用于对手动变速箱进行自动换档的基于观察的控制方法技术

本发明专利技术揭示一种用以控制一自动手动变速箱的换档的方法，其基于所述换档过程中不同阶段的基于观察器的定时。所述基于观察器的控制策略包括同时管理所述发动机节气门及变速箱致动器。在控制所述发动机节气门期间还考虑到所述变速箱的扭矩特性，从而使换档时间及对变速箱组件的磨损最小化。所述控制策略使用称作观察器的数学模型来监控可归因于特定致动器的固有属性值及提供用于实现并行任务执行的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体而言涉及一种用于对手动变速箱进行自动换档的方法，且更具体而言涉及适用于同步啮合式变速箱的此种方法。
技术介绍
同步啮合式变速箱实际上用于所有配备有手动变速箱的现有汽车型号上，且通常还见于任何需要在移动的同时对齿轮进行换档的其它机器上。同步啮合式变速箱在啮合前使用磨擦来将传动齿轮带至与一输出轴相同的速度。通常，使一相对于所述输出轴以可旋转方式固定的同步器组合件沿所述输出轴在轴向方向上移动，直至其与一选定的传动齿轮进行磨擦接触为止。利用所述同步器的一轴环或套筒与所选定的传动齿轮之间的磨擦使所选定的传动齿轮的速度与所述输出轴同步。人们已提出几种使用致动器来提供为移动离合器及/或变速箱元件所需的动力从而使同步啮合式变速箱中的齿轮转换过程自动化的方法。例如，2001年10月2日授予Miyake等人且名称为“用于齿轮变速箱的控制方法及控制设备(CONTROLMETHOD AND CONTROL APPARATUS FOR GEAR TRANSMISSION)”的第6,295,884号美国专利即阐述一种用于同步啮合式变速箱的控制方法，所述控制方法根据车辆特性使用一预定截止节气门来以一可变速率换档。转换速度随节气门角度线性增加。换档速度因齿轮啮合过程的不同状况而异，例如，在同步期间为一较长的速度转换而在套筒啮合期间为一较短的速度时间。然而，Miyake等人并未揭示用以判定各不相同的时间的方法。一种用于自动同步啮合式变速箱的控制装置揭示于2002年5月28日授予ShinjiWatanabe且名称为“用于同步啮合式自动变速箱的控制装置(CONTROL DEVICE FORSYNCHROMESH A UTOMATIC TRANSMISSION)”的第6,393,928号美国专利中。Watanabe的控制装置对换档拨叉的一经校准的直线及斜角位置进行感测。发现并存储在各档位之间达到一选定位置所需的换档拨叉位置。根据经验得出实施档位变换的速率并微调/获知所述速率以在变速箱的整个寿命内获得最佳的性能。Watanabe提出的控制装置需要使用档位传感器且不提供对离合器的调节以帮助实现速度匹配。另一种用于在自动同步啮合式变速箱中控制换档过程的装置揭示于2002年7月23日授予Mitsutoshi Kamiya且名称为“用于在自动齿轮变速箱中选择用于改变速度的选择活门位置的设备(APPARATUS FOR SELECTING SELECTION GATE POSITIONSFOR CHANGE SPEED IN AUTOMATIC GEAR TRANSMISSION)的第6,422,104号美国专利中。Kamiya阐述一种用于齿轮换档过程的机械及开关构造，其使用开关及联锁装置来排定对所述换档拨叉的线性及转子致动器的控制顺序。然而，Kamiya需要使用若干硬传感器且不提供用于使所述同步时间最小化的方法。本专利技术涉及克服上述与用于对同步啮合式变速箱进行自动换档的现行方法相关的问题。需要具有一种用于对同步啮合式变速箱进行快速换档的方法，其应提供良好的换档感觉并在使传动链卷绕最小化的同时使变速箱组件的磨损最小化。还需要具有一种用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的方法，所述方法不需要使用会增加所述变速箱控制系统的成本及复杂性的外在的、补充的或辅助的传感器(例如换档拨叉位置传感器)。此外，需要具有一种用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的方法，所述方法在所述换档过程期间控制发动机节气门以阻尼传动链振荡并借此减少所述同步过程所需的时间长度。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种用于对一车辆上的一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其包括对一离合器致动器的一本征工作参数进行监控并判定与所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值相对应的离合器啮合或分离状态。