專利名稱：用于在撞齒或扭矩鎖定狀態(tài)下滑動離合器嚙合的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個用于控制車輛的自動機械變速器的動作的系統(tǒng)和方法，更具體地說，是涉及用于探測撞齒和/或扭鎖定狀態(tài)以及采取措施以克服這些狀態(tài)的這樣一種系統(tǒng)和方法。
眾所周知，自動機械變速系統(tǒng)包括機械變速器和控制裝置，以及自動地使機械變速器和控制裝置換檔的執(zhí)行機構，該機械變速系統(tǒng)通常根據(jù)傳感器的輸入和設定的邏輯法則用電子控制。這種系統(tǒng)的例子可以參見美國專利No.4,648,290、No.4,642,771、No.4,595,986、No.4,527,447、No.4,361,060、No.4,140,031以及No.4,081,065，上述專利所公布的內容出于參考被引用到本發(fā)明中。這種系統(tǒng)可以參見SAE(美國汽車工程師協(xié)會)報告No.831776，該報告標題為“自動機械變速器控制裝置”，該報告所公布的內容出于參考被引用到本發(fā)明中。參見下述文件可以了解，用于自動變速器的故障容限邏輯程序，即，美國專利No.4,922,425、No.4,849,899以及No.4,899,279，上述專利文件所公布的內容出于參考被引用本發(fā)明中。
在現(xiàn)有技術中，下述電子的和其它的發(fā)動機燃料控制系統(tǒng)是公知的，在該系統(tǒng)中，不管操作者如何設定節(jié)氣門踏板，輸送到發(fā)動機的燃料可被調節(jié)，以提供所需的發(fā)動機轉速。美國專利No.4,081,065、No.4,361,060、No.4,792,901以及參見SAE(美國汽車工程師協(xié)會)J1922和SAEJ1936發(fā)動機電子控制標準，以及有關標準SAEJ1708、J1587和J1843，所有這些內容出于參考被引用到本發(fā)明中。
對于自動變速系統(tǒng)，具體地說對于那些從手動非同步機械變速器派生而來的自動變速系統(tǒng)，例如當車輛從停車狀態(tài)開始起動時可能出現(xiàn)撞齒和齒噪聲的情況。當牙嵌式離合器零件的齒端面形成對接而不形成軸向的互相嚙合時，例如當齒輪的嚙合開始，滑動離合器的轉速同齒輪轉速相等或幾手相等時出現(xiàn)撞齒。最后，兩個牙嵌式離合器零件的速度將會改變，并出現(xiàn)滑動，從而在隨后的嚙合期間產生齒輪噪聲(咔嗒聲)。當隨著離合器零件之一轉動以克服碰撞而碰撞的牙嵌式離合器齒的端部進入相對磨削轉動狀態(tài)而不是軸向互相嚙合的狀態(tài)時，會出現(xiàn)齒輪噪聲。在這樣的變速器系統(tǒng)中，特別是如果主摩擦離合器或扭矩分離離合器沒有被嚴密監(jiān)測，就需要設定邏輯程序，以探測和克服這樣的撞齒或齒噪聲的狀況。
此外，在變速器齒輪換檔過程中，由于扭矩鎖定的緣故，可能不會完全地使滑動離合器嚙合。當由于傳遞扭矩而存在一個比試圖使離合器滑入完全嚙合狀態(tài)的輸入力更大的摩擦力時，會出現(xiàn)扭矩鎖定狀態(tài)。在扭矩鎖定期間，突然的扭矩降低或反向可能使齒輪完全嚙合，但是直到那個情況出現(xiàn)為止，齒輪的全部功率消耗都是通過該局部嚙合的。在一般扭矩鎖定狀態(tài)下，直到出現(xiàn)扭矩反向，滑動離合器才會進一步嚙合。同樣的情況也出現(xiàn)在發(fā)生撞齒狀況的期間。
從撞齒和齒噪聲恢復過來的傳統(tǒng)方法一直是持續(xù)將離合器齒圈和齒輪推向嚙合，或者多次地使變速箱再循環(huán)至空檔，并重新開始嚙合，直到完成。上述方法已由轉讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利No.5,099,711所公布，在這里出于參考被引用到本發(fā)明中。
本發(fā)明是一種用于控制變速器中的換檔過程的系統(tǒng)和方法，其中，換檔執(zhí)行機構產生一個力，以實現(xiàn)離合器齒圈和齒輪的嚙合。該方法包括，當離合器齒圈和齒輪的不完全嚙合狀態(tài)出現(xiàn)時進行探測，即顯示或撞齒或顯示扭矩鎖定狀態(tài)，并且當探測到不完全嚙合狀態(tài)時，使換檔執(zhí)行機構在較低的和較高的力之間脈動，以使離合器齒圈和齒輪產生擾動，從而脫離不完全嚙合狀態(tài)。
探測步驟包括檢查離合器齒圈或在操作上與分離器齒圈連接的換檔導軋的軸向位置。最好是，對換檔執(zhí)行機構發(fā)送具有調制脈沖寬度和大約10赫茲頻率的信號，實施這種方法的系統(tǒng)也以具有滑動離合器的自動機械變速器的形式公開。
因此，本發(fā)明的目的是提供一個新的和改善的系統(tǒng)和方法，用于探測和克服在車輛的變速器中的撞齒和/或扭矩鎖定狀況。
通過結合附圖來閱續(xù)最佳實施例的詳細說明，將更加清楚本發(fā)明的這個和其他的目的及優(yōu)點。


圖1是包括一個液力變矩器的本發(fā)明的自動機械變速器的簡圖；圖2是自動機械變速器的另一個示意圖；圖3是自動機械變速器的局部剖視圖；圖4是本發(fā)明的控制系統(tǒng)/方法邏輯變換圖。
圖1、2、3示意性地示出液力變矩器鎖止和分離離合器組件10，以及使用該離合器的自動機械變速系統(tǒng)12。這里使用的術語“自動機械變速系統(tǒng)”的意思是一個系統(tǒng)，它至少包括一個用油門裝置控制的熱機16、一個多速牙嵌式離合器式的變齒輪變器14、例如插入發(fā)動機和變速器之間的主摩擦離合器和/或液力偶合器10/20那樣的非剛性偶合裝置，以及一個用于自動控制這些裝置的控制單元50，這樣的系統(tǒng)自然也包括傳感器和/或執(zhí)行機構，用于向控制單元發(fā)送輸入信號和/或從控制單元接收指令輸出信號，雖然本發(fā)明適用于有關具有液力變矩器和液力變矩器鎖止/分離離合器的變速系統(tǒng)方面，然而本發(fā)明還特別是用于具有在驅動方式上插入發(fā)動機和變速器之間的標準摩擦主離合器的變速系統(tǒng)。
本發(fā)明的自動機械變速系統(tǒng)12預定用在重載卡車那樣的陸地車輛上，但不局限于這個用途，圖示的自動機械變速系統(tǒng)12包括一個自動多速機械變齒輪變速器14，強度速器通過一個液力偶合器或液力變矩器組件20由例如柴油機那樣的用動機油門裝置控制的發(fā)動機16驅動。自動變速器14的輸出端是一根輸出軸22，用于跟例如驅動軸差速器、變速箱，或在現(xiàn)有技術中眾所周知的類似裝置的適當車輛部分成驅動聯(lián)接。
如在下文中要詳細討論的，液力變矩器鎖止和分離離合器組件10包括兩個分開的、獨立嚙合的離合器，最好是摩擦離合器，其中一個是液力變矩器分離離合器24，另一個是液力變矩器鎖止或旁路離合器26。變速器14包括一個變速器操作機構28，它最好采取由加壓液體推動的換檔組件的形式，這種類型已公布在上述美國專利No.4,445,393中。變束器最好還包括一個功率步器組件30，該組件可以具有在上述美國專利Mo.3,478,851、No.4,023,443或No.4,614,126中所圖示和公布的那種類型。本發(fā)明也可適用于不包括功率同步器組件的自動機械變速系統(tǒng)。
上述的動力傳動齒輪系部件受到一些裝置的作用和監(jiān)測，每一種裝置在現(xiàn)有技術中都是公知的，并將在下面更詳細地討論。這些裝置可包括用來探測由操作者控制的車輛加速踏板或其他燃料節(jié)流裝置的油門位置監(jiān)測組件32、控制向發(fā)動機供該燃料的節(jié)氣門踏板34、用于控測發(fā)動機轉速的發(fā)動機速度傳感器組件36、用來操縱液力變矩器鎖止和分離離合器的液力變矩器鎖止和分離離合器的操縱器、變速器輸入軸速度傳感器42、變速器輸出軸速度傳感器44、用于控制變速器換檔機構28操作的變速器換檔機構操作器46，和/或用于控制功率同步器機構30的功率同步器機構執(zhí)行元件48。節(jié)氣門踏板34可以完全是一個超控裝置，以便將流向發(fā)動機的燃料減少至某一設定的或可變值，而不管操作者把節(jié)氣門踏板置于什么位置。作為另一個方案，節(jié)氣門控制器可以是一個根據(jù)上面提到的SAEJ1922、SAEJ1939或相同標準的發(fā)動機電子控制器的一部分。
上述裝置向電子中央處理單元(EPU)50提供信息和/或接受來自該處理單元的信息。中央處理單元或控制器50最好以數(shù)字微處理器為基礎，其具體配置和結構不成為本發(fā)明的一部分。中央處理單元50也從換檔控制器或橫式選擇器組件52接受信息，通過橫式選擇器組件，操作者可以選擇倒檔(R)、控檔(N)和一些前驅動(D、DL)的車輛操作模式。一般來說，D操作模式用于高速公路上的車輛行駛，而D操作模式用于越野車輛的操縱。
該系統(tǒng)通常也包括各種傳感器、電路和/或邏輯線路，用于檢測傳感器和/或執(zhí)行機械的故障并對其作出反感。已經知道，中央處理單元50接收來自各種傳感器和/或操作裝置的輸入。除了這些直接的輸入之外，中央處理單元50還可以設置用于差分輸入信號以提供指來各監(jiān)測裝置變比率的計算信號的線路和/或邏輯線路；用于比較輸入信號的裝置；和/或用于儲存例如上一次換檔方向的某些輸入信息的記憶裝置；以及當預定事件出現(xiàn)時清除記憶的裝置。在現(xiàn)有技術中已經知道有于提供上述功能的具體線路，這些具體成路的例子可以參照上述美國專利No.4,361,060和No.4,595,986，以及/或者參照標凸為“機械變速器的自動化”的技術報告，該報靠告發(fā)表在標題為運輸電子學第二十屆國際會議的IEEE和SAE聯(lián)合會議的文件匯編中，該文件匯編的IEEE目錄編號為84CH1988-5，在這些里引用它們是為了參考。很清楚，在電子控制單元的操作/功能中，特別是以微處理器為基礎的ECU，各種邏輯功能可以通過分離硬件邏輯單元或通過在控制系統(tǒng)邏輯法則(即軟件)下運行的單邏輯單元來實現(xiàn)。
圖1示出一個更詳細的原理示意圖，它包括液力變矩器20，以及插在發(fā)動機16和自動變齒輪變速器14之間的液力變矩器鎖止和分離離合器組件10。該液力變矩器20是一現(xiàn)有技術，它包括一個液力變矩器類型的液力耦合器，該液力耦合器具有一個由發(fā)動機輸出端或穿過外殼58的曲軸56驅動的葉輪54、一個由葉輪液壓驅動的渦輪60以及一個導輪62，該導輪通過由一根接地殼體64的軸68所支承的滾柱式單向超越離合器66接地于殼體64。外殼58也驅動泵70，泵70用于向液力變矩器增壓，潤滑變速器，選擇地加壓變速器變速桿機構28和/或功率同步器30，和/或用于分離和繞過離合器24和26。泵70可以是任何諸如眾所周知的月牙齒輪泵那樣的已知結構。
變速器14包括一個經過液力變矩器組件20和/或鎖止和分離離合器組件10由發(fā)動機16驅動的輸入軸72。變速器輸入軸72帶有一個安裝在其上的連接件74，該連接件與軸72一起轉動。這樣件74包括與液力變矩器分離離合器24聯(lián)系的部分76以及用鍵同輸入軸連接的第二輪轂部分78。簡單地說，如下所述，不管鎖止離合器26是否嚙合，液力變矩器分離離合器24可以被嚙合或不嚙合，以便通過摩擦使跟液力變矩器渦輪60和鎖止離合器26的零件聯(lián)接的連接件79經連接件74的部分76與輸入軸72嚙合或分離。不管分離離合器24是否嚙合，液力變矩器鎖止離合器26可以通過摩擦嚙合或不嚙合，以便通過摩擦使發(fā)動機曲軸56和由它驅動的外殼58跟連接件79聯(lián)結。
不管液力變矩器分離離合器24嚙合或不嚙合的狀況，液力變矩器鎖止離合器26的嚙合將使發(fā)動機曲軸56通過外殼58直接與連接件79嚙合，從而可以提供一個有效的鎖止，用于鎖住液力變矩器20，如果分離離合器24處于嚙合狀態(tài)，可以直接由發(fā)動機16驅動變速器14。此外，在高于液力變矩器鎖止速度時，由于離合器24的分離，使連接件79脫離了輸入軸72的慣性，因此，在換檔過程中不需要嚙合或分離。
如果液力變矩器旁路離合器或鎖止離合器26分離，而液力變矩器分離離合器24接合，變速器14將通過在現(xiàn)有技術中眾所周知的液力變矩器的液力偶合由發(fā)動機16驅動。如果液力變矩器分離離合器24分離，則不管鎖止離合器26的狀態(tài)怎樣，變速器輸入軸72跟任何由發(fā)動機提供的驅動力矩或任何由液力變矩器、發(fā)動機和離合器26提供的慣性阻力脫離驅動嚙合。變速器輸入軸72脫離發(fā)動機、離合器26和/或液力變矩器的慣性影響使輸入軸72和所有驅動連接在輸入軸上的變速齒輪的轉速能夠以更加快速的方式由變速器功率同步器30加速或減速，以便在變速器換高速檔或低速檔期間更快地達到同步的目的，同時也允許功率同步器30讓輸入軸72以大于任何由調速器限制的發(fā)動機轉速的轉速旋轉。
當車輛處于靜止狀態(tài)，而模式選擇器處于驅動或越野驅動模式時，分離離合器24將嚙合，同時鎖止離合器26分離，從而便于液力變矩器以其眾所周知的優(yōu)點起動。在超過給定的車速和/或傳動比的情況下，不再需要液力變矩器操作的優(yōu)點，而是需要在驅動發(fā)動機和變速器之間增加直接傳動的效率。根據(jù)這些情況，液力變矩器鎖止離合器26將保持嚙合，使變速器輸入軸72在分離離合器24嚙合時可以通過液力變矩器外殼58和連接件79直接由發(fā)動機驅動。
如上所述，離合器24將脫離嚙合，從原先的嚙合齒輪移動到空檔位置，以使功率同步器30能使要被嚙合的牙嵌式離合器齒輪元件同步，從而使要被嚙合的牙嵌或齒輪離合器嚙合。對所需傳動比的選擇和對液力變矩器分離或銷止離合器的所需嚙合或非嚙合條件的選擇，以及對各種離合器和變速器操作器發(fā)出的指令信號都通過中央處理單元50，以現(xiàn)有技術中已知的方式實現(xiàn)，并且這種已知方式可以通過參照上述美國專利No.4,361,060和美國專利No.4,595,986可獲得詳盡的理解。
圖3示出一個組合式變速器14，其中主區(qū)中間軸90同副區(qū)中間軸92同軸對準。變速器14屬于一個較為標準的設計，最好是屬于一雙中間軸的類型，這些中間軸中的一個分別表示在主、副區(qū)94和96內。這些具有同軸對準的主、副區(qū)的中間軸的變速器實例可以參見美國專利No.3,105,395和No.3,138,965，在這里引用它們是為了參考。
變速器14包括輸入軸72，件78安裝在其上并與其一起轉動，該輸入軸還附有不轉動地安裝在其上的輸入齒輪98。主區(qū)中間軸90基本上與主軸100平行，并設有安裝在其上與其一起轉動的中間軸齒輪102、104、106、108、110和120。多個主軸或變速齒輪114、116、118和120圍繞著主軸100并可以一次一個地、有選擇地與主軸嚙合，以通過滑動雙面剛性牙嵌式離合器齒圈122、124和126面與主軸一起轉力。牙嵌式離合器齒圈122也可以使輸入齒輪98與主軸100接合，以在輸入軸72和主軸之間提供一個直接的驅動關系，而離合器齒圈126可以使換向主軸齒輪128與主軸接合。
