專利名稱：增強的自動副變速器換擋控制的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于控制自動或半自動車輛組合式變速器的輔助部分付變速器致動器的控制系統或方法。更具體地說，本發明涉及用于控制自動或半自動組合式車輛變速器付變速器部分致動器的控制系統或方法，其中，使用一個兩位流體促動的致動器，使非同步爪式離合器接合或脫離，以有選擇地與一低擋或一高擋付變速器部分速比相接合。
在先有技術中，具有一或多個與主變速器部分串連的輔助部分的這種類型的組合式齒輪換擋變速器已廣為公眾所知。這種變速器典型地與重型車輛有關，例如大型卡車，拖拉機，半掛車和類似車輛。
在具有一個付變速器式輔助部分的組合式變速器中，付變速器輔助部分的傳動比級少于主變速器部分的傳動比級，各主變速器部分傳動比可由付變速器部分分開或再劃分。具有付變速器式輔助部分的組合式齒輪換擋變速器的例子見于美國專利No.4，290，515;No.3，799，002和No.4，527，447，其內容在這里合并進行參考。
在一聯合的排擋和付變速器式輔助部分中，排擋和付變速器式速比被提供，允許主變速器在至少兩個排擋內通過其速比進行逐步換擋，也允許主變速器部分速比在至少一個排擋內進行劃分。具有單一聯合排擋/付變速器式輔助部分的組合變速器的例子參見美國專利No.3，283，613;No.3，648，546和No.4，754，665;其內容在這里合并進行參考。委托人已知的RT/RTO 11613和RT/RTO 14718“Eaton Road ranger”變速器是聯合排擋/付變速器式變速器的例子。
另一例子是“Ecosplit”型變速器，由德國弗里德里希港的Fridri chshatan股份公司的齒輪制造廠出售，這是一種16前進擋式的變速器，它在主變速器前面使用一分離的兩擋付變速器輔助部分，在主變速器后面使用一分離的兩擋排擋部分。
應該注意到，術語主部分和輔助部分是相對的，主部分和輔助部分的指定是可顛倒的。輔助部分的類型(排擋或付變速器)也是可顛倒的。換句話說，假如通常所考慮的是一個有兩擋排擋型輔助部分的四擋主部分，如果通常指定的輔助部分被認為是主部分，那么通常指定的主部分將被認為是四擋付變速器式輔助部分。根據通常所接受的變速器工業的慣例，并如本發明描述中所使用的，組合式變速器的主變速器部分是包含最大(或至少不小于)數量前進擋速比的部分，它允許空擋位置的選擇，并包含倒擋速比，和/或通過變速器桿或變速扶手或變速軸/變速銷組件的操作進行換擋(在手動或半自動變速器中)而不同于主從閥/油缸或類似布置。
在自動或半自動組合式變速器中，用于控制付變速器部分非同步爪式離合器的全或半自動換擋的付變速器換擋控制系統和方法在先有技術中是已知的。這種半自動變速器系統的例子可以參見美國專利No.4，722，248，其內容在這里合并進行考慮。這種先有技術的自動或半自動變速器，特別是那些使用了可選擇一低擋或一高擋付變速器速比的兩擋付變速器部分的變速器，利用了一液壓操縱的差動面積活塞致動器，其中，較小的活塞表面積持續受壓，迫使致動器導致低擋付變速器部分速比接合，與較大面積活塞表面相關的致動器腔被有選擇地加壓或排空，導致高擋付變速器部分速比的接合與脫離。
由于付變速器離合器擦掠而使換擋偶然出現噪音，在寒冷天氣條件下，因不能得到由大活塞表面所產生的全部力，所以低擋付變速器離合器的分離是困難的，并且，在電磁控制器的電器失效情況下，付變速器部分將不顧操作者的意見，自動停留在低擋速比上，所以，這種先有技術的付變速器部分控制系統/方法不能完全令人滿意。
根據本發明，先有技術的缺點將被減小或克服，它提供了一種控制系統/方法，用于控制全或半自動組合變速器中的自動付變速器換擋，它減少了付變速器離合器的擦掠，將減小低溫時的換擋失效，并潛在地提供更長的付變速器離合器壽命，在控制線圈電氣失效時，將使付變速器離合器保持接合在其所在的付變速器部分速比上。
