专利名称：可转换的传动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车的自动机械传动装置，并且尤其是涉及用于将一传动装置从一种操作构型(configuration)转换到另一种操作构型的一装置和方法。该操作构型可利用少于最多数量的可用传动齿轮比。其它传动特性可附加地被改变，以获得一新的操作构型。
发动机制造商已修改和增加已有发动机的动力数值(额定功率)，而传动装置制造商通常还没有修改与这些发动机匹配的相应传动装置。结果，诸如齿轮、换档器、输入和输出轴之类的传动装置元件都增大了负荷。此外，一用于低动力数值的传动装置被连接到一具有增大的动力数值的发动机上，从而减小了总效率并且降低了传动装置的工作寿命。
已知道自动传动装置用于机动车并且具有无需驾驶员干预来进行齿轮换档的能力。通常由液压-机械或电动-机械装置来进行齿轮换档并且基于例如发动机速度或油门位置之类的特性。由可编程计算机电子控制的传动装置也是已知的。一些传动装置可根据较大燃料效率或更多动力的需要修改其换档点。传动装置可具有两组换档点，一组用于燃料效率，第二组用于更多的动力，以改善起动或负载能力。因此，可根据一车辆驾驶员的需要修改传动装置的换档。此外，还知道通过考虑诸如坡度和负荷之类的操作条件来调节齿轮换档点。例如可参见美国专利US5479345和US5416700，其公开的内容通过参考结合于此。
但是，前述已知的自动传动装置不允许一车辆驾驶员改变传动装置总的操作特性。例如，前述传动装置不允许将用于一18速高速公路牵引车挂车的一传动装置以代替方式改用于一10速本地输送自卸卡车上。
另外，现有的传动装置不允许一驾驶员、修理员或甚至传动装置本身有选择地从可用传动装置齿轮组中取消过度磨损或损坏的一齿轮。再者，现有技术不允许重新组织剩余的可用齿轮来顺畅地弥补所取消的一齿轮。
本发明旨在提供一用于车辆的可转换的传动系统，包括一传动装置，该传动装置具有一用于连接到一发动机的输入轴和一用于向至少一车轴传递旋转动力的输出轴。该传动装置具有多个可用齿轮比，以获得一最大数量的可用齿轮比。另外，提供一可编程序控制器，用于有选择地控制该传动装置，以利用一第一预定数量的可用齿轮比在一第一操作构型中操作，该第一预定数量的可用齿轮比少于最大数量的可用齿轮比。
根据本发明，可提供可编程控制器，以有选择地控制传动装置利用一第一预定数量的所述可用齿轮比在一第一操作构型中操作和利用一第二预定数量的所述可用齿轮比在一第二操作构型中操作。第一预定数量的可用齿轮比可以大于、小于或等于第二预定数量的可用齿轮比。
第一和第二操作构型对于每一所述可用齿轮比可选择地分别包括第一和第二预定的最大扭矩界限和／或第一和第二预定换档点模式和／或换档策略和／或预定的滑行下降齿轮和／或默认(default)的起动齿轮。
本发明的可转换传动系统可选择地包括第一和第二操作构型，该第一和第二操作构型分别具有从可用齿轮比中选择的第一和第二预定组的前进齿轮比和／或倒车齿轮比。
此外，第一和第二操作构型可选择地分别包括第一和第二预定的换档延迟时间(timing)。
另外，第一预定数量的可用齿轮比可以是任一数量，例如18，而第二预定数量的可用齿轮比可以是等于或小于第一预定数量的一正整数，包括例如7、8、10、12、13或15。
本发明的可转换传动系统具有使用一第二操作构型的能力，其跳过或取消一存在于第一操作构型中的预定的换档，因为一原始的一个可用齿轮比由于齿轮磨损或齿轮失效而不再可用。此外，第二操作构型可包括调节的扭矩界限和调节的换档点之至少其一，以弥补齿轮磨损或齿轮失效。
根据本发明的一实施例，可编程控制器控制该传动装置，以利用最大数量的可用齿轮比在一第一操作构型中操作和利用少于最大数量的可用齿轮比在一第二操作构型中操作。另外，第二操作构型可包括调节的扭矩界限和调节的换档点的至少其一，以弥补齿轮磨损。
本发明还针对一用于操作一传动装置的方法，该装置具有许多可用齿轮比，以获得一最大数量的可用齿轮比，所述方法包括下面的步骤从许多可用齿轮比中选择一第一预定组的所需齿轮比，以建立一第一传动装置操作构型；和确定在至少一个操作条件中的一变化，其需要从许多可用齿轮比中选择一第二预定组的所需齿轮比，以建立一第二传动装置操作构型。所述至少一操作条件可为一车辆驾驶员希望改善性能、过度的齿轮磨损或齿轮损坏、和／或一所希望的车辆应用(例如一自卸卡车或牵引车挂车应用)。
因此，本发明提供一传动系统，其允许一车辆驾驶员改变传动装置总的操作特性。例如，同一传动装置可以被重新配置用于一18速高速公路牵引车挂车或一10速本地输送自卸卡车中。本发明允许利用具有一最大数量之可用齿轮的同一传动装置，就好象传动装置被设计成和制造有较少的齿轮一样。
