專利名稱：用于識別汽車的被動起動過程的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種方法和一種裝置，用于根據權利要求l的前序部分 或權利要求ll的前序部分對汽車的被動起動過程進行識別。
背景技術：
在裝有自動的或者自動化的換檔變速器的汽車中，在起動過程、 駐車過程或者檔位切換過程中對自動起動元件，特別是對起動離合器 進行控制，通過該起動離合器對傳動系與傳動發動機的聯接產生影響。 為此，將各種與運行相關的傳感器數據(例如發動機轉速、變速器輸 入轉速、行駛踏板位置、行駛速度以及換檔意圖)傳送給電子控制裝 置并且在相應的評估之后，同樣以可變的閉合度或開放度來觸發起動 離合器的分離或者聯結，以便保證毫無問題的、舒適的行駛運行。由 此，有待駕駛員操作的離合器踏板被取消。
通常地，起動離合器在汽車駐車時分離，特別是在內燃發動機的 轉速下降到低于空轉轉速時，防止內燃發動機卡住和/或限制蠕變傾向， 該蠕變傾向對于自動變速器，在掛入處于空轉的行駛速度級時，在未 壓合制動器的情況下出現。
在這樣的運行狀態下，當前的行駛阻力與車道坡度、車道狀況等 相應地以如下方式起作用，即汽車被動地、也就是在未通過傳動發動 機導入傳動力矩的情況下，在變速器以力配合的方式與被傳動的汽車 車輪相連接的情況下，在滾動方向上運動，其中該滾動方向可以與所 選取的前進檔或者倒車檔相應然而或者與之相反并由此與駕駛員的起 動意愿相應然而或者與之相反。
5如果滾動方向與跟檔位相關的行駛方向相反，那么汽車例如通過 在車道坡度上的滾動而以掛入的倒車檔在前進方向上運動，于是變速 器輸入軸和傳動發動機的傳動軸同樣轉動并由此起動元件的次級側以 及初級側同樣相應地相反地轉動，也就是在逆轉的(也就是倒轉的) 轉動方向上轉動。
這種非正常的運行狀態應當盡可能即刻通過將汽車截住而被終 止，以便避免不受控制的速度增加以及離合器元件(例如摩擦片)的 不允許的高的轉速。如果汽車通過離合器被截住，于是，以依賴于汽 車的動能的方式在聯結的時間點上，要么將汽車的行駛方向反轉到所 選取的行駛方向，要么發生發動機轉速的突然地下降，在極端的情況 下甚至發生傳動發動機的轉動方向反轉。
特別是對于較重的載貨車(這些載貨車越來越多地配備有與自動 化的離合器相連接的、自動化的變速器換檔裝置)，在坡度大的坡道 或者斜面上由于不受控制的滾動對駕駛員而言僅發生難于掌控的起動 狀況和/或在閉合離合器時，造成傳動系的部件(離合器、發動機、變 速器)上的磨損以及甚至損壞的后果。
由DE 199 32 052 Al公知一種用于識別自動化的變速器的變速器 從動軸的轉動方向的方法，在該方法中將從動軸轉速的時間性分布或 者與之相當的變量(例如制動壓力分布)與在電子存儲器中存放的各 種反映特性的特征變量(例如針對"以回轉的方式負重地在坡道上上 坡前行"的行駛狀態的從動軸轉速特征曲線)進行比較。依賴于所獲 知的行駛狀態對同步點進行相應的計算，在同步點處可以進行用于離 合器開閉的壓力控制。通過對同步點(該同步點慮及汽車的與所選取 的行駛方向相反的滾動)的計算，防止對離合器在時間上不利的控制， 這種時間上不利的控制可以導致離合器和變速器的舒適性喪失以及過 載。已知的方法在沒有附加的轉動方向傳感器或者轉速傳感器(該轉 速傳感器被以對轉動方向敏感的方式構成)的情況下也是可以行得通 的，由此節約成本。提供一種有效的機構可供使用，用來在所述滾動 過程中保護離合器和變速器。然而不利的是，借助所存放的特征曲線 進行的可信性檢測需要比較耗費時間的且復雜的算法，所述算法直至 明確地配屬實際的行駛狀態時，在參考其它參數(諸如根據行駛踏板 位置或者對制動踏板操作的載重要求)的情況下，可能導致正常換檔 運行中的換檔延遲。此外，所述特征曲線是汽車型號專門性的，所以 對于每個所采用的汽車型號需要進行分別的檢測以及如果需要進行匹
