СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧЕК ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ
METHOD OF GEARSHIFT POINT DETERMINATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу определения одной или более точек понижения и повышения передачи коробки передач в транспортном средстве. В частности, изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к системе, транспортному средству, компьютерной программе и ее компьютерному программному продукту.
Уровень техники
На фиг.1 схематично показаны детали трансмиссии транспортного средства 1, такого как легковой автомобиль или тяжелое транспортное средство, например грузовик или автобус. Трансмиссия содержит двигатель 10, механически соединенный посредством вала с первым концом коробки 20 передач через устройство 40 сцепления. На другом своем конце коробка 20 передач также механически соединена, посредством карданного вала 50, с дифференциальной передачей 30, связанной с задним мостом. Задний мост содержит соответствующие левый и правый приводные валы 60, которые приводят в движение приводные колеса транспортного средства (не показаны на чертеже).
При данной хорошо известной конструкции механическая работа двигателя 10 передается через различные устройства трансмиссии (например, устройство 40 сцепления, коробку 20 передач, карданный вал 50, дифференциальную передачу 30 и приводные валы 60) на приводные колеса, чтобы приводить в движение транспортное средство 1. Важным устройством в трансмиссии является коробка 20 передач, которая содержит некоторое количество шестерен переднего хода для перемещения транспортного средства 1 вперед и обычно также одну шестерню заднего хода. Количество шестерен переднего хода может быть разным, однако в современных грузовиках обычно предусмотрено двенадцать шестерен переднего хода.
Коробка 20 передач может быть механической или автоматической, а также может представлять собой автоматическую коробку передач с возможностью ручного переключения передач (АМТ). Автоматические коробки передач и автоматические коробки передач с возможностью ручного переключения передач представляют собой автоматизированные системы коробки передач, обычно управляемые посредством блока 110 управления, иногда также называемого электронным блоком управления (ЭБУ), который выполнен с возможностью управления коробкой 20 передач, например, во время переключения передач, когда выбор передач осуществляется при некоторой скорости транспортного средства при некотором сопротивлении движению. ЭБУ может измерять скорость двигателя и состояние коробки 20 передач и управлять коробкой передач посредством электромагнитных клапанов, соединенных с пневматическими устройствами. Информация о двигателе 10, например его скорость и крутящий момент, также передается из двигателя 10 в ЭБУ, например, через шину CAN. Патент США № 5479345 относится к способу и устройству для выбора точек переключения. При определении возможности или невозможности переключения передачи учитывают факторы уклона дороги, скорости транспортного средства и его общего веса относительно мощности в лошадиных силах, требующейся для поддержания его текущей скорости, и скорости двигателя и доступной мощности, предполагаемой после завершения переключения передачи.
В обычных системах переключения передач блок 110 управления использует табулированные пределы скорости двигателя, называемые также точками переключения, которые характеризуют скорость двигателя, при которой должно осуществляться понижение или повышение передачи в коробке 20 передач, т.е. транспортное средство 1 переключает передачу, когда скорость его двигателя 10 проходит скорость, характеризуемую точкой переключения. Таким образом, точки переключения могут рассматриваться как выдача информации не только о том, когда должно осуществляться понижение или повышение передачи, но и о количестве ступеней передачи, которые должны быть осуществлены при каждом понижении или повышении передачи. Предпочтительно, для каждой точки переключения предусмотрено одна-три ступени передачи, однако возможно и большее количество ступеней.
На фиг.2 схематично показан пример различных табулированных точек переключения, изображенных линиями SP1-SP6 на графике, где ось х изображает крутящий момент двигателя, а ось y изображает скорость двигателя 10 в оборотах в минуту (об/мин). До тех пор пока скорость двигателя находится в пределах между линиями переключения SP1 и SP4, никакого переключение передачи не происходит, однако если она поднимается выше линии повышения передачи, SP1-SP3, инициируется повышение передачи, и по аналогии, если скорость двигателя опускается ниже линии понижения передачи, SP4-SP6, инициируется понижение передачи. В приведенной ниже таблице 1 показано количество ступеней повышения или понижения передачи для каждой из линий SP1-SP6. Например, если скорость двигателя поднимается выше линии SP1, происходит повышение передачи на одну ступень, а если скорость двигателя опускается ниже линии SP5, происходит понижение передачи на две ступени.
