Способ калибровки датчика выбранной передачи и система датчиков выбранной передачи
Изобретение относится к транспортным средствам с механической трансмиссией. Способ калибровки датчика выбранной передачи для механической трансмиссии с механизмом переключения передач Н-типа, в котором выбираемые передачи расположены в два ряда и имеют несколько параллельных плоскостей движения рычага переключения передач. Механизм переключения передач содержит переключающий элемент, приводимый в движение рычагом переключения передач в угловом и осевом направлениях, в котором контролируют движение переключающего элемента при переключении передач с использованием датчика выбранной передачи. Датчик предоставляет информацию о движении переключающего элемента в направлении включаемой передачи. Преобразуют это движение в скорость в направлении включаемой передачи и используют заранее заданные характеристические изменения скорости для получения калибровочного значения в направлении включаемой передачи. Повышается эффективность определения следующей передачи. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к моторным транспортным средствам с механической трансмиссией, а именно к способу калибровки датчика выбранной передачи.
Уровень техники
Известно использование датчика передачи, генерирующего сигнал, который может быть использован электронным управляющим устройством транспортного средства для определения, какая передача в настоящий момент включена. Такие переключатели передачи, включая переключатели передачи заднего хода, можно использовать для индикации текущего положения передачи. Однако они фиксируют лишь конкретное положение передачи после того, как она была включена, и не могут предоставить какой-либо информации о предполагаемом изменении передачи, то есть о том, какую передачу водитель намеревается включить. Данная информация является очень полезной и может предоставить управляющей системе транспортного средства предварительное указание о намерениях водителя по переключению передачи и, таким образом, позволяет системе быстрее отвечать на запросы водителя.
Также большинство датчиков передачи устанавливают за пределами коробки передач для фиксации положения рычага переключения передач, и из-за этого они подвержены различным неточностям вследствие износа при большом количестве переключений на протяжении всего срока службы транспортного средства.
Во время некоторых операций трансмиссии транспортного средства, таких как переключение передач, при использовании таких известных датчиков появляется период времени, в котором включаемая водителем передача не известна, информация о ней появляется лишь после осуществления переключения.
Также известно использование сопоставления скорости транспортного средства и частоты вращения двигателя для получения данных о текущей передаче. Однако данный способ неприменим при отключенной трансмиссии, то есть когда нажата педаль сцепления, а, значит, при переключении передачи происходит вынужденная задержка определения нового положения передачи вплоть до окончательного включения, то есть когда передача полностью выбрана и муфта вновь сцеплена.
В дополнение к вышесказанному, использование сопоставления скорости транспортного средства и частоты вращения двигателя не является надежным при пробуксовке или заносе транспортного средства вследствие плохого сцепления с поверхностью дорожного покрытия.
Любые задержки при получении информации о включенной передаче могут создать проблемы для таких управляющих устройств транспортного средства, которые нуждаются в этой информации, как, например, при согласовании переключения передач (GSH). Согласование переключения передач - это методика, в которой частоту вращения двигателя сопоставляют с выбранной передачей во время изменения передачи для того, чтобы сделать переключение между передачами более плавным.
Запоздалая или неточная информация может также отрицательно повлиять на работу других систем, нуждающихся в информации о переключении передач. Например, задержки при передаче информации о переключении передач на интерфейс водителя (HMI), в котором на приборной панели отображается информация о переключении передач, могут напрямую сказаться на удовлетворенности водителя.
Раскрытие изобретения
Изобретателями был разработан датчик выбранной передачи, который может предоставлять информацию, на основании которой можно прогнозировать, какая передача будет выбрана до непосредственного включения этой передачи.
Целью настоящего изобретения является разработка способа калибровки такого датчика выбранной передачи, который мог бы более эффективного использоваться для предварительного определения следующей передачи до ее непосредственного включения.
Согласно первому аспекту изобретения, представлен способ калибровки датчика выбранной передачи для многоступенчатой механической трансмиссии с механизмом переключения передач Н-типа, в котором выбираемые передачи расположены в два ряда и имеют несколько параллельно расположенных плоскостей рычага переключения передач, причем механизм переключения передач включает в себя селекторный переключающий элемент, который может передвигаться рычагом переключения передач в угловом и осевом направлениях для включения выбираемых передач. Способ включает в себя контроль движения селекторного переключающего элемента в процессе переключения передач с использованием датчика выбранной передачи, который предоставляет данные о движении селекторного переключающего элемента в направлении включаемой передачи, преобразуя это перемещение в скорость движения к включаемой передаче, и используя заранее заданные характеристические изменения скорости для получения калибровочного значения в направлении включаемой передачи.
Определение калибровочного значения может включать в себя определение положения, где достигается максимальная скорость и использование этой точки в качестве калибровочного значения.
Получение калибровочного значения может также включать в себя использование периода практически нулевой скорости, за которым следует скачок скорости, для идентификации положения, в котором достигается максимальная скорость.
Способ может также включать в себя использование информации, полученной от датчика выбранной передачи, для подтверждения перемещения селекторного переключающего элемента из нейтрального положения передачи и определение калибровочного значения только в том случае, если получено подтверждение о том, что селекторный переключающий элемент выходит из нейтрального положения.