配。另外，需要比較耗費成本的數據存儲器以及快速的信號傳遞裝置。
由申請人的DE 10 2004 057 122 Al公知另一方法，用于識別起動 離合器的次級側的轉動方向，在該方法中，當離合器的次級側(也就 是變速器側)上的當前轉速大于初級側(也就是發動機側)的當前轉 速時，起動離合器以可變的閉合度閉合。在此，離合器的所述閉合度 以依賴于次級轉速的加速度的方式調節。接下來，傳動發動機的轉速 借助發動機控制裝置被調整到額定轉速，優選為次級轉速。于是，當 初級轉速與次級轉速在預先給定的時間段內彼此平衡時，識別到起動 離合器的初級側與次級側相同的轉動方向。反之，當起動離合器的閉 合導致初級轉速或發動機轉速下降到某一閾值之下，特別是下降到空 轉轉速之下時，識別到次級側相反取向的轉動方向。
該方法同樣在不設有昂貴的轉動方向識別型傳感器的情況下可以 行得通。此外，無需特征曲線存儲器并且不需要與汽車型號專門地匹 配，由此節約了其它成本。不利的影響是，在各種情況下，首先必須 將離合器至少閉合直至確定的程度并且然后基于該閉合過程的作用可 能會將離合器閉合至離合器側逆轉的轉動方向。這使得預防性的準備 措施是必需的，該準備措施用于在相反的轉動方向上出現高的轉速差 時，保護離合器防止過度負荷，特別是快速的控制指令，用于打開離 合器或者將變速器換檔到安全的中間位置。為此，通過附加的離合器
7換檔和發動機轉速提高可能在該方法中出現提高的燃料消耗和磨損。
發明內容
鑒于所述背景，本發明基于如下任務，即給出一種方法和一種裝 置，用于識別汽車的被動起動過程，所述方法和裝置在接近此類起動 過程的開始時，對發動機側的傳動軸與變速器側的變速器輸入軸之間 的逆轉的轉動方向進行識別以及盡管如此所述方法和裝置是簡單而且 成本低廉的。
該任務的解決方案由獨立權利要求的特征得到，而本發明的有利 的構造方案和改進方案可以從從屬權利要求中獲悉。
本發明對如下實際情況是有好處的，即很多轎車以及通常所有的 大型載貨車配置有依賴于轉動方向進行輸送的變速器油泵，該變速器 油泵的轉動方向與變速器輸入軸的轉動方向相關聯。本發明基于如下 認識，即具有此類油泵的變速器內的油壓可以被用作對于變速器輸入 軸的轉動方向的指示參量。
因此，本發明由如下方法出發，對汽車的被動起動過程進行識別，
例如不期望的起動過程，在這樣的起動過程中汽車與所選取的、與檔
位相關的行駛方向相反地運動，本發明借助如下機構用于檢測自動起
動元件的與速度切換變速器的變速器輸入軸連接的次級側相對于起動 元件的與傳動電動機的傳動軸連接的初級側的逆轉的轉動方向，其中
依賴于轉動方向進行輸送的變速器油泵配屬于該速度切換變速器。
對于被動起動過程，是指汽車的如下的起動過程或者滾動，特別 是與所希望的行駛方向相反，在該被動起動過程中，行駛阻力以如下 方式作用，即對于力配合的變速器，汽車在未通過傳動發動機導入傳 動力矩的情況下運動。對于自動起動元件，是指所有無需由駕駛員操作的離合器系統， 特別是指可以通過電子控制設備控制的起動離合器，還有自動的離合 器類型，例如離心式離合器，所述離心式離合器依賴于發動機轉速地 在離心力作用下變為力配合的。
為了解決所列任務，本發明設置為，對變速器輸入軸的轉速和速 度切換變速器內油壓分時性地檢測并且對變速器輸入軸的轉速和速度 切換變速器內油壓進行相關性檢驗，借助該相關性檢驗在相關性缺失 時，確定起動元件的初級側與次級側不相同的轉動方向；以及作為該 檢驗的結果將與傳動相關的措施導入到由該檢驗識別出的不被期望的 被動的起動過程。
