АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ В КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ Российский патент 1998 года по МПК B60K41/08 

Изобретение касается системы и способа, предназначенных для управления работой автоматизированной механической коробки передач автомобиля, и более конкретно таких системы и способа, которые предназначены для восприятия условий соединения зубьев встык и(или) блокирования крутящего момента и для выполнения действий по преодолению этих условий.

Известны системы автоматических механических коробок передач, включающие в себя механические коробки передач и управляющие средства и приводы для автоматического переключения в коробке передач, обычно управляемых электронным способом в соответствии с воспринимаемыми входными сигналами и заранее установленными логическими правилами. Примеры таких систем можно найти в патентах США N 4648290, 4642771, 4595986, 4527447, 4361060, 4140031 и 4081065.

Описание таких систем можно также найти в документе SAE (Общество автотракторных инженеров) N 831776 под названием "Системы управления автоматизированными механическими коробками передач".

Известны логические программы допустимых величин неисправностей для автоматических коробок передач (патенты США NN 4922425, 4849899 и 4899279).

В технике известны электронные и другие системы управления подачей моторного топлива, в которых можно смоделировать подачу топлива в двигатель с целью обеспечения требуемой скорости двигателя, независимо от установки водителем педали акселератора. Описание таких систем можно найти в патентах США NN 4081065, 4361060, 4792901, а также в стандартах на электронное управление двигателем SAE J 1922 и SAE J 1936 и в связанных стандартах SAE J 1708, J 1587 и J 1843.

В случае автоматизированных систем зубчатых передач, особенно систем, получаемых из несинхронизированных механических коробок передач с ручным переключением, могут встречаться условия соединения зубьев встык и (или) скрежетание зубьев, например, когда автомобиль трогается с остановки. Сцепление зубьев встык происходит, когда происходит сцепление концов зубьев элементов кулачковой муфты, а на осевое взаимное сцепление, например, когда скорости вращения скользящей муфты и шестерни равны или почти равны во время начала сцепления шестерен. В конце концов скорости двух элементов кулачковой муфты изменяются и происходит проскальзывание, вызывающее скрежетание (дребезжание) шестерен во время последующего сцепления.

Таким образом, скрежетание зубьев происходит, когда концы соединяемых встык зубьев кулачковой муфты осуществляют скрежещущее относительное вращение, а не осевое взаимное сцепление, когда один из элементов муфты вращается, преодолевая соединение зубьев встык. В таких системах зубчатых передач, особенно если главная фрикционная муфта или сцепление, отсоединяющее передаваемый крутящий момент, тщательно не отмодулированы, желательно обеспечить логические программы, предназначенные для обнаружения и преодоления таких условий соединения зубьев встык или скрежетание зубьев.

Кроме того, во время последовательности переключений шестерен в коробке передач возможно неполное сцепление скользящей зубчатой муфты из-за блокировки вращающего момента. Блокировка вращающего момента происходит тогда, когда из-за передаваемого вращающего момента имеется более высокая фрикционная сила, чем входная сила, которая пытается сдвинуть муфту в полное зацепление. Во время блокировки внезапное уменьшение или реверсирование вращающего момента может дать возможность шестерне войти в полное сцепление, но до тех пор, пока это произойдет, весь поток энергии для шестерни проходит через частичное сцепление. При нормальных условиях блокировки вращающего момента скользящая муфта не сцепится дальше до тех пор, пока не произойдет реверсирование вращающего момента. То же явление происходит во время состояния соединения зубьев шестерен встык.

Обычный способ вывода из состояния соединения зубьев шестерен встык и скрежетания зубьев заключается в продолжении толкания муфты выключения сцепления и шестерни по направлению к сцеплению или в многократном повторении циклов возвращения коробки передач в нейтральное положение и повторной попытки сцепления до его завершения, как описано в патенте США N 5099711, права на который переуступлены правопреемнику предлагаемого изобретения.

Изобретение представляет собой систему и способ, предназначенные для управления действием переключения в коробке передач, в которой привод переключения развивает силу, способную осуществлять сцепление муфты выключения сцепления и шестерни. Способ включает этапы обнаружения, когда имеет место условие неполного сцепления муфты выключения сцепления и шестерни, индикации состояния либо соединения зубьев шестерен встык, либо блокировки вращающего момента, а затем посылки импульса на привод переключения, когда обнаруживается состояние неполного сцепления, величиной между относительно низким усилием и относительно высоким усилием для того, чтобы вывести муфты выключения сцепления и шестерню из состояния неполного сцепления. Этап обнаружения включает исследование осевого положения либо муфты выключения сцепления, либо рейки переключения, оперативно подсоединенной к муфте выключения сцепления. На привод переключения подается сигнал, который предпочтительно представляет модулированные по длительности импульсы и имеет частоту примерно 10 Гц. Раскрывается также система, которая осуществляет этот способ, в форме автоматизированной механической коробки передач, имеющей скользящие муфты.