Способ также содержит обновление калибровочного значения после каждого переключения передачи.
Обновление может включать в себя объединение последнего полученного калибровочного значения с предыдущим для получения обновленного калибровочного значения.
Способ может также включать в себя получение первого калибровочного значения для всех передач в одном из двух рядов и получение второго калибровочного значения для всех передач другого из двух рядов.
Способ может также включать в себя получение отдельного калибровочного значения для всех передач.
Калибровочное значение может соответствовать положению включенной передачи.
Селекторный переключающий элемент может быть передвинут в угловом направлении с целью вызвать движение в направлении включаемой передачи. Калибровочное значение в этом случае будет соответствовать угловому положению селекторного переключающего элемента.
В другом варианте селекторный переключающий элемент может быть передвинут в осевом направлении с целью вызвать движение в направлении включаемой передачи. Калибровочное значение в этом случае может соответствовать осевому положению селекторного переключающего элемента.
Согласно второму аспекту изобретения, представлена система датчиков выбранной передачи для многоступенчатой механической трансмиссии, имеющей механизм переключения передач Н-типа, содержащая селекторный переключающий элемент, выполненный с возможностью передвижения в ответ на движение рычага переключения передач в угловом и осевом направлениях. Система содержит первый датчик для считывания движения селекторного переключающего элемента в угловом направлении и второй датчик для считывания движения селекторного переключающего элемента в осевом направлении, а также электронный блок обработки данных для получения и обработки сигналов, поступающих от первого и второго датчиков. Электронный блок обработки данных выполнен с возможностью осуществлять контроль движения селекторного переключающего элемента в процессе переключения передач с помощью датчика выбранной передачи для предоставления данных о движении селекторного переключающего элемента в направлении включаемой передачи, преобразовывать движение в направлении включаемой передачи в скорость в направлении включаемой передачи и использовать заранее определенные характеристические изменения скорости для получения калибровочного значения в направлении включаемой передачи.
Получение калибровочного значения может включать в себя определение положения, в котором достигается максимальная скорость и использование этой точки в качестве калибровочного значения.
Получение калибровочного значения может также включать в себя использование периода практически нулевой скорости, за которым следует скачок скорости, для определения положения, в котором достигается максимальная скорость.
Электронный блок обработки данных может дополнительно быть выполнен с возможностью использовать информацию, полученную от датчика выбранной передачи, для подтверждения того факта, что селекторный переключающий элемент выходит из нейтрального положения передачи и получать калибровочное значение только в том случае, если получено подтверждение о том, что селекторный переключающий элемент выходит из нейтрального положения.
Электронный блок обработки данных может дополнительно быть выполнен с возможностью обновлять калибровочное значение после каждого переключения передачи.
Обновление может включать в себя объединение последнего полученного калибровочного значения с предыдущим для получения обновленного калибровочного значения.
Электронный блок обработки данных может дополнительно быть выполнен с возможностью получать первое калибровочное значение для всех передач в одном из двух рядов и получать второе калибровочное значение для всех передач другого из двух рядов.
В другом варианте электронный блок обработки данных может дополнительно быть выполнен с возможностью получать отдельное калибровочное значение для всех передач.
Калибровочное значение может соответствовать положению включенной передачи.
Селекторный переключающий элемент может быть передвинут в угловом направлении с целью вызвать движение в направлении включаемой передачи. Калибровочное значение может соответствовать угловому положению селекторного переключающего элемента.
В другом варианте селекторный переключающий элемент может быть передвинут в осевом направлении с целью вызвать движение в направлении включаемой передачи. Калибровочное значение в этом случае может соответствовать осевому положению селекторного переключающего элемента.
Согласно третьему аспекту изобретения, представлено транспортное средство, имеющее систему предварительного определения выбранной передачи, выполненную в соответствии с вышеизложенным вторым аспектом изобретения.