汽車中的許多變速器(特別是以在載貨車中所采用的結構尺寸) 具有用來對變速器進行潤滑和冷卻的變速器油泵，所述變速器油泵通 常以依賴于轉動方向的方式進行輸送。因此，僅在或者至少僅在潤滑 油泵的傳動裝置(也就是變速器輸入軸)在符合要求的方向上轉動， 也就是與傳動發動機的傳動軸相同的方向上轉動時，那么此類的潤滑
油泵才或者至少才進行符合要求地輸送。因此，在離合器的次級側的 轉動方向與變速器內的潤滑油壓之間存在明確的相關性。
由此，通過所述方法對于所有如此裝備的汽車實現對變速器輸入 軸的轉動方向的簡單而成本低廉的監測，所述監測在未設有附加的轉 動方向傳感器、費力的算法或者特征曲線比較以及也不進行試驗性的 離合器操作的情況下對轉動方向反轉進行可靠地識別，所述轉動方向 反轉基于汽車的與當前由駕駛員為了起動而選取的檔位相反的滾動。
特別地，如同在本發明的特別有利的構造方案中設置的一樣，可 以由變速器輸入軸的轉速上升(該轉速上升不會引起速度切換變速器 內的油壓的上升)而將離合器閉合到變速器輸入軸的逆轉的轉動方向。 此外，伴隨變速器輸入軸的轉速的相應上升(在變速器輸入軸的轉速上升時未測量到變速器內的油壓或者油壓的上升)的微小的滾動已經 足以快速而可靠地識別兩個離合器側的反運轉的轉動方向。
因為在具有變速器油泵的自動化變速器中通常存在用于變速器輸 入軸的、有利的、轉動方向恒定的轉速傳感器以及用于變速器內的油 壓監測的壓力敏感性機構(壓力開關或者壓力傳感器)并且總是提供 發動機轉速可供使用，所以對于根據本發明的方法不產生附加的部件 開支，所述方法特別地以成本低廉的以及節約結構空間且節約重量的 方式發揮作用。
為了對轉動方向進行監測，在最簡單的情況下除了變速器輸入軸 的轉速分布以外，僅諸如"潤滑油壓為零"或"潤滑油壓不為零"的 信息是必需的。由此，特別成本低廉的、簡單的油壓開關足以實施該 方法。由此，保證了對離合器在很大程度上的保護以及如果需要保護 變速器在逆轉的轉動方向情況下免于損壞。
在設有壓力傳感器的情況下，可以使用該壓力傳感器對變速器內 的填充量，也就是油位進行監測，由此可以用信號告知傳感器內缺油 以及如果需要可以觸發差錯反應和/或保護措施，進而可以實現汽車運 行安全性的進一步提高。此外，由此可以確保，由于損壞(例如由于 漏油)的油壓缺失，不會錯誤地解讀為是轉動方向發生逆轉。
如另外可以設置的那樣，借助壓力傳感器可以對變速器油壓的時 間性壓力分布進行精確地檢測，以便對潤滑油壓的上升或下降進行監 測。
例如在傳動軸的變速器輸入軸以較高的轉速超前時，同樣可以由 壓力分布通過將該壓力分布與輸入軸的轉速分布進行比較來識別在各 個所選取的行駛方向的被動的起動過程，以便通過對離合器相應的控 制也在此避免不受控制的速度增加以及使舒適的聯結變得容易。
10當起動離合器上的逆轉的轉動方向被識別到時，于是存在如下的 可能性，如果在此，當附屬于閉合過程的離合器負載仍保持在允許的 范圍內時，借助離合器將汽車截住，抑或否則就讓離合器打開著。在 此，離合器的閉合度可以是關于擠壓力和時間性分布而變化的，以便 在避免過度的離合器負載的同時，實現盡可能高的換檔舒適度，其中 特別地把在顧及到傳動軸和變速器輸入軸的轉動方向的情況下的傳動 軸轉速與變速器輸入軸的轉速之間的轉速差作為用來預先確定所預期 的離合器負載的參數。為了保護離合器，例如在轉速差高于預先規定 的閾值時，保持離合器是打開的。
為了預先確定離合器負載，原則上可以考慮到所有可供使用的相 關的運行參數，這些運行參數例如關于汽車重量、車道坡度以及滾動 方向(例如在掛入倒車檔時的向前滾動或者在掛入前進檔時的向后滾 動)。
其它措施同樣可以作為所識別出的逆轉轉動方向的結果。例如可 以將變速器換檔到中間位置。同樣也可以考慮汽車運行制動器的主動 的制動干預，以便在重新開始起動嘗試之前將汽車安全地停住。由此， 可以在出現逆轉的轉動方向時保護離合器和變速器免于損壞以及還進 一步地改善行駛安全性。