上述內容是如此實現的，它提供了可單獨控制的閥，最好是電磁控制閥，用于有選擇地控制與一兩位置差動面積活塞致動器的小面積活塞面和大面積活塞面兩者相關連的致動器氣缸腔的加壓的排空。所以，在付變速器換擋過渡瞬間，由于檢測到致動器是在非接合位置，這是由于在較大的非同步轉動時試圖接合付變速器離合器所造成的，該控制允許致動器的兩個腔排空，直至檢測到接合離合器基本同步轉動，于是，就減少了付變速器離合器爪牙的擦掠。最好，隨著爪式離合器接近同步，使適當的氣缸被再加壓，而使付變速器爪式離合器能快速和平穩地接合。另外，在寒冷天氣情況下，通過與大面積活塞面相關的致動器腔加壓，同時使另一腔保持排放，而可使用一個相對較高的力使低擋付變速器爪式離合器分離，并接合高擋付變速器離合器。另外，各個控制腔的閥最好被偏壓至一排空位置，由此，控制線圈的電氣失效將導致電磁控制閥排空兩個腔，允許付變速器離合器保持在其所在的接合傳動比上。
所以，本發明的一個目的是提供一種用于控制全或半自動組合變速器的自動付變速器換擋的新的和改進的控制系統/方法。
通過閱讀最佳實施例的詳細描述，并參照有關附圖，對本發明上述和其他目的和優點將更為清楚。
圖1 是一個半自動機械變速器系統的示意圖，它具有半自動付變速器部分換擋裝置。
圖1A是圖1系統中所用變速器的示意圖，是一具有聯合排擋和付變速器式輔助部分的組合式變速器;
圖1B是圖1中變速器系統半自動換擋各擋位置圖的示意圖;
圖2 是先有技術的付變速器換擋控制系統的示意圖;
圖3 是本發明自動付變速器換擋控制系統的示意圖。
在下面的描述中將使用的某些術語僅僅是為了方便和參考，而不用于限定。詞“向上”，“向下”，“向左”和“向右”將指圖中的方法，以作參考。詞“向前”，“向后”分別指通常裝在車輛上的變速器前和后端，分別是圖1所示變速器的左和右側。詞“向內”和“向外”分別是指朝向和背離裝置和所指部件幾何中心的方向。以上適用于上面特別提到的詞，派生出的詞和同樣含義的詞。
術語“組合式變速器”用于指一個變速或換擋變速器，它具有一個多前進擋的主變速器部分，和與之串連的至少一個多擋輔助變速器部分，由此，在主變速器部分所選擇的齒輪減速可與在輔助變速器部分另外選擇的齒輪減速相組合。“同步離合器組件”和同樣含義的詞是指一強制的爪式離合器組件，它通過一強制離合器的方式使一選定的齒輪不可轉動地與一軸相連接，其中，只有當所述離合器的部件基本同步轉動，和較大的容量摩擦與離合器部件一起被利用，并在離合器接合的初始，足以使離合器部件和與之一起轉動的所有元件以基本同步的速度轉動時，所述離合器才能接合。
圖1 是顯示了一個半自動變速器系統100，它有一組合式變速器110，具有一主部分112，它與一聯合排擋和付變速器式的輔助部分114串連。在高擋主部分和高擋排擋部分位置(既，11和12擋位置)，付變速器在11和12擋之間的換擋是自動的。這種類型的變速器系統的例子可參見美國專利No.4，722，248，其內容在此合并進行參考。
組合式變速器110包括一與一輔助部分114相連的主部分112，該輔助部分114由本發明的付變速器換擋控制系統和方法所控制。主部分112通過離合器C可操縱地與車輛發動機112的驅動軸20相連，輔助部分的輸出軸94一般通過驅動軸的方式可操縱地連接于車輛的驅動輪(未示)。
從變速器110可得到的速比可手動地選擇，它是通過先壓下離合器踏板116，使與發動機驅動軸脫離，然后按所規定的變速桿各擋位置圖使變速桿118定位，使所希望的主部分的特定速比進行接合，然后，在所希望的特定速比包含在輔助部分114的不同速比之中的情況下，通過操縱一個或多個致動器，例如電動換擋鈕或液力促動閥120，提供一個操作指令，實現所希望的在輔助部分114中的接合，這在組合式變速器的操作中已為本領域專業人員所知。
為了本發明的目的，這里所使用的術語“組”是指當操作者手動地選擇了一特定速比時，從一車輛變速器和特別是從一組合式變速器所能得到的特定的一組速比;這里使用的術語“順序相關”是指在所選的組中可以得到的速比之間假如沒有可以另一組中得到的居中的速比，例如，示于圖1B的組“自動”中的，其中，自動換擋在速比11和12之間實現，而不在速比4和11或12之間實現，因為其他組包含了在速比4和速比11、12之間的速比。通常，變速器是這種類型的，具有若干前進擋，可由操作者選擇的其中一組是順序相關的，并少于由變速器提供的速比總數，自動換擋在順序相關的速比的至少兩個之間實現。