Краткое описание чертежей
Также изобретение будет описано с помощью примеров и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение транспортного средства согласно одному из аспектов изобретения;
Фиг.2А представляет собой схематическое изображение части трансмиссии транспортного средства, показанного на Фиг.1, изображающее расположение двухкоординатного датчика выбранной передачи и двухкоординатной магнитной мишени;
Фиг.2В представляет собой схематическое изображение, показывающее движения поворотного селекторного цилиндра переключения передач, осевое (по оси X) и угловое (по оси Y) положения которого считываются двухкоординатным датчиком выбранной передачи;
Фиг.3А представляет собой первое схематическое изображение ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра;
Фиг.3В представляет собой второе схематическое изображение ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра, изображенного на Фиг.3А;
Фиг 4. представляет собой схематическое изображение поворотного механизма переключения передачи трансмиссии, более подробно изображающее поворотный селекторный цилиндр переключения передач, показанный на Фиг.2В;
Фиг.5 представляет собой более подробное изображение части трансмиссии, изображенной на Фиг.2А, показывающее положение двухкоординатной мишени и массива двухкоординатных магнитных датчиков;
Фиг.6А представляет собой увеличенное сечение части ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра с Фиг.3А и 3В, показывающее ведомый механизм поворотного селектора в положении нейтральной передачи;
На Фиг.6В показано увеличенное сечение части ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра с Фиг.3А и 3В, показывающее ведомый механизм поворотного селектора в положении включенной четной передачи;
На Фиг.6С показано увеличенное сечение части ведомого механизма поворотного селекторного цилиндра с Фиг.3А и 3В, показывающее ведомый механизм поворотного селектора в положении включенной нечетной передачи;
Фиг.7А представляет собой схему, показывающую зависимость между угловым и осевым положениями поворотного селекторного цилиндра трансмиссии и соответствующими выходными сигналами двухкоординатного датчика выбранной передачи;
На Фиг.7В показано увеличенное изображение зависимости между угловым положением поворотного селекторного цилиндра и выходным сигналом, изображающее две контрольные точки на плоскости или в угловом положении включенной четной и нечетной передачи (EPI и OPI) согласно одному варианту прогнозирующей системы определения передачи по изобретению;
Фиг.8А представляет собой график зависимости смещения сигнала от оси Y датчика выбранной передачи от времени, затрачиваемого на переключение с первой передачи на вторую;
Фиг.8В представляет собой график зависимости скорости от времени согласно данным о смещении сигнала с Фиг.8А;
На Фиг.9 приведена упрощенная блок-схема первого предпочтительного варианта осуществления способа калибровки датчика выбранной передачи согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На Фиг.1-6С изображено транспортное средство 1, имеющее двигатель 2, соединенный приводом с механическим редуктором/трансмиссией 3 посредством муфты сцепления 10. Трансмиссия 3 включает в себя рычаг 11 переключения передач, посредством которого водитель может выбирать различные передачи трансмиссии 3 с использованием селекторного механизма переключения передач Н-типа (H-gate selector mechanism).
Электронный блок обработки данных в форме модуля 4 управления силовой передачей (РСМ) использован для управления силовой передачей моторного транспортного средства 1. Управляющий модуль 4 включает в себя блок 6 управления двигателем для управления работой двигателя 2 и модуль 5 состояния трансмиссии для определения рабочего режима трансмиссии 3.
Управляющий модуль (РСМ) 4 принимает ряд входных сигналов с датчиков 9, включая сигналы от датчиков частоты вращения двигателя, датчиков скорости транспортного средства, датчиков положения педали сцепления, датчиков положения педали газа, датчиков положения педали тормоза, а также информацию от других возможных компонентов моторного транспортного средства 1, такую как как данные о заряде аккумуляторной батареи (не показана) и рабочем режиме блока воздушного кондиционирования (не показан).
Все или некоторые из входных сигналов от датчиков 9 могут быть использованы блоком 6 управления двигателем для управления работой двигателя 2, а именно частотой вращения двигателя 2. Следует принимать во внимание, что блок 6 управления двигателем и модуль 5 состояния коробки передач могут быть как отдельными элементами обработки данных, так и частями единого электронного процессора, как например модуль РСМ 4, как показано на чертежах.
Моторное транспортное средство 1 содержит систему прогнозирования передачи, состоящую из модуля 5 состояния трансмиссии, двухкоординатной магнитной мишени 8 и двухкоординатного датчика 7 выбранной передачи, образующих в комбинации пару двухкоординатных датчиков переключения передачи. Модуль 5 состояния трансмиссии расположен так, чтобы принимать сигналы от датчика 7 выбранной передачи, прикрепленного к картеру 3В трансмиссии 3. Датчик 7 выбранной передачи является массивом двухкоординатных магнитных датчиков PWM, который передает сигналы, основанные на изменении магнитного потока между датчиком 7 выбранной передачи и двухкоординатной магнитной мишенью 8, связанной с устройством переключения передач в виде поворотного селекторного цилиндра 3А. Датчик 7 выбранной передачи совмещает датчик углового положения с датчиком смещения по оси в одном массиве двухкоординатных датчиков.
На Фиг.2А, 4 и 5 изображена типичная конфигурация трансмиссии Н-типа, состоящая из переключающего поворотного селекторного цилиндра 3А, расположенного внутри основного картера 3В трансмиссии. Переключающий поворотный селекторный цилиндр 3А вращается при движении рычага 11 переключения передач вперед и назад для выбора четной или нечетной передачи соответственно, и движется в осевом направлении при движении рычага 11 влево и вправо для смены плоскости рычага переключения передач, в которой осуществляется выбор передачи. Передача заднего хода может иметь конфигурацию четной или нечетной передачи, в зависимости от конфигурации трансмиссии 3. Следует отметить, что переключающий поворотный селекторный цилиндр можно расположить таким образом, что движения вперед и назад приводят к осевому движению селекторного цилиндра, а движения влево и вправо приводят к вращению селекторного цилиндра, следовательно, выходные данные массива двухкоординатных датчиков можно будет интерпретировать соответствующим образом.
Рычаг 11 переключения передач соединен посредством тросового привода с парой рычагов 21А, 21В, сформированных в виде части поворотного узла 20 переключения, который приводит в движение переключающий поворотный селекторный цилиндр 3А.