В соответствии с этим целью изобретения является обеспечение новых и улучшенных системы и способа, предназначенных для обнаружения и устранения состояния соединения зубьев встык и (или) блокировки вращающего момента в коробке передач автомобиля.

Эта и другие цели и преимущества изобретения станут очевидными при подробном рассмотрении предпочтительного варианта осуществления изобретения в соответствии со следующими чертежами:
фиг. 1 - схематическое изображение соответствующей изобретению автоматической механической коробки передач, включающей гидротрансформатор;
фиг. 2 - другая схематическая иллюстрация автоматической механической коробки передач;
фиг. 3 - частичный вид в разрезе автоматической металлической коробки передач;
фиг. 4 - схема трансформации соответствующей изобретению логики системы и способа управления.

Фиг. 1, 2 и 3 схематически иллюстрируют узел 10 блокировки и муфты отсоединения гидротрансформатора и используемую этот узел систему 12 автоматической механической коробки передач. Используемый здесь термин "система автоматической механической коробки передач" означает систему, включающую в себя по крайней мере управляемый дроссельным устройством тепловой двигатель 16, коробку передач 14 со сменными шестернями типа многоскоростной кулачковой муфты, устройство нежесткого сцепления типа главной фрикционной муфты и (или) гидромуфты 10 и 20, расположенное между двигателем и коробкой передач, и блок управления 50, предназначенный для автоматического управления ими. Такие системы, конечно, включают также датчики и (или) исполнительные механизмы, предназначенные для подачи входных сигналов управления в блок управления и (или) приема таких сигналов с блока управления. Хоты настоящее изобретение подходит для использования совместно с системами коробок передач, имеющими гидротрансформатор и муфты блокировки и отсоединения гидротрансформатора, изобретение, в частности, применимо также к системам коробок передач, имеющим стандартную фрикционную главную муфту сцепления, в приводном отношении расположенную между двигателем и коробкой передач.

Соответствующая настоящему изобретению система 12 автоматической механической коробки передач предназначена для использования на сухопутном автомобиле, типа грузового автомобиля большой грузоподъемности, но использование этим не ограничивается. Иллюстрируемая система 12 автоматической механической коробки передач включает в себя автоматическую многоскоротную механическую коробку передач со сменными шестернями 14, приводимую в действие двигателем 16 (типа дизельного двигателя), управляемым дроссельным устройством двигателя через узел 20 гидромуфты или гидротрансформатора. Выходом автоматической коробки передач 14 является выходной вал 22, который приспособлен для ведущего соединения с соответствующим узлом автомобиля, например с дифференциалом ведущей оси, раздаточной коробкой или подобным блоком, как хорошо известно в технике.

Как более подробно будет описано ниже, узел 10 муфт блокировки и отсоединения гидротрансформатора включает две отдельных независимо входящих в сцепление муфты, предпочтительно фрикционных муфты: муфту 24 отсоединения гидротрансформатора и муфту 26 блокировки или обхода гидротрансформатора. Коробка передач 14 включает механизм 28 управления коробкой передач, который предпочтительно сделан в форме перемещающегося узла, приводимого в действие находящейся под давлением жидкостью, описанного в вышеупомянутом патенте США N 4445393 типа. Коробка передач предпочтительно включает в себя также узел 30 синхронизатора мощности, который может быть такого типа, который показан и описан в вышеупомянутых патентах США NN 3478851, 4023443 или 4614126.

Предлагаемое изобретение можно также применять для систем автоматизированных механических коробок передач, не содержащих узел синхронизатора мощности.

Вышеупомянутые элементы силовой передачи приводятся в действие и контролируются несколькими устройствами, каждое из которых известно в технике и более подробно будет описано ниже. Эти устройства могут включать узел контроля положения дроссельной заслонки 32, который воспринимает положение управляемой водителем педали акселератора автомобиля или другого устройства дросселирования топлива, регулятор 34 дроссельной заслонки, который управляет подачей топлива в двигатель, узел датчика числа оборотов вала двигателя 36, который воспринимает число оборотов вала двигателя, оператор 40 муфты отсоединения и муфты блокировки гидротрансформатора, который обслуживает муфты отсоединения и блокировки автотрансформатора, датчик 42 скорости вращения ведущего вала коробки передач, датчик 44 скорости вращения выходного вала коробки передач, оператор 46 механизма переключения коробки передач, предназначенный для управления работой механизма коробки передач 28, и (или) привод 48 механизма синхронизатора мощности, предназначенный для управления работой механизма синхронизатора мощности 30.