Таблица 1
<b>Линии SP1-SP6 понижения и повышения передачи</b>
SP1
Скорость двигателя для повышения передачи на 1 ступень
SP2
Скорость двигателя для повышения передачи на 2 ступени
SP3
Скорость двигателя для повышения передачи на 3 ступени
SP4
Скорость двигателя для понижения передачи на 1 ступень
SP5
Скорость двигателя для понижения передачи на 2 ступени
SP6
Скорость двигателя для понижения передачи на 3 ступени
Выбор точки переключения передачи влияет, помимо прочего, на ходовые качества, ускорение, комфорт и расход топлива для транспортного средства 1, поэтому точки переключения передач должны быть с высокой точностью откалиброваны изготовителями транспортных средств. Данная калибровка предусматривает различные стратегии переключения передач, подвергаемые испытаниям в условиях эксплуатации при различных ситуациях вождения, например при различных величинах приложенного ускорения, различных уклонах дороги и различных величинах общего веса транспортного средства. Затем результаты испытаний подвергают тщательному анализу для определения соответствующих точек переключения. Данная процедура калибровки точек переключения является не только трудоемкой, но и дорогой. Кроме того, результаты калибровки не всегда являются удовлетворительными в том смысле, что откалиброванные точки переключения могут быть пригодными для одних ситуаций вождения транспортного средства, но менее пригодными для других.
Краткое описание изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание альтернативного способа определения одной или более точек понижения и повышения передачи. Другой задачей изобретения является создание способа, который полностью или частично решает проблемы известного уровня техники. Дополнительной задачей изобретения является создание способа, который обеспечивает легко приспосабливаемое и простое определение одной или более точек понижения и повышения передачи.
T
В соответствии с одним аспектом изобретения, упомянутые задачи решаются посредством создания способа определения одной или более точек понижения и повышения передачи коробки передач в транспортном средстве, которое содержит двигатель, соединенный с возможностью приведения в движение с коробкой передач, при этом точка понижения передачи характеризует первую скорость двигателя, при которой коробка передач осуществляет понижение передачи, а точка повышения передачи характеризует вторую скорость двигателя, при которой коробка передач осуществляет повышение передачи. Способ включает упомянутые одну или более точек понижения передачи и повышения передачи, определяемые относительно целевой скорости ω, которая представляет собой требуемую скорость упомянутого двигателя.
Варианты осуществления упомянутого способа относятся к зависимым пунктам 2-11 формулы изобретения.
Изобретение также относится к компьютерной программе, содержащей программный код, которая, когда программный код выполняется в компьютере, вынуждает компьютер осуществлять способ в соответствии с одним из пунктов 1-11. Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, относящемуся к упомянутой компьютерной программе.
T
В соответствии с другим аспектом изобретения, упомянутые задачи решаются посредством создания системы для определения одной или более точек понижения и повышения передачи, содержащей по меньшей мере один блок управления, выполненный с возможностью управления коробкой передач в транспортном средстве, которое содержит двигатель, соединенный с возможностью приведения в движение с коробкой передач, при этом точка понижения передачи характеризует первую скорость двигателя, при которой коробка передач осуществляет понижение передачи, а точка повышения передачи характеризует вторую скорость двигателя, при которой коробка передач осуществляет повышение передачи. Система также приспособлена для определения одной или более точек понижения и повышения передачи относительно целевой скорости ω, которая представляет собой требуемую скорость упомянутого двигателя.
Система в соответствии с изобретением может быть также модифицирована в соответствии с различными вариантами осуществления упомянутого способа. Изобретение также относится к транспортному средству, которое содержит по меньшей мере одну вышеупомянутую систему.
Способ и система в соответствии с изобретением обеспечивают гибкое и упрощенное решение для определения одной или более точек понижения и повышения передачи. Тот факт, что точки переключения связаны с требуемой целевой скоростью двигателя, по существу упрощает их изменение. Это значительно упрощает регулирование конфигураций переключения передачи в соответствии с изменяющимися требованиями посредством повышения или понижения целевой скорости двигателя. Другое преимущество состоит в том, что изменения точек переключения не вызывают необходимости перекалибровки каждой точки переключения. Работа по калибровке в целом значительно уменьшается посредством способа и системы в соответствии с изобретением.
