運轉變速器離合器的方法
【專利摘要】公開了一種運轉變速器離合器的方法，通過利用控制器調節(jié)離合器的扭矩容量來使手動變速器部分地自動化。在多數情況下，控制器根據駕駛員對離合器踏板的操縱來操縱離合器以模擬非自動的手動變速器。然而，為了節(jié)省燃料，控制器可進入滑行模式，其中離合器被斷開而駕駛員沒有壓下離合器踏板?？刂破黜憫诮档椭恋陀谝婚撝?其為當前選擇的傳動比的函數)的車輛速度而退出滑行模式。該閾值選擇為使得：當再次接合離合器以退出滑行模式時，發(fā)動機將不會失速并且將能夠產生足以加速的動力。為了延長滑行模式的使用，控制器可在稍微較高的速度閾值時啟用降擋指示器以鼓勵駕駛員降擋。
【專利說明】
運轉變速器離合器的方法
技術領域
[0001]本申請涉及變速器系統(tǒng)領域。更具體地，本申請涉及具有通過控制器響應于離合器踏板的運動來控制的離合器的手動變速器。
【背景技術】
[0002]圖1中示出了典型的手動動力傳動系統(tǒng)。實線表示通過旋轉軸的機械動力流。虛線表示可使用機械鏈接實施的控制連接。發(fā)動機1通過燃燒燃料在曲軸12處產生動力。當駕駛員進一步壓下加速踏板14時，發(fā)動機響應于加速踏板14的位置的改變而產生更多動力。變速器16將動力從曲軸12傳遞至輸出軸18。變速器16包括通過輸入軸24連接的摩擦離合器20和齒輪箱22。齒輪箱22能夠響應于換擋裝置(shifter)26的駕駛員操縱而建立多個向前的傳動比以及至少一個反向的傳動比。駕駛員通過操縱離合器踏板28來控制離合器20的扭矩容量。典型地，當釋放離合器踏板28時離合器20被完全接合并且當完全壓下離合器踏板28時離合器20被完全斷開。差速器30在驅動左輪34的左驅動橋32與驅動右輪38的右驅動橋36之間分配來自輸出軸18的動力，同時當車輛轉彎時允許驅動橋之間的輕微的速度差。在典型的后輪驅動的動力傳動系統(tǒng)中，變速器輸出軸為延伸至差速器的驅動軸。在典型的前輪驅動的動力傳動系統(tǒng)中，可通過主減速器齒輪將輸出軸18可驅動地連接至差速器。前輪驅動的動力傳動系統(tǒng)的變速器以及差速器通常被組合在單個外殼內并且被稱為變速驅動橋。
[0003 ]對于用于產生動力的內燃發(fā)動機1，曲軸12必須以足夠高的速度旋轉。然而，當車輛處于靜止狀態(tài)而齒輪箱22建立傳動比時，輸入軸24也是靜止的。為了啟動車輛使之移動，駕駛員控制離合器20的扭矩容量以將動力從運動的曲軸12傳遞至靜止的輸入軸24。隨著車輛加速，輸入軸24的速度逐漸提高，直到其等于曲軸12的速度，這時可使離合器20完全接合。通過完全接合的離合器20，曲軸12的速度與車輛速度成比例。當車輛在第I擋中加速時，曲軸12的速度變得過高，而需要變換至第2擋。齒輪箱22不能在傳遞動力的同時改變傳動比。因此，駕駛員通過斷開離合器20來換擋，然后操縱換擋裝置26以改變變速比，然后再次接合離合器20。離合器20的再次接合主要通過改變曲軸的速度而迫使曲軸速度變得與輸入軸速度相等。
[0004]存在車輛在移動但是不要求推進動力的情況。例如，車輛可能正在下山或接近停止標志。即使車輛不要求推進動力，發(fā)動機通常繼續(xù)使用燃料并且可施加趨于使車輛變慢的負扭矩。駕駛員動作強烈影響燃料使用和負扭矩。駕駛員可簡單地釋放加速踏板并且使齒輪箱保持接合為當前的傳動比而完全接合離合器。在這種情況下，車輛速度和選擇的傳動比將影響發(fā)動機速度。其導致了負扭矩，因為車輛慣性用于使發(fā)動機保持為該速度。因此，車輛可過早變慢。為了補償過早變慢，駕駛員可需要使用燃料以再次加速，而降低了循環(huán)的燃料經濟性。可替代地，駕駛員可斷開離合器并且允許發(fā)動機空轉。在該狀態(tài)下，負扭矩是最小的，但是仍然使用燃料以使發(fā)動機速度保持為空轉速度。如果使齒輪箱變換為空擋，駕駛員可再次接合離合器而不顯著改變車輛行為。當滑行時，駕駛員關閉發(fā)動機是不常見的。由于缺乏知識或由于要求的努力，很多駕駛員不會采取將降低燃料消耗的這些動作。

【發(fā)明內容】