Устройство управления дроссельной заслонкой 34 может представлять просто устройство преодоления уменьшения подачи топлива в двигатель относительно установленного или переменного уровня, независимо от положения установки водителем педали акселератора. В качестве альтернативы устройством управления дросселем может быть часть электронного устройства управления двигателем, выполненного в соответствии с вышеупомянутым стандартом SAE J 1922, SAE J 1939 или подобным стандартом.

Вышеупомянутые устройства обеспечивают информацию на электронный центральный блок обработки 50 и (или) принимают команды с него. Центральный блок обработки или контроллер 50 предпочтительно основан на цифровом микропроцессоре, специальная конфигурация и конструкция которого не является частью настоящего изобретения. Центральный блок обработки 50 принимает также информацию с узла 52 устройства переключения или селектора режима, с помощью которого водитель может выбрать режим работы автомобиля для движения задним ходом (R), в нейтральном положении (N) или несколько передач на передние колеса (D, D_L). Обычно режим работы D предназначен для движения автомобиля по дорогам, тогда как режим работы D_L предназначен для работы в условиях бездорожья.

Система обычно включает также различные датчики, схемы и (или) логические программы, предназначенные для считывания и реагирования на сигналы датчиков и (или) неправильную работу приводов. Как известно, центральный блок обработки 50 принимает входные сигналы с разных датчиков и (или) устройств управления. Дополнительно к этим прямым входным сигналам центральный блок обработки 50 можно обеспечить схемами и (или) логикой, предназначенными для дифференцирования входных сигналов с целью обеспечения рассчитанных сигналов, отображающих степень изменения различных контролируемых устройств, средством для сравнения входных сигналов и (или) средством памяти, предназначенным для запоминания некоторой входной информации, например, направления последнего переключения, и средством, предназначенным для очистки памяти при появлении заранее установленных событий.

В технике известны специальные схемы, предназначенные для обеспечения вышеупомянутых функций, и пример их можно найти в вышеупомянутых патентах США NN 4361060 и 4595986 и (или) в техническом документе под названием "Автоматизация механических коробок передач", опубликованных трудов объединенной конференции IEEE/SAE (Общества инженеров-электриков и общества автотракторных инженеров) под названием 20-го Международного конгресса по электронике транспортных средств, Каталог IEEE номер 84CH1988-5, раскрытие которого включено в описание настоящей заявки посредством ссылки. Как хорошо известно из назначения и работы электронных блоков управления, особенно электронных блоков управления на основе микропроцессоров, различные логические функции можно выполнять с помощью дискретных постоянно замонтированных логических элементов или с помощью одного логического элемента, управляемого различными частями или подпрограммами логических правил системы управления, т.е. программного обеспечения.

На фиг. 1 более подробно показана схематическая иллюстрация гидротрансформатора 20 и узла 10 муфт блокировки и отсоединения или прерывании гидротрансформатора, расположенного непосредственно между двигателем 16 и автоматической коробкой передач с переменными шестернями 14. Узел гидротрансформатора 20 является обычным в том смысле, что он включает в себя гидромуфту типа гидротрансформатора, имеющего насосное колесо 54, приводимое в действие выходным или коленчатым валом 56 через кожух 58, турбинное колесо 60, гидравлически приводимое в действие насосным колесом, и статор или рабочее колесо 62, которое заземляется на корпус 64 через муфту свободного хода 66, работающую по принципу заклинивания цилиндрических роликов между цилиндрическим и профилированным кольцами, расположенную на валу 68, заземленном на корпус 64. Кожух 58 приводит в действие также насос 70, предназначенный для герметизирования гидротрансформатора, смазывания коробки передач, избирательного оказывания давления на механизм 28 переключения коробки передач и (или) механизм 30 синхронизации скорости и (или) управления муфтами 24 и 26 отсоединения и обхода. Насос 70 может иметь любую известную конструкцию, например хорошо известную конструкцию насоса с серповидной шестерней.

Коробка передач 14 включает в себя входной вал 72, приводимый в действие двигателем 16 через узел 20 гидротрансформатора и (или) через узел 10 муфт блокирования и отсоединения. На входном валу 72 коробки передач имеется соединительный элемент 74, закрепленный на нем для вращения с ним. Соединительный элемент 74 включает участок 76, связанный с муфтой 24 отсоединения гидротрансформатора, и второй участок ступицы 78, закрепленный на шпонке для связи с ведущим валом. Кроме того, как более подробно будет описано ниже, муфта 24 отсоединения гидротрансформатора может сцепляться или расцепляться, независимо от сцепления или расцепления муфты 26 блокировки, для фрикционного сцепления или расцепления соединяющего элемента 79, который связан с турбинным колесом 60 гидротрансформатора и элементом муфты 26 блокировки, с ведущим валом 72 коробки передач и отсоединения от него через участок 76 соединяющего элемента 74. Блокировочная муфта 26 гидротрансформатора может фрикционным образом сцепляться и расцепляться, независимо от сцепления или расцепления муфты 24, для фрикционного сцепления коленчатого вала 56 двигателя и приводимого им в действие кожуха 58 с соединительным элементом 79.