在系統100中，最好所有速比-除了最高速比和在包括最高速比的組中與最高速比順序相關的那些速比-可由操作者手動選擇，它是通過如果必要，操作促動鈕120(既予選擇)，然后，壓下離合器踏板116，使離合器C將變速器112與發動機驅動件分離，然后使變速桿118定位，在所需速比接合之后，放松踏板116。
換擋控制系統被操作，能使在最高組中的至少順序相關速比之間進行自動換擋，并最好在各組中所有順序相關速比之間自動換擋，只要包括在組中的最低速比由操作者選擇。
本發明的控制系統包括用于檢測和在所需的特定檔位對能自動換擋的裝置提供一適當指令122的裝置。能自動換擋的裝置包括邏輯電路124，離合器控制裝置126，自動燃料控制128和換擋致動器130。邏輯電路124用于接收信息并根據其進行工作，信息包括輸入轉速信號132，速比擋位信號122，輸出轉速信號134和加速器踏板位置信號136，以根據需要觸發和提供一個自動換擋。通常，自動換擋是由換擋致動器130完成的，它包含閥，致動裝置和本領域專業人員所熟知的裝置，其換擋是根據從邏輯電路124收到的信號138的性質。除了邏輯電路16的信號134提供的輸出軸94的有關輸出轉速的信息，還依次提供信號140至離合器控制裝置126，它再提供信號142用于離合器C的自動操縱，并與提供和接收至自動燃料控制裝置128的信號126相協調，它相對于加速踏板144的人工操縱。
上述的實現自動換擋的裝置已為本領域專業人員所知，除了只有包含在至少包括最高檔的組中的一個速比可由操作者手動接合時，它才可操作。上述自動換擋的例子可詳細地參見美國專利No.4，361，060;No.4，527，447;No.3，478，851，所有內容合并在此進行參考。
邏輯電路124最好是以微處理機為基礎的控制器形式，或ECU形式，正如公開在美國專利No.4，595，986中的，其在此合并進行參考。
雖然，本發明的描述是與圖1的半自動系統有關，它也可用于更多的全自動系統，例如描述在美國專利No.4，361，060中的類型，其內容在此合并進行參考。
在圖1A中可以看到具有一聯合排擋和付變速器式輔助部分114的組合式變速器110的結構。現在參見圖1A，其中示意地顯示了一已知的并取得高度商業成功的13擋組合式變速器110。變速器110包括一主變速器部分112，它與一具有排擋付變速器式齒輪換擋機構的輔助變速器部分114相串連。典型地，變速器110裝在一單一外殼中，并包括一輸入軸16，它通過一可選擇地脫開的常嚙合摩擦主離合器C由一發動機，例如柴油機E驅動，主離合器C有一與發動機曲軸20驅動連接的輸入或驅動部分18，和一可轉動地固定在變速器輸入軸16上的被動部分22。
在主變速器部分112，輸入軸16裝有一輸入齒輪24，用于以大致相同轉速同步地驅動一組大致相同的主部分中間軸組件26和26a。在圖示的變速器10中，兩個大致相同的主部分中間軸組件被提供在主軸28正好相對兩側，主軸通常與輸入軸16同軸對準。各個主部分中間軸組件26和26a包括由殼體H中軸承32和34支承的主部分中間軸30，殼體僅示意地顯示了一部分。各主部分中間軸30具有固定在該處用于旋轉的一組相等的主部分中間軸齒輪38、40、42、44、46和48，一組主部分驅動或主軸齒輪50、52、54、56和58圍繞主軸28，并每次通過滑動離合器套環60、62和64可選擇地與主軸28接合，與之一起轉動，這在本領域是已知的，也可使用離合器套環60將輸入齒輪24接合在主軸28上，以在輸入軸16和主軸28之間提供一直接驅動關系。最好，各主部分主軸齒輪圍繞主軸28，與相關的中間軸齒輪組連續嚙合，并由其浮動地支承，其安裝方式和其優點被更詳細地公開于美國專利No.3，105，395和No.3，335，616中，其內容合并在此進行參考。典型地，通過與變速桿殼體組件(未示)相連的換擋撥叉(未示)的方式使離合器套環60，62和64軸向定位，這在先有技術中是已知的，離合器套環60，62和64是已知的非同步雙作用爪式離合器類型的。