另外，当发现某齿轮过度磨损或损坏时，本发明的传动系统允许一驾驶员或修理人员有选择地取消从可用传动装置齿轮组中选择的该齿轮。此外，本发明允许重新配置剩余的可用齿轮、换档策略、默认的起动齿轮、倒车齿轮、前进齿轮、扭矩界限、和／或换档点，以顺畅地弥补由于磨损而取消的齿轮。
因此，本发明允许一传动装置制造商具有一单个可转换传动装置样式的增大的产量，以代替多个低产量的不可转换的传动装置样式，从而获得生产效率的提高和较低的制造成本。车辆制造商和修理厂可以订购和存放一单个可转换的传动装置样式而不是多个不同的传动装置样式，这就降低了存货成本和存货周转率。
再者，一车辆驾驶员可以根据需要有效地改变传动装置构型。例如，一车辆驾驶员可以重新配置该传动装置来弥补齿轮磨损，驾驶通过山路，从城市驾驶改为高速公路驾驶。当从具有相对平坦的城市驾驶的一地点购置的一车辆用于一高速山路驾驶时，可以修改一可转换的传动装置。或者，如果传动装置初始安装在一牵引车挂车伐木运输车上，则该传动装置可以被重新配置，然后被取下和被安装到在平坦的城市街道上驱动的一水泥卡车上。
在一可转换传动装置内附加齿轮的增大的重量具有降低燃料效率的缺点。但是，由一自动传动装置的增大的效率和在制造和存货控制方面增大的效率足以抵消该增大的重量之缺点。
通过阅读下列详细描述、权利要求书和附图，可以更清楚地了解本发明的特征和发明内容，下面是附图的一简要描述
图1是本发明之传动装置控制系统的一示意图。
图2是用于根据本发明之一可转换传动装置的代表性传动装置构型的一表。
图3是进一步的代表性传动装置构型的一表。
图1表示根据本发明的一可转换的传动系统20，其具有通过一摩擦离合器机构28有选择地连接到一传动装置26的一输入轴24上的一车辆发动机22。传动装置26还包括一输出轴30，其通过一选择的传动齿轮比以相对于输入轴24之速度降低的一速度被驱动。输出轴30被连接到一车轴上，而车轴进而被连接到驱动轮上。传动装置26可以是任何类型的传动装置，包括例如，诸如在美国专利US3105395；US4735109；US4754665中公开的传动装置，这些专利所公开的内容在此被引为参考。
一可编程电子传动装置控制单元32接收和处理发动机和传动装置数据，包括来自输入轴速度传感器34、输出轴速度传感器36和发动机转速传感器38的数据。传动装置控制单元32输出用于控制传动装置26与离合器28的信号，包括控制传动装置操作器40和离合器操作器42之信号。传动装置操作器40的功能之一是根据来自于传动装置控制单元32的指令信号有选择地换档传动装置26的齿轮。最好是，传动装置操作器40包括一电磁X-Y换档器和横杆，其与一区段式和／或插入式小速比副变速器协同地操作，以有效地和可靠地转换齿轮。但是，也可使用其它合适的传动装置操作器，包括但不限于一气动X-Y换档器和／或阀致动器。
传动装置26包括许多齿轮，它们组合起来限定许多可用的齿轮比，这些齿轮比可以被选择，以将输入轴24连接到输出轴30上。传动装置26内最多数量的齿轮将产生最多数量的可用齿轮比。例如，传动装置26可以具有最多数量的18个可用齿轮比，即一18速传动装置。
传动装置控制单元32包括一用于存储至少一组传动装置操作特性的存储器，其中操作特性限定一传动装置操作构型，包括下列之任一或多个最多数量的可用齿轮比，一组可用齿轮比，从多个可用齿轮比中选择的一组希望的操作齿轮比，用于每一希望的操作齿轮比的一预定的最大扭矩界限，预定组的换档点，默认(default)的起动齿轮比，涉及一预定换档策略的数据，一换高速档的偏移量，一预定的滑行下降齿轮比，一预定组的希望的前进齿轮比，一预定组的希望的倒车齿轮比，预定的换档延迟时间，和／或预定的跳档。可以使用其它合适的传动装置操作特性而不脱离本发明的宗旨。
最好是，传动装置控制单元32可被编程来改变一个或多个上述操作特性，以产生一用于传动装置26的第二操作构型。例如，传动装置控制单元32可以在车辆制造厂被初始编程为一用于一10速直接驱动传动装置的构型，然后根据具体客户的需求，在经销点重新编程转换为一10速超速驱动传动装置。另外，传动装置26可以制造成带有最大数量的可用齿轮比，但被编程为具有一利用少于最大数量的可用齿轮比的构型。例如，传动装置26可以具有最大18个可用齿轮比，但经传动装置控制单元32被编程为具有一仅10速传动装置的构型。日后，如果操作条件变化或者一驾驶员希望一不同的构型，则同一传动装置26可以被重新编程，以具有较少的或较多的所需齿轮比。因此，例如一10速传动装置构型可以被改变成一7、8、13、15或18速传动装置。