Сцепление блокировочной муфты 26 гидротрансформатора приводит к сцеплению коленчатого вала 56 двигателя через кожух 58 непосредственно с соединяющим элементом 79, независимо от состояния сцепления или расцепления отсоединяющей муфты 24 гидротрансформатора, и таким образом обеспечивает эффективную блокировку, предназначенную для блокирования гидротрансформатора 20 и приведения коробки передач 14 непосредственно от двигателя 16, если муфта 24 отсоединения находится в зацеплении. Кроме того, если скорости выше скорости блокирования гидротрансформатора, блокировочная муфта 26 не нуждается в сцеплении и расцеплении во время переключения, так как расцепление муфты 24 отключает силу инерции соединяющего элемента 79 от ведущего вала 72.

Если муфта 26 шунтирования или блокирования гидротрансформатора расцепляется, а муфта 24 отсоединения гидротрансформатора сцепляется, коробка передач 14 будет приводиться от двигателя 16 через гидромуфту гидротрансформатора, как хорошо известно в технике. Если муфта 24 отсоединения гидротрансформатора расцепляется, то независимо от состояния блокировочной муфты 26 ведущий вал 72 коробки передач приводным образом отсоединяется от любого вращающего момента на ведущем валу, передаваемого двигателем, или от любого инерционного прихватывания гидротрансформатором, двигателем и муфтой 26. Отсоединение ведущего вала 72 коробки передач от инерционных воздействий двигателя, муфты 26 и (или) гидротрансформатора позволяет гораздо быстрее увеличивать или уменьшать с помощью механизма 30 синхронизации мощности коробки передач скорости вращения ведущего вала 72 и всех приводным образом подсоединенных к нему зубчатых зацеплений коробки передач, для более быстрого достижения синхронизации во время включения понижающей или повышающей передачи коробки передач, а также позволяет синхронизатору 30 мощности вызывать вращения ведущего вала 72 с более высоким числом оборотов, чем любое число оборотов вала двигателя, ограниченное регулятором.

Когда автомобиль стоит на месте при нахождении селектора режима в положении движения или движения по бездорожью, муфта 24 отсоединения будет находиться в сцеплении, а блокировочная муфта 26 расцеплена, что позволяет осуществлять запуск гидротрансформатора с его известными преимуществами. При вышеупомянутой заданной скорости автомобиля и (или) передаточного отношения преимущества работы гидротрансформатора больше не требуются, а требуется увеличенная эффективность прямой передачи между приводным двигателем и коробкой передач. При таких условиях блокировочная муфта 26 гидротрансформатора будет оставаться в сцеплении, давая возможность ведущему валу 72 коробки передач запускаться прямо от двигателя через кожух гидротрансформатора 58 и соединяющий элемент 79, когда сцепляется муфта 24 отсоединения.

Как описано выше, муфта 24 расцепится от вала из ранее сцепленной шестерни в нейтральное положение, чтобы дать возможность синхронизатору 30 мощности синхронизировать элементы кулачковой муфты подлежащей сцеплению шестерни и обеспечить возможность сцепления синхронизированных кулачковых муфт подлежащей сцеплению шестерни. Выбор желаемого передаточного отношения и выбор требуемого состояния сцепления или расцепления муфты отсоединения или блокирования гидротрансформатора, а также выдача командных сигналов на разные операторы муфт и коробки передачи выполняет центральный блок обработки 50 способом, который известен в технике и который более подробно описан в вышеупомянутых патентах США NN 4361060 и 4595986.

На фиг. 3 показана трансмиссия 14 с двумя коробками передач, в которой промежуточный вал или промежуточные валы главного участка 90 коаксиально расположены с промежуточным валом или промежуточными валами 92 вспомогательного участка. Трансмиссия 14 имеет относительно стандартную конструкцию и предпочтительно представляет конструкцию с двумя промежуточными валами, только один из которых показан в основном, а второй - во вспомогательном участках 94 и 96 соответственно. Примеры таких трансмиссий, имеющих коаксиально расположенные промежуточные валы основного участка и вспомогательного участка, можно найти в патентах США NN 3105395 и 3138965.

