，一个检查装置(17)，一个存储台(18)，一个运算单元(19)，一个转换单元(20)，以及一个或一个以上的换档单元(21)；一个选择器通过选择杆(7)与换档装置(5)相连；电子控制器(8)根据各种情况下所存储的换档曲线特性图(14)，经过对输入信号(10-13)的处理，向换档装置(5)发送换档信号(9)，输入信号(10-13)包括手动选择杆的各个位置，变速器输出轴转速，发动机负荷以及现行档；装置(15)检查手动选择杆(7)的位置(WH)是否限制挂高档在低于现行档的范围内；装置(16)或者产生与选择杆(7)的位置(WH)相同的基准信号，或者产生与现行档(g-cur)相同的信号，装置(17)检查对应于基准信号(RFS)的排档是否满足小于现行档(g-cur)；存储单元(18)存储至少一个换档曲线特性图(14)；运算单元(19)检查在现行行驶速度下，换档之后的发动机转速是否高于最大值；转换单元(20)可以在第一接通状态和第二接通状态之间切换，在第一接通状态，其输入端同两个输出端(20-1，20-2)中的一个输出端(20-1)相接，在第二接通状态，其输入端同另一个输出端(20-2)相接；换档单元(21)触发换档信号(9)，此时装置(15)的输出端(15-1)同装置(16)的可调输入端(16-1)相连，装置(16)形成关于手动选择杆(7)位量(WH)的基准信号(RFS)，输出端(15-1)又同转换单元(20)的可调输入端(20-3)相连以换成第一接通状态，还同存储单元(18)的其中一个输入(18-1)相连；装置(15)的另一个输出端(15-2)同装置(17)的一个输入端相连，在适当情况下，装置(17)的一个输出端(17-2)和运算单元(19)的输出端(19-1)以及存储单元(18)的输出端(18-2)都同换档单元(21)相连，装置(17)的另一个输出端(17-1)同转换单元(20)的输入端相连，转换单元(20)的输出端(20-1)同转换单元(20)的输入端相接，转换单元(20)的另一输出端(20-2)同存储单元(18)的输入端(18-1)相连，此时运算单元(19)的另一输出端(19-2)同转换单元(20)的可调输入端(20-4)相连，以便可切换至第二接通状态，另外又同装置(16)的一个可调输入端(16-2)相连，该可调输入端(16-2)用来将基准信号(RFS)调至现行档(g-cur)的数值。
2.按照权利要求1所述的操纵装置，具有一个检查装置(22)，检查所变换的新排档(g-cur-n)同对应于选择杆(7)位置(WH)的排档是否一致，其一个输入端同运算单元(19)的输出端(19-1)相连，运算单元(19)向换档单元(21)发送换档信号(9)，第一输出端(22-1)同换档单元(21)相连，第二输出端(22-2)同运算单元(19)的输入端相连。
3.一种汽车变速器自动换档装置的操纵方法，利用一个通过手动选择杆(7)连至换档装置(5)的选择器以及一个电子控制器(8)，电子控制器(8)根据各种情况下存储的换档曲线特性图(14)，经过对输入信号(10-13)的处理，向换档装置(5)传送换档信号(9)，这些输入信号(10-13)包括手动选择杆(7)的各个位置，变速器输出轴转速、发动机负荷、以及现行档等的信息，当对应于选择杆(7)位置(WH)的档位低于现行档(g-cur)时，运算对应于选择杆档位时的发动机转速，当发动机转速高于最大值时，通过应用换档曲线特性图，发出换档信号(9)，以便对应于选择杆(7)的档位退回。
4.按照权利要求3所述的操纵方法，当变换的新排档(g-cur-n)和对应于选择杆(7)位置(WH)的排档不一致时，计算下一档位的发动机转速，必要时，当发动机转速总是不大于最大值，对变换的新档(g-cur-n)同对应于选择杆(7)位置的排档重复进行协调。
5.按照权利要求3或4所述的操纵方法，当对应于选择杆(7)位置(WH)的排档不小于现行档(g-cur-n)时，会发出对应于选择杆(7)位置(WH)的排档的基准信号，转换单元(20)就同运算单元(19)相连，当发动机转速大于所述最大值时，转换单元(20)就同存储单元(18)相连，并发出对现行档(g-cur)的基准信号(RFS)。
6.按照权利要求3-5中任一项所述的操纵方法，当对应于选择杆(7)位置(WH)的排档小于现行档(g-cur)，在基准信号小于现行档(g-cur)时，引发启动换档信号(9)，当基准信号不小于现行档(g-cur)时，转换单元(20)按照切换情况启动运算单元(19)或存储单元(18)。
7.按照权利要求4的操纵方法，当变换的新排档(g-cur-n)同对应于选择杆(7)位置(WH)的排档一致时，发出换档信号。
全文摘要
一种用于汽车变速器自动换挡装置的操纵装置和操纵方法，由司机通过选择器启动变速器换挡，这种换挡方式阻止产生不允许的发动机转速，并且只有通过存储的换挡曲线特性图才可能重新换挡。
文档编号B60K23/00GK1144171SQ9511661
公开日1997年3月5日 申请日期1995年8月25日 优先权日1995年8月25日
发明者哥哈德·瓦格纳, 雷纳·伍斯特 申请人:梅塞德斯-奔驰公司