此外，可以設置為，在依賴于發動機轉速進行換檔的起動離合器 中，在識別到被動起動過程時通過傳動發動機的轉速調整來控制起動 離合器的操作。由此，該方法也可以被有利地應用于自動的離心式離 合器中。特別是可以通過發動機控制裝置而如此地影響發動機轉速， 即根據所預期的離合器負荷來操作離合器或者不操作離合器。
下面描述一種裝置，該裝置特別好地適用于前面所描述的方法的 執行。該裝置通過獨立權利要求ll的特征來限定。
11因此，本發明進而由用于識別汽車的被動起動過程的裝置出發， 該裝置具有傳動發動機，該傳動發動機通過傳動軸與自動起動元件 的初級側連接；速度切換變速器，該速度切換變速器通過變速器輸入 軸與起動元件的次級側連接，其中速度切換變速器具有依賴于轉動方 向進行輸送的變速器油泵；以及用于至少檢測變速器輸入軸的轉速以 及檢測依賴于變速器油泵的輸送的變速器油壓的機構。
此外，為了解決所列任務，本發明關于該裝置設置為，存在如下 的控制裝置，在該控制裝置中可以將至少關于變速器輸入軸轉速和變 速器油壓的信號或者與之相當的信號分時性地讀入或者相互比較，其 中憑借該控制裝置由所述信號比較可以獲知起動元件的次級側與初級 側之間不相同的轉動方向，并且借助該控制裝置可以產生依賴于轉動 方向的輸出信號，用來至少對起動元件進行控制。
通過該控制裝置，可以借助可供使用的依賴于轉動方向進行輸送 的油泵的變速器油壓信號以及由變速器輸入軸的轉速信號，有利地實 現對傳動發動機與變速器之間不相同的轉動方向的快速識別。該控制 裝置可以特別節約成本地集成到已經存在的用于控制自動起動元件的 控制設備中，從而不需要要求附加結構空間的部件。
為了闡明本發明而為說明書附有實施例附圖。
在附圖中，
圖l示出具有自動離合器的載貨車的傳動系的示意圖，
圖2示出對于潤滑油壓與變速器輸入軸-轉動方向之間的相關性的
圖解，以及
圖3示出對于潤滑油壓與變速器輸入軸-轉動方向之間的相關性的
另一圖解。
具體實施例方式
因而在圖l中示出載貨車l，載貨車l具有被構成為內燃發動機的傳 動發動機2以及被構成為自動化換檔變速器3的速度切換變速器。傳動
電動機2和變速器3可以通過被構成為摩擦離合器的自動起動元件4以 力配合的方式相互連接。自動起動離合器4可以通過(未示出的)促動 器借助控制裝置15被控制。傳動發動機2的通過變速器3轉化的傳動力 矩可以以已知的方式通過變速器從動軸5和差速器6傳遞到載貨車1的 被傳動的汽車車輪7、 8上。
起動離合器4憑借其初級側9通過傳動軸(曲軸)IO與傳動發動 機2連接并且憑借其次級側11與引導到變速器3中的變速器輸入軸12 連接。此外，為傳動軸IO和變速器輸入軸12配有轉速傳感器13和14, 通過轉速傳感器13和14可以將傳動軸10的轉速和變速器輸入軸12 的轉速傳送給控制裝置15。
變速器3為了潤滑和冷卻而具有油泵16，油泵16與變速器輸入 軸12傳動聯接，并且依賴于變速器輸入軸12的轉動方向來輸送潤滑 油以及在變速器3內產生潤滑油壓。最后，存在油壓傳感器17，通過 油壓傳感器17的信號輸出可以將變速器3內的油壓數值傳送給控制裝 置15。
下面對在這樣的載貨車1在典型的運行場合下的根據本發明的方 法的實施例進行描述。
汽車1停在坡道上并且應當在坡道上被向后上坡地驅動。理想的 是，汽車1在掛入倒車檔時在閉合起動離合器4的情況下在預先設置 的行駛方向上、也就是向后地運動。在此，與傳動軸10連接的初級側 9和起動離合器4的與變速器輸入軸12連接的次級側ll具有相同的轉 動方向并且在無滑脫的、力配合的連接情況下，也具有相同的轉速，此外，在圖2中以簡化的圖示示例性地示出與發動機轉速19和變