[0005]—種車輛包括齒輪箱、發(fā)動機、摩擦離合器、加速踏板和離合器踏板、以及控制器。齒輪箱響應于換擋裝置的駕駛員操縱而在齒輪箱輸入軸與輸出軸之間建立一組傳動比中的一個?？刂破骺刂颇Σ岭x合器以將齒輪箱輸入軸選擇性地連接至發(fā)動機曲軸?？刂破髋渲糜糜?響應于當車輛正在移動而離合器踏板處于釋放狀態(tài)時加速踏板的駕駛員釋放，通過斷開離合器進入滑行模式(sailing mode)。控制器進一步配置用于:響應于車輛速度降低至低于第一閾值，通過再次接合離合器退出滑行模式。控制器還可配置用于:響應于車輛速度降低至低于第二閾值，啟用降擋指示器，例如點亮設在儀表板上的燈。第一閾值和第二閾值中的每個都可基于該一組傳動比中的當前選擇的傳動比而改變，并且控制器可響應于在處于滑行模式時換擋裝置的駕駛員操縱而更新這些閾值。此外，控制器可在處于滑行模式時關閉發(fā)動機并且再次起動發(fā)動機作為退出滑行模式的一部分。
[0006]根據本申請的一個實施例，所述第二閾值基于多個傳動比中的當前建立的傳動比。
[0007]一種控制變速器的方法，包括:
[0008]響應于輸出軸在旋轉、所述輸出軸與齒輪箱輸入軸之間建立了傳動比、并且駕駛員控制的離合器踏板處于釋放狀態(tài)時加速踏板的釋放，斷開摩擦離合器;和
[0009]響應于降低至小于第一閾值的輸出軸速度，再次接合所述離合器。
[0010]根據本申請的一個實施例，所述第一閾值基于所述傳動比。
[0011]根據本申請的一個實施例，所述方法進一步包括:響應于所述離合器處于斷開狀態(tài)而所述離合器踏板處于所述釋放狀態(tài)時降低至小于第二閾值的所述輸出軸速度，啟用降擋指示器。
[0012]根據本申請的一個實施例，所述第二閾值基于所述傳動比。
【附圖說明】
[0013]圖1為具有手動變速器的車輛動力傳動系統(tǒng)的示意圖。
[0014]圖2為具有包含電子驅動的離合器的手動變速器的車輛動力傳動系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖3為用于手動變速器的齒輪傳動裝置的示意圖。
[0016]圖4為在滑行模式或滾動停止/起動(RolI ing Stop/Start，RSS)模式下運轉手動變速器的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]本說明書中描述了本申請的多個實施例。然而，應當理解，公開的實施例僅僅為示例并且其它實施例可采取各種和可替代的形式。附圖不需要按比例繪制；一些特征可被放大或縮小以顯示特定部件的細節(jié)。因此，本說明書中公開的具體結構和功能細節(jié)不應被認為是限制，但僅僅認為是用于教導本領域技術人員以多種形式利用這些實施例的代表性基礎。如本領域技術人員將理解的，參考任一【附圖說明】和描述的各種特征可與一幅或更多其它附圖中說明的特征結合以形成未明確說明或描述的實施例。說明的特征的組合提供了用于典型應用的代表性實施例。然而，可能需要與本申請的教導一致的特征的各種組合和變型以用于特定應用或實施。
[0018]圖2示出了動力傳動系統(tǒng)，其利用控制器以添加圖1的純手動動力傳動系統(tǒng)中不可用的特征。在圖2的動力傳動系統(tǒng)中，發(fā)動機10和離合器20不分別直接響應于加速踏板14和離合器踏板28的運動。反而，控制器40感應踏板的位置并且發(fā)動指令至發(fā)動機和離合器。在一些情況下，指令可不直接響應于由踏板的操縱所指示的駕駛員指令。為了輔助確定適當的指令，控制器可接收額外的信號，包括指示換擋裝置26的位置的信號以及來自齒輪箱22中的傳感器陣列42的信號。盡管駕駛員對選擇的傳動比保持完全的控制，控制器40可通過點亮儀表板上的升擋燈44或降擋燈46來建議駕駛員改變傳動比?？刂破?0可為單個控制器或多個通信的控制器。
[0019]圖3示出了前輪驅動的變速器的示例性配置。變速器輸出軸18為固定至差速器的行星齒輪架的主減速環(huán)形齒輪。兩個副軸50和52平行于齒輪箱輸入軸24。主減速小齒輪54和56分別固定至副軸50和52并且與輸出齒輪18連續(xù)嚙合。因此，副軸的速度通過固定比與輸出軸18的速度相關。固定至輸入軸24的多個齒輪與被支撐用于繞副軸中的一個旋轉的對應齒輪嚙合。通過移動同步器58、60或62中的一個來接合特定傳動比，以將這些齒輪中的一個選擇性地連接至副軸中的一個。換擋機構(未示出)響應于換擋裝置26的駕駛員操縱而移動同步器。