Коробка передач 14 включает ведущий вал 72, к которому прикреплен элемент 78 для вращения вместе с ним и на котором дополнительно закреплена не вращательным образом ведущая шестерня 98. Промежуточный вал основного участка 90 расположен по существу параллельно вторичному валу 100 и обеспечен шестернями привода промежуточного вала 102, 104, 106, 108, 110, и 112, закрепленными на нем для совместного с ним вращения. Вторичный вал 100 окружают множество вторичных валов или передаточных шестерен 114, 116, 118 и 120, которые селективным образом могут сцепляться по одной одновременно с вторичным валом для вращения вместе с ним. Сцепление осуществляется посредством скользящего перемещения двусторонних жестких кулачковых муфт выключения сцепления 122, 124 и 126. Кулачковая муфта выключения сцепления 122 может также соединять ведущую шестерню 98 со вторичным валом 100 для обеспечения прямой передаточной зависимости между ведущим валом 72 и вторичным валом, в то время как муфта выключения сцепления 126 может обеспечивать сцепление реверсирующей шестерни 128 вторичного вала со вторичным валом.

Шестерни 114, 116, 118 и 120 вторичного вала окружают вторичный вал и находятся в постоянном сцеплении с противолежащими парами шестерен 104, 106, 108 и 110 привода промежуточного вала и предпочтительно опираются на них. Такие средства крепления и получающиеся от этого особые преимущества подробно описаны в патентах США NN 3105395 и 3335616. Реверсирующая шестерня 128 вторичного вала находится в постоянном сцепляющем соединении с шестерней 112 промежуточного вала посредством обычных промежуточных паразитных шестерен (не показаны). Самая передняя шестерня 102 промежуточного вала постоянно находится в сцеплении с ведущей шестерней 98 и приводится ею в действие так, чтобы вызывать вращение промежуточного вала 90 всякий раз, когда вращательным образом приводится ведущая шестерня.

Муфта выключения сцепления 122 несет на себя зубья 98в и 114в жесткой кулачковой муфты, которые могут сцепляться с зубьями 98a и 114a муфты, определяя жесткие кулачковые муфты 98c и 114c соответственно. Муфта выключения сцепления 124 несет на себя зубья 116в и 118в жесткой кулачковой муфты, которые могут сцепляться с зубьями 116a и 118a кулачковой муфты соответственно, определяя жесткую кулачковую муфту 116c и 118c соответственно. Кулачковая муфта выключения сцепления 126 несет на себе зубья 120в и 128в кулачковый муфты, которые способны жестко сцепляться с зубьями 120a и 128a кулачковой муфты соответственно, определяя жесткие кулачковые муфты 120c и 128c соответственно.

Каждая из муфт выключения сцепления предпочтительно непосредственно или косвенно закреплена с помощью шпонки на вторичном валу вращения вместе с ним и осевого перемещения относительно него. Другие средства монтажа муфт выключения сцепления в технике известны и их предполагается включить в объем притязаний настоящего изобретения. Каждая из муфт выключения сцепления 122, 124 и 126 обеспечена средством, предназначенным для приема вилки переключения передач или коромысла переключения передач 130, 132 и 134 соответственно, при помощи которых муфты выключения сцепления перемещаются приводом 28 в осевом направлении из показанного на фиг. 3 положения, причем только по одной одновременно.

Узел 43 датчика положения обеспечивает сигналы, свидетельствующие об осевом положении вилок переключения передач или связанных с ними реек переключения. Обычно эти сигналы указывают на то, что находится ли вилка в нейтральном или вне нейтральном положении и(или) находятся ли вилки переключения передач и связанные с ними элементы кулачковых муфт в сцепленном или несцепленном положении.

Вспомогательный участок 96 коробки передач включает в себя выходной вал 22, который предпочтительно является соосным с ведущим валом 72 и вторичным валом 100 и удерживается подшипниками так, что вращаться в картере коробки передач. Вспомогательный участок включает также промежуточный вал 92 вспомогательного участка, поддерживаемый посредством подшипников так, что вращаться в картере. На вторичном валу 100 закреплена для вращения с ним ведущая шестерня 136 вспомогательного участка. На промежуточном валу 92 вспомогательного участка закреплены для вращения с ним шестерни 138 и 140 промежуточного вала вспомогательного участка. Шестерня 138 промежуточного вала вспомогательного участка находится в постоянном сцеплении с ведущей шестерней 136 вспомогательного участка, тогда как шестерня 140 промежуточного вала вспомогательного участка находится в постоянном сцеплении с выходной шестерней 142, окружающей выходной вал 22. Конструкция 144 синхронизированного сцепления обычного устройства индивидуально синхронизируемой кулачковой муфты используется по выбору для сцепления вторичного вала 100 и вспомогательной ведущей шестерни 136 непосредственно с выходным валом 22 с целью прямого приводного соединения между вторичным валом и выходным валом или для сцепления выходной шестерни 142 с выходным валом 22 с целью уменьшения передачи выходного вала 22 от вторичного вала 100 через промежуточный вал 92, как хорошо известно в технике. Конструкцией 144 синхронизированной муфты управляет вилка 146 переключения передач, перемещаемая в осевом направлении приводом 28.

