CN1003847B - 半自动机械传动控制方法 - Google Patents

Abstract

半自动机械传动***（１０）包括可向前或向后运动来分别换高速挡和低速挡的换挡杆（１）和中央处理单元（３８），它接受来自杆（１）的输入信号，判别该杆的多次运动并解释为多级换挡请求，控制***还包括由现时啮合齿轮比（２″′），允许最多连续换高速挡级数（２′″）和低速挡级数（２′）构成的显示器（２），单元（３８）包括电路***和逻辑规则来处理输入信号以确定现时允许齿轮比并以允许最多换高速挡和低连挡级数显示出来，它只执行较少的最大允许连续换高速挡或低连挡级数或选定的级数。

Description

半自动机械传动控制方法

本发明涉及的是一种包括手动操作换档选择器和显示装置的控制方法，该方法用来自动地控制车辆中传动齿轮比的变化或换档，而留给车辆的驾驶员或操作员一些剩下的控制措施更具体地说，本发明涉及到一种用于机械变速传动的半自动控制方法，它包括用于自动地执行自动地决定和显示可允许驾驶员选择的传动比的换档的装置，还包括对该车辆的主离合器除由停止起步外全部状态的自动控制。

在先有技术中，已经很好地了解了用于重型运输车辆（比如重型卡车）以及汽车的全自动传动***。这种***感知了油门的开度或位置、车辆的速度、发动机的速度等等，并且根据这些来给车辆自动地换档。这种全自动的变速传动装置包括这样的传动，其中，使用了液压来把一个或更多的元件与其它元件或底座产生摩擦接合，以得到所选择的齿轮比（速比），这种装置已经为大家所熟知为自动的机械传动，它利用了电子的和/或气动的逻辑和调节器来啮合和松开机械的（即刚性的）离合器，以得到所希望的速比。参考美国专利No.3961546;4081065和4361060，可以看到这种传动装置的例子，在此参考这些专利所公开的内容加以综合。

这些全自动的变速传动装置昂贵到不可接受的程度，特别是对于一般不会大量出售的最大的重型车辆来说更是这样。此外，从它的输入和输出轴之间耗散的功率角度来说，利用了液压和/或扭矩变换器的这些自动变速传动装置往往是相对地效率不高。而且，许多车辆的操作者希望控制传动比的选择。尤其是因为他们能看到和/或知道前面道路的情况和/或所装载的货物。重型车辆通常必须以低速精确地操作进入有限的空间，而那种情况下，全自动传动装置往往仅啮合上一个给定的低速档，特别是在这样的时候，当出现发动机的燃料调节不良时，就像任何车辆***通常会暂时发生的那样，除非车辆操作者也正在他的左脚使用车辆的制动器。否则就会难以用全自动传动装置来完成精确的操纵，特别是那些未装有手动离合器控制踏板的就更难办些。

根据本发明，通过提供一个半自动机械传动控制方法已经将现有技术的缺点减小或清除了。它包含了一个全自动变速传动装置的大部分优点，同时除了全自动传动控制***通常有的人控功能或自动跳合的装置以外还允许驾驶员有一定程度的控制作用。

上述作用是通过提供半自动机械传动控制方法来实现的，其中，在一组齿轮比之间达到自动变速，而同时允许驾驶员去选择什么时候作一个特定的速比变换，或者是否去选择即时的连续的速比上升或下降，或者跳过一个或多个速比，以及何时把车辆的主离合器滑移到即不完全啮合低速或慢行档上。而且，本发明的半自动控制***阻止驾驶员选择更高速比的接合，即换到一个会引起发动机速度减低至怠速之下的高速档，也就是说要引起停车和/或在发动机的低速下过载;还阻止选择更低速比的接合，即换低速档（如果这种变速会引起发动机的过速的话），要注意，对于手动机械传动装置，即使发动机的速度可以加以限制，使它不加速至超过被控制的发动机的每分钟转速（RPM），但由于不适当的换低速档，这种发动机的过速现象也会发生。

根据本发明的另一个构思，不仅阻止了两种机械上不利的传动比选择，而且也提供了一种显示装置。在一个给定啮合齿轮比的给定道路车速的条件下，此装置会指示出特定的换高速档和/或换低速档是否是可允许的。

因此，本发明的一个目的是提供一种新的和改进了的半自动机械传动装置，用来由一个给定的传动比自动地决定可允许的换高速档和换低速档的级数，最好还能自动地显示上述情况，以及根据车辆操作者的手动选择自动地执行这种可允许的传动比变换。此外，此半自动机械传动***包括一个从停止状态起步的过程中可由车辆操作的手动操作的车辆主离合器，因而简化了自动机械传动***的控制，并允许操作者在慢行操纵状态中使离合器打滑。

在阅读了结合附图的最佳实施例的描述之后，本发明的这些目的和优点以及其它的目的和优点将变得更明显。

图1是本发明的半自动机械变速传动***的示意图。

图2是本发明的半自动传动控制***的示意图。

图3是驾驶员的手动换档控制和显示装置的透视图。

图3B是图3中给出的显示部分的放大图。

图4A是主传动部分的部分截面图，而图4B是由本发明的控制***半自动控制的分隔型（小速比副变速器型）（splitter type）复合机械传动装置的辅助部分的部分截面图。

图5-8给出了本发明的分块的分隔型（blocked splitter type）复合传动装置辅助部分的机械细节。

图9以方框图形式给出了半自动传动控制***的逻辑和控制电子装置。

图10给出了对于一个复合换高速档的换档逻辑流程图。

图11给出了对于仅换高速档的分隔换档的换档逻辑流程图。

图12给出了仅对于仅换低速档的分隔换档的换档逻辑流程图。

图13给出了对于一个复合换低换档的换档逻辑流程图。

在最佳实施例的描述中，将会用到某些术语，这仅仅是为了说明的目的，而不是确定界限。术语“向上”，“向下”，“向右”和“向左”将表示，所参考的附图中的方向。术语“向内”和“向外”表示由正在被描述的装置或它的部分的几何中心分别向内和向外的方向。上述也适用于上面特别提到的术语的派生词和具有类似意义的术语。

术语“简单传动”用来表示一种变速传动，其中，操作者可以选择一组单级齿轮减速器中的一个。术语“复合传动”用来表示这样一种变速传动，它有着一个主传动部分和一个与它相串联的辅助传动部分，因而在主传动部分所选定的齿轮减速可以通过在辅助传动部分进一步选择齿轮减速加以组合。在此使用的术语“分隔型复合传动”（splitter type）将表示一种复合传动，其中，辅助传动用来提供各种可选择的步骤，以细分在主传动部分选定的传动比。在一个分隔型复合传动装置中，主传动部分典型地具有相对说是宽的档位，这些档被辅助部分分隔或细分。此处用的术语“换高速档”将指的是从较低速的齿轮比到较高速的齿轮比的换档。此处用的术语“换低速档”将指的是由较高速的齿轮比到较低速的齿轮比的换档。此处用的术语“低速档”，“低档”和/或“第一档”所有这些都将表示在一个传动装置或传动部分中用于最低前进速度操作的齿轮比，即，相对于此传动装置的输入轴有着最高减速比的那组齿轮。

换档的“选定方向”将指的是由一个特定的齿轮比的单级或多级换高速档或换低速档的选择。在传动比之间的“位移”（displacement）指的是在两个给定的传动比之间可选择的传动比的数目，例如，第三速度或第三齿轮比是由两者均在换低速档的方向的第四和第五速度分别位移一个（1）和两个（2）传动比的档位。

术语“分块传动”（blocked transmission）或“分块传动部分”将表示一个变速常啮合传动装置或传动部分，其中，选定一组轴向可移动的齿轮中的一个，将它非转动地啮合到一个传动轴上，这是由于这个选定的齿轮从空档到它的啮合的位置的轴向运动的结果，借助于一个弹性地偏压的强制离合器和采用一个锥形锻模（bIocker）以防止在强制离合器的各元件基本上述到同步旋转以前出现这种啮合，这种同步条件的取得是通过手动和/或自动地操纵此传动装置的输入和/或输出轴实现的，以得到两者之间同步条件的过渡（crossing），而不是典型地通过选定的离合器元件的摩擦接触而得到的，这种接触足以引起离合器的一个元件及与之相关的装置和其它离合器元件一起旋转。在美国专利NO3799002;3924484;4192196和4440037中介绍了分块传动（blocked transmission）和/或传动部分，参考所有这些公开内容在此加以综合。

在原则上，本发明可用于任何类型的机械变速传动装置的半自动控制***，它可用于为一些电-气动控制装置提供输出信号和从那些装置接受命令信号。然而，本发明的半自动控制***用于这样类型的分隔型复合传动装置中特别有利，这种类型是非同步的，无分块主传动部分与分块分隔型辅助传动部分相串联的。这种传动装置为先有技术所熟知，并且被称为“半分块”传动装置，并且在1983年2月9日公布的欧洲专利申请NO823035862（EP-A-0117342）中描述和图示了，参考这些出版物公开的内容在此加以综合。

参考图1，驾驶员操作的油门24的限位置由传感器22所检测并馈送到中央处理单元38，中央处理单元38也接收由传感器23得到的与发动机速度有关的输入信号，和/或由传感器32得到的与传动输入轴速度有关的输入信号，由传感器36得到的与传动输出轴速度有关的输入信号，和从驾驶员的换档杆，或“操纵杆”1的正向或反向是作有关的输入信号，在下面将会较为详细地加以描述。人们知道，发动机的速度是传动***输入轴速度的一个指示，反之亦然，特别是主离合器16是非滑动啮合时。

在图1和图2中公开的是传动***10的控制逻辑电路、传感器和驱动器，可能如美国专利NO4361060中所揭文的那样，参考它公开的内容在此加以综合。具体地，中央处理单元38接收输入信号，根据预先决定的逻辑规则处理此信号，并且提供命令输出信号到气动的和/或电的驱动器，以控制气制动器17和/或为迅速换高速档的输入轴制动器18，以及自动的燃料控制器26，“暂时增多”（blip）对发动机14供应燃料来使换低速档之前迅速同步旋转，通过操作器30控制离合器，而通过传动***操作器34对传动比换档。中央处理单元也送出命令输出信号到下面将较显示器2。此外，半自动传动***10包括一个通常用脚操作的人工离合器控制器3，仅要在由静止到起步和/或低速慢行的情况下使用。此半自动机械传动***10也包括了电源和/或气动动力（未示出）。

如在此所用的术语“供油暂时增多”表示对发动机14的燃料供应的临时增加，而术语“供油瞬时减少”指的是对发动机燃料供应的瞬时减少。术语供油暂时增多和供油瞬时减少通常分别与自动控制器命令给发动机增加或减少燃料供应有关，而与操作者所选择的人工油门踏板24的位置无关。

参考图3可以看出，最好将中央处理单元38放在一个盒子或外壳38A中，这个外壳带有显示器2，它包括一个换高速档指示显示器2′，一个换低速档指示显示器2″和一个现时啮合的齿轮比显示器2′″，换档选择杆1，一个选择倒车起动按钮1A，以及一个中央处理单元电子线路38B。

此半自动机械传动***10的控制***的简图也表示在图2中。

参看图3B，显示器2包括了换高换档指示器部分2′，换低速档指示器部分2″和现时的啮合齿轮比指示器部分2″′。如图中所表明的现时的啮合齿轮比显示部分2″′正显示“6”，指明此车辆传动装置正工作在第六档上。换高速档显示部分2′有三根线，表明根据检测到的输入参数（比如根据预定逻辑规则或程序处理的发动机或输入轴速度和输出轴速度）可允许连续换高速档的最大数。在此情况下，三根线指示的是可允许的换一级，两级或三级的换高速档。因此，驾驶员可以选择一种可允许的档，直接升到第七、第八或第九速。换低速档显示部分2″有两根线，表明根据由预定逻辑规则或程序处理的检测到的参数允许连续换低速档的最大数目。在此情况下，显示器2′中的两根线表示此传动装置可允许换低速档至第五或第四档。

简单地说，一个可能的换高速档或换低速档的允许范围是在假设车辆速度基本不变，主离合器完全啮合的前提下，由这样一个换高速档或换低速档的操作完成时所期望的发动机速度与可允许的发动机最大速度和最小速度的规定范围相比较来确定的，中央处理单元38将不发出命令信号去执行所选定的不允许的传动比变化。更可取地，中央处理单元将执行最接近于操作者所选择的数值可允许的传动比变化，例如假设由显示器2表示的情况（如图3B中表明的），如果操作者选择换低速档至第三档，这样一个换低速档将不会由中央处理单元38所执行，因为这个传动比变化是不允许的。但是，在最佳的实施例中，中央处理单元38将为从第六档到第四档的两级换低速档发出命令输出信号。不但不允许的传动比变化被遭到拒绝，而且驾驶员通常已经接到了显示器2的劝告，即这个传动比本不应尝试或选择。要强调的是，决定一个已选定的传动比变化是被允许的还是不被允许的标准，完全是根据现时啮合的齿轮传动比和发动机速度，这个发动机速度即使在对选定的传动比有一瞬时的变化时，仍然得到的是保持常数输出。

显示器2向操作者提供了指示，即换什么样的高速档和低速档是允许的，什么样是不允许的。如果驾驶员不注意此警告，即使能由此***获得机械的颚式离合器元件的同步，中央处理8也不会产生不允许的换档命令。

当换高速档指示显示器2′是空白时，换高速档是不允许的，驾驶员或许正在以一个非常低的经济的发动机转速（RPM）下行驶。相反地。换低档指示器2″是空白时，也就是说，没有水平线在显示器上显示出来，换低速档是不允许的，也就是在它的现时啮合的齿轮比下这个***中的最大的扭矩，加速度或爬坡能力或许已经用上了。齿轮换档通常并不用操作者借助于机械的人工离合器踏板3人工地实现啮合或松开主离合器16，踏板3一般仅是用于从静止起步，倒车或在仓库中操纵等情况下，就象人们已经传统地采用的车辆的离合器那样。

为了使传动装置12换档，操作者将杆1从图2和图3中表明的位置向前（换高速档）和向后（换低速档）移动，为了选择升一级的高速档，即换至第七档，操作者将杆1向前移动一次，然后此杆将回到空档或有偏移的中心位置。如果，在如图所示的第六档中，操作者将此杆很快的连续向前移动三次，每一次都允许它返回到静止的位置，实际上，它跳了两格，并得到跳跃换档，几乎是瞬间地实现直接地进入第九速（即第七和第八速没有啮合）。因此多次的或跳跃的换档可以用本发明的半自动控制***来操纵。由于有自动油门和离合器控制以及输入轴和/或发动机的制动，使主离合器16脱开啮合以及使与选定的齿轮比相关的选定的颚式离合器元件的同步能自动地和快速地实现。此控制***是半自动的，驾驶员对于什么时候换高速档，什么时候换低速档以及升多少齿轮比和降多少齿轮比，必须运用他的判断能力，而不要求去协调换档杆，油门踏板和离合器的动作。一旦操作者选择了一个允许的齿轮比。在换低速档时，油门的供油就暂时增多，或者在换高速档时，油门的供油就瞬时下降，以实现必要的同步，所有这些都是由中央处理单元38自动地为操作者完成的，倒车的操作仅从在静止位置的空挡开始来实行，然后移动控制杆1从现时啮合的空挡位置向后移来实现。为了防止“换低速档”不注意而进入倒车操作，采用了一个倒车按钮1A，此按钮必须在中央处理单元解释控制杆1的向后移动之前按下，当提出倒车操作的请求时控制杆1是在空挡的位置。