Дополнительное преимущество изобретения состоит в том, что точки переключения могут быть изменены без логики изменения передачи, например, в блоке управления, который рискует стать логически нестабильным, поскольку регулирование точек переключения осуществляется косвенно посредством целевой скорости двигателя, поэтому взаимосвязь между точками переключения можно регулировать таким образом, чтобы исключить нестабильность.
Дополнительные преимущества и применения способа и системы в соответствии с изобретением показаны в приведенном ниже подробном описании.
Краткое описание чертежей
В приведенном ниже подробном описании настоящего изобретения варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичный вид части трансмиссии транспортного средства с задним приводом;
Фиг.2 - график линий понижения и повышения передачи;
Фиг.3 - график линий понижения и повышения передачи относительно линии целевой скорости двигателя; и
Фиг.4 - блок управления, образующий часть системы в соответствии с изобретением.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к определению одной или более точек понижения и повышения передачи для коробки 20 передач, предпочтительно, расположенной в транспортном средстве 1. Точка понижения или повышения передачи характеризует скорость двигателя, при которой коробка 20 передач осуществляет, соответственно, понижение или повышение передачи. Скорость двигателя для точек повышения передачи выше скорости двигателя для точек понижения передачи.
Коробка 20 передач предпочтительно образует часть автоматизированной системы переключения передач, управляемой посредством блока 110 управления, например ЭБУ. В такой системе переключения передачи осуществляются автоматически посредством блока 110 управления, однако, предпочтительно, в такой системе водитель также может осуществлять переключение передачи вручную, так называемое ручное переключение передачи в автоматическом состоянии (автоматическом режиме). Коробка 20 передач также содержит множество шестерен, например в современных грузовиках обычно предусмотрено двенадцать шестерен переднего хода и одна или более шестерен заднего хода.
T
T
В соответствии с изобретением, точки понижения и повышения передачи определяются относительно целевой скорости ω двигателя, которая представляет собой требуемую скорость двигателя 10 транспортного средства 1. Это означает, что точки понижения и повышения передачи всегда определяются на основе целевой скорости ω двигателя. На фиг.3 линия Φ целевой скорости двигателя показана в виде пунктирной линии между линиями SP1-SP3 повышения передачи и линиями SP4-SP6 понижения передачи. Стрелки на данном чертеже показывают, как линии SP1-SP3 повышения передачи и линии SP4-SP6 понижения передачи связаны с линией Φ целевой скорости двигателя. Они показывают, что если линия Φ целевой скорости двигателя изменяется (посредством параллельного перемещения вверх или вниз в соответствии с пунктирными стрелками), то скорость двигателя для линий SP1-SP6 переключения будет также перемещаться параллельно. Линии SP1-SP6, например, могут перемещаться в соответствии с перемещением линии Φ целевой скорости пропорционально масштабному коэффициенту, который может быть разным, соответственно, для линий повышения и понижения передачи, но может быть также и одинаковым, в этом случае обеспечивается установленное взаимное соотношение между точками повышения и понижения передачи. Можно также иметь отдельный масштабный коэффициент для каждой линии SP1-SP6 переключения, т.е. одни линии SP1-SP6 переключения могут изменяться больше или меньше, чем другие линии SP1-SP6 переключения на основе данного изменения линии Φ целевой скорости.
T
T
Таким образом, изобретение предлагает способ, который упрощает определение точек понижения и повышения передачи в том смысле, что они всегда связаны с целевой скоростью ω двигателя, то есть изменение величины целевой скорости ω также влияет на величины скоростей двигателя точек переключения передачи, поэтому процедура калибровки в соответствии с вышеописанным известным уровнем техники может быть устранена. Таким образом, изобретение позволяет сэкономить время и снизить расходы.
T
T
Целевая скорость ω двигателя может быть определена на основе допущений и знаний о принципе работы и характеристиках двигателя 10. Двигатель 10 на одних скоростях обычно работает более эффективно и лучше, чем на других. Более эффективная и лучшая работа может означать меньший расход топлива, более низкие уровни вибрации и более тихую работу. В соответствии с одним вариантом осуществления, целевая скорость ω двигателя 10 будет находиться в пределах 500-2500 об/мин для всех точек понижения и повышения передачи, а в соответствии с другим вариантом осуществления, предпочтительно, в пределах 1000-1400 об/мин.