Коробка передач 14 имеет такой диапазон, в котором ступень (или ступени) передаточного числа вспомогательного участка (или ступени передачи) больше, чем общий диапазон передаточных чисел главного участка, проявляющихся во всех диапазонах. Такие коробки передач хорошо известны в технике, как описано в патенте США N 4754665.

Узел 30 синхронизатора мощности включает в себя группу планетарных шестерен увеличения скорости, приводимую выходным валом 22 независимо от скорости вращения вала ведущего двигателя 16, и по выбору способен увеличивать скорость вращения элементов коробки передач, приводимых в действие ведущим валом 72 с целью синхронного вращения деталей кулачковой муфты, связанных с подлежащим сцеплению передаточным числом. Узел 30 синхронизатора мощности предпочтительно включает в себя также средство для замедления скорости вращения элементов коробки передач, приводимых в действие ведущим валом. Замедление скорости вращения элементов коробки передач, приводимых в действие ведущим валом, можно также получать с помощью устройств торможения ведущего вала и(или) двигателя, которые предпочтительно должны управляться центральным блоком обработки 50.

Узел 30 синхронизатора мощности приводится в действие автомобилем через шестерню 142, которая приводится в действие прямо или косвенно выходным валом 22, и, таким образом, синхронизатор мощности оказывается неэффективным в отношении ускорения промежуточного вала 90 главного участка, когда вспомогательный участок не сцеплен. Более подробнее описание деталей конструкции и работы узла 30 синхронизатора мощности можно найти в вышеупомянутом патенте США N 4614126.

Для простого переключения коробки передач 14, например, когда центральный блок обработки 50 определяет, что требуется переключение со второй (2-й) на третью (3-ю) скорость (т.е. простое включение повышающей передачи), центральный блок обработки заставляет регулятор топлива 34 слить топливо (то есть "спустить") из двигателя, независимо от положения педали акселератора 32. Хотя из двигателя топливо слито, муфта 24 отсоединения (или сцепление, расположенное между двигателем и трансмиссией) расцепляется и производится переключение в нейтральное положение главного участка 94. При сливе топлива из двигателя, расцеплении муфты отсоединения и расцеплении главного участка приводится в действие синхронизатор мощности, заставляя зубчатую передачу вторичного вала (в данном примере шестерня 116 вторичного вала 3-й скорости) вращаться с заданной или по существу с синхронной скоростью относительно вторичного вала 100, определяемой скоростью выходного вала и передаточным числом вспомогательного участка 96. Скорость выходного вала воспринимается датчиком 44, тогда как скорость разных шестерен вторичного вала является известной величиной, кратной скорости ведущего вала 72, определяемой датчиком 42. В системах коробок передач, имеющих стандартное управляемое вручную фрикционное главное сцепление, расположенное ведущим образом между двигателем и трансмиссией, это сцепление, расположенное между двигателем и трансмиссией, не разъединяется автоматически, а настоящее изобретение фактически позволяет сцеплению, расположенному между двигателем и коробкой передач, оставаться в сцепленном состоянии во время проведения переключения. Одно преимущество этого состоит в том, что водитель автомобиля может манипулировать скоростью вращения ведущего вала с целью обеспечения выполнения синхронизации.

В системе автоматизированной коробки передач функция выбора рейки может появиться в любой момент после того, как произойдет расцепление главного участка и синхронизируется повторное сцепление на новом передаточном числе, когда синхронизатор мощности приводит сцепленную шестерню к заданной скорости. Конечно, для включения повышенной передачи в автоматизированной коробке передач обычно требуется, чтобы синхронизатор мощности уменьшил число оборотов ведущего вала и связанных с ним шестерен. При достижении сцепления с надлежащим передаточным числом главного участка муфта отсоединения вновь сцепляется, а в двигатель вновь пополняется топливо. Обычно такое переключение можно выполнить в течение примерно 0,70 - 0,80 при времени разъединения (то есть прерывания вращающего момента), равном 0,50 с.

Главный участок 94 коробки передач 14 автоматизированной системы 12, приводимой в действие от ручной несинхронизированной коробки передач, может при попытке сцепления шестерни главного участка из нейтрального положения привести к соединению зубьев кулачковой муфты встык. Это представляет обычное явление в случае несинхронизированных коробок передач; обычно от водителя требуется осуществлять частичное сцепление главной муфты коробки передач, чтобы осторожным осуществлением проскальзывания вывести соединенные встык зубья муфты из этого состояния с целью достижения сцепления.

Хотя соединение зубьев встык является не единственной проблемой, связанной с несинхронизированными коробками передач, использование сравнительно тупых или с закругленными концами зубьев муфты в несинхронизированных коробках передач по сравнению с относительно остроконечными зубьями, обычно используемыми в синхронизированных коробках передач, делает соединение зубьев встык значительно большей проблемой в несинхронизированных коробках передач. При переключении автоматизированной коробки передач 14, как почти во всех несинхронизированных коробках передач с ручным управлением, выбор ведущей или реверсирующей шестерни во время события переключения может привести к состоянию соединения зубьев встык или блокирования вращающего момента, например, когда автомобиль остановлен и производится сцепление первоначальной шестерни из нейтрального состояния.

