СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе управления коробкой передач, установленной на транспортном средстве. В частности, изобретение относится к системе согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. Изобретение относится также к способу, транспортному средству, компьютерной программе и компьютерному программному продукту.

Уровень техники

На фиг.1 схематично изображены части силовой передачи транспортного средства 1, такого как пассажирский автомобиль или тяжелое транспортное средство, например грузовик или автобус. Силовая передача содержит двигатель 10, механически присоединенный посредством вала к первому концу коробки 20 передач через сцепление 40. Коробка 20 передач также механически присоединена у ее другого конца посредством карданного вала 50 к дифференциалу 30, связанному с задним мостом. Задний мост содержит соответствующие левый и правый ведущие валы 60, которые приводят ведущие колеса транспортного средства (не изображенные на диаграмме).

В этом хорошо известном устройстве механическая работа двигателя 10 передается через различные устройства трансмиссии (например, сцепление 40, коробку 20 передач, карданный вал 50, дифференциал 30 и ведущий вал 60) на ведущие колеса для перемещения транспортного средства 1. Важным устройством в силовой передаче является коробка 20 передач, которая имеет некоторое количество передач переднего хода для перемещения транспортного средства 1 вперед и обычно одну или более передач заднего хода. Количество передач переднего хода изменяется, но современные типы грузовиков, например, обычно предусмотрены с двенадцатью передачами переднего хода.

Коробка 20 передач может быть ручного или автоматического типа (автоматическая коробка передач), но также типа автоматической ручной коробки передач (автоматизированная механическая трансмиссия (АМТ)). Автоматические коробки передач и автоматические ручные коробки передач являются системами автоматизированных коробок передач, обычно управляемыми посредством управляющего блока 10 (электронный управляющий блок (ЭУБ)), который выполнен с возможностью управления коробкой 20 передач, например во время переключения передач, выбирая передачи на определенной скорости транспортного средства с определенным сопротивлением движению. ЭУБ может измерять частоту вращения двигателя и состояние коробки 20 передач и управлять коробкой передач посредством электромагнитных клапанов, присоединенных к пневматическим устройствам. Информация о двигателе 10, например о его частоте вращения и вращающем моменте, также посылается от двигателя 10 к ЭУБ, например через шину CAN (локальной сети контроллеров).

В обычных системах переключения передач управляющий блок 110 использует табулированные ограничения частоты вращения двигателя, также называемые точками переключения, которые представляют частоту вращения двигателя, на которой в коробке 20 передач должно быть осуществлено включение пониженной или повышенной передачи, то есть транспортное средство 1 переключает передачи, когда частота вращения его двигателя 10 проходит частоту вращения, представленную точкой переключения. Следовательно, точки переключения могут быть объяснены как предоставляющие информацию не только о том, когда должно происходить включение пониженной или повышенной передачи, но и о количестве шагов передачи, осуществляемых при каждом включении пониженной или повышенной передачи. Каждая точка переключения обычно содержит от одного до трех шагов передачи, хотя возможно больше шагов.

На фиг.2 схематично изображен пример различных табулированных точек переключения, представленных линиями SP1-SP6 на графике, на котором ось х представляет вращающий момент двигателя, и ось y представляет частоту вращения двигателя 10 в оборотах в минуту (об/мин). Пока частота вращения двигателя находится между линиями SP1 и SP4, переключение передач не происходит, но если она поднимается выше линии включения повышенной передачи SP1-SP3, происходит включение повышенной передачи и наоборот происходит включение пониженной передачи, если частота вращения двигателя падает ниже линии включения пониженной передачи SP4-SP6. В таблице 1 ниже показано несколько шагов вверх и вниз для каждой из линий SP1-SP6. Например, включение повышенной передачи за один шаг происходит, если частота вращения двигателя поднимается над линией SP1, и включение пониженной передачи за два шага происходит, если частота вращения двигателя падает ниже линии SP5.

Выборы точки переключения влияют, в частности, на характеристики движения, ускорение, комфорт и потребление топлива транспортного средства 1, так что точки включения должны быть аккуратно откалиброваны изготовителями транспортного средства. Эта калибровка касается различных стратегий переключения передач, испытываемых в полевых условиях в разных ситуациях вождения, например с разными количествами прилагаемого ускорения, разными уклонами дороги и различными весами нагружения транспортного средства. Затем результаты испытаний тщательно анализируются для определения соответствующих точек переключения. Эта процедура калибровки точек переключения требует времени и является дорогой.

Более того, результаты калибровки не всегда являются удовлетворительными в том, что откалиброванные точки переключения могут соответствовать некоторым ситуациям вождения, но меньше, чем другие.

Публикация EP 1070879 относится к способу и системе управления системой автоматизированной механической трансмиссии во время включений повышенной передачи. Согласно этому описанию способ осуществления включений повышенной передачи учитывает положение педали акселератора.

Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является предложение альтернативной системы управления коробкой передач. Другой задачей изобретения является предложение системы управления коробкой передач, которая полностью или частично решает проблемы предшествующего уровня техники. Дополнительной задачей изобретения является предложение системы управления коробкой передач, которая полностью использует выходную мощность двигателя.

Согласно аспекту изобретения упомянутые выше задачи решаются посредством создания системы управления коробкой передач, которая содержит, по меньшей мере, один управляющий блок, выполненный с возможностью управления упомянутой коробкой передач, причем коробка передач установлена на транспортном средстве, содержащем двигатель, присоединенный к коробке передач с возможностью приведения, причем упомянутая система выполнена с возможностью:

осуществления первого включения повышенной передачи с первой передачи на вторую передачу, если ускорение а для транспортного средства больше нуля для второй передачи, и действующая частота вращения двигателя находится в первом диапазоне частоты вращения двигателя, и

осуществления второго включения повышенной передачи с первой передачи на третью передачу, если действующая частота вращения двигателя находится во втором диапазоне частоты вращения двигателя, причем первый диапазон частоты вращения двигателя является диапазоном более низкой частоты вращения двигателя, чем второй диапазон частоты вращения двигателя.

Варианты осуществления упомянутой выше системы описаны в зависимых пунктах 2-11 формулы изобретения. Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему, по меньшей мере, одну описанную выше систему.

Согласно другому аспекту изобретения упомянутые выше задачи решаются способом переключения передач в коробке передач, установленной в транспортном средстве, которое содержит двигатель, присоединенный к коробке передач для ее приведения, причем способ включает этапы:

осуществления первого включения повышенной передачи с первой передачи на вторую передачу, если ускорение а для транспортного средства больше нуля для упомянутой второй передачи, и действующая частота вращения двигателя находится в первом диапазоне частоты вращения двигателя, и

осуществления второго включения повышенной передачи с упомянутой первой передачи на третью передачу, если действующая частота вращения двигателя находится во втором диапазоне частоты вращения двигателя, причем упомянутый первый диапазон частоты вращения двигателя является диапазоном более низкой частоты вращения двигателя, чем второй диапазон вращения двигателя.

Также изобретение относится к компьютерной программе, содержащей программный код, которая, когда программный код выполняется в компьютере, заставляет компьютер осуществлять описанный выше способ. Также изобретение относится к компьютерному программному продукту с компьютерной программой.

Способ согласно изобретению может быть также изменен согласно различным вариантам осуществления описанной выше системы.

Система и способ согласно изобретению обеспечивают улучшенное чувство износостойкости в том, что включения повышенной передачи задаются тогда, когда двигатель позволяет это. Полная выходная мощность двигателя также используется лучше, чем в предшествующем уровне техники, позволяя, например, достигать более высоких скоростей транспортного средства.

Дополнительные преимущества и применения устройства и системы согласно изобретению обозначены в подробном описании, приведенном ниже.

Краткое описание чертежей

В подробном описании настоящего изобретения, приведенном ниже, варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематичный вид части силовой передачи для транспортного средства;

фиг.2 - график линий включения пониженной и повышенной передачи;

фиг.3 - график вращающего момента двигателя как функции частоты вращения двигателя;

фиг.4 - управляющий блок, образующий часть системы согласно изобретению; и

фиг.5 - блок-схема варианта осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

Как описано выше, обычные системы используют табулированные точки переключения. Несмотря на то что эти точки переключения аккуратно откалиброваны изготовителями транспортного средства, могут случаться ситуации вождения, в которых эти откалиброванные точки переключения не являются удовлетворительными с точки зрения возможности вождения. Как не является удовлетворительным и выход максимальной мощности двигателя 10, используемый с такими откалиброванными точками переключения.

Например, ситуация, которая может возникнуть, когда транспортное средство 1 едет вверх, заключается в том, что точка переключения для осуществления включения повышенной передачи, например на один шаг вверх, находится при такой высокой частоте вращения двигателя, что транспортное средство 1 не может ускориться до этой частоты вращения двигателя. Эта ситуация означает, что включение повышенной передачи не происходит, несмотря на то что транспортное средство 1 может ускоряться на следующей повышенной передаче и, следовательно, должен быть способен достичь более высокой скорости движения на этой повышенной передаче. Для предотвращения происхождения такой ситуации калибровка обычно касается сохранения точек переключения на малых частотах вращения двигателя для того, чтобы делать возможным включение повышенной передачи. Тем не менее результатом такой калибровки является то, что транспортное средство 1 кажется «уставшим» в том смысле, что включение повышенной передачи происходит на более низкой частоте вращения двигателя, чем обычно желательно.

Настоящее изобретение относится к системе управления коробкой 20 передач. Коробка 20 передач предпочтительно относится к типу, который образует часть автоматизированной системы переключения передач, управляемой управляющим блоком 110, например ЭУБ. В такой системе переключения передач осуществляются автоматически посредством управляющего блока 110, но также в такой системе обычно пользователь может выполнять ручные переключения передач, что известно как ручное переключение передач в автоматическом состоянии (автоматическом режиме). Коробка 20 передач также имеет множество передач, например обычно в современных грузовиках имеется двенадцать передач переднего хода и одна или более передач заднего хода.

Система содержит, по меньшей мере, один управляющий блок 110, выполненный с возможностью управления упомянутой коробкой 20 передач. Система также выполнена с возможностью задавания одного или более шагов включения повышенной передачи в зависимости от того, на каком диапазоне частоты вращения двигателя находится двигатель 10, и от того, выполнены ли некоторые другие условия. Если двигатель 10 находится на первом диапазоне I1 частоты вращения на первой передаче G1 и ускорение а транспортного средства 1 больше нуля для второй передачи G2, осуществляется (задается) включение повышенной передачи с первой передачи G1 на вторую передачу G2; и если двигатель находится на втором диапазоне I2 частоты вращения, и этот второй диапазон I2 частоты вращения является более высоким диапазоном частоты вращения, чем первый диапазон I1 частоты вращения, осуществляется (задается) включение повышенной передачи с первой передачи G1 на третью передачу G3.

Преимуществом такой системы управления коробкой 20 передач является то, что транспортное средство 1 не будет всегда осуществлять включение повышенной передачи, когда это возможно, то есть когда на повышенной передаче доступно больше мощности. Следовательно, может быть достигнута более высокая скорость, и может быть сэкономлено топливо при езде на следующей передаче с меньшей частотой вращения двигателя. Более того, включение повышенной передачи может происходить при том, что транспортное средство 1 не будет казаться «уставшим», поскольку включение повышенной передачи не может быть задано во время ускорения транспортного средства 1, если двигатель 10 не будет давать больше мощности на следующей передаче.

Решение того, выполняется ли условие того, что ускорение а транспортного средства 1 больше нуля для второй передачи G2, касается расчета того, какая частота вращения двигателя на кривой вращающего момента на второй передаче G2 обеспечит достаточную мощность для преодоления сопротивления движению, то есть силе, которая действует против транспортного средства 1 в направлении движения. Согласно варианту осуществления изобретения система переключения передач может использовать пороговую величину, с которой сравнивается ускорение а для второй передачи G2. Если обнаруживается, что ускорение а больше пороговой величины, упомянутое выше условие считается выполненным, и задается включение повышенной передачи с первой передачи G1 на вторую передачу G2. Пороговая величина, например, может быть больше или равна 5 об/сек. Специалистам в данной области техники будет понятно, что эта величина является регулируемой, например посредством калибровки, так чтобы включения повышенной передачи происходили, как это желательно относительно других параметров системы.

Фиг.3 представляет собой график вращающего момента двигателя как функции частоты вращения двигателя. Р1 - точка на кривой вращающего момента, в которой возможна наименьшая частота вращения двигателя для ускорения а транспортного средства 1, и Р2 представляет наименьшую возможную частоту вращения двигателя для включения повышенной передачи, которая приводит к частоте вращения двигателя после переключения передач, большей или равной частоте вращения двигателя в Р1. Точка Р3 может быть объяснена как частота вращения двигателя, при которой выход мощности от двигателя 10 является одинаковым до и после включения повышенной передачи. Точка Р4 представляет максимальную частоту вращения двигателя 10. Согласно изобретению частоты Р2 и Р3 вращения определяют первый диапазон I1 частоты вращения двигателя, и частоты Р3 и Р4 вращения соответственно определяют второй диапазон I2 частоты вращения двигателя.

Как изображено на фиг.3, первый и второй диапазоны I1 и I2 частоты вращения двигателя являются взаимно смежными и разделены точкой (частотой вращения двигателя) Р3. Первый диапазон I1 частоты вращения двигателя содержит частоты вращения двигателя, при которых ускорение возможно на второй передаче G2, и второй диапазон I2 частоты вращения двигателя содержит частоты вращения двигателя, при которых выход мощности от двигателя 10 больше на третьей передаче G3, чем на первой передаче G1.

Согласно варианту осуществления изобретения вторая передача G2 и третья передача G3 являются одинаковыми передачами, и включение повышенной передачи предпочтительно осуществляется за один шаг, несмотря на то что возможны два или более шагов, как будет понятно специалистам в данной области техники.

Согласно другому варианту осуществления изобретения вторая передача G2 и третья передача G3 являются разными передачами, что означает, что количество шагов передачи для первого и второго включений повышенной передачи будет различаться, например первое включение повышенной передачи может содержать единственный шаг, второе включение повышенной передачи может содержать два шага, несмотря на то что возможно также и обратное.

Первое и второе включения повышенной передачи могут быть осуществлены посредством перемещения точек включения повышенной передачи вниз, чтобы они соответствовали более низкой частоте вращения двигателя после такого перемещения. Преимуществом этого является то, что ни одна из точек переключения не будет настолько высокой, чтобы не использовался максимальный выход мощности двигателя 10. Таким образом, двигатель 10 используется более эффективно.

Практически задавание включения повышенной передачи может быть достигнуто посредством только точки переключения для одношагового включения повышенной передачи (то есть включения повышенной передачи за единственный шаг передачи), пониженной ниже действующей частоты вращения двигателя 10. Влияние на точки переключения для многошаговых включений повышенной передачи не оказывается. Иначе говоря, этот способ задавания включений повышенной передачи не будет влиять на систему переключения передач в ситуациях, когда осуществляется двухшаговое переключение передач.

На фиг.5 изображена блок-схема иллюстративного варианта осуществления изобретения. На первом этапе (на F1) расчет того, должна или не должна быть понижена точка переключения, содержит расчет частоты вращения двигателя для точки Р1, сравни также с фиг.3. Это осуществляется посредством использования кривой вращающего момента двигателя 10 для расчета частоты вращения двигателя, при которой двигатель 10 выдает достаточный вращающий момент для того, чтобы транспортное средство 1 могло ускоряться или сохранять одинаковую скорость транспортного средства на следующей передаче. Когда Р1 рассчитана, в F2 на диаграмме происходит проверка, чтобы убедиться, находится или не находится двигатель 10 над точкой Р2 на кривой вращающего момента. Это осуществляется посредством моделирования переключения передач и использования разницы частоты вращения двигателя во время переключения передач (то есть моделированной потери частоты вращения двигателя от момента начала переключения передач до момента его окончания) для того, чтобы решить, будет ли двигатель 10 после переключения передач над Р1 или нет. В С1, если частота вращения двигателя после переключения передач выше точки Р1, это значит, что действующая частота вращения двигателя над точкой Р2. Если частота вращения двигателя не выше Р2, включение повышенной передачи не задается (F3).

На следующем этапе в С2, принимается решение, находится ли двигатель 10 выше или ниже точки Р3. Это решение содержит расчет выхода мощности на следующей передаче. Это может быть сделано на основе знания частоты вращения двигателя и вращающего момента после переключения передач. Частота вращения двигателя после переключения передач была рассчитана в F2, и вращающий момент при этой частоте вращения двигателя взят с кривой вращающего момента двигателя 10. Тогда возможно сравнение с частотой вращения двигателя и вращающим моментом перед переключением передач, так как выход мощности получается посредством умножения вращающего момента на частоту вращения двигателя. Если выход мощности после переключения передач больше, чем до этого, задается переключение передач (в F5). В С3, в ином случае, переключение передач задается, только если ускорение (F6) транспортного средства 1, по существу, равно нулю или мало. Для того чтобы решить, является ли ускорение транспортного средства 1, по существу, равным нулю или малым, может быть введена пороговая величина для ускорения частоты вращения двигателя, например 5 об/сек, что означает, что ускорение частоты вращения двигателя должно быть ниже этой пороговой величины на протяжении некоторого времени, например 2 секунд, чтобы удовлетворить условию того, что оно, по существу, равно нулю или мало.

Изобретение относится также к транспортному средству 1, например грузовику или автобусу, который содержит по меньшей мере одну систему определения одной или более точек включения пониженной или повышенной передачи согласно изобретению.

Изобретение относится также к способу переключения передач в коробке 20 передач в транспортном средстве 1. Способ соответствует описанной выше системе и содержит следующие этапы: осуществления первого включения повышенной передачи с первой передачи G1 на вторую G2, если ускорение а для упомянутого транспортного средства 1 больше нуля на упомянутой второй передаче G2, и действующая частота вращения двигателя лежит в первом диапазоне I1 частоты вращения двигателя; и дополнительного осуществления второго включения повышенной передачи с упомянутой первой передачи G1 на третью передачу G3, если действующая частота вращения двигателя лежит во втором диапазоне I2 частоты вращения двигателя, причем упомянутый первый диапазон I1 частоты вращения двигателя является диапазоном более низкой частоты вращения двигателя, чем второй диапазон I2 вращения двигателя упомянутого двигателя 10.

Также следует заметить, что описанный выше способ может быть изменен согласно различным вариантам осуществления системы управления коробкой передач согласно изобретению.

Специалистам в данной области техники также будет понятно, что способ переключения передачи в коробке 20 передач согласно настоящему изобретению также может быть осуществлен в компьютерной программе, которая при выполнении в компьютере заставляет компьютер осуществлять способ. Компьютерная программа содержится в считываемом компьютером носителе компьютерного программного продукта, который принимает форму подходящей памяти, например постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), стираемого ППЗУ (СППЗУ), флэш-памяти, электрически программируемого ПЗУ (ЭППЗУ), жесткого диска и так далее.

На фиг.4 схематично изображен управляющий блок 110, образующий часть системы согласно изобретению. Управляющий блок 110 содержит рассчитывающий блок 111, который может принимать форму, по существу, любого типа процессора или микропроцессора, например микросхемы для обработки цифрового сигнала (цифровой сигнальный процессор (DSP)) или микросхемы с заданной конкретной функцией (специализированная интегральная микросхема (ASIC)). Рассчитывающий блок 111 присоединен к блоку 112 памяти, который встроен в управляющий блок 110 и который предоставляет рассчитывающему блоку 111, например, хранимый код программы и/или хранимую информацию, которая требуется рассчитывающему блоку 111 для возможности осуществления расчетов. Рассчитывающий блок 111 также выполнен с возможностью хранения частичных или полных результатов расчетов в блоке 112 памяти.

Управляющий блок 110 дополнительно предусмотрен с устройствами 113, 114, 115, 116 для соответственного получения входных сигналов и посылания выходных сигналов. Эти входные и выходные сигналы могут содержать формы волны, импульсы и другие свойства, которые устройства 113, 116, получающие сигналы, могут определять как информацию и которые могут быть преобразованы в сигналы, обрабатываемые рассчитывающим блоком 111. Затем эти сигналы передаются в рассчитывающий блок 111. Устройства 114, 115, посылающие сигналы, выполнены с возможностью преобразования сигналов, полученных от рассчитывающего блока 111, для того чтобы создавать, например посредством модуляции сигналов, выходные сигналы, которые могут быть переданы к другим частям системы для определения точек включения пониженной передачи и включения повышенной передачи. Специалисту в данной области техники будет понятно, что упомянутый выше компьютер может принимать форму рассчитывающего блока 111, и что упомянутая выше память может принимать форму блока 112 памяти.

Каждое из соединений для соответствующих устройств для соответствующего получения входных сигналов и посылания выходных сигналов может принимать форму одного или более из следующих: кабель, шина данных, например шина CAN (локальной сети контроллеров), шина передачи данных мультимедийных систем (MOST) или некоторые другие конфигурации шины, или беспроводное соединение. Соединения 70, 80, 90, 100 на фиг.1 также могут принимать форму одного или более из этих кабелей, шин или беспроводных соединений.

Наконец, настоящее изобретение не ограничено его вариантами осуществления, описанными выше, и относится к объему защиты независимого пункта прилагаемой формулы изобретения и содержит в нем все варианты осуществления.