可以理解，雖然圖示的變速器110是已知的并取得商業成功的多個相同中間軸，浮動主軸和浮動主軸齒輪式的，同時本發明的輔助變速器部分是特別地適用于這種變速器結構，但本發明的優點同樣可應用于單中間軸或不相同多中間軸的類型。
主部分主軸齒輪58是倒擋齒輪，它通過一通常居中的中間齒輪(未示)的方式與中間軸齒輪48連續嚙合，應該注意到，當主變速器部分112提供5個可選擇的前進擋速比時，最低的前進擋速比，既，由驅動連接的主軸驅動齒輪56與主軸28提供的速比，通常是這樣一個高的齒輪減速，它被認為一個低的或“爬行”擋，它僅用于惡劣條件下的車輛起動，而通常不用于高變速器排擋和/或可以在低變速器排擋不被分開。所以，當圖示的主部分12提供了5個前進擋時，通常說成定“4+1”的主部分，僅有4個前進擋與輔助變速器部分14相組合。
爪式離合器60、62和64是三位離合器，可將其定位于圖示的中間非接合位置，或最右邊的接合和最左邊的接合位置。
輔助變速器部分114與主變速器部分112相串連，為一三層，三速聯合排擋/付變速器類型。主軸28延伸進入輔助部分114并裝有一個固定在其上的輔助驅動齒輪70，該輔助驅動齒輪以相等轉速同步地驅動一組輔助部分中間軸組件72和72A。各輔助中間軸組件72和72A包括由殼體H的軸承76和78支承的輔助中間軸74，并裝有三個被固定與其一起轉動的輔助部分中間軸齒輪80、82和84。輔助部分中間軸齒輪80與輔助驅動齒輪70常嚙合，同時輔助部分中間軸齒輪82和84分別與輔助被動齒輪86和88常嚙合。輔助部分被動齒輪86同軸地圍繞與主軸28同軸的短軸90，短軸90還裝有一同步兩位滑動離合器組件92，輔助部分被動齒輪88同軸地圍繞輸出軸94，該軸94裝有一兩位可滑動爪式離合器套環96，該爪式離合器套環與用于主變速器部分112的爪式離合器套環60、62和64的結構和功能是大致相同的。離合器組件92和96都是兩位離合器組件，可將其有選擇地定位于軸向最右位置或最左位置，但通常不位于兩者之間的中間非接合位置。典型地，是通過由遙控流體致動活塞組件定位的換擋撥叉的方式使離合器組件92和96在所選定的軸向位置軸向定位，這是已知的先有技術。
可將同步離合器組件92移動至最左位置，驅動地接合輔助驅動齒輪70和主軸28至輔助短軸90，或可以有選擇地將其軸向定位在最右位置，有選擇地使輔助被動齒輪86與輔助短軸90轉動地接合。可將滑動離合器套環96軸向定位于最左位置，使短軸90與輸出軸94轉動地接合，或將其軸向定位于最右位置，使輔助驅動齒輪88與輸出軸94轉動地接合。
輔助部分中間軸齒輪80和輔助部分驅動齒輪70構成了三齒輪層輔助變速器部分114的第一齒輪層，輔助部分中間軸齒輪82和輔助部分被動齒輪86構成了第二齒輪層，輔助中間軸齒輪84和輔助部分被動齒輪88構成了第三齒輪層。正如可理解的，當離合器套環96位于使輔助被動齒輪88與輸出軸94驅動接合的最右位置時，主軸28將通過輔助驅動齒輪70，輔助中間軸齒輪80，輔助中間軸齒輪84和輔助驅動齒輪88而驅動輸出軸94，而與同步離合器組件92的位置無關，于是，三齒輪層的輔助變速器部分114提供了三個可選速比中最大的一個。
同步離合器組件92是一排擋換擋離合器，用于在輔助部分中進行排擋換擋，而滑動爪式離合器套環96是一付變速器離合器，用于在輔助部分進行付變速器換擋。一換擋撥叉96A用于使非同步爪式離合器套環96有選擇地軸向定位。
變速器110和付變速器離合器96進一步細節可參見美國專利No.4，754665;No.4，788，889和No.4，964，313，其內容在此合并進行參考。
圖2顯示了用于控制兩擋付變速器部分自動換擋的先有技術的控制系統160。付變速器爪式離合器套環96的軸向定位是通過與氣動差動面積活塞/氣缸致動器組件162相連的換擋叉或撥叉96A的方式進行的。