На фиг. 4 показаны соответствующие настоящему изобретению система и способ управления коробкой передач, выполняемых центральным блоком обработки 50. Система и способ управления коробкой передач способны определять состояние соединения зубьев встык или блокирования вращающего момента при переключении и предпринимать действие для обеспечения проскальзывания шестерни в положение сцепления. В качестве части последовательности переключений сцеплений (требование в отношении сцепления шестерен) система и способ управления вначале синхронизирует ведущий вал на заданную скорость вращения шестерни, затем требует сцепления шестерни. Если по прошествии некоторого времени, например порядка 0,5 или меньше, система управления чувствует, что привод переключения или скользящая муфта успешно передвинута из нейтрального положения, но не достигла полного сцепления, система требует кратковременного сцепления муфты 24 отсоединения, предпочтительно примерно на 0,5 секунды. Если после примерно 1 с система управления продолжает определять либо состояние отсутствия сцепления (показывающее соединение зубьев встык), либо состояние частичного сцепления (показывающее блокирование вращающего момента), то посылается сигнал, чтобы заставить привод переключения или другой двигатель выполнения сцепления быстро модулировать или пульсировать между относительно малым усилием и относительно большим усилием для того, чтобы нарушить состояние или привести скользящую муфту в полное сцепление с шестерней. Привод предпочтительно модулирует усилие между примерно 20 и 150 фунтами. Отрицательное приложение усилия не смещает скользящую муфту выключения сцепления, а просто ослабляет рычаг XV переключения передач и корпус стержня вилки переключения передач для понижения любого статического трения в механическом соединении. Таким образом, привод переключения не изменяет направление на обратное для выполнения этой функции, а вместо этого непрерывно форсирует скользящую муфту выключения сцепления по направлению к положению сцепления. Частота сигнала, посылаемого на привод переключения, может изменяться между 5 и 20 Гц, в зависимости от требуемого разрешения, и предпочтительно составляет примерно 10 Гц. Длительность импульсов сигнала также предпочтительно модулируется. В автоматизированной коробке передач во время этой операции может кратковременно входить в зацепление муфта прерывания на более длительный период времени, предпочтительно равный примерно 1 с. В коробке передач с ручным управлением, имеющей муфту сцепления, расположенную между двигателем и коробкой передач, эта муфта сцепления может оставаться в сцеплении во время этой операции.

В случае состояния блокирования вращающего момента пульсация привода переключения позволяет спружинить в шестерню, когда происходит перемена знака вращающего момента. В случае состояния соединения зубьев встык импульсы вызывают быстрое скольжение и сцепление муфт до того, как скорость вращения элементов кулачковой муфты выйдет из синхронизации.

Система управления непрерывно контролирует сцепление. Если когда-либо во время этой последовательности определяется осевое сцепление кулачковой муфты, то сцепляется муфта отсоединения системы автоматизированной коробки передач, и последовательность переключения завершается. Если после определенного более длительного периода времени и (или) определенного количества (N) импульсов привода либо в автоматизированной, либо в неавтоматизированной системе коробки передач осевое сцепление кулачковой муфты не обнаруживается, то требуется нейтральное положение, и цикл повторяется с начала первоначальной последовательности переключения сцепления.

Датчики 42 и 44 скорости вращения ведущего вала и выходного вала соответственно используются для восприятия скорости вращения элементов сцепления кулачковой муфты. Датчики 43 положения рейки, которые могут, например, представлять потенциометры, используются для восприятия нейтрального и ненейтрального и сцепленного и несцепленного (включая частичное сцепление) осевого перемещения подвижных элементов 98в, 114в, 118, 120в и 128в кулачковой муфты. Если в течение заранее заданного периода времени попытки сцепления кулачковая муфта сцепления находится не в нейтральном и не в сцепленном состоянии, хотя кулачковые муфты вращаются по существу на синхронизированной скорости, это указывает на соединение зубьев кулачковой муфты встык. Если датчик положения рейки продолжает показывать состояние отсутствия сцепления, хотя датчики скорости показывают продолжающееся синхронное вращение элементов муфты, вызывается соответствующая настоящему изобретению программа модуляции привода переключения. Если заданное количество импульсов привода переключения сказывается безуспешным для осуществления полного зацепления и (или) прошел некоторый период времени, весь процесс сцепления шестерен начинается сначала.