还对一换档拨叉致动器的至少一个本征工作参数进行监控，并判定一与所述换档拨叉致动器的所述本征工作参数的一观察值相对应的所述换档拨叉的空间位置。根据本专利技术的另一方面，一种用于对一车辆上的一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法包括选择一当前未连接至所述变速箱的一输出轴的所需齿轮并向一变速箱控制器传送一与所选择的齿轮相关的信号。向一离合器致动器系统提供一离合器分离命令并启动所述离合器的分离。在所述离合器分离期间，同时采取对所述发动机节气门的过程控制以减轻传动链的振荡。对所述离合器的分离进行观察并将一当前啮合的齿轮与所述输出轴分离。当在空载状态下对所述发动机的节气门进行调节的同时使一换档拨叉移动至与一和所选齿轮相关联的同步器初始接触。同时对一其中监控所述同步器与所选齿轮之间磨擦力的对轴速度控制过程及所述发动机节气门进行控制，以将所选齿轮及所述输出轴带至相同的速度。将所选齿轮连接至所述输出轴，并启动所述离合器的啮合。启动一离合器啮合过程并同时对所述发动机节气门进行控制以在啮合所述离合器的过程期间减少传动链振荡。响应于观察到所述离合器啮合而将节气门控制回交至车辆驾驶员。用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法的其它特征包括判定在使所述离合器啮合及分离时及在整个对轴速度控制过程中变速箱扭矩特性变化对传动链振荡的影响。附图说明通过结合附图阅读下文详细说明，可更全面地了解根据本专利技术用于控制对一手动变速箱进行自动换档的方法，在图式中图1为一图解说明根据本专利技术在换档过程期间管理发动机节气门及变速箱致动器事件的图式；及图2及3为一解释根据本专利技术用于对一手动变速箱进行自动换档的控制策略的流程图。具体实施例方式本专利技术涉及一种用于对自动同步啮合式变速箱进行换档的控制策略，其使用本征工作参数的观察值来控制离合器啮合/分离及动力致动器进行的齿轮换档。本征工作参数为表示固有物理属性的参数，所述固有物理属性决定一特定致动器的运行且为源自于所述致动器内的内在属性。例如，在一液压致动器系统中，作用于所述致动器的一施力部件上的流体压力为所述致动器的一本征工作参数。同样地，流过一电动式致动器的电流为一本征工作参数。重要的是，体现本专利技术的控制策略不需要使用外在的(即外部的)硬传感器(例如一编码器或线性位移传感器)来判定一致动器的施力元件的空间位置。重要的是，通过无需使用外部致动器位置传感器，可避免此种传感器(尤其在并入生产系统中时)所带来的附加成本。迄今为止，致动器或操纵杆位移一直由安装于所述致动器上或紧密靠近所述致动器的适当硬传感器(例如编码器或线性位移变送器)来测量。然而，应注意，一致动器的可移动部件的位移可能不同于所接触部件的物理位移。当根据由线性位移传感器或编码器传感器所提供的值来测量致动器位移时，机构窜动、组件磨损及游隙均会致使无法完全精确地指示所接触部件的位置。根据本专利技术，施加于离合器磨擦片或换档拨叉上的力与驱动相应致动器的液体压力或电流成正比，且因此认为如本专利技术中所体现的为实现特定离合器磨擦盘位移或同步器接触及啮合所需的力的值会更精确地估测实际物理位移。体现本专利技术的控制策略包含用于在换档过程期间控制事件的基于观察器的定时。本文使用的用语“观察”是指(例如)由一可编程电子变速箱控制单元(ETCU)通过观察(即监控)所述离合器及换档拨叉致动器的一本征属性以及其它固有属性(例如发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，所述同步啮合式变速箱具有：一输入轴，其通过一可分离式离合器连接至一发动机；一输出轴；复数个传动齿轮，其安装于所述输出轴上；一换档拨叉，其适于移动复数个同步器中的一所选同步器，所述复数个同步器经设置以在将所述所选传动齿轮连接至所述输出轴之前将一安装于所述输出轴上的所选传动齿轮带至一大致等于所述输出轴的旋转速度的旋转速度；一离合器致动器；及一换档拨叉致动器，所述方法包括：首先，对所述离合器致动器的一本征工作参 数进行监控并判定对应于所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值的离合器分离状态，以在作出一换档决策时使所述可分离式离合器分离；其次，对所述换档拨叉致动器的至少一个本征工作参数进行监控并判定所述换档拨叉的一对应于所述换档拨叉致动器 的所述至少一个本征工作参数的一观察值的空间位置，以在同步时啮合所述复数个传动齿轮中的下一齿轮；及第三，对所述离合器致动器的所述本征工作参数进行监控并判定对应于所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值的离合器啮合状态，以啮合所述可 分离式离合器从而实现平稳内插。