Двухкоординатная магнитная мишень 8 прикреплена к поворотному селекторному цилиндру 3А, а датчик 7 выбранной передачи расположен на внешней стороне картера 3В трансмиссии и детектирует осевые и вращательные перемещения магнитной мишени 8. Однако следует отметить, что датчик 7 выбранной передачи можно установить внутри картера 3В трансмиссии.
На Фиг.2В показаны варианты перемещения магнитной мишени 8 при включении различных передач.
На Фиг.3А, 3В, 6А, 6В и 6С изображен ведомый механизм 3С, который прикреплен к селекторному цилиндру 3А и вращается вместе с ним. Ведомый механизм 3С имеет три фиксатора 3Е, центральный фиксатор соответствует положению нейтральной передачи, фиксатор для четной передачи расположен с одной стороны от нейтрального фиксатора, а для нечетной передачи - с другой стороны. Шарик 3D удерживается пружиной (схематически изображена стрелкой S на Фиг.6А, 6В и 6С) для стыковки с одним из фиксаторов 3Е. Шарик 3D в скользящем контакте опирается на корпус коробки передач 3В напрямую или посредством кронштейна. Следует отметить, что шарик 3D можно заменить на поддерживаемый пружиной штифт с полусферическим концом. Фиксаторы 3Е определяют первое, второе и третье угловые положения, соответствующие положению выбора для первого, второго рядов передач и нейтральной передачи трансмиссии 3. Выступы, расположенные между фиксаторами нейтрального положения и фиксаторами положения включенных передач определяют, будет ли трансмиссия 3 при освобождения рычага переключения передач 11 перемещаться в положение включенной передачи или нейтральное положение, что далее будет рассмотрено более подробно.
Начиная с трансмиссии 3, можно увидеть, что имеется физическая связь с магнитной мишенью 8 в виде механического соединения мишени 8 с селекторным цилиндром 3А, а также физическое соединение с датчиком 7 выбранной передачи в виде механического соединения датчика 7 с картером 3В трансмиссии.
Существует магнитная связь между датчиком 7 выбранной передачи и магнитной мишенью 8, таким образом, что изменение магнитного потока можно считывать с помощью датчика 7 для получения сигнала об угловом и осевом положении селекторного цилиндра 3А и, следовательно, о том, находится ли трансмиссия на четной передачи, нечетной передаче или в нейтральном положении, и какая из четных или нечетных передач включена.
Датчик 7 выбранной передачи постоянно генерирует выходные сигналы, указывающие на осевое и угловое положения селекторного цилиндра 3А, и эти сигналы используют для прогнозирования следующей включаемой передачи путем сравнения выходных сигналов различных контрольных точек.
Например, при проведении испытаний можно установить исходную величину или угловые положения цилиндра 3А при включенной передаче. Четные и нечетные положения при включенной передаче показаны на Фиг.6В и 6С соответственно.
На Фиг.6А цилиндр 3А изображен в нейтральном положении, а на Фиг.6В и 6С цилиндр 3А изображен в положениях включенной четной передачи (EPI) и включенной нечетной передачи (OPI). В данном случае точка включения четной передачи достигается, когда цилиндр 3А поворачивается на Q градусов относительно нейтрального положения, а точка включения нечетной передачи достигается, когда цилиндра 3А поворачивается на -β градусов относительно нейтрального положения. Вращение по часовой стрелке цилиндра 3А представлено на Фиг.6А-6С в виде положительного угла, а вращение против часовой стрелки - в виде отрицательного угла.
Если известно угловое положение, при котором достигается включение передач (EPI и OPI), и датчик 7 выбранной передачи откалиброван так, что модуль 5 состояния трансмиссии способен определить по его сигналам, что эти угловые положения в направлении включения передачи достигнуты, путем установки калибровочных значений, соответствующих этим положениям, то эти калибровочные значения можно использовать для прогнозирования, является ли будущая передача четной или нет, до того, как она будет на самом деле включена. При комбинировании данной информации с осевым положением цилиндра 3А, полученной на основании сигнала об осевом положении, который генерируется датчиком 7 выбранной передачи, модуль 5 состояния трансмиссии способен определить точное положение следующей передачи, которая будет включена.
Специалистам в данной области техники понятно, что соответствующие точки включения четных и нечетных передач являются угловыми положениями цилиндра 3А, где различные действующие силы будут вращать цилиндр 3А так, что шарик 3D будет полностью зафиксирован соответствующим фиксатором 3Е, после чего включится соответствующая передача. Другими словами, в точке включения передачи и после ее прохождения трансмиссия 3 автоматически будет включена на передачу, а в положении перед этой точкой трансмиссия вернется в положение нейтральной передачи.
Согласно Фиг.7А и 7В к модулю 5 состояния трансмиссии поступают два входных сигнала от датчика 7 выбранной передачи: сигнал с данными об угловом положении (ось Y) и сигнал с данными об осевом перемещении (ось X). Точнее, датчик 7 выбранной передачи генерирует сигнал PWM на выходе, который находится в пределах диапазона (между 10 и 90%) или вне диапазона (>90% или <10% в данном случае). Программный драйвер ввода информации в модуле 5 состояния трансмиссии обрабатывает PWM-сигнал, и, если он выходит за пределы (>90% или <10%) драйвер выдает данный сигнал за ошибку. Следует отметить, что диапазон от 10 до 90% указан в качестве примера и не является ограничивающим.
Если PWM-сигнал находится в пределах диапазона (между 10 и 90%), драйвер считает сигнал нормальным. Затем модуль 5 состояния трансмиссии сравнивает PWM-сигнал с пороговым значением, чтобы определить, выбрана или нет нейтраль, выбрана или нет четная передача, выбрана или нет нечетная передача, была ли достигнута точка включения OPI и была ли достигнута точка включения EPI. Более того, в процессе работы в модуле 5 состояния трансмиссии происходит адаптивная калибровка выходных данных по оси Y с датчика 7 выбранной передачи для определения обновленных значений калибровки, соответствующих OPI и EPI, что будет рассмотрено ниже со ссылками на Фиг.8А-9.
На Фиг.7А видно, что шестиступенчатая трансмиссия имеет традиционное выполнение переключающего механизма Н-типа с нечетными передачами, расположенными в одном ряду с передачей заднего хода, и четными передачами, расположенными в другом ряду. Также видно, что передачи расположены в ряде плоскостей рычага переключения передач, на одной из которых расположена передача заднего хода, а на следующих плоскостях по две передачи переднего хода: первая и вторая передачи (плоскость 1/2), третья и четвертая передачи (плоскость 3/4) и пятая и шестая передачи (плоскость 5/6).
На Фиг.7В видно, что если PWM-сигнал в основном составляет 90%, модуль 5 состояния трансмиссии интерпретирует это как указание на то, что выбрана одна из четных передач. Если PWM-сигнал, в основном, составляет 10%, модуль 5 состояния трансмиссии интерпретирует это как указание на то, что выбрана одна из нечетных передач. Если же PWM-сигнал, в основном, составляет 50%, модуль 5 состояния трансмиссии интерпретирует это как указание на то, что выбрано нейтральное положение.
Следует отметить, что на практике могут иметь место интервалы допуска применительно ко всем указанным фигурам, например, модуль 5 состояния трансмиссии может нормально работать для следующих угловых направлений с осуществлением логических проверок:
Если 85%<PWM-сигнал<90%, то включена четная передача. (1)
Если 10%<PWM-сигнал<15%, то включена нечетная передача. (2)
Если 45%<PWM-сигнал<55%, то передача на нейтрали. (3)
В дополнение к этой оценке модуль 5 состояния трансмиссии также сравнивает сигнал углового положения датчика 7 выбранной передачи с двумя поворотными контрольными точками для точек включения четной передачи (EPI) и точек включения нечетной передачи (OPI), которые используются для прогнозирования следующей включаемой передачи. Первоначально данные калибровочные значения установлены на заданные или безопасные калибровочные значения, указанные выше, но, как будет рассмотрено далее, согласно изобретению проводят адаптивную повторную калибровку данных значений в процессе работы трансмиссии 3.
Например, как изображено на Фиг.7В, после первого использования трансмиссии модуль 5 состояния трансмиссии осуществляет следующие проверки для углового положения:
Если PWM-сигнал<25%, то прогнозная следующая передача является нечетной; (4)
Если PWM-сигнал<75%, то прогнозная следующая передача является четной. (5)
Где заранее заданные поворотные контрольные точки EPI и OPI это 75% и 25% соответственно.
Эти первоначальные калибровочные значения являются наиболее безопасными, поскольку известно, что соответствующие положения включенных передач будут достигнуты.
Используя данную логику, модуль 5 состояния трансмиссии способен предсказать следующую передачу до ее непосредственного включения путем объединения результатов проверки с осевым положением цилиндра 3А. Данная информация может быть направлена на несколько миллисекунд раньше (20-40 мс) другим системам управления, нуждающимся в ней, например, индикатору передачи интерфейса водителя (HMI) или блоку 6 управления двигателем непосредственно перед включением передачи.
Следует отметить, что датчик 7 выбранной передачи также может быть расположен таким образом, чтобы когда трансмиссия 3 находится в нейтральном положении, соответствующий номинальный сигнал составлял бы 50%, когда рычаг переключения передач передвинут вперед на одну из нечетных передач, сигнал датчика увеличивался бы до значения выше 50%, а когда выбрана одна из четных передач, сигнал был бы ниже 50%. Таким образом, вышеописанные логические проверки будут иметь противоположные условия, например, для первого использования трансмиссии:
Если 85%<PWM-сигнал<90%, то включена нечетная передача.
Если 10%<PWM-сигнал<15%, то включена четная передача.
Если 45%<PWM-сигнал<55%, то передача на нейтрали.
Если PWM-сигнал<25%, то прогнозная следующая передача является четной.
Если PWM-сигнал<75%, то прогнозная следующая передача является нечетной.
Возвращаясь к Фиг.7А, можно увидеть, что показан выходной сигнал с датчика 7 выбранной передачи для осевого направления (или по оси X), а также можно видеть, что для шестиступенчатой трансмиссии показано в качестве примера следующее:
Если PWM-сигнал=10%, то выбрана плоскость передачи заднего хода.
Если PWM-сигнал=40%, то выбрана плоскость первой/второй передачи.
Если PWM-сигнал=70%, то выбрана плоскость третьей/четвертой передачи.