此外，本发明的传动系统20允许一车辆驾驶员通过有选择地从传动装置构型中取消磨损的齿轮来弥补一具体齿轮的磨损。这样，如图2和3所示，如果在一8LL速传动装置构型中相应于一14．40齿轮比的齿轮被确定具有过大的磨损或损坏，则该传动装置可以被重新编程，以具有所示的7LL速构型，其不利用一14．40齿轮比。对比图3中的8LL速构型例子与图2中的7LL速构型例子。由此，可极大地延长传动装置26的工作寿命。
当一具体的齿轮比不能被选择或很难选择时，通过驾驶员或者向传动装置控制单元32的反馈，就可以确定一齿轮或齿轮组的过度磨损或损坏。另外，可以用一振动传感器来指示传动装置控制单元32与一阈值相比的一振动值，以确定一具体的齿轮是否被磨损或损坏。或者，可通过保养过程中的视觉检查或任何其它合适的技术来确定齿轮磨损的程度。当确定一齿轮过度磨损时，传动装置控制单元32最好自动地调节传动装置的构型，以取消呈现过度磨损的具体齿轮。可通过自动地跳档该具体的齿轮或重新配置传动装置26来完成这样的取消，以从可用的或所需的齿轮比组中取消该齿轮。例如，假设过度的磨损出现在18速构型的5．16齿轮比的一个齿轮中，则传动装置控制单元32能自动地调节换档策略，以自动地跳过第6个齿轮和避免再使用5．16齿轮比。传动装置26也可再被配置成用一个或多个曾经不希望使用的可用齿轮来替代磨损的齿轮。例如，如果一传动装置原先被配置成具有一7LL速度构型并且被确定具有一3．74齿轮比的第一齿轮具有过度的磨损，则该齿轮可以被未曾使用过的3．20齿轮比替代。该3．20齿轮比对应于一18速传动装置的第九齿轮。参见图2。
或者，传动装置控制单元32可以被编程为重新配置传动装置26，从而以修改的换档点和／或修改的扭矩界限来利用剩余的17个齿轮。再者，传动装置控制单元32可以被编程为将18速传动装置重新配置成一13速构型，该构型不使用在图2所示例子中的一5．16齿轮比。应当注意到，传动装置控制单元32可以被初始编程，以具有被存储在其存储器内的单个或多个传动装置构型，或者经任何合适的外部信号或者装置44进行后续编程，以具有附加的或常规的传动装置构型。
类似地，如果通过视觉检查或车辆驾驶员确定齿轮磨损，则传动装置控制单元32可从一外部装置44接收一个或多个信号，以实现一不同的传动装置构型。这样，通过从可用的或所希望的齿轮比序列中取消那个齿轮的具体齿轮比，从而弥补了齿轮磨损。
本发明的齿轮磨损弥补特征对于当确定第一起动齿轮已经损坏或磨损超过一基准阈值时选择一不同的起动齿轮尤其有用。通过转换成一新的默认起动齿轮，该可转换的传动系统20就可以继续其有用的工作寿命，而不会牺牲平稳的起动能力并能确保非常满意的操纵性能。
已经公开了本发明的优选实施例。但是，本领域的普通技术人员在本发明的教导下可以进行某些修改。因此，应当考虑所附权利要求书来确定本发明的真实范围和内容。
权利要求
1．一用于一车辆的可转换传动系统，包括一传动装置，其具有一用于连接到一发动机的输入轴和一用于向至少一车轴传递动力的输出轴，所述传动装置具有多个可用齿轮比，以获得一最大数量的可用齿轮比；一可编程序控制器，其用于有选择地控制所述传动装置，以利用一第一预定数量的所述可用齿轮比在一第一操作构型中操作和利用一第二预定数量的所述可用齿轮比在一第二操作构型中操作，其中所述第一预定数量的可用齿轮比大于所述第二预定数量的可用齿轮比。
2．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型对于每一所述可用齿轮比分别包括第一和第二预定的最大扭矩界限。
3．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括第一和第二预定的换档点模式。
4．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括第一和第二预定的换档策略。
5．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括第一和第二预定的滑行下降齿轮。
6．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括第一和第二预定的默认起动齿轮比。
7．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括从所述可用齿轮比中选择的第一和第二预定组的前进齿轮比。