組件162限定了一個氣缸室164，其中，密封并可滑動地裝有一差動面積活塞166，它有一第一較小表面積的面168和一相反的第二較大表面積的面170。活塞166將氣缸分成與第一面相連的第一腔168A和與第二面相連的第二腔170A。
向腔168A加壓將產生一個力，推換擋撥叉96A向左與低擋付變速器速比接合，而向腔170A加壓將產生一個力推換擋撥叉96A向右與高擋付變速器速比接合。
導管172使低擋腔168A與來自氣源174(通常為一車內的壓縮機和/或濕式貯氣瓶)和過濾器/調節器組件176的壓縮空氣源常連接。在重型車輛上，通到變速器和其他致動器的壓縮空氣被典型地調整到60至80psi。
腔170A與導管178連接，導管178將高擋腔170A與一兩位三通閥180流體連通，該閥被偏壓使導管178與排氣口連接，并可選擇地運動至使導管178與壓縮空氣的加過濾器的并經調節的氣源相連的位置。根據來自控制器124的指令輸出信號，閥180可由一個閥致動器182有選擇地操作，如同一電磁致動閥。
在操作中，使第一腔168A常加壓，以第一力推動低擋付變速器爪式離合器進入接合。為了接合高擋付變速器離合器，使閥180處于其加壓或第二位置，使第二高擋腔170A加壓，將有一個力推動高擋付變速器爪式離合器接合，該動等于調節空氣的增壓乘以第二(170)和第一(168)活塞面積之差的積。
在一特定實例中，第一面168的表面積是大約1.11平方英寸(A＝1.11in2)，第二面170的表面積是大約2.46平方英寸(A＝2.46in2)，調節壓力是60psi(ps＝60psi)。所以，由第一面的加壓產生的力是大約66.4Ibs，朝向左面，由第二面加壓產生的力是大約147.7Ibs，朝向右面，由兩個面的加壓產生的力是大約81.3Ibs，朝向右面。于是，當閥180是在其正常的或排氣位置時，一個大約66.4Ibs的力推動付變速器套環96與低擋付變速器速比接合，(圖1A直接擋)，當閥180位于加壓位置時，一個大約81.3Ibs的力向右推動付變速器離合器套環96而進入高擋付變速器速比的接合，(圖1A超速擋)。
圖2中的先有技術控制系統通常是有效的。然而，在某些情況下，希望有所改進。當腔168A被持續加壓時，離合器套環96被持續地推向左或向右，于是，既使在接合爪式離合器齒時顯著的非同步情況被檢測到，離合器齒也被推動形成擦掠接合，可能引起不適當的有噪音的付變速器換擋和/或引起離合器齒的磨損。并且，在離合器接合之后，一個恒定的力被持續地施加在離合器套環上，這可導致換擋元件的磨損和/或受力。另外，在閥致動器182電氣失效的情況下，付變速器部分將在低擋位置不動，這可能是違背車輛操作者意志的。
另外，因為腔168A被持續地加壓，由加壓腔170A所提供的全部可得到的力(大約147.7Ibs)不能對低擋速比提供強力的脫離和/或對高擋付變速器速比提供強力的接合，如某種情況下，例如寒冷天氣系統100操作所希望的那樣。
本發明的用于兩擋付變速器部分自動換擋的控制系統200示于圖3。如同步先有技術的系統160一樣，一個兩位的差動面積活塞致動器162被采用，以使付變速器離合器96定位，壓縮空氣由氣源174和過濾器/調節器176提供。
系統控制器，ECU124，根據來自燃料控制器，致動器位置傳感器201，和速度傳感器的各種輸入信號而工作，對燃料控制器和兩個控制閥202和204發出指令輸出信號。
閥202和204各為一兩位三通閥，用于分別使控制口202A和204A或與調節空氣源，或與排氣口相連。閥202和204可獨立操作，閥202控制致動器腔168A的加壓或排空，閥204控制致動器腔170A的加壓或排空。最好，如圖3所示，閥202和204是偏置到其排氣位置的電磁控制閥。因為閥是可獨立操作的，所以兩個致動器腔168A和170A的每一個可獨立地和逐一地進行加壓或排空，在電力失效的情況下，兩腔都不加壓，而這種加壓會導致致動器呈現可能的不希望有的錯誤位置。
系統200的操作如下所述。