主軸齒輪114、116、118和120圍繞著主軸，并與相對的中間軸齒輪對104、106、108和110連續(xù)嚙合，并最好由這些齒輪對支承，由此產生的這些中間軸齒輪對的安裝方法和特殊優(yōu)點在美國專利No.3,105,395以及美國專利No.3,335,616中得到詳細說明。換向主軸齒輪128通過未示出的傳統(tǒng)的中間惰輪與中間軸齒輪112連續(xù)地嚙合。最前面的中間軸齒輪102與輸入齒輪98連續(xù)地嚙合，并由輸入齒輪98驅動，因而，只要輸入齒輪被轉動地驅動，就會使中間軸90轉動。
離合器齒圈122帶有可分別與離合器齒98a和114a中隊嚙合的剛性牙嵌式離合器齒98b和114b，以分別構成剛性牙嵌式離合器98c和114c。離合器齒圈124帶有可分別與牙嵌式離合器齒116a和118a嚙合的剛性牙嵌式離合器齒116b和118b，以分別構成剛性牙嵌式離合器116c和118c。離合器齒圈126帶有可分別穩(wěn)定地與牙嵌式離合器齒120a和128a嚙合的牙嵌式離合器齒120b和128b，以分別構成剛性牙嵌式離合器120c和128c。
每個離合器齒圈最好是直接或間接地用花鍵與主軸連接，以使跟主軸一起轉動，并沿主軸的軸向移動。其它用于離合器齒圈的安裝裝置在現(xiàn)有技術中是已知的，并打算將其包括在本發(fā)明的范圍之內。每個離合器齒圈122、124和126都分別設有容納換檔撥叉130、132和134的裝置，從而離合器齒圈在驅動器28的驅動下從圖3所示位置僅僅一次一個地沿軸向運動。
位置轉感器組件43提供指示換檔撥叉或與換檔撥叉相連的換檔撥叉導軌的軸向位置的信號。一般說來，這些信號顯示換檔撥叉以及與換檔撥叉相連的嵌合式離合器構件的空檔-非空檔和/或嚙合-非嚙合的位置。
副變速區(qū)96包括輸出軸22，該數(shù)最好與輸入軸72和主軸100同軸，并通過軸承支承，從而在變速器殼內轉動。副變速區(qū)也包括一個副變速區(qū)中間軸92，它由軸承支承，以使在變速器殼內轉動。副變速區(qū)驅動齒輪136安裝在主軸100上，以隨主軸轉動。副變速區(qū)中間軸92帶有安裝在中間軸上以隨隨轉動的副區(qū)中間軸齒輪138和140。副區(qū)中間軸齒輪138恒定地與副區(qū)中間輸入齒輪136嚙合，而副區(qū)中間軸齒輪140恒定地與轉繞著輸出軸22的輸出齒輪142嚙合。使用現(xiàn)有技術的獨立同步牙嵌式離合器設計的同步離合器結構，以選擇地使主軸100和副驅動齒輪136直接與輸出軸22嚙合，從而直接驅動主軸和輸出軸之間的連接件，或使輸出齒輪142與輸出軸22嚙合，以簡化從主軸100經中間軸92對輸出軸22的驅動，在現(xiàn)有技術中，這是眾所周知的。同步離合器結構144通過換檔撥叉146控制，驅動器28使該撥叉沿軸向移動。
變速器14具有一個范圍，其中副區(qū)傳動比級大于在整個范圍中出現(xiàn)的主區(qū)傳動比的整個變速范圍。這種變速器在美國專利No.4,754,665中所說明的現(xiàn)有技術中是眾所周知的，上述專利文件所公布的內容出于參照被引用去本發(fā)明中。
功率同步器30包括一個與驅動電動機16的轉速無關的由輸出軸22驅動的增速行星齒輪副，該功率同步器可以選擇地驅動，以加快由輸入軸72驅動的變速器構件的轉速，從而達到使與要被嚙合的齒輪轉速有關的牙嵌式離合器構件同步轉動的目的。最好是，功率同步器30也將包括使由輸入軸驅動的變速器零件減速的裝置。由輸入軸驅動的變速器零件的減速也可以通過輸入軸和/或發(fā)動機剎車裝置實現(xiàn)，輸入軸和發(fā)動機剎車裝置最好由中央處理單元50控制。
功率同步器30經齒輪142由汽車驅動，該齒輪直接或間接地由驅動軸22驅動，從而，當副區(qū)沒有嚙合時，功率同步器對于使主區(qū)中間軸90加速是沒有作用的?？梢詤⒄丈鲜雒绹鴮＠鸑o.4,614,126對功率同步器30的詳細結構和動作進行更詳細的評價。