В соответствии с этим обеспечена система коробки передач либо а) типа, имеющего стандартную управляющую вручную муфту сцепления, расположенную между двигателем и коробкой передач, либо б) автоматизированную механическую коробку передач, основанную на обычной несинхронизированной коробке передач 14 с ручным переключением, которая имеет систему и способ управления, включающие логику, предназначенную для определения состояний соединения зубьев кулачковой муфты встык и (или) блокирования вращающего момента и для предприятия действия в целях их преодоления. Поскольку привод переключения не возвращается в нейтральное положение при повторном цикле, когда первоначально появляется состояние соединения зубьев встык или блокирования вращающего момента, происходит более быстрое получающееся переключение, а пропускаемые переключения уменьшаются. Рассеивается также скрежетание шестерен в приводе и уменьшается нагрузка на элементы.

При этом необходимо понимать, что вышеприведенный предпочтительный вариант осуществления изобретения представлен только в качестве примера и что возможны различные модификации, изменения и (или) перегруппировки частей, не выходя при этом за рамки сущности и объема притязаний настоящего изобретения, изложенных в формуле изобретения.

Система и способ, предназначенные для управления переключением в коробке передач, в которой привод переключения развивает усилие для осуществления сцепления муфты включения и шестерни. Способ включает этап определения состояния неполного сцепления муфты включения и шестерни и этап создания пульсирующего усилия при помощи привода переключения. Состояние неполного сцепления определяют по относительно небольшому усилию или относительно большому усилию, необходимому для выведения муфты включения и шестерни из состояния неполного сцепления. Система реализующая этот способ, представляет собой автоматизированную механическую коробку передач, имеющую подвижные муфты включения для соединения шестерен коробки передач с валом, механизм регулирования усилия переключения, средство для определения осевого положения упомянутых муфт, электронный блок управления. Технический результат, достигаемый при реализации указанного способа и система состоит в повышении плавности переключения передач. 2 с. и 13 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления переключением передач в коробке передач (14), при котором механизм регулировки усилия переключения передач создает усилие, необходимое для введения в зацепление муфты включения и шестерни, которое осуществляют при помощи механизма переключения передач (28), отличающийся тем, что определяют, когда имеет место состояние неполного сцепления муфты включения и шестерни, и создают пульсирующее усилие в механизме переключения передачи при помощи механизма регулирования усилия, а состояние неполного сцепления определяют по относительно малому усилию или относительно большому усилию, необходимому для вывода муфты включения и шестерни из состояния неполного сцепления. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап определения состояния неполного сцепления муфты включения и шестерни включает в себя определение осевого положения муфты включения на валу коробки передач. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап создания пульсирующего усилия включает подачу сигнала от блока управления (50) на механизм регулирования усилия для создания пульсирующего усилия. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что сигнал имеет модулированную длительность импульсов. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что сигнал имеет частоту 5 - 20 Гц. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап определения включает этап определения частоты вращения и относительных осевых положений муфты включения и шестерни и, если по прошествии определенного периода времени муфта включения и шестерня продолжают вращаться, по существу, с синхронной частотой и муфта включения перемещается в осевом направлении, что свидетельствует об отсутствии сцепления, принимают решение о том, что существует состояние соединения зубьев муфты включения встык. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап определения состояния неполного сцепления муфты включения и шестерни включает в себя этап определения частоты вращения и относительных осевых положений муфты включения и шестерни и, если по прошествии определенного периода времени муфт включения и шестерня продолжают вращаться, по существу, с синхронной частотой и муфта включения перемещается в осевом направлении, что свидетельствует о частичном сцеплении, принимают решение о том, что существует состояние блокировки полного включения муфты включения передаваемым крутящим моментом. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя этап синхронизации частот вращения муфты включения и шестерни перед сцеплением. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что коробка передач (14) является автоматизированной механической коробкой передач. 10. Автоматизированная механическая коробка передач, содержащая вал (100), на котором свободно установлены шестерни (114, 116, 118, 120), отличающаяся тем, что она содержит муфты (122, 124, 126) включения, выполненные с возможностью скольжения в осевом направлении по валу (100) для жесткого соединения шестерен с валом, механизм регулирования усилия переключения для создания усилия для осуществления сцепления одной из муфт включения и одной из шестерен, средство для определения осевого положения муфт включения, электронный блок управления (50), связанный с механизмом регулирования усилия переключения для создания сигнала для создания пульсирующего усилия. 11. Коробка передач по п.10, отличающаяся тем, что средство для определения осевого положения муфт включения включает датчик (43) положения реек переключения, связанных с муфтами включения. 12. Коробка передач по п.10, отличающаяся тем, что датчик (43) положения реек переключения содержит потенциометр. 13. Коробка передач по п.10, отличающаяся тем, что она содержит фрикционную муфту сцепления, расположенную между двигателем и коробкой передач. 14. Коробка передач по п.10, отличающаяся тем, что муфта включения является синхронизируемой. 15. Коробка передач по п.10, отличающаяся тем, что муфта включения является несинхронизируемой.