Если PWM-сигнал=90%, то выбрана плоскость пятой/шестой передачи.
Затем модуль состояния трансмиссии 5 может объединять выходные сигналы по осям Х и Y с целью прогнозирования следующей передачи и подтверждения непосредственного включения этой передачи.
Следует отметить, что в отличие от угловой калибровки осевая калибровка может соответствовать 10%=шестая передача и 90%=передача заднего хода. В таком случае логические проверки для плоскости будут отличаться от указанных выше.
Несмотря на то, что система прогнозирования включения передачи была описана по отношению к использованию магнитного PWM-датчика, в котором используется двухкоординатный магнит и генерируется выходной PWM-сигнал, изобретение не ограничивается такими датчиками, и равно применимо для использования с датчиком перемещения, который вместо PWM-сигнала генерирует выходной сигнал переменного напряжения.
Также следует отметить, что датчик 7 выбранной передачи не ограничивается использованием одного массива двухкоординатных магнитных датчиков 7 в качестве датчика выбранной передачи. Можно использовать трехмерный датчик и магнитную схему или два отдельных датчика: один для углового движения, другой - для осевого.
Также следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается шестиступенчатой коробкой передач или расположением передачи заднего хода, показанным на Фиг.7А, а также что изобретение может быть применимо для трансмиссии с различным числом передач переднего хода или для различного расположения передачи заднего хода с тем же самым положительным эффектом.
Более того, вышеизложенное описание применения датчика выбранной передачи вместе с поворотным селекторным цилиндром 3А, который вращается при движении рычага 11 переключения передач вперед и назад в направлениях включения передач для выбора нечетной или четной передачи соответственно и который движется в осевом направлении при движении рычага 11 влево и вправо для смены плоскости рычага, в которой осуществляется его движение, может не иметь места.
Например, селекторный переключающий элемент может двигаться в осевом направлении при движении рычага 11 вперед и назад для выбора четной или нечетной передачи соответственно и двигаться в угловом направлении при движении рычага 11 влево и вправо для смены плоскости рычага, по которой осуществляется выбор передачи. В данном варианте осуществления изобретения калибровочные значения для включения передачи будут соответствовать не угловым, а осевым положениям селекторного переключающего элемента.
Следует понимать, что время, затрачиваемое водителем на перемещение рычага 11 с одной передачи на другую, относительно мало, и это означает, что любая дополнительная информация о включаемой передаче является весьма полезной для систем, которым требуется такая информация.
Например, когда система согласования переключения передач (GSH) заблаговременно имеет данные о повышении включаемой передачи, это позволяет ей начать снижение частоты вращения двигателя, либо увеличение частоты в случае понижения передачи.
На Фиг.8А-9А показаны калибровочные значения при включенных четной и нечетной передачах, согласно предлагаемому в изобретении способу адаптивной калибровки во время работы транспортного средства 1.
На Фиг.9 показаны основные этапы, необходимые для осуществления способа калибровки по изобретению, на Фиг.8А и 8В показаны движения поворотного селекторного цилиндра 3А в направлении включаемой передачи (ось Y) при переключении с первой на вторую передачи и скорость движения поворотного цилиндра 3А при переключении передач.
На Фиг.9 Способ начинается на этапе 50 с запуска зажигания и затем на этапе 60 инициируется переключение передач путем выключения водителем муфты 10 сцепления.
Далее способ переходит к этапу 120, где модуль 5 состояния трансмиссии контролирует положение селекторного переключающего элемента, выполненного в виде поворотного селекторного цилиндра 3A, движущегося в направлении включаемой передачи (ось Y). Другими словами, контролируется угловое положение поворотного селекторного цилиндра 3А. На практике движение по оси Y постоянно контролируется модулем 5 состояния трансмиссии после запуска зажигания так же, как и положение поворотного селекторного цилиндра 3А на оси X.
Далее способ переходит к этапу 122, где определяется, двигается ли поворотный селекторный цилиндр 3А из положения, соответствующего нейтрали. Со ссылкой на Фиг.8А известно, что нейтральное положение устанавливается при выходном сигнале равном приблизительно 50% и, следовательно, эта первая проверка подтверждает, что поворотный цилиндр 3А двигается по направлению к положению включаемой передачи, а не от него. Другими словами, на Фиг.8А показан период времени после достижения точки «N».
Если выходной сигнал датчика оси Y указывает на то, что поворотный селекторный цилиндр 3А двигается по направлению к нейтральному положению, другими словами, период времени до достижения точки «N», то способ возвращается на этап 120.
Наоборот, если поворотный селекторный цилиндр 3А двигается в направлении включаемой передачи, другими словами, период времени после достижения точки «N», способ переходит на этап 125, где определяют скорость поворотного селекторного цилиндра 3А в направлении включаемой передачи.
В этом случае скорость определяет устройство дифференцирования (не показано), входящее в состав модуля 5 состояния трансмиссии, которое дифференцирует сигнал о положении на оси Y от датчика 7 выбранной передачи. Данное устройство выдает данные о скорости, как показано на Фиг.8В.
Затем модуль 5 состояния трансмиссии анализирует данные о скорости для определения наличия заранее установленных характеристических скоростей, как показано в блоке 130.