T
T
Другое преимущество способа в соответствии с изобретением состоит в том, что значительно облегчается приспособление коробок передач к разным двигателям 10 и наоборот. Когда установлена целевая скорость ω двигателя для конкретной модели двигателя или конкретной автоматической зубчатой передачи, блок 110 управления может определять точки переключения, связанные с целевой скоростью ω двигателя. Это позволяет уменьшить длительность производственного цикла для выпуска на рынок новых двигателей 10 и/или автоматизированных систем переключения передач.
T
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, при определении целевой скорости ω двигателя могут также учитываться другие параметры, например положение педали акселератора, способ вождения, настройка стабилизатора скорости движения, сопротивление движению (т.е. сила, действующая против транспортного средства 1 в направлении его движения), уклон дороги, мощность двигателя и данные карты.
T
T
T
T
T
Параметры положения педали акселератора, способа вождения (в плане различных заданных режимов движения, выбираемых в автоматической системе переключения передач, например экономичный режим или энергозатратный режим) и настройки стабилизатора скорости движения предполагают, что водитель может непосредственно влиять на целевую скорость ω двигателя и, таким образом, опосредованно на точки понижения и повышения передачи, поскольку они связаны с целевой скоростью ω двигателя. Например, данный вариант осуществления может быть реализован так, что целевая скорость ω двигателя определяется способом вождения и положением педали акселератора. Положение педали акселератора может влиять на целевую скорость ω двигателя посредством применения таблицы, которая преобразует положение педали в изменение целевой скорости двигателя, так что большее ускорение обеспечивает более высокую целевую скорость ω двигателя.
T
Другие параметры, а именно: сопротивление движению, уклон дороги, мощность двигателя и данные карты, могут быть также использованы для определения целевой скорости ω двигателя и могут быть обеспечены посредством датчиков и интеллектуальных систем обработки сигналов и управления, которые имеются в современных транспортных средствах 1. Необходимо отметить, что необязательно учитывать все вышеуказанные параметры, поскольку один или несколько в сочетании могут обеспечить хорошие результаты, или, как вариант, они могут быть использованы блоком 110 управления, например ЭБУ.
T
T
T
Целевая скорость ω двигателя может быть также заданным параметром, который может быть подвергнут регулированию техником по обслуживанию в мастерской по ремонту двигателей. При таком варианте осуществления изобретения целевая скорость ω двигателя является параметром, который поддерживается статичным между регулировками. Регулирование целевой скорости ω двигателя может предусматривать его регулировку для получения более высоких эксплуатационных характеристик и/или отдельной настройки ходовых качеств, чтобы удовлетворить предпочтения пользователя.
T
T
T
T
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, целевая скорость ω двигателя является динамическим параметром. Например, динамический параметр может быть изменен водителем посредством блока управления (ручного управления), например стабилизатора скорости, педали акселератора и т.п. Динамический параметр может быть также изменен посредством системы датчиков и систем сигнализации и управления (автоматического управления), описанных выше. Можно также сочетать ручное и автоматическое управление, с или без данных карты, чтобы обеспечить, например, топографическую информацию о дорогах, которая может быть использована совместно с технологией GPS. Можно также управлять целевой скоростью ω двигателя динамически посредством беспроводной связи (например, спутниковых систем связи или систем мобильной связи, таких как GSM, GPRS, EDGE или LTE) посредством центра связи, передающего сигналы управления посредством систем беспроводной связи в транспортное средство 1 для управления целевой скоростью ω двигателя. При вышеописанном варианте осуществления, в котором целевая скорость ω двигателя является динамическим параметром, можно непрерывно управлять ходовыми качествами в соответствии с существующими условиями.