對于向上換擋程序，當控制器124已確定達到了一個換擋點時，換擋程序開始。換擋點的選擇是根據對控制器的多種輸入信號，例如上述美國專利No.4，361，060中使用的邏輯線路。當向上換擋時，使低擋和高擋電磁控制閥202和204通電。由于差動面積活塞的作用，在付變速器離合器上向高擋付變速器速比位置提供一個凈力。同時，使燃料控制器減少對發動機供油，而產生一個扭矩中斷。當扭矩中斷發生時，付變速器離合器96將服從于在高擋速比方向的凈力，而使付變速器離合器從低擋速比上脫離。因為付變速器離合器是由一兩位活塞/氣缸致動器162驅動，付變速器離合器被驅動穿過空擋，并朝著與高擋爪式離合器接合的方向驅動。然而，因為在接合爪式離合器元件之間通常有一個高的初始差速，滑動付變速器離合器元件被與高擋齒輪一起轉動的離合器元件排斥，而發生很小的爪式離合器齒的擦掠。當該系統通過位置傳感器201檢測到付變速器離合器已走到空擋位置時，兩個電磁閥202和204被關閉，而使付變速器離合器上的力減至零。此時付變速器離合器“漂浮”在空擋區域，等待達到同步轉速。
同時，一旦付變速器的空擋被檢測到，自動燃料控制器以一同步的方式被操作，使發動機轉速提高與所希望的齒輪同步。這最好通過一封閉環路控制來完成。當發動機轉速接近同步時，根據接近同步的程度和離合器致動器的作用時間，使高擋電磁閥204自身通電，提供一個全部的力使付變速器離合器接合進入高擋位置。這有助于達到充分的爪式離合器的接合。一旦系統已經確定付變速器被充分接合，發動機的供油被返還至操作者控制。最好，使高擋電磁閥204保持通電一段足夠的時間(大約兩秒)，以確保高擋爪式離合器的連續接合。然后，使線圈斷電，以增加線圈和驅動電路的可靠性。
控制系統200的向下換擋的操作程序與上述向上換擋的程序是相同的，除了僅是低擋電磁控制閥202被通電，驅動付變速器離合器進入空擋，然后進入低擋付變速器操作位置。一個重要的問題是，因為保持在嚙合齒輪上的低扭矩閉鎖作用，向下換擋時所要求的脫離力要小的多。所以，氣動致動器活塞/氣缸被設計成當從高擋向低擋換擋時(既，向下換擋)，具有較低的力，當從低擋向高擋換擋時(既，向上換擋)，具有較高的力。
上述系統也可用于全力付變速器換擋控制規則，它在低溫(低于30°F)下付變速器離合器低擋脫離阻力很大時，對于換入付變速器高擋是很有用的。通過獨立地控制高擋閥204，可利用加壓流體作用在活塞面170上的全部力，使付變速器離合器從其低擋位置脫離。
簡言之，在向上換擋期間，當兩個電磁閥已被啟動時，如果在減小供油后的一個預定時間內(大約1.0至2.0秒)，付變速器低擋的脫離還未被檢測到，使低擋電磁閥202斷電，同時使高擋電磁204保持通電，于是，就提供了一個使低擋脫離的最大的力。同時，使燃料控制器增加然后減少發動機的供油，以產生另一個穿過付變速器部分的扭矩中斷。在向下換擋期間，雖然施加在付變速器離合器上的力不能增加，但如果在一個預定時間內(通常大約1至2秒)沒有檢測到高擋的脫離，發動機燃料控制器就再對發動機提供一個瞬間的增加供油，然后減少供油，以產生一個穿過接合的付變速器爪式離合器的扭矩中斷。
在檢測到所需的換擋完成了一段預定時間之后，如上所述，使所有電磁線圈斷電，以增加電磁線圈、致動器和驅動裝置的壽命和可靠性。為了確保持續的接合，可使適當的電磁線圈定時地(每20～60秒)通電一個短時間(1.0～2.0秒)，以確保所需的付變速器擋位爪式離合器完全地和連續地接合。
如前所述，當兩個電磁控制閥202和204被偏置在其排氣位置時，電氣的失效將只使閥運動至或保持在其排氣位置，于是，使付變速器離合器保持在它所在的位置。
上面雖然對本發明以帶有一定特殊性的最佳形式作了描述，但可以理解，最佳實施例的描述僅是以舉例方式進行的，可以采取許多細部結構的變化以及部件的組合和布置，而不脫離后面本發明權利要求中所要求的精神和范圍。
權利要求