8．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括从所述可用齿轮比中选择的第一和第二预定组的前进和倒车齿轮比。
9．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括第一和第二预定换档延迟时间。
10．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第一预定数量的可用齿轮比为18和所述第二预定数量的可用齿轮比为小于18的一正整数。
11．如权利要求10所述的可转换传动系统，其特征是所述第二预定数量的可用齿轮比为7、8、10、12、13和15之一。
12．如权利要求1所述的可转换传动系统，其特征是所述第二操作构型跳过一预定的第一操作构型的换档，因为一初始的一个所述可用齿轮比由于齿轮磨损或损坏而不再可用。
13．如权利要求12所述的可转换传动系统，其特征是所述第二操作构型包括调节的扭矩界限和调节的换档点的至少其一，以弥补齿轮磨损或损坏。
14．一用于一车辆的可转换传动系统，包括一传动装置，其具有一用于连接到一发动机的输入轴和一用于向至少一车轴传递动力的输出轴，所述传动装置具有多个可用齿轮比，以获得一最大数量的可用齿轮比；一可编程序控制器，其用于有选择地控制所述传动装置，以利用最大数量的可用齿轮比在一第一操作构型中操作和利用少于最大数量的可用齿轮比在一第二操作构型中操作。
15．如权利要求14所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型对于每一所述可用齿轮比分别包括第一和第二预定的最大扭矩界限。
16．如权利要求14所述的可转换传动系统，其特征是所述第一和第二操作构型分别包括第一和第二预定的默认起动齿轮比。
17．如权利要求14所述的可转换传动系统，其特征是所述第二操作构型跳过第一操作构型的一预定的换档，因为一初始的一个所述可用齿轮比由于齿轮磨损或损坏而不再可用。
18．如权利要求14所述的可转换传动系统，其特征是所述第二操作构型包括调节的扭矩界限和调节的换档点的至少其一，以弥补齿轮磨损或损坏。
19．如权利要求14所述的可转换传动系统，其特征是所述第一预定数量的可用齿轮比为18和所述第二预定数量的可用齿轮比为小于18的一正整数。
20．如权利要求14所述的可转换传动系统，其特征是还包括一第三操作构型。
21．一用于一车辆的可转换传动系统，包括一传动装置，其具有一用于连接到一发动机的输入轴和一用于向至少一车轴传递旋转动力的输出轴，所述传动装置具有多个可用齿轮比，以获得一最大数量的可用齿轮比；一可编程序控制器，其用于有选择地控制所述传动装置，以利用一少于最大数量之可用齿轮比的第一预定数量的所述可用齿轮比在一第一操作构型中操作。
22．如权利要求21所述的可转换传动系统，其特征是还包括一利用一第二预定数量之所述可用齿轮比的第二操作构型，其中所述第一预定数量的所述可用齿轮比不同于所述第二预定数量。
23．如权利要求22所述的可转换传动系统，其特征是对于每一所述可用齿轮比还分别包括第一和第二预定的换档点模式和第一和第二预定的最大扭矩界限。
24．一用于操作一传动装置的方法，该装置具有许多可用齿轮比，以获得一最大数量的可用齿轮比，所述方法包括下面的步骤从许多可用齿轮比中选择一第一预定组的所需齿轮比，以建立一第一传动装置操作构型；在至少一个操作条件中确定一变化，其需要从许多可用齿轮比中选择一第二预定组的所需齿轮比，以建立一第二传动装置操作构型。
25．如权利要求24的方法，其特征是所述至少一操作条件为过度的齿轮磨损。
26．如权利要求25的方法，其特征是所述至少一操作条件是一所需的车辆应用。
27．如权利要求26的方法，其特征是所述至少一操作条件是用于改进之性能的一车辆驾驶员的愿望。
全文摘要
一车辆用的可转换传动系统,包括一传动装置,其具有连接到发动机的输入轴和向至少一车轴传递动力的输出轴。还具有多个可用齿轮比,以获得最大数量的可用齿轮比。提供一可编程控制器,有选择地控制传动装置,以第一预定数量的可用齿轮比在第一操作构型中操作,第一预定数量的可用齿轮比少于最大数量的可用齿轮比。通过选择地修改操作特性,控制器具有附加的传动装置构型,所述操作特性:可用齿轮比,希望的操作齿轮比,最大扭矩界限,换档点,等。
文档编号F16H61/12GK1281801SQ0012166
公开日2001年1月31日 申请日期2000年7月21日 优先权日1999年7月23日
发明者K·D·斯诺, S·L·梅尔文, M·W·斯塔克斯, D·C·戈克 申请人:易通公司