[0020]變速器還可包括多個傳感器，比如輸出速度傳感器64、齒輪箱輸入速度傳感器66、和發(fā)動機速度傳感器68?？商娲?，控制器40可從其它傳感器直接接收速度信息或通過車輛中的其它控制器接收速度信息。例如，發(fā)動機控制器可通過控制器局域網(CAN)報告發(fā)動機速度，并且可由防抱死制動系統(tǒng)(ABS)報告的車輪速度確定輸出速度。傳感器區(qū)域還可包括用于軸速度之外的其它量(比如軸扭矩、油溫度等)的傳感器。
[0021]盡管控制器的標稱行為是僅基于離合器踏板的位置來定位致動器，在一些情況下控制器可背離該行為。超越駕駛員離合器踏板運動的能力為電子驅動的離合器的一個優(yōu)點。當車輛正滑動(加速踏板或制動踏板均未被壓下)并且駕駛員使變速器保持為掛擋(ingear)而離合器踏板釋放(其對應于離合器被接合)時，一種這樣的情況會發(fā)生。這種情況下，車輛慣性導致發(fā)動機旋轉。其導致發(fā)動機施加制動扭矩，如果發(fā)動機速度較高，則該制動扭矩可很大。為了防止車輛不必要地減速，控制器可將離合器致動器移動至斷開位置并且然后控制發(fā)動機以空轉速度旋轉。該特征被稱為滑行?？商娲兀刂破骺申P閉發(fā)動機以進一步降低燃料消耗，其被稱為滾動停止/起動(RSS)。當駕駛員壓下加速踏板時，控制器必須使發(fā)動機快速回到同步速度并且然后再次接合離合器。
[0022]當處于滑行或RSS模式時，通過在完全駕駛員控制下的換擋裝置26的位置繼續(xù)確定選擇的傳動比?？刂破?0不會使變速器變換為不同的傳動比。如果車輛速度大幅下降同時啟用了滑行或RSS模式，當駕駛員壓下加速踏板時先前選擇的傳動比可能不適當。如果離合器在減速期間保持接合，則駕駛員將注意到基于發(fā)動機速度變得過小而對選擇不同的傳動比的需要。與駕駛員指令空擋的情況不同，駕駛員將不會預期加速而操縱離合器踏板。因此，沒有什么使駕駛員再次考慮擋位選擇。如果對于當前選擇的傳動比在非常低的車輛速度時使離合器再次接合，發(fā)動機將不能產生足以滿足加速需求的扭矩。在一些情況下，發(fā)動機將失速。
[0023]圖4為用于在滑行/RSS模式下控制變速器的流程圖。當滿足滑行模式的進入條件時開始該方法。具體地，響應于加速踏板14的釋放同時齒輪箱22已掛擋并且離合器踏板28被釋放而進入滑行模式，使得離合器20處于接合狀態(tài)。在一些實施例中，對于非常短期的滑動事件，為了避免進入滑行模式，加速踏板的釋放之后、進入滑行模式之前可能存在延遲。在80處，控制器指令斷開離合器20。在82處，控制器計算兩個速度閾值，每個速度閾值均為選擇的傳動比的函數。速度閾值可參考車輛速度、變速器輸出軸速度、或與車輛速度成比例的其它速度。在84處，控制器指令發(fā)動機處于合適的狀態(tài)。在一些情況下，控制發(fā)動機處于空轉速度。在其它情況下，可關閉發(fā)動機。在86處，控制器檢查加速踏板是否仍處于釋放狀態(tài)。如果是，在88處，控制器檢查速度是否已降低至低于第一閾值。
[0024]如果已壓下加速踏板或該速度已降低至低于第一閾值，控制器退出滑行/RSS模式。通過使發(fā)動機和離合器回到對應于加速踏板14和離合器踏板28的當前位置的狀態(tài)來完成退出滑行/RSS模式。如果已關閉發(fā)動機(如90處確定地)，則在92處重新起動。如果離合器踏板仍被釋放(如94處確定地)，則在96處調節(jié)發(fā)動機速度以匹配齒輪箱輸入軸速度并且然后在98處再次接合離合器。
[0025]如果在86處加速踏板仍被釋放并且在88處該速度高于第一閾值，則在100處控制器比較該速度與第二閾值。第二閾值比第一閾值具有更高的值。如果該速度小于第二閾值，則在102處點亮降擋燈以鼓勵駕駛員改變?yōu)檩^低編號的傳動比(以對給定車輛速度產生較高的齒輪箱輸入軸速度)。否則，在104處不點亮降擋燈。如果自上個循環(huán)之后駕駛員已操縱了換擋裝置(如106處確定地)，則控制器返回82以修正第一閾值和第二閾值。