速器油泵16的油壓分布20相比的變速器輸入軸12的轉速分布18，其 中轉速n或者壓力p關于時間t繪制。控制裝置15在到時間點21記錄 到正常的起動過程，在該正常的起動過程中，變速器輸入軸12的轉速 與傳動發動機2的轉速一致并且通過油泵16產生相應的符合要求的大 于零的油壓以及通過壓力傳感器17來確定該油壓。
然而，由于在車道坡度上的行駛阻力，汽車1在掛入倒車檔和保 持起動離合器4仍然打開的情況下開始在向前的方向上滾動，該汽車1 便處于非正常的被動起動過程。在此，變速器輸入軸12通過汽車車輪 7、汽車車輪8、差速器6、變速器從動軸5以及變速器3而被傳動。 由于與所掛入的倒車檔有效連接的汽車1的向前運動而引起變速器輸 入軸12的轉動方向的逆轉，從而變速器輸入軸12與傳動軸10相反地 轉動以及憑借該變速器輸入軸12，起動離合器4的次級側11也與傳動 軸10相對地轉動并且由此與起動離合器4的初級側9相對地轉動。
發動機1與變速器輸入軸5的不相同的轉動方向的結果在圖3中 示出。雖然變速器輸入軸轉速18由于汽車1的滾動而上升，但是控制 裝置15沒有記錄到潤滑油壓或者說壓力等于零或者至少沒有記錄到潤 滑油壓的上升。控制裝置15以此識別到關于起動離合器4的逆轉的轉 動方向并且提供相應的信號數值可供使用。該數值可以憑借當前的轉 速差和有利地憑借其它可供使用的運行參數而被繼續處理。
作為結果而發出信號，要么憑借該信號對起動離合器4進行控制， 以便截住汽車1并且使汽車1沿所希望的方向上運動，要么憑借該信 號首先保持起動離合器4打開著，防止即將發生的離合器過載或傳動 發動機2的卡住并且同樣觸發其它措施。附圖標記
1 汽車
2 傳動發動機
3 速度切換變速器
4 起動元件
5 變速器從動軸
6 差速器
7 汽車車輪
8 汽車車輪
9 離合器初級側
10 傳動軸
11 離合器次級側
12 變速器輸入軸
13 轉速傳感器
14 轉速傳感器
15 控制裝置
16 變速器油泵
17 油壓傳感器
18 變速器輸入軸-轉速分布
19 傳動發動機-轉速
20 變速器油壓分布
21 時間點
n 轉速-縱坐標
p 壓力-縱坐標
t 時間-橫坐標
1權利要求
1. 用于識別汽車(1)的被動起動過程的方法，該被動起動過程例如是不期望的起動過程，在所述被動起動過程中所述汽車(1)逆著與所選取的檔位相關的行駛方向運動，所述方法借助機構用于檢測自動起動元件(4)的與速度切換變速器(3)的變速器輸入軸(12)連接的次級側(11)相對于所述起動元件(4)的與傳動發動機(2)的傳動軸(10)連接的初級側(9)的逆轉的轉動方向，其中，依賴于轉動方向進行輸送的變速器油泵(16)配屬于所述速度切換變速器(3)，其特征在于，對所述變速器輸入軸(12)的轉速和所述速度切換變速器(3)內的油壓進行分時性地檢測并且進行相關性檢驗，借助所述相關性檢驗，在相關性缺失時確定所述起動元件(4)的所述初級側(9)與所述次級側(11)的轉動方向不同，并且作為結果，將與傳動相關的措施導入到由所述相關性檢驗識別出的不期望的被動的起動過程。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，由所述變速器輸入 軸(12)的不會引發所述速度切換變速器(3)內油壓上升的轉速上升， 而將離合器閉合到所述變速器輸入軸(12)的逆轉的轉動方向上。
3. 根據權利要求l或2所述的方法，其特征在于，所述起動元件 (4)是起動離合器，在所識別到的不期望的被動起動過程中，在通過閉合所述起動離合器而未超出預先確定的最大允許離合器負載的情況 下，所述起動離合器至少閉合直至預先確定的可變的閉合度，以及否 則所述起動離合器(4)保持打開著。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述最大允許離合 器負載是至少借助傳動軸(10)與變速器輸入軸(12)的轉速差而在 顧及到所述軸(10、 12)的轉動方向的情況下確定的。