При отсутствии заранее установленных характеристических скоростей способ переходит на этап 135, где устанавливают, произошло ли выключение зажигания. Если зажигание было выключено, то способ заканчивается на этапе 500. Если выключения зажигания не произошло, то способ переходит на этап 140, где определяют, было ли задействована муфта 10 сцепления. В случае если муфта 10 сцепления была задействована, никакой калибровки не происходит, и способ возвращается в точку, предшествующую этапу 60, где ожидает следующего выключения сцепления. Другими словами, если к концу процесса переключения передачи характеристические скорости не могут быть идентифицированы, то не может быть определено и новое калибровочное значение. В этом случае при следующем переключении передачи модуль 5 состояния трансмиссии использует существующее значение для соответствующей включенной передачи.
Если муфта сцепления не была включена на этапе 140, то способ возвращается на этапы 125 и 130 для повторной проверки на наличие заранее установленных характеристических скоростей.
Если на этапе 130 были обнаружены заранее установленные характеристические скорости, то генерируется новое значение для калибровки или включенной передачи, как описано ниже.
Заранее установленные характеристические скорости определяются периодом времени, в течение которого скорость поворотного селекторного цилиндра 3А остается практически равной нулю и скачок скорости следует за этим периодом.
На Фиг.8В период нулевой скорости обозначен стрелкой Vz, a скачок, следующий за этим периодом, - стрелкой «EPI». После того, как была найдена эта комбинация заранее установленных характеристических скоростей, модуль 5 состояния трансмиссии определяет точку максимального значения скачка скорости и использует эту точку в качестве индикатора положения поворотного цилиндра 3А при включенной передаче. Другими словами, имея данные о времени достижения максимальной скорости, модуль 5 состояния трансмиссии может преобразовать эти данные в соответствующую информацию о положении. Например, в случае переключения с первой на вторую передачу, как показано на Фиг.8А и 8В, максимальное значение скорости достигается на отметке 62,8 секунд, и положение включенной передачи будет соответствовать положению поворотного цилиндра 3А на отметке 62,8 секунд, при этом PWM-сигнал равен 73%.
Затем способ переходит на этап 150, где обновляется калибровочное значение включенной передачи, основанное на новом значении калибровки. Обновление может происходить путем простой замены существующего значения на новое или же может быть основано на объединении текущего калибровочного значения с новым полученным значением.
Например, при первом переключении передачи, когда трансмиссия вводится в эксплуатацию, или во время заводской калибровки такой, как калибровка на конце производственной линии, калибровочное значение для второй передачи будет установлено на безопасное заданное значение, равное 75%. Если, как указано выше, новое установленное калибровочное значение равняется 73%, то обновленное калибровочное значение может равняться 73% или может быть выведено из уравнения, подобного следующему.
Обновленное калибровочное значение=СРстарое+[(СРновое-СРстарое)/N],
где СРстарое=текущее калибровочное значение;
СРновое=новое установленное калибровочное значение;
N=число, равное или большее 1.
Применяя указанные выше значения и N=10, получаем:
Обновленное калибровочное значение=75+[(73-75)/10]=74,8.
Применение способа объединения значений позволяет определить обновленное калибровочное значение, сходящееся со значением 73%, но при этом снижается риск нестабильной работы системы и возникновения неисправности в случае, если было определено небезопасное значение СРновое.
Тем не менее, следует понимать, что для определения обновленного калибровочного значения могут быть использованы и другие математические способы.
После того, как калибровочное значение, которое в данном случае является положением включенной четной передачи, было определено, оно сохраняется в модуле 5 состояния трансмиссии и используется при следующем переключении передач как значение для положения включенной четной передачи. Следует понимать, что аналогичный способ применяется для адаптивного обновления калибровочного значения, используемого для нечетных передач, а именно, включенной нечетной передачи.
Также следует понимать, что вместо одного калибровочного значения для нечетных и четных передач могут определяться отдельные калибровочные значения для каждой передачи. Преимущество этого способа заключается в том, что влияние малейших изменений в механическом устройстве, например, в связи с различной степенью износа, который вызывает незначительные изменения в положении включенной передачи для различных передач одного ряда, автоматически исключается.
Возвращаясь к Фиг.9: после обновления калибровочного значения на этапе 150 способ переходит на этап 200, где устанавливается, произошло ли выключение зажигания. Если зажигание было выключено, то осуществление способа заканчивается на этапе 500, если зажигание не было выключено, то способ через этап 70 возвращается на этап 60. Следует принять во внимание, что на этапе 70 устанавливается, что муфта 10 сцепления включена, а затем на этапе 60 - что сцепление выключено, и цикл калибровки возобновляется на этапе 120. Следует понимать, что для запуска цикла калибровки могут быть задействованы и другие средства, а изобретение не ограничивается использованием положения муфты сцепления.