[0026]雖然上文描述了示例性實施例，但是并不意味著這些實施例描述了權利要求包含的所有可能的形式。說明書中使用的詞語為描述性而非限定的詞語，并且應理解，在不脫離本申請的精神和范圍的情況下可作出各種改變。如之前描述的，可組合多個實施例的特征以形成可能沒有明確描述或說明的本發(fā)明的進一步的實施例。雖然關于一個或多個期望特性，多個實施例可被描述為提供優(yōu)點或優(yōu)于其它實施例或現有技術的實施方式，但是本領域普通技術人員認識到，可以折中一個或多個特征或特性以實現期望的整體系統(tǒng)屬性，這取決于具體應用和實施方式。這樣，關于一個或多個特性被描述為比其它實施例或現有技術實施方式更不令人期望的實施例并不在本申請的范圍之外并且可能期望用于特定應用。
【主權項】
1.一種車輛，包括: 齒輪箱，所述齒輪箱配置為響應于換擋裝置的操縱而在齒輪箱輸入軸與輸出軸之間建立多個傳動比中的一個； 具有曲軸的發(fā)動機； 摩擦離合器，所述摩擦離合器配置為將所述齒輪箱輸入軸選擇性地連接至所述曲軸； 加速踏板； 離合器踏板；以及 控制器，所述控制器配置用于: 響應于所述車輛正在移動并且所述離合器踏板處于釋放狀態(tài)時所述加速踏板的釋放而斷開所述離合器，以及 響應于車輛速度降低至小于第一閾值而再次接合所述離合器。2.根據權利要求1所述的車輛，其中所述第一閾值基于所述多個傳動比中的當前建立的傳動比。3.根據權利要求2所述的車輛，其中所述控制器進一步配置用于:響應于所述離合器處于斷開狀態(tài)而所述離合器踏板處于釋放狀態(tài)時所述換擋裝置的操縱，修正所述第一閾值。4.根據權利要求1所述的車輛，進一步包括降擋指示器，并且其中所述控制器進一步配置用于:響應于所述離合器處于斷開狀態(tài)而所述離合器踏板處于所述釋放狀態(tài)時車輛速度降低至小于第二閾值，啟用所述降擋指示器。5.根據權利要求4所述的車輛，其中所述第二閾值基于所述多個傳動比中的當前建立的傳動比。6.根據權利要求1所述的車輛，其中所述控制器進一步配置用于: 當所述車輛正在移動、所述離合器處于斷開狀態(tài)、并且所述離合器踏板處于所述釋放狀態(tài)時使所述發(fā)動機停止;和 在再次接合所述離合器之前再次起動所述發(fā)動機。7.一種變速器，包括: 齒輪箱，所述齒輪箱配置為響應于換擋裝置的操縱而在齒輪箱輸入軸與輸出軸之間建立多個傳動比中的一個； 摩擦離合器，所述摩擦離合器配置為將所述齒輪箱輸入軸選擇性地連接至發(fā)動機曲軸；以及 控制器，所述控制器配置用于: 響應于所述輸出軸正在旋轉并且離合器踏板處于釋放狀態(tài)時所述加速踏板的釋放而斷開所述離合器，以及 響應于輸出軸速度降低至小于第一閾值而再次接合所述離合器。8.根據權利要求7所述的變速器，其中所述第一閾值基于所述多個傳動比中的當前建立的傳動比。9.根據權利要求8所述的變速器，其中所述控制器進一步配置用于:響應于所述離合器處于斷開狀態(tài)而所述離合器踏板處于所述釋放狀態(tài)時所述換擋裝置的操縱，修正所述第一閾值。10.根據權利要求7所述的變速器，其中所述控制器進一步配置用于:響應于所述離合器處于斷開狀態(tài)而所述離合器踏板處于所述釋放狀態(tài)時輸出軸速度降低至小于第二閾值，啟用降擋指示器。
【文檔編號】B60W10/10GK106064612SQ201610250238
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610250238.9, CN 106064612 A, CN 106064612A, CN 201610250238, CN-A-106064612, CN106064612 A, CN106064612A, CN201610250238, CN201610250238.9
【發(fā)明人】馬修·約翰·謝爾頓, 亞歷山大·O·克納·杰弗森, 詹姆斯·威廉·洛赫·麥卡勒姆, 斯圖亞特·N·福特, 姜洪
【申請人】福特全球技術公司