1.一種用于控制自動車輛變速器系統(100)的方法，該系統包括一組合式變速器，它包括一主變速器部分(112)和與之串連的輔助變速器部分(114)，輔助變速器部分具有一高擋輔助部分速比和一低擋輔助部分速比；用于接合所述輔助部分速比之一的非同步爪式離合器裝置(96)；一個兩位流體促動的致動器(162)，用于使輔助部分換擋至所選定的其高擋或低擋之一；所述致動器包括一差動面積活塞(166)，它具有第一活塞面(170)，以產生一個力促使所述高擋的接合，和一第二活塞面(168)，它小于所述第一面并與之相反，以產生一個力促使所述低擋的接合；一個位置傳感器(201)，用于檢測所述致動器是在高擋接合位置、低擋接合位置，還是在中間位置，并產生指示其位置的信號；一燃油控制的發動機(E)，它可驅動地與所述變速器連接；一燃料控制器(128)，用于控制提供至所述發動機的燃油量；一第一兩位控制閥(204)，用于選擇地使所述第一活塞面加壓或排放；一第二兩位控制閥(202)，用于選擇地使所述第二活塞面加壓或排放；所述兩控制閥可獨立操作；轉速檢測裝置，用于檢測所述爪式離合器的基本同步或非基本同步狀態，并提供所指示的轉速信號，一控制裝置(124)，用于接受輸入信號，包括來自所述位置和轉速傳感器的信號，并根據預定的邏輯規則處理該信號，對所述燃料控制器和所述第一和第二閥產生指令輸出信號，其特征在于，所述方法包括下列步驟(i)當檢測到從所述低擋到所述高擋的換擋選擇時，使所述第一和第二閥處于其加壓位置，監測所述致動器的位置，并使所述燃料控制器減少對發動機的燃油供給；然后，(a)如果檢測到致動器運動至高擋接合位置時，將燃料控制返還給操作者，并保持至少第一閥在加壓位置至一預定時間，然后，使兩個閥處于排氣位置；或(b)如果檢測到致動器運動至并保持在中間位置時，使兩個閥運動至其排放位置，使燃料控制器向發動機供油，使其以同步轉動為目標進行轉動，直至檢測到高擋爪式離合器的基本同步轉動，使至少第一閥處于加壓位置，然后當檢測到致動器器運動至其高擋接合位置時，將燃料控制返還給操作者，并將至少第一閥保持在加壓位置至一預定時間，然后使兩個閥處于其排放位置。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在完成上述的步驟(i)(a)和(i)(b)之后，定時地使使第一閥從排放位置運動至加壓位置，然后再回到排放位置，同時使第二閥保持排放位置。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于(c)如果檢測到致動器保持在低擋位置至一第一時間間隔，將第一閥保持在加壓位置，同時使第二閥處于其排放位置，使供應到發動機的燃油量瞬間地增加然后減少。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述輔助變速器部分是一付變速器式輔助變速器部分。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制系統是氣動的。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制閥是電磁控制閥。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述電磁控制閥通常偏置于其排放位置。
8.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制裝置是基于微處理機的控制裝置。
9.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述定時地使第一閥從排放位置運動至加壓位置大約每10至60秒發生，并且所述第一閥被保持在加壓位置大約1至2秒。
10.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述檢測高擋離合器基本同步轉動，是作為接近目標轉速的發動機速率和致動器反應時間的函數進行檢測的。
11.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述預定時間間隔是大約一秒。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述輔助變速器部分是一付變速器式輔助變速器部分。