Следовательно, пока зажигание включено, цикл калибровки будет непрерывно повторяться при каждом переключении передач таким образом, что на основании изменений в рабочем состоянии трансмиссии 3 и механизма переключения передач происходит адаптивное обновление каждого калибровочного значения. По сравнению с использованием исходного или безопасного значения для калибровки, использование калибровочного значения, основанного на оценке максимальной скорости, позволяет более точно определить время включения передачи и, таким образом, несколько сокращает период времени, необходимый для прогнозирования будущей включаемой передачи. Это объясняется тем, что исходное или безопасное калибровочное значение должно оставаться более стабильным для обеспечения безопасной работы системы, в то время как калибровочное значение, полученное адаптивным способом, может быть задано в точке непосредственного включения передачи. При переключении передачи данная точка может быть достигнута еще до заданного или безопасного значения.
Таким образом, изобретение содержит способ, который может быть применен для первоначальной калибровки датчика выбранной передачи, а также для адаптивной калибровки датчика во время его использования.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что, несмотря на то, что изобретение было описано посредством примера со ссылкой на один или более предпочтительные варианты осуществления, оно не ограничивается ими, и возможно осуществление одного или более изменений изложенных вариантов осуществления изобретения без отступления от сущности изобретения, представленной в прилагаемой формуле изобретения.
1. Способ калибровки датчика выбранной передачи для многоступенчатой механической трансмиссии, имеющей механизм переключения передач Н-типа, в котором выбираемые передачи расположены в два ряда и имеют несколько параллельных плоскостей движения рычага переключения передач, а механизм переключения передач содержит селекторный переключающий элемент, приводимый в движение рычагом переключения передач в угловом и осевом направлениях для включения выбираемых передач, в котором осуществляют контроль за движением селекторного переключающего элемента в процессе переключения передач с использованием датчика выбранной передачи, который предоставляет информацию о движении селекторного переключающего элемента в направлении включаемой передачи, преобразуют это движение в скорость в направлении включаемой передачи и используют заранее заданные характеристические изменения скорости для получения калибровочного значения в направлении включаемой передачи.
2. Способ по п.1, в котором при определении калибровочного значения определяют положение, в котором достигается максимальная скорость, и используют это положение в качестве калибровочного значения.
3. Способ по п.2, в котором при определении калибровочного значения также определяют период практически нулевой скорости, за которым следует скачок скорости, для определения положения, в котором достигается максимальная скорость.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором дополнительно используют информацию, полученную от датчика выбранной передачи, для подтверждения перемещения селекторного переключающего элемента из нейтрального положения передачи и устанавливают калибровочное значение только в том случае, если получено подтверждение о том, что селекторный переключающий элемент перемещается из нейтрального положения.
5. Способ по любому из пп.1-3, в котором дополнительно обновляют калибровочное значение после каждого переключения передач.
6. Способ по п.5, в котором при обновлении объединяют последнее полученное калибровочное значение с предыдущим калибровочным значением для получения обновленного калибровочного значения.
7. Способ по любому из пп.1-3 или 6, в котором дополнительно устанавливают первое калибровочное значение для всех передач в одном из двух рядов и второе калибровочное значение для всех передач другого из двух рядов.
8. Способ по любому из пп.1-3 или 6, котором дополнительно устанавливают отдельное калибровочное значение для всех передач.
9. Способ по любому из пп.1-3 или 6, в котором калибровочное значение соответствует положению включенной передачи.
10. Способ по любому из пп.1-3 или 6, в котором для передвижения в направлении включаемой передачи селекторный переключающий элемент передвигают в угловом направлении, и калибровочное значение соответствует угловому положению селекторного переключающего элемента.
11. Система датчиков выбранной передачи для многоступенчатой механической трансмиссии, имеющей механизм переключения передач Н-типа, содержащий селекторный переключающий элемент, приводимый в движение рычагом переключения передач в угловом и осевом направлениях, причем система содержит первый датчик для считывания углового движения селекторного переключающего элемента, второй датчик для считывания осевого движения селекторного переключающего элемента и электронный блок обработки данных для получения и обработки сигналов от первого и второго датчиков, причем электронный блок обработки данных выполнен с возможностью контролировать движение селекторного переключающего элемента во время переключения передач с использованием датчика выбранной передачи, который предоставляет информацию о движении селекторного переключающего элемента в направлении включаемой передачи, преобразовывать это движение в скорость в направлении включаемой передачи и использовать заранее заданные характеристические изменения скорости для получения калибровочного значения в направлении включаемой передачи.
12. Система по п.11, в которой определение калибровочного значения включает в себя определение положения, в котором достигается максимальная скорость и использование этого положения в качестве калибровочного значения.
13. Система по п.12, в которой определение калибровочного значения также включает в себя определение периода практически нулевой скорости, за которым следует скачок скорости, для определения положения, в котором достигается максимальная скорость.
14. Система по любому из пп.11-13, в которой электронный блок обработки данных дополнительно выполнен с возможностью использовать информацию, полученную от датчика выбранной передачи, для подтверждения перемещения селекторного переключающего элемента из нейтрального положения передачи и устанавливать калибровочное значение только в том случае, если получено подтверждение о том, что селекторный переключающий элемент перемещается из нейтрального положения.
15. Система по любому из пп.11-13, в которой электронный блок обработки данных выполнен с возможностью обновлять калибровочное значение после каждого переключения передач.
16. Транспортное средство с системой датчиков выбранной передачи по пп.11-13.