至于變速器14的簡單換檔，例如當中央處理單元50決定需要從第二檔換到第三擋速度，即簡單地持加速檔時，不管加速踏板32的位置如何，中央處理單元都將使燃料控制器34二次加油。當發(fā)動機被二次加油時，斷開離合器(或主離合器)24不嚙合，并開始換向主區(qū)94的空檔。當向發(fā)動機二次加油，使分離離合器不嚙合，同時使主區(qū)不嚙合時，驅動功率同步器，使主軸齒輪(本例中為第三速度主軸齒輪116)的目標速度或基本上相對于輸出軸轉速和副區(qū)96的速率決定的主軸100的同步速度轉動。輸出軸的轉速由傳感器44探測，而各種主軸齒輪的轉速是由傳感器42探測的輸入軸72的已知的多種轉速。在具有驅動地插入發(fā)動機和變速器之間的標準手動控制的摩擦主離合器的變速系統(tǒng)中，主離合器不是自動地脫離嚙合，而且實際上在換檔期間，本發(fā)明使主離合器能保持嚙合。它的一個優(yōu)點是車輛操作者可以控制輸入軸速，以簡化同步的完成。
在自動變速系統(tǒng)中，在主區(qū)脫離嚙合后，可在任何時候出現(xiàn)軌道選擇功能，并且當功率同步器帶動嚙合的齒輪向目標轉速加速或減速時，主區(qū)以新的傳動比的重新嚙合會定時出現(xiàn)。當然，對于在自動變速器由換高速檔來說，通常需要功率同步器以使輸入軸和相關齒輪減速。當達到合適的主區(qū)傳動比的嚙合時，分離離合器脫離嚙合，發(fā)動機二次加油。一般來說，簡單的換檔可以在大約0.7～0.8內完成，其中包括約0.5秒的(脫開扭矩)時間。
當從手動非同步變速器派的自動系統(tǒng)12的變速器14的主區(qū)94試圖從空檔使主區(qū)齒輪嚙合時，可能碰撞牙嵌式離合器的齒。這是和非同步變速器共有的現(xiàn)象，并且在傳統(tǒng)上需要操作者使變速器主離合器局部嚙合，以使被撞的離合器輕輕地從碰撞狀態(tài)滑出，從而實現(xiàn)嚙合。
當撞齒只是與非同步變速器有關的問題時，與在同步變速器中典型地使用的較尖頭的齒相比，在非同步變速器中使用較純的彈頭的離合器齒會在非同步變速器中產生更多的撞齒問題。在自動換檔變速器14中，正如幾乎所有非同步手動變速器的情況一樣，在換檔期間選擇驅動齒輪或倒檔齒輪會導致撞齒或扭矩鎖定狀況，例如，當停止時，起動齒輪從空檔狀態(tài)變?yōu)閲Ш蠒r，情況就是這樣。
圖4示出由中央處理器50所執(zhí)行的本發(fā)明的變速器控制系統(tǒng)以及控制方法。變速器控制系統(tǒng)/方法可以在換檔期間探測撞齒或扭矩鎖定狀況，并采取措施使齒輪滑入嚙合位置。作為嚙合換檔步驟的一部分(要求齒輪嚙合)，控制系統(tǒng)/方法首先使輸入軸與目標齒輪的速度同步，然后要求齒輪嚙合。如果經過例如大約0.5秒或更少的一段時間之后，控制系統(tǒng)探測到換檔執(zhí)行機構或滑動離合器已成功地從空檔位置移動，但未達到完全嚙合，則系統(tǒng)會簡短地要求斷開離合器24嚙合最好約0.5秒。如果經過大約1秒，控制系統(tǒng)繼續(xù)探測顯示撞齒的非嚙合狀態(tài)和顯示扭矩鎖定的部分嚙合狀態(tài)，然后發(fā)送信號，使換檔執(zhí)行機構或其它嚙合馬達在較低和較高的力之間迅速調制或脈動，以擾動和驅動滑動離合器，使與齒輪完全嚙合。最好是，執(zhí)行機構的力在大約20～150磅之間調節(jié)。力的反作用不會使滑動離合器的齒圈移動，但僅僅使XY變速桿和變速桿殼體卸載，從而解除機械連接中的任何靜摩擦。換檔執(zhí)行機構不變換方向以執(zhí)行這一功能，而是持續(xù)地將滑動離合器齒圈壓向嚙合位置。向換檔執(zhí)行機構發(fā)送的信號頻率可根據(jù)需要的分辨率在5到20赫茲之間變化。信號的脈沖寬度最好也是可調的。在自動變速器中，分離離合器可以在這一操作期間暫時嚙合更長一段時間，最好是1秒左右。在具有手動主離合器的變速器中，在這一操作期間，主離合器可以保持嚙合。
在扭矩鎖定的情況下，換檔執(zhí)行機構的脈動在出現(xiàn)扭矩反向時允許彈入齒輪。在撞擊的情況下，在牙嵌式離合器的轉速不同步之前，脈沖離合器書速滑動并嚙合。
控制系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測嚙合。如果在這一工序期間探測出牙嵌式離合器的嚙合，然后自動變速器的分離離合器嚙合，從而換檔過程完成。如果在自動和非自動變速順系統(tǒng)中，在某一更長的期間和/或執(zhí)行機構脈動某個次數(shù)N之后設有探測到軸向嵌合式離合器的嚙合，那末就需要空檔，并從最初嚙合換檔步驟開始重復循環(huán)。
輸入軸和輸出軸速度傳感器42和44分別用于探測嚙合的牙嵌式離合器構件的轉動速度。例如可以是電位計的導軌位置傳感器43用于探測可移動的牙嵌式離合器零件98b、114b、118、120b或128b的空檔/非空檔及嚙合/非嚙合(包括局部嚙合)的軸向運動。如果嚙合的嘗試持續(xù)了一段預定的時間，要嚙合的牙嵌式離合器即不在空檔也不在嚙合狀態(tài)，而牙嵌式離合器基本上是以同步速度旋轉，這表明牙嵌式離合器產生了碰撞。如果當速度傳感器顯示離合器構件繼續(xù)轉動時，導軌位置傳感器繼續(xù)顯示未嚙合的狀態(tài)，本發(fā)明的換檔執(zhí)行機構調節(jié)程序就開始執(zhí)行。如果換檔執(zhí)行機構的給定的脈動數(shù)不能成功地造成完全嚙合，和/或 某一段時間過去了，那未全部齒輪的嚙合過程要重新開始。
這樣，就提供了一個具有兩種類型的變速系統(tǒng)，其中一種類型具有標準手動操縱的主離合器，另一種類型是以通常手動換檔的非同步變速器14為基礎的自動機械變速器。該變速系統(tǒng)具有一個控制系統(tǒng)/方法，該系統(tǒng)/方法包括用于探測牙嵌式離合器碰撞和/或探測扭矩鎖定狀態(tài)以及采取措施以克服碰撞和扭矩鎖定的邏輯。由于當一開始遭受撞齒和扭矩鎖定狀態(tài)時，在再循環(huán)狀態(tài)下，換檔執(zhí)行機構不再返回空檔，由此得到的換檔更快，并減少掛不上檔的現(xiàn)象。
應該理解，上述最佳實施例只是通過實例進行說明，只要不脫離后述權利要求中所申明的本發(fā)明的精神和范圍，可以對零件進行各種修改、更換和/或重新布置。
權利要求
1.一種用于控制變速器(14)中的換檔過程的方法，其特征在于，換檔執(zhí)行機構(30，48)產生一個力，以實現(xiàn)離合器齒圈和齒輪的嚙合，該方法包括當離合器齒圈和齒輪的不完全嚙合狀態(tài)出現(xiàn)時進行探測；以及當探測到不完全嚙合狀態(tài)時，使換檔執(zhí)行機構(30，38)在較低的和較高的力之間脈動，以使離合器齒圈和齒輪產生擾動，從而脫離不完全嚙合狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離合器齒圈可沿軸(100)軸向滑動。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述深測步驟包括檢查所述離合器齒圈的軸向位置。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述探測步驟通過軌道位置傳感器(43)完成。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述軌道位置傳感器(43)包括一個電位計。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述脈動步驟包括使用一個信號使所述換檔執(zhí)行機構脈動。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述信號具有一個調制的脈沖寬度。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述信號具有一個在5到20赫茲之間的頻率。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述非完全嚙合狀態(tài)對應于扭矩鎖定狀態(tài)。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述探測步驟包括探測離合器齒圈和齒輪的轉速和相對軸向位置，并且如果經一段時間之后，離合器齒圈和齒輪繼續(xù)以基本上同步的速度轉動并移到表示為非嚙合的軸向位置上，確定撞齒狀態(tài)存在。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述探測步驟包括探測離合器齒圈和齒輪的轉速和相對軸向位置，并且如果經過一段時間之后，離合器齒圈和齒輪繼續(xù)以基本上同步的速度轉動并移到表示為非嚙合的軸向位置上，確定扭矩鎖定狀態(tài)存在。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括，在嚙合之前使離合器齒圈和齒輪的轉速同步。
13.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，變速器(14)包括一個主摩擦離合器。
14.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，變速器(14)是一個自動機械變速器。
15.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離合器上圈被調成同步。
16.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離合器齒圈沒被調成同步。
17.一種變速器，包括具有多個可旋轉地被支承在其上的多個齒輪(114、116、118、120)的軸(100)；軸向向地沿所述軸滑動的用于可旋轉地使所述齒輪與所述軸連結的多個離合器齒圈(122、124、126)；用于產生一個力，以實現(xiàn)離合器齒圈之一與齒輪之一的所述嚙合的換檔執(zhí)行機構(30，48)；當所述離合器齒圈和所述齒輪的不完全嚙合出現(xiàn)時用于探測的裝置(50)；以及當探測到所述不完全嚙合狀態(tài)時，用于使所述換檔執(zhí)行機構在較低的和較高的力之間脈動，以擾動所述離合器齒圈和所述齒輪，使其脫離所述不完全嚙合狀態(tài)的裝置(50)。
18.根據(jù)權利要求17所述的變速器，其特征在于，用于探測一裝置包括一個檢查所述離合器齒圈的所述軸向位置的軌道位置傳感器(43)。
19.根據(jù)權利要求17所述的變速器，其特征在于，具有調制脈沖寬度的信號被發(fā)送到所述換檔執(zhí)行機構。
20.根據(jù)權利要求17所述的變速器，其特征在于，具有大約5到20赫茲頻率的信號被發(fā)送到所述換檔執(zhí)行機構。
全文摘要
本發(fā)明公開一種控制變速器換擋過程的系統(tǒng)和方法，其中換擋執(zhí)行機構產生一個力，以使離合器齒圈和齒輪嚙合。該方法包括當離合器齒圈和齒輪不完全嚙合狀態(tài)出現(xiàn)時，進行探測，顯示撞齒狀態(tài)和扭矩鎖止狀態(tài)，然后，當探測到非完呈嚙合狀態(tài)時，使換擋執(zhí)行機構在較低和較高力之間脈動，以擾動離合器上圈和齒輪，使其脫離不完全嚙合狀態(tài)。探測步驟包括檢查離合器齒圈的軸向位置和用軌道位置傳感器在操作上與離合器齒圈連結的換擋軌道的軸向位置。
文檔編號B60W30/18GK1108603SQ9410815
公開日1995年9月20日 申請日期1994年7月21日 優(yōu)先權日1993年7月21日
發(fā)明者J·A·施蒂比, T·W·弗里茨 申請人:易通公司