5. 根據權利要求1到4中至少一個所述的方法，其特征在于，在依賴于發動機轉速進行換檔的起動離合器(4)中，所述起動離合器(4) 的操作在所識別到的被動起動過程中是通過所述傳動發動機(2)的轉 速調整來控制的。
6. 根據權利要求1到5中至少一個所述的方法，其特征在于，借 助壓力開關來監測所述變速器油壓。
7. 根據權利要求1到5中至少一個所述的方法，其特征在于，借 助壓力傳感器(17)來監測所述變速器油壓。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，對所述變速器油壓 的壓力監測附加地包括對所述變速器(3)內的油位的監測。
9. 根據權利要求1到8中至少一個所述的方法，其特征在于，檢 測所述變速器油壓依賴于時間的壓力分布。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，借助所述變速器 油壓的依賴于時間所檢測的壓力分布，識別在所選取的行駛方向上的 被動起動過程。
11. 用于識別汽車的被動起動過程的裝置，所述裝置具有傳動 發動機(1)，其通過傳動軸(10)與自動起動元件(4)的初級側(9) 連接；速度切換變速器(3)，其通過變速器輸入軸(12)與所述起動 元件(4)的次級側(11)連接，其中，所述速度切換變速器(3)具 有依賴于轉動方向進行輸送的變速器油泵(16);以及用于至少檢測 所述變速器輸入軸(12)的轉速以及檢測依賴于所述變速器油泵(16) 的輸送的變速器油壓的機構，其特征在于，提供控制裝置(15)，在 所述控制裝置(15)中，至少能夠將關于所述變速器輸入軸轉速和所 述變速器油壓的信號或者與之相當的信號分時性地讀入或者相互比 較，其中，憑借所述控制裝置(15)能夠由所述信號比較獲知所述起動元件(4)的所述次級側(11)與所述初級側(9)之間不相同的轉 動方向，并且借助所述控制裝置能夠產生依賴于轉動方向的輸出信號， 用來至少對所述起動元件(4)進行控制。
全文摘要
本發明涉及一種用于識別汽車(1)的被動起動過程(例如不期望的起動過程)的方法，該被動起動過程中汽車(1)逆著與所選取的檔位相關的行駛方向運動，所述方法憑借機構檢測自動起動元件(4)的與速度切換變速器(3)的變速器輸入軸(12)連接的次級側(11)相對于起動元件(4)的與傳動發動機(2)的傳動軸(10)連接的初級側(9)的逆轉的轉動方向，其中，依賴于轉動方向進行輸送的變速器油泵(16)配屬于該速度切換變速器(3)。為了在所述方法中簡單而成本低廉地在時間上接近此類起動過程開始時識別出逆轉的轉動方向，而對變速器輸入軸(12)的轉速和速度切換變速器(3)內的油壓進行分時性地檢測并且進行相關性檢驗，借助該相關性檢驗，在相關性缺失時，確定起動元件(4)的初級側(9)與次級側(11)的轉動方向不同并且作為結果將與傳動相關的措施導入到由該相關性檢驗識別出的不期望的被動的起動過程。此外本發明還涉及一種用來實施該方法的裝置。
文檔編號B60W30/18GK101466961SQ200780021770
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月6日 優先權日2006年6月29日
發明者伯恩特·都貝勒, 諾伯特·維恩切克 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司