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-4-21 60/564,023;US 2005-3-3 11/071,1441.一种用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，所述同步啮合式变速箱具有一输入轴，其通过一可分离式离合器连接至一发动机；一输出轴；复数个传动齿轮，其安装于所述输出轴上；一换档拨叉，其适于移动复数个同步器中的一所选同步器，所述复数个同步器经设置以在将所述所选传动齿轮连接至所述输出轴之前将一安装于所述输出轴上的所选传动齿轮带至一大致等于所述输出轴的旋转速度的旋转速度；一离合器致动器；及一换档拨叉致动器，所述方法包括首先，对所述离合器致动器的一本征工作参数进行监控并判定对应于所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值的离合器分离状态，以在作出一换档决策时使所述可分离式离合器分离；其次，对所述换档拨叉致动器的至少一个本征工作参数进行监控并判定所述换档拨叉的一对应于所述换档拨叉致动器的所述至少一个本征工作参数的一观察值的空间位置，以在同步时啮合所述复数个传动齿轮中的下一齿轮；及第三，对所述离合器致动器的所述本征工作参数进行监控并判定对应于所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值的离合器啮合状态，以啮合所述可分离式离合器从而实现平稳内插。2.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述离合器致动器为一液压式致动器且所述离合器致动器的所述本征工作参数为作用于所述致动器的一离合器摩擦盘施力部件上的流体压力。3.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述离合器致动器为一电致动器且所述离合器致动器的所述本征工作参数为流过所述致动器的电流。4.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述至少一个换档拨叉致动器为一液压式致动器且所述换档拨叉致动器的所述本征工作参数为作用于所述换档拨叉致动器的一换档拨叉施力部件上的流体压力。5.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述至少一个换档拨叉致动器为一电致动器且所述换档拨叉致动器的所述本征工作参数为在所述换档拨叉致动器移动所述换档拨叉期间流过所述换档拨叉致动器的电流。6.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述方法包括同时控制一耦接至所述同步啮合式变速箱的所述输入轴的发动机的节气门，以在所述离合器分离期间阻尼发动机振荡。7.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述方法包括同时控制一耦接至所述同步啮合式变速箱的所述输入轴的发动机的节气门，以在各传动齿轮之间进行一换档期间阻尼发动机振荡。8.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述方法包括同时控制一耦接至所述同步啮合式变速箱的所述输入轴的发动机的节气门，以在所述离合器啮合期间阻尼发动机振荡。9.一种用于对一车辆上的一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，所述车辆具有至少一个传动轮；一具有一节气门的发动机；一同步啮合式变速箱，其具有一通过一可分离式离合器连接至所述发动机的输入轴、一连接至所述车辆的所述至少一个传动轮的输出轴、复数个安装于所述输出轴上以选择性地随其旋转的齿轮；一换档拨叉，其适于移动复数个同步器中的一个，所述复数个同步器适于在将一安装于所述输出轴上的所选齿轮连接至所述输出轴之前将所述所选齿轮带至一与所述输出轴的速度相匹配的速度；一离合器致动器系统；一换档拨叉致动器系统；及一可编程变速箱控制器，其适于接收发动机速度、车辆速度及齿轮选择输入信号，监控所述离合器及换档拨叉致动器系统的预选定本征工作参数，并向所述发动机节气门、所述离合器致动器系统及所述换档拨叉致动器系统提供控制信号，所述方法包括选择一以不可旋转方式连接至所述输出轴上的所需齿轮并将一信号传送至与所述所选齿轮相关的所述变速箱控制器；向所述离合器致动器系统提供一离合器分离命令并...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴皮拉珠NMN苏拉姆普迪，
申请(专利权)人：西南研究协会，
类型：发明
国别省市：US[美国]