13.一種用于控制自動車輛變速器系統(100)的系統(200)，變速器系統(100)包括一組合式變速器(110)，它有一與一輔助變速器部分(114)串連的主變速器部分，輔助變速器部分有一高擋輔助部分速比和一低擋輔助部分速比，用于接合所述輔助部分速比之一的非同步爪式離合器裝置(96);一個兩位流體促動致動器(162)，用于使輔助部分換擋至所選定的其高擋或低擋之一;所述致動器包括一差動面積活塞(166)，具有一第一活塞面(170)用于產生一個力促使所述高擋的接合，和一第二活塞面(168)，它小于所述第一面并與之相反，用于產生一個力以促使所述低擋的接合;一位置傳感器(201)，用于檢測所述的致動器是在高擋接合位置，低擋接合位置、還是在中間位置，并產生所指示的位置信號;一燃料控制的發動機(E)，可驅動地與所述變速器相連;一個用于控制供給所述發動機燃油量的燃料控制器(128);一個第一兩位控制閥(204)，用于有選擇地使所述第一活塞面加壓或排放;一個第二兩位控制閥(202)，用于有選擇地使所述第二活塞面加壓或排放;所述控制閥可單獨操作;轉速檢測裝置(150，152，154)，用于檢測所述爪式離合器的基本同步或非基本同步狀態，并提供所指示的轉速信號;一控制裝置(124)，用于接受輸入信號，包括來自所述位置和轉速傳感器的信號，并根據預定的邏輯規則處理該信號，以對所述燃料控制器和第一和第二閥產生指令輸出信號，所述系統包括一裝置，可有效地檢測從所述低擋至所述高擋的換擋選擇，以使所述第一閥和第二閥處于其加壓位置，并監視所述致動器位置和使所述燃料控制器減少向發動機供油，然后(a)如果檢測到致動器運動至高擋接合位置，將燃料控制返還給操作者，并將至少可第一閥保持在加壓位置至一段預定時間，然后使兩個閥處于其排放位置，或，(b)如果檢測到致動器運動至和保持在中間位置，使兩個閥運動至其排放位置，使燃料控制器向發動機供油，以同步轉動為目標進行轉動，直至檢測到高擋爪式離合器的基本同步轉動，使至少第一閥處于加壓位置，然后，當檢測到致動器運動至其高擋接合位置時，將燃料控制返還給操作者，并保持至少第一閥在加壓位置至一預定時間，然后使兩個閥處于其排放位置。
14.如權利要求13所述的系統，其特征在于還包括一裝置，在上述的(i)(a)和(i)(b)步驟完成之后，定時地使第一閥從排放位置運動至加壓位置，然后返回至排放位置，同時使第二閥保持在排放位置。
15.如權利要求14所述的系統，其特征在于還包括(d)一裝置，如果檢測到致動器保持在低擋位置至一第一時間間隔，可使第一閥保持在加壓位置，而使第二閥處于其排放位置，并使供給到發動機的燃油量瞬間地增加后再減少。
16.如權利要求13、14或15所述的系統，其特征在于，所述輔助變速器部分是一付變速器式輔助變速器部分。
17.如權利要求13所述的系統，其特征在于，所述控制系統是氣動的。
18.如權利要求16所述的系統，其特征在于，所述控制閥是電磁控 制閥。
19.如權利要求18所述的系統，其特征在于，所述電磁控制閥通常偏置于其排放位置。
20.如權利要求16所述的系統，其特征在于，所述控制裝置是基于微處理機的控制裝置。
21.如權利要求6所述的系統，其特征在于，所述檢測高擋離合器基本同步轉動是作為接近于目標轉速的發動機速率和致動器反應時間的函數來檢測的。
22.如權利要求15所述的系統，其特征在于，所述預定時間間隔是大約1秒。
全文摘要
用于控制自動組合式變速器副變速器部分自動換擋的氣動控制系統，副變速器部分的換擋由一差動面積活塞/氣缸致動器組件控制，它具有一與低擋操作相關的第一腔和與高擋操作相關的第二腔。各腔的加壓和排放由分別獨立控制的電磁閥所控制，每個閥根據來自ECU的控制信號工作。
文檔編號F16H63/20GK1076411SQ9310135
公開日1993年9月22日 申請日期1993年1月18日 優先權日1992年1月22日
發明者小·R·A·格雷夫斯, W·J·馬克 申請人:易通公司