T
T
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, точки понижения и повышения передачи вычисляются в реальном времени и, помимо того, что они связаны с целевой скоростью ω двигателя, они могут также зависеть от одного или более параметров, относящихся к категории, которая включает в себя следующее: изменение скорости двигателя во время переключения передачи, определяемое как разница между скоростью двигателя в момент начала переключение передачи и скоростью двигателя в момент его завершения; изменение в скорости движения транспортного средства 1 во время переключения передачи; и кривую крутящего момента для упомянутого двигателя 10. Можно, например, использовать изменение в скорости двигателя во время переключения передачи для вычисления той скорости двигателя перед переключением передачи, которая обеспечивает конкретную целевую скорость двигателя после переключения передачи, и наоборот. Крутящий момент двигателя 10 может быть использован для вычисления ускорения транспортного средства 1 во время переключения передачи, которое само влияет на то, насколько должна быть изменена скорость двигателя. Преимущество данного варианта осуществления состоит, например, в том, что целевая скорость ω двигателя может быть моментально отрегулирована в соответствии с существующими эксплуатационными условиями для транспортного средства 1.
Специалистам будет понятно, что способ определения одной или более точек понижения и повышения передачи в соответствии с настоящим изобретением может быть также реализован в компьютерной программе, которая, когда она выполняется в компьютере, вынуждает компьютер осуществлять данный способ. Компьютерная программа содержится в машиночитаемом носителе компьютерного программного продукта, который представляет собой пригодную память, например постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), флэш-память, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), накопитель на жестком диске и т.п.
T
Изобретение относится также к системе для определения одной или более точек понижения и повышения передачи. Система содержит по меньшей мере один блок управления (например, ЭБУ для коробки 20 передач), выполненный с возможностью управления коробкой 20 передач в транспортном средстве 1. Коробка 20 передач соединена с двигателем 10, который приводит в движение коробку 20 передач и другие детали трансмиссии. В соответствии с концепцией настоящего изобретения система выполнена с возможностью определения одной или более точек понижения и повышения передачи относительно целевой скорости ω двигателя, которая представляет собой требуемую скорость двигателя 10.
На фиг.4 схематично изображен блок 110 управления. Блок 110 управления содержит вычислительное устройство 111, которое может представлять собой по существу любой пригодный тип процессора или микрокомпьютера, например схему цифровой обработки сигналов (цифровой процессор сигналов DSP) или схему с заданной конкретной функцией (специализированную интегральную схему ASIC). Вычислительное устройство 111 соединено с запоминающим устройством 112, которое включено в блок 110 управления и которое обеспечивает вычислительное устройство 111, например, хранимым программным кодом и/или хранимыми данными 111, которые необходимы вычислительному устройству 111 для обеспечения выполнения вычислений. Вычислительное устройство 111 также приспособлено для хранения промежуточных или конечных результатов вычислений в запоминающем устройстве 112.
Блок 110 управления дополнительно содержит устройства 113, 114, 115, 116, соответственно, для приема входных сигналов и передачи выходных сигналов. Данные входные и выходные сигналы могут представлять собой формы волны, импульсы или другие признаки, которые устройства 113, 116, принимающие сигналы, способны воспринимать как информацию и которые могут быть преобразованы в сигналы, которые могут быть обработаны вычислительным устройством 111. При этом вычислительное устройство 111 содержит данные сигналы. Устройства 114, 115, передающие сигналы, приспособлены для преобразования сигналов, принимаемых из вычислительного устройства 111, с возможностью образования, например, посредством модуляции сигналов, выходных сигналов, которые могут быть переданы в другие части системы для определения точек понижения и повышения передачи. Специалисту в данной области техники будет понятно, что вышеупомянутый компьютер может представлять собой вычислительное устройство 111 и что вышеупомянутая память может представлять собой запоминающее устройство 112.
Каждое из соединений с устройствами соответственно для приема входных сигналов или передачи выходных сигналов может представлять собой одно или более из нижеперечисленного: кабеля, шины данных, например шины CAN, шины MOST, или какой-либо другой конфигурации шин или беспроводного соединения. Соединения 70, 80, 90, 100 на фиг.1 могут также представлять собой одно или более данных кабелей, шин или беспроводных соединений.
Специалистам будет также понятно, что упомянутая система может быть модифицирована в соответствии с различными вариантами осуществления способа определения одной или более точек понижения и повышения передачи в соответствии с изобретением. Изобретение относится также к транспортному средству 1, например грузовику или автобусу, содержащему по меньшей мере одну систему для определения одной или более точек понижения и повышения передачи в соответствии с изобретением.
Наконец, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществлениями, а относится к и включает все варианты осуществления, находящиеся в пределах объема охраны прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения.