专利名称：部分自动的杆式换档的机械变速系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手动杆式换档的机械变速系统，该系统具有自动的特征，该自动特征包括一个或多个自动实现的分离器换档(splittershifts)，使发动机自动达到基本上为零的转矩状态、以便换档到空档和/或达到基本上同步状态来啮合目标齿数比，和/或在顺序相关的最高齿数比中的两个或多个齿数比内自动换档。
具体而言，在优选实施方案中，本发明涉及一种手动杆式换档的分离器型组合式机械变速系统，该系统包括电子控制单元、电子控制的发动机和响应于该控制单元的指令输出信号的分离器驱动器。在优选实施方案中，电子控制单元的作用是使在最高的两级齿数比中实现自动换档、自动实现要求手控的单独分离器的换档、并协助联合手动变速杆和分离器的换档。
在现有技术中众所周知应用电子控制单元(即通常基于微处理器的控制器)的全自动和半自动的车用机械变速系统以及全自动或部分自动的换档系统。这种自动化机械变速系统的例子可以参考以下美国专利No.3961546、4361060、4425620、4595986、4631679、4648290、4722248、4850236、5038627、5050079、5053959、5053961、5053962、5063511、5081588、5089962、5089965、5133229、5172609、5231582、5272939、5335566、5435212、5508916和5509867，这些专利公开的内容在此引入作为参考。
在现有技术中已知具有在最高的顺序相关齿数比组之间进行自动换档并在较低的齿数比中要求手动换档的部分自动机械变速系统，如可以参考上述美国专利No.4 722 248和4 850 236以及其公开内容在此引入作为参考的美国专利No.5038627、5393277和5 498195。
在现有技术中已知具有自动分离器换档和手动主部分换档的部分自动机械变速系统，如可以参考上述美国专利No.5435212。
在现有技术中已知范围式(range)、分离器(splitter)或联合范围式和分离器的组合式机械变速系统，如可以参考在此引入作为参考的美国专利No.3 799 022、4 754 665、4 974 468、5 000 060、5 370 013和5 390 561。
在现有技术中已知具有自动辅助装置的部分自动机械变速系统，这种辅助装置例如为手动杆式换档变速装置所用的自动的发动机燃料控制器，如可以参考在此引入作为参考的美国专利No.4 593 580、5 569 115、5 571 059、5 573 477、和5 582 558以及上述共同未决的美国专利申请系列No.08/649 829、08/649 830、08/649 831和08/666 164。这些系统利用自动的发动机燃料控制器和/或由驾驶员发出的换档信号所驱动的范围换档驱动器和/或分离器换档驱动器，从而使原档齿轮脱离啮合和使新的或目标档齿轮啮合，而不需要驾驶员操作离合器踏板(仅在车子起动和停止时需要)或油门踏板。
参看美国专利No.5 509 867可以看到，现有技术包括至少部分自动的车用机械变速系统，该系统可以准确测定在当前车子操作状态下的发动机飞轮转矩值，这个转矩值对于通过数据链路连通电子控制内燃机的车用自动机械变速系统而言是特别有用的，该数据链路符合工业上建立的类似于SAE J 1922、SAE J1939或ISO 11898协议中的型式。
在优选实施方案中，以上所述利用以下关系式可以成功地控制车用自动机械变速系统TEG=TFW+TBEF+TACCES+TACCEL式中，TRH=总的发动机转矩；TEW=发动机飞轮转矩；TBEF=基本的发动机磨擦转矩(包括克服发动机内摩擦的转矩和使厂家安装的发动机附件(即水泵、油泵等)转动的转矩)；TACCES=附件转矩(操作汽车附件例如空调器、风扇、光源等的转矩)；TACCEL=加速发动机的转矩，根据发动机的加速度或减速度和发动机的惯性矩(Ⅰ)计算出来。
代表总发动机转矩(TEG)和基本的发动机摩擦转矩(TBEF)的瞬时值可从数据链路获得。TACCEL=由感测的发动机加速度(可能为负)和发动机的校正惯性矩(Ⅰ)确定。附件转矩(TACCES)是一个不断确定的值，如果车子空转而变速装置处于空档时该值则为净发动机转矩(即TEG-TBEF)，而当车子跑动时，该值以已知基本上线性的方式与发动机的减速速率成正比。
按照本发明，申请人提供一种部分自动的手动杆式换档的车用机械变速系统，该系统与现有技术的尺寸相当的全手动和/或部分自动系统比较，外加成本最少，该系统组合了各种特征，例如(ⅰ)在较高的两个顺序相关的齿数比中进行自动换档；(ⅱ)自动实现要求手控的单独分离器的换档；(ⅲ)自动燃料控制和对联合的分离器和杆式换档进行的分离器换档和/或(ⅳ)选择性的作为常规的全手动分离器变速装置操作而不需要使系统制动。
提供一种车用变速系统可以实现上述特征，该系统包括手动杆式换档的分离器变速装置；电子控制的发动机；可以选择“换高速档”和“换低速档”的选择器；分离器驱动器，它由ECU的指令信号操作；以及属于发动机ECU和/或一个独立系统ECU中的控制逻辑线路，用于处理输入信号和向上述发动机和上述分离器驱动器发送指令输出信号。
因此，本发明的目的是提供一种新的改进的部分自动的手控杆式换档的分离器型车用机械变速系统。
下面结合
优选实施方案，由此可以更加明白本发明的该目的和优点以及其它目的和优点。
图1A-1B是平面图，示出联合范围型和分离器型的组合式变速装置；图2示出图1变速装置的现有技术换档模式；图3是示意图，以方块图格式示出更为有利地应用本发明控制单元实现半自动换档的变速装置。
图4A-4B分别是操作选择器开关的放大侧视图和顶视图；图5A-5F是示意图，以流程图格式示出图3系统的控制逻辑。
在下面说明优选实施方案时仅仅是为了方便才使用了某些专门术语，这些术语不是限定性的。术语“向上”、“向下”、“向右”和“向左”表示在所参考的附图中的方向。术语“前部”和“后部”分别指按常规装在汽车中的传动链部件的前端和后端，因而分别指如图1A所示的不同传动链部件的左侧和右侧。术语“顺时针”和“逆时针”是指从如图1A所示的汽车的左侧方向观察时的转动方向。上述术语包括上述的词、该词的派生词以及相似含意的词。
术语“组合式变速装置”是指具有主变速部分和辅助传动链单元的变速装置或变速齿轮装置，该辅助传动链单元例如为串联的辅助变速部分，因此在辅助变速部分中进一步选择的齿轮减速可以结合在主变速部分中选择的齿轮减速上。本文所用的术语“换高速档”是指从较低速度的齿数比换档到较高速度的齿数比，而本文所用的术语“换低速档”是指从较高速度的齿数比换档到较低速度的齿数比。
图1A和1B示出联合范围型和分离器型的组合式变速装置10，该装置特别适合用于本发明的部分自动的手控杆式换档的汽车变速系统。变速装置10包括主变速部分12，该部分与辅助变速部分14串联，辅助变速部分14具有范围型和分离器型两种齿轮传动。变速装置10通常装在一个单一的多件外壳16中，并包括输入轴18，该轴由原动机例如狄塞尔发动机通过一个可选择性地脱开、但正常情况下接合的主摩擦离合器驱动。
在主变速部分12中，输入轴18上装有用以驱动至少一个副轴组件22的输入齿轮20。如在现有技术中周知的以及在美国专利No.3 105 395和3 335 616中例示的，该输入齿轮20同时驱动多个基本上相同的主部分副轴组件，使其在基本上相同的转速下转动，上述专利在此引入作为参考。各个主部分副轴组件包括由外壳16中的轴承26和28支承的主部分副轴24，并具有固定在该轴上的主部分副轴齿轮30、32、34、36和38。许多主部分驱动齿轮或主轴齿轮40、42和44围绕变速装置的主轴46，并在每一次通过滑动离合器套环48和50使该齿轮可选择地连接于主轴46而随主轴转动，如现有技术所周知的。也可以利用离合器套环48将输入齿轮20连接于主轴46，以便在输入轴18和主轴46之间形成直接的传动关系。通常，离合器套环48和50分别由与变速杆外壳组件56相结合的换档叉或叉架52和54沿轴向定位，该换档叉可以为多换档轨条式或单一换档的轴式，如现有技术周知的那样，该换档叉由变速杆57手动控制。离合器套环48和50在优选实施方案中是周知的不同步的双向牙嵌式离合器型。
利用刚性离合器来啮合和脱开齿数比的图1A-1B所示类型的变速装置被称作为“机械”变速装置。
主部分的主轴齿轮44是换向齿轮，通过常规的中间空转齿轮57(见图1A)始终啮合副轴齿轮38。主部分的副轴齿轮32用于向动力输出装置等施加动力。牙嵌式离合器48和50是三位置离合器，因为它们可以配置在如图所示的居中的沿轴向不偏移的非啮合位置、向右的完全啮合位置、或向左的完全啮合位置。
辅助变速部分14与主变速部分12串联，属于三层四速的联合的分离器/范围型，如在此引入作为参考的美国专利No.4 754 665和5 390561所示。主轴46伸入辅助部分14，并在输出轴58的内端作成轴颈，该输出轴58从变速装置的后端伸出。
辅助变速装置14包括许多基本上一样的辅助副轴组件60(见图1A)，各个组件60包括辅助副轴62，该副轴由外壳16上的轴承64和66支承并带有三个固定的以便随轴转动的辅助部分副轴齿轮68、70和72。辅助副轴齿轮68总是啮合于辅助部分分离器齿轮74并支承该齿轮74。辅助副轴齿轮70总是啮合辅助部分的分离器/范围齿轮76并支承该齿轮76，该齿轮76在接近于主轴46之共轴内端部的输出轴58的端部围绕该输出轴58。辅助部分副轴齿轮72总是啮合辅助部分的范围齿轮78并支承该齿轮78，该范围齿轮围绕输出轴58。
利用滑动的双侧牙嵌式离合器套环80来选择性地将分离器齿轮74或分离器/范围齿轮76连接于主轴46，而利用两位置同步离合器组件82来选择性地将分离器/范围齿轮76或范围齿轮78连接于输出轴58。双动牙嵌式离合器套环80的结构和功能基本上与用在主变速部分12中的滑动式离合器套环48和50的结构和功能相同，而双动同步的离合器组件82的功能基本上与现有技术的双动同步离合器组件的结构和功能相同，其例子可以参看在此引入作为参考的美国专利No.4 125 179和4 462489。
分离器的牙嵌式离合器80是双侧的或双动的离合器组件，该组件可以选择性地分别定位于最右边的位置或最左边的位置，以使齿轮76或齿轮74啮合于主轴46。在现有技术中，但不是在本发明优选实施方案的系统中，分离器的牙嵌式离合器80利用双位置活塞驱动器86控制的换档叉84沿轴向定位，如在现有技术中已知的，该驱动器可由开关按钮上的驾驶员选择开关(例如按钮等)操作。双位置同步离合器组件82也是双位置离合器，该离合器可选择定位在其最右边的位置或最左边的位置，以便使齿轮78或齿轮76可选择地分别连接于输出轴58。离合器组件82利用换档叉88定位，该换档叉又由双位置活塞装置90操作。
参考图1A-1B和2可以看到，通过将分离器离合器80和范围离合器82二者选择性地轴向定位在其前部和后部轴向位置可以构成四个完全不同的主轴转动和输出轴转动之比。因此辅助变速部分14是联合范围型和分离器型的三层辅助部分，可以在其输入(主轴46)和输出(输出轴58)之间提供四个可选择的速度或传动比。主部分12提供一个换向的和三个可以选择的前行速度。然而，可选择的主部分前行齿数比中的其中一个、即与主轴齿轮42相结合的低速齿数比不能用在高速范围中。因此变速装置10可以正确地表示为“(2+1)×(2)×(2)”型的变速装置，根据分离低齿数比的需要性和实用性，可提供九个或十个可选择的前行速度。虽然离合器82即范围离合器应当是同步的，但双动离合器套环80即分离器离合器不要求同步。
如上述美国专利No.4 944 197所公开的，选择主部分的齿数比并用变速杆手动实现其啮合，而用远距离的驱动器实现分离器换档。手动或自动地选择范围换档，并用远距离的双位置驱动器实现该范围换档。可以提供单独的范围控制按钮/杆，可以利用系统控制器控制范围换档，或如图2所示，可以利用杆操作的“双H”式控制器。范围驱动器和分离器驱动器以及这种控制在现有技术中是众所周知的，参见在此引入作为参考的美国专利No.4 788 889。
图2示意出换档变速装置10的现有技术换档模式。在各个变速杆位置沿垂直方向的标度表示分离器换档，而沿“H”模式的“3/4和5/6”侧向“H”模式的“7/8和9/10”侧的水平方向移动则表示从变速装置的低速范围换档到高速范围。
为实现变速装置10的范围选择的换档，这种换档除将变速杆移到如图2所示的换档模式的最右侧之外不需要操作者驱动任何控制单元，提供了范围控制阀组件，以便向位于活塞组件90的从动阀92提供信号，从而使换档叉88换档。或者，ECU可以控制适当的范围换档。
在本发明的优选实施方案中，包括连接于辅助部分14的主部分12的变速装置10的前行换档是通过图3的汽车半自动变速系统100半自动地实现/参与的。主部分12包括输入轴18，该输入轴18由主离合器104可操作地连接于汽车发动机102的驱动轴或曲轴101，辅助部分14的输出轴58通常用传动轴可操作地连接于汽车的驱动轮(未示出)。
按照规定的换档模式，利用手动定位变速杆57可以手动选择主变速部分12中的变速齿数比，使其啮合所需的主部分12中的特定变速齿数比。如下面要说明的，主离合器104的操作(除使车子进入静止状态或从静状态起动时外)和手控同步是不需要的。所述系统包括一种装置，该装置可使意向变成信号、从而换档到目标齿数比并将自动采取行动以尽量减小或解除转矩锁定状况，如果需要，能够从啮合的主部分齿数比更容易地换档到主部分的空档，并能够在换档到空档时自动地和快速地完成所需的分离器换档。在检测到空档状态时，系统将使发动机以基本上同步速度转动，以便啮合目标齿数比。
系统100包括检测发动机转速(ES)的传感器106、检测输入轴转速(IS)的传感器108和检测输出轴转速的(OS)的传感器110，并提供表示这些速度的信号。众所周知，离合器104啮合，变速装置以已知齿数比啮合，ES=IS=OS*GR(见美国专利No.4 361 060)。
发动机102用电子装置控制，包括电子控制器112，该控制器连通于电子数据链路(DL)上，该线路按照工业标准协议例如SAE J-1922、SAE J-1939、ISO 11898等操作。油门位置(操作者要求)是选择换档点和在其它的控制逻辑线路中需要的参数。可以设置单独的油门位置传感器113，或可以从数据链路中检测油门位置(THL)。总的发动机转矩(TEG)和基本发动机摩擦转矩(TBEF)也可以从数据链路上得到。
人工离合器踏板115控制主离合器，传感器U4提供指示离合器接合或脱开状态的信号(CL)。离合器的状态还可以通过比较发动机速度和输入轴速度来确定。分离器的驱动器116按照指令输出信号来操作分离器的离合器82。变速杆57具有包括选择开关120的按钮118，利用该开关可以传感驾驶员的换档意向。选择开关120的优选实施方案见图4A-4B。开关120包括主体120A，在该主体中可转动地装有摆动件120B。该摆动件受弹簧偏压到达图中所示的居中的不偏移位置。操作者可以按压摆动件的表面120C或120D，使摆动开关分别沿箭头120E或120F的方向转动，从而分别选择换高速档或换低速档。如下面要详细说明的，摆动件可以沿箭头方向转动，然后松开，以产生“换高速档”或“换低速档”脉冲，或者可以转动到并保持在“换高速档”或“换低速档”的位置，以达到到不同的控制结果。可以用摆动件来提供多个脉冲以要求跳跃换档(见美国专利No.4 648 290)。或者可以用双稳开关、压力敏感表面、单独的“换高速档”和“换低速档”按钮等来替代摆动件。
驾驶员的控制显示装置124包括图示的六位置的换档模式，该模式具有代表各个可选择啮合位置的可个别发光的显示元件126、128、130、132、134和136。换档模式显示元件的每半个(即128A和128B)优选可以单独地发光，使得该显示可以告诉驾驶员对应于啮合齿数比和/或目标齿数比的变速杆和分离器的位置。在优选实施方案中，啮合齿数比由始终发光指示，而目标齿数比由闪光指示。
系统包括控制单元146，该装置优选为在上述美国专利No.4 595986；4 361 065和5 335 566中例示的那种基于微处理器的控制单元，用于接收输入信号148并按照预定的逻辑规则处理该信号，以便将指令输出信号150发送给系统驱动器例如分离器部分的驱动器116、发动机控制器112和显示单元124。可以利用单独的系统控制器146，或利用连通于电子数据链路的发动机ECU 112。
如在共同未决的美国专利申请系列No.08/597 304中所示，分离器的驱动器116优选为三位置装置，使得可以选择和保持分离器部分的空档。或者，在分离器的离合器80处于中间的非啮合位置时可以通过切断分离器的驱动器的动力来提供“准”分离器空档。
图5A-5F以流程图格式示出本发明优选实施方案的操作。
除了更完全自动的9-10和10-9分离器换档之外，前行的动态的单独分离器换档、例如3-4和4-3换档可以在驾驶员请求下利用选择开关120自动的执行。例如，假定为一个三位置的分离器的驱动器，当通过在啮合于第一、第三、第五或第七位置时接收到一个单一的“换高速档”的信号、或在啮合于第二、第四、第六或第八位置接受到一个单一的“换低速档”的信号而检测到需要分离器换档时，ECU146将向驱动器116发出指令，将驱动器移到空档，并向发动机控制器112发出指令，以尽量减小或解除转矩。通过使发动机在零飞轮转矩值附近高速脉动便可以实现这一点(见上述美国专利No.4 850 236)。一旦检测到分离器的空档，发动机将在当前的输出轴速度下受控到达目标齿数比的基本上同步的发动机速度(ES=IS=OS*GRT±ERROR)。基于反应次数、轴速度和加速度而言，在刚好不同步时产生啮合以防止离合器对撞。这种一般类型的自动分离器换档例示于上述美国专利No.4 722 248和5 435 212中。
更完全自动的9-10和10-9的分离器换档可以以同样方式实现，但由ECU按照预定的换档程序起动，而不用选择开关120。
通过在一段时间内将输入轴/输出轴转速之比与已知的齿数比比较(IS/OS=GRi=1到10±Y )可以检测变速器10的啮合和空档(不啮合)状态。可以利用位置传感器来代替或附加于输入轴和输出轴速度逻辑线路。
在同步化以啮合目标齿数比时，使发动机达到或保持高于或低于(优选低于)真实同步速度(ESSYNCHRO=OS×GRT-45r/min)约30-100r/min(优选约为60r/min)的速度，以达到高质量的牙嵌式离合器的接合而不会发生对撞。为验证目标齿数比的啮合，系统在约100～400毫秒的时间内寻求等于输出轴速度与目标齿数比的乘积再加上或减去约10～30r/min(IS=(OS*GRT)±20r/min)的输入轴速度。
上述逻辑线路使得可以根据输入和输出轴速度确定变速器的啮合和空档状态，不存在由于发动机为啮合目标齿数比而同步所引起的假啮合检测(见共同未决的美国专利申请系列No.08/790 210)。
当处于偶数编号的齿数比(即处于高的分离器齿数比)和要求单次换高速档时，变速杆换高速档(伴随分离器的换低速档)是合适的并且如果驾驶员要求，则系统可以自动协助完成这一换档。同样，当处于奇数编号的齿数比(即处于低分离器齿数比)和要求单次换低速档时，则变速杆换低速档(伴随分离器的换高速档)是合适的并且如果驾驶员要求，则系统可以自动协助完成这一换档。应注意到，在系统100中，可以自动完成单独分离器的换档，而伴随着分离器换档的变速杆的换档则要求驾驶员操作该杆并操作主部分的牙嵌式离合器。
在要求联合变速杆和分离器的换档时，简单地将适当方向(与保持摆动件120B在适当偏移位置的方向相反)的选择器的单脉冲取作为适当的分离器换档的请求，而没有任何自动协助，并且分离器将被预选换档到适当的分离器位置，并且当操作者手控换档到空档或者解除转矩时，分离器正好如此操作。然后要求驾驶员啮合适当的主部分齿数比，而不受控制器148的干预，这基本上与全手动的分离器型变速器的操作完全相同。
如果驾驶员希望对联合变速杆和分离器的换档进行自动协助，则使选择器的摆动件120B移到和保持(至少50毫秒～1秒)在适当位置以请求协助换高速档或低速档。控制器148在收到这种请求时将自动地使(在约2～5秒的时间内)发动机加注燃料，使其在零飞轮转矩附近高频脉动，由此可减少或消除转矩锁定状况，并使操作者可以容易地手控换档到主部分的空档(见美国专利No.4 850 236和5 573 477)。显示器124将使旧的齿数比以始终发光指示和以闪光或其它方式指示已选择的齿数比。ECU 148将通过使输入轴速度(IS)/输出轴速度(OS)之比与已知的齿数比相比较而检测空档状态。也可以采用位置传感器，或者联合使用位置传感器。逻辑线路将识别作为现时齿数比GRC直接或间接函数的目标齿数比GRT和请求换档的方向。
当检测到主部分空档时，对应于已脱开的齿数比的显示元件将不发光，将自动地使分离器换档到适当的分离器齿数比，并自动地使发动机(在约2～5秒期间内)以基本上同步速度(ES=OS*GRT)转动，以啮合目标齿数比(GRT)，从而使得操作者可以容易地手工操作变速杆57以啮合指示出的主部分齿数比。优选地，自动地使发动机以偏离真实同步速度的速度转动或在该真实同步速度的附近高频脉动(见美国专利No.5 508 916和5 582 558)。在检测到啮合目标齿数比时，对应于新啮合齿数比的显示指示元件将稳定发光，并且发动机燃料控制将返回到操作者。由此完成协助的联合变速杆和分离器的换档，而不需要操作者操作离合器踏板115或油门踏板113。
如上所述，可以表示跳跃换档的要求，方法是提供多个脉冲或一个脉冲，接着使选择器保持在偏移位置上。例如，假定操作在第六啮合位置，其后迅速使摆动件120B保持在“换低速档”的偏移位置上的“换低速档”脉冲可以被取作为协助6-4跳跃式换低速档的请求。在显示器上的“4”指示件将闪光，燃料将受到控制，使得在零飞轮转矩附近高频脉动，从而可以容易地将变速杆移到空档，并在检测到空档之后，造成基本上同步状态，以便平滑地啮合3/4主部分齿数比的齿轮。对于4-6换档，不需要任何分离器换档。在确认第四齿数比被啮合时，“4”指示件将发光，并且燃料控制返回到操作者。同样，其后迅速使选择器保持在“换低速档”的偏移位置上的两个“换低速档”脉冲可以被取作为协助6-3跳跃换低速档的请求。并且，如果在现时车辆的操作条件下是许可的，则ECU 146将自动地命令燃料控制器112和分离器驱动器116协助这种换档。
在位于“A”位置136时或换档到“A”位置136(即9/10)之后，ECU146将命令燃料控制器112和分离器驱动器116自动地选择和完成适当的9-10和10-9换档。在上述美国专利No.4 722 248、4 850 236和5 498 195中公开了在较高齿数比组内的自动操作。Eaton公司和Dana公司售卖具有这种特征的系统，商标分别为“Super 10 Top-2”和“Antomate-2”。
为了移出“A”位置，操作者可以简单地使用离合板踏板115、油门踏板113和变速杆57，执行全手动换档，换到其他的齿数比。如果要求协助的杆从“A”换档到第八(或较低的齿数比)，则可以使选择器摆动件120B保持在“换低速档”的位置，这将使ECU146命令燃料控制器112和/或分离器驱动器116协助变速杆或联合的变速杆和分离器从啮合的“A”齿数比(第九或第十)换档到选择的目标齿数比。当位于“A”位置时，ECU将无视选择器的脉冲(和“换高速档”的继续偏移)。
虽然优选实施方案没有采用使系统不动作的操作者双位(on/off)开关，但考虑到，应提供容错方式，这样，驾驶员可以使用选择器120来选择分离器换档，或者在不能这样操作时，变速装置10可以作为宽档级的全手动的五速或至少三速(1/2、3/4和5/6)变速装置来操作，以便慢行回家和/或退出行驶道路。
按照本发明的控制，解除转矩的燃料供给将包括使发动机产生一个总转矩(TEG)，该转矩将导致在零飞轮转矩(TFW=0)附近高频脉动。如上述美国专利No.5 508 916所述，可以利用类似的脉动方法来保证与目标齿数比有关的牙嵌式离合器部件的完全接合。
在完成换档及确认以后，供给燃料的控制回到操作者。除停车或从停车到开动的操作之外，规定不使用离合器踏板115。如果在换档操作期间离合器用手动脱开，则油门控制立即回到操作者。
虽然以某种程度的特殊性说明了本发明，但是应当明白，优选实施方案的说明仅仅是作为举例，在形式和细节上可以进行许多改变而不违背如下面申请专利的本发明的精神和范围。
权利要求
1．一种部分自动的变速系统，包括燃料受控的发动机；按照指令输出信号控制发动机燃料供给的发动机控制器；分离器型的多速机械变速装置，它具有由发动机驱动的输入轴、输出轴、由手动变速杆换档的主变速部分、以及具有与主变速部分串联的分离器高齿数比和分离器低齿数比的两速分离器部分；可以按照指令输出信号使分离器部分换档的分离器驱动器；操作者选择器，其受偏压而处于非偏移位置并可克服上述偏压而转到选择换高速档换档到目标齿数比的第一偏移位置和选择换低速档换档到目标齿数比的第二偏移位置；以及控制单元，用于接收输入信号，并按照预定的逻辑规则处理该信号，以发出指令输出信号，上述逻辑规则具有以下作用如果在上述分离器部分处于分离器低齿数比时上述选择器已经转到其上述第一偏移位置，或如果在上述分离器部分处于分离器高齿数比时上述选择器已经转到其上述第二偏移位置，则上述逻辑规则使得可以自动地实现使所需的分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比。
2．如权利要求1所述的变速系统，其特征在于，自动实现所需的分离器部分换档包括以下步骤(ⅰ)促使上述分离器部分脱离啮合而同时使发动机输出转矩尽可能减小；(ⅱ)在检测到分离器部分脱离啮合时，使上述发动机以大体上同步速度转动，以便啮合目标齿数比；(ⅲ)一旦达到上述的大体同步速度，便使上述分离器部分以其所需的分离器齿数比接合。
3．如权利要求1所述的变速系统，其特征在于，如果在上述分离器处于分离器高齿数比位置时使选择器偏移到其上述第一偏移位置且停留时间小于第一段时间然后松开，或者如果在上述分离器部分处于上述分离器低齿数比位置时使上述选择器偏移到其上述第二偏移位置且停留时间小于上述第一段时间然后松开，则上述逻辑线路可以自动地使上述分离器部分在检测到主变速部分处于空档状态时换档到目标齿数比所需的分离器齿数比。
4．如权利要求2所述的变速系统，其特征在于，如果在上述分离器位于分离器高齿数比位置时使选择器偏移到其上述第一偏移位置且停留时间小于上述第一段时间然后松开，或者如果在上述分离器部分位于上述分离器低齿数比位置时使上述选择器偏移到其上述第二偏移位置且停留时间小于上述第一段时间然后再松开，则上述逻辑线路可以自动地使上述分离器部分在检测到主变速部分处于空档位置时换档到目标齿数比所需的分离器齿数比。
5．如权利要求1所述的变速系统，其特征在于，如果在上述分离器部分位于分离器高齿数比位置时使上述选择器转到其上述第一偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，或者如果在上述分离器部分位于分离器低齿数比位置时使上述选择器转到其上述第二偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，则上述逻辑电路可以(ⅰ)自动地使上述发动机产生基本上为零的输出转矩，直到检测到变速装置的空档状态或一段时间结束；(ⅱ)在检测到变速装置的空档状态时使上述分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比；以及(ⅲ)使上述发动机以基本上同步速度转动，以便啮合目标齿数比。
6．如权利要求2所述的变速系统，其特征在于，如果在上述分离器部分位于分离器高齿数比位置时使上述选择器转到其上述第一偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，或者如果在上述分离器部分位于分离器低齿数比位置时使上述选择器转到其上述第二偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，则上述逻辑线路可以(ⅰ)自动使上述发动机产生基本上为零的输出转矩，直至检测到变速装置的空档状态或一段时间结束；(ⅱ)在检测到变速装置的空档状态时，使上述分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比；以及(ⅲ)使上述发动机以基本上同步速度转动，以便啮合目标齿数比。
7．如权利要求3所述的变速系统，其特征在于，如果在上述分离器部分位于分离器高齿数比位置时使上述选择器转到上述第一偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，或者如果在上述分离器部分位于分离器低齿数比位置时使上述选择器转到其上述第二偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，则上述逻辑电路可以(ⅰ)自动地使上述发动机产生基本上为零的输出转矩，直至检测到变速装置的空档状态或一段时间结束；(ⅱ)在检测到变速装置的空档状态时使上述分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比；以及(ⅲ)使上述发动机以基本上同步速度转动，以便啮合目标齿数比。
8．一种部分自动的变速系统，包括燃料受控的发动机；按照指令输出信号控制发动机燃料供给的发动机控制器；分离器型的多速机械变速装置，它具有由发动机驱动的输入轴、输出轴、用手控变速杆换档的主变速部分、以及具有与主变速部分串联的分离器高齿数比和分离器低齿数比的两速分离器部分；分离器驱动器，用于按照指令输出信号使分离器部分换档；操作者选择器，其受到偏压而处于非偏移位置，并可以克服上述偏压而转到选择换高速档换档到目标齿数比的第一偏移位置和选择换低速档换档到目标齿数比的第二偏移位置；以及控制单元，用于接收输入信号并按照预定的逻辑规则处理该信号，以便发出指令输出信号，上述逻辑规则起以下作用(ⅰ)确定作为现已啮合齿数比的函数的目标齿数比和所要求的换档方向；(ⅱ)对于只要求分离器部分换档的换档，可以自动地使上述分离器部分换档到上述目标齿数比的适当位置；以及(ⅲ)对于要求上述主变速部分手动换档的换档，可以检测主变速部分的空档，然后自动使上述分离器部分在检测到主部分的空档状态时换档到目标齿数比的分离器齿数比。
9．如权利要求8所述的变速系统，其特征在于，在检测到上述传感器的大于预定时间的换高速档或换低速档的偏移时，对于只要求分离器部分换档的换档，自动地使上述分离器部分换档到目标齿数比的适当分离器位置，而对于要求主变速部分手控换档的换档，则在检测到主变速部分空档状态的同时使上述发动机产生基本上为零的输出转矩，在检测到主变速部分的空档状态时，使上述分离器部分换档到上述目标齿数比的合适的分离器位置，并使上述发动机以基本上同步速度转动，以便在现时输出轴速度下啮合上述目标齿数比。
10．一种用于控制部分自动变速系统的方法，该系统包括燃料受控的发动机；按照指令输出信号控制发动机燃料供给的发动机控制器；分离器型的多速机械变速装置，它具有由发动机驱动的输入轴、输出轴、用手控变速杆换档的主变速部分、以及具有与主变速部分串联的分离器高齿数比和分离器低齿数比的两速分离器部分；分离器驱动器用于按照指令输出信号使分离器部分换档；操作者选择器，其受偏压而位于非偏移位置，并可克服上述偏压而转到选择换高速档换档到目标齿数比的第一偏移位置和选择换低速档换档到目标齿数比的第二偏移位置；以及控制单元，用于接收输入信号并按照预定的逻辑规则处理该信号，以便发出指令输出信号，上述方法包括如果在上述分离器部分位于分离器低齿数比时已使上述选择器转到其上述第一偏移位置，或者如果在上述分离器部分位于分离器高齿数比时已使上述选择器转到其上述第二偏移位置，则可以自动地实现使所要求的分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，自动实现所需的分离器部分换档包括以下步骤(ⅰ)促使上述分离器部分脱离啮合，同时使发动机输出转矩尽可能减小；(ⅱ)在检测到分离器部分脱开啮合时，使上述发动机以大体上同步速度转动，以啮合目标齿数比；(ⅲ)在达到上述的大体同步速度时，使上述分离器部分以其要求的分离器齿数比接合。
12．如权利要求10所述的方法，还包括如果在上述分离器位于分离器高齿数比的位置时使选择器偏移到其上述第一偏移位置且停留时间小于第一段时间然后松开，或者如果在上述分离器部分位于上述分离器低齿数比的位置时使上述选择器偏移到其上述第二偏移位置且停留时间小于上述第一段时间然后再松开，则可以自动地使上述分离器部分在检测到主变速部分位于空档状态时换档到目标齿数比所要求的分离器齿数比。
13．如权利要求11所述的方法，还包括如果在上述分离器处于分离器高齿数比位置时使上述选择器偏移到其上述第一偏移位置且停留时间小于上述第一段时间然后再松开，或者如果在上述分离器部分位于上述分离器低齿数比位置时使上述选择器偏移到其上述第二偏移位置且停留时间小于上述第一段时间然后再松开，则可以自动地使上述分离器部分在检测到主变速部分位于空档状态时换档到目标齿数比所要求的分离器齿数比。
14．如权利要求10所述的方法，还包括如果在上述分离器部分位于分离器高齿数比位置时使上述选择器转到其上述第一偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，或者如果在上述分离器部分位于分离器低齿数比的位置时使上述选择器转到其上述第二偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，则(ⅰ)可自动地使上述发动机产生基本上为零的输出转矩，直至检测到变速装置的空档状态或一段时间结束；(ⅱ)一旦检测到变速装置的空档状态，便使上述分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比；以及(ⅲ)使上述发动机以基本上同步的速度转动，以便啮合目标齿数比。
15．如权利要求11所述的方法，还包括，如果在上述分离器部分位于分离器高齿数比位置时使上述选择器转到其上述第一偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，或者如果在上述分离器部分位于分离器低齿数比位置时使上述选择器转到其上述第二偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，则(ⅰ)自动地使上述发动机产生基本上为零的输出转矩，直至检测到变速装置的空档状态或一段时间结束；(ⅱ)在检测到变速装置空档状态时便使上述分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比；以及(ⅲ)使上述发动机以基本上的同步速度转动，以便啮合目标齿数比。
16．如权利要求12所述的方法，还包括如果在上述分离器部分位于分离器高齿数比位置时使上述选择器转到其上述第一偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，或者如果在上述分离器部分位于分离器低齿数比位置时使上述选择器转到其上述第二偏移位置且停留时间大于上述第一段时间，则(ⅰ)自动地使上述发动机产生基本上为零的输出转矩，直到检测到变速装置的空档状态或一段时间结束；(ⅱ)当检测到变速装置空档状态时便使上述分离器部分换档到目标齿数比的分离器齿数比；以及(ⅲ)使上述发动机以基本上同步速度转动，以便啮合目标齿数比。
全文摘要
提供一种部分自动变速系统(100)和控制该系统的方法。该系统包括手动换档的分离器变速装置(10),该变速装置具有分离器部分(14)和手控换档的主部分(12)。分离器部分在系统的ECU(146)控制下由分离器驱动器(116)控制。操作者具有选择器(120),以便选择换高速换档和换低速档。优选在较高的齿数比组(A(9/10))内的换档是全自动的。
文档编号F16H63/44GK1215671SQ98116230
公开日1999年5月5日 申请日期1998年8月7日 优先权日1997年8月7日
发明者T·A·格尼瑟, R·K·马凯维奇, J·A·斯特拜 申请人:易通公司