换高速挡和/或换低速挡都包含有主和辅两部分，也就是说，复合换挡，对操作员来说复合换挡和只包含有辅助部分的分隔换挡实行起来同样地简单。在那些装有多级反向传动比的传动装置中，控制杆按指示的那样向前和向后移动，可以使这种传动装置换低速挡时降至较低的反向传动比，换高速挡时升至较高的反向传动比。当然，可以安装在换挡杆的端部的任何型式的搬扭开关或按钮都可以用来代替倒车起动按钮1A。

据了解，一种单控杆可用来代替所说明的控制杆1，这种单控杆可以在给定方向中向前向后移动，以选择正向的和反向的操作型式，然后在横截面的方向上也可以移动，以选择换单级或多级的低速挡和高速挡挡。这种型式的控制杆在美国专利NO4442730中公开过，参考其中公布的内容在此加以综合。

本发明的半自动控制***的另一个重要的和有利的特性是：当车辆完全停下来时，借助于脚踏板3可人工地使离合器16脱开，控制杆1在换低速挡的方向上移动一次，此控制***将自动地把变速器12移至最高可允许的起步传动比上，它可以跳跃换挡，跨过一大组介于中间的齿轮比。通过举例说明，在一个有12个前进速的传动装置中，最高可允许的起步传动比可以是第三挡，在换低速挡的方向上，另一控制杆的作使此传输***移至第二挡，这是较快或稍费力的起步等情况所要求的。在静止或运动中，操作者总是可以从那些允许的传动比中选择一种，手动离合器仅用于以下情况，即在停止之前脱开传动装置和避免停车以及在任何可允许的起步挡位中从静止到起步的过程。如果，在一个半自动换挡期间，假如驾驶员操作手动离合器，在行进中的变速将被中止，只有在手动离合器再啮合时才继续。

一种附加的特征是：假如在紧急状态，诸如在路上躲避障碍物等的情况下，操作者可以不用脱开手动离合器而去停止车辆的运动，此控制***感受到一个十分低的道路车速，而离合器16会自动地脱离啮合。这样的一种自动脱离啮合的手段将阻止发动机失速，从而保持操纵及其它发动机所驱动的功能。为了再次使车辆运动，操作者将手动地把离合器16脱离啮合，并把换挡杆1推向换低速挡方向，以再次选择最高允许的起步传动比。

另一个附加特征是：如果操作者允许车辆发动机的转速降至一可接受的转矩以下（比如，使一重型载重车的柴油发动机降至800-1200转/分），就象可能会发生在交通非常紧张的情况下那样，对于目前测到的工作情况，控制杆1的单一的向下动作将会自动引起传动***换至可允许的最低齿轮比。因此，在这种情况下，响应控制杆1单一的向下动作，车辆可自动地具有可进行的最大的加速度。

参阅图4A，变速器12的主要或前面的传动部分有着四个可供选择的步距较宽的正向驱动比。它没有同步或同步环（blocker），它通常在发动机通过主离合器16与输入轴脱离联接后才被换挡。主传动部分的输出轴68要尽可能的轻，以减小惯性，以致可以不需要辅助部分的精确同步。此主要部分有着两根中间轴，一根中间轴带有中间轴齿轮74和76，它们总是和主传动轴齿轮80和82相啮合，借助于颚式离合器96，每次可选择这些主传动轴齿轮中的一个使之与主传动轴68刚性地联接。

参阅图4B，除去主传动轴齿轮的选择是被分块组合的之外，采用了相似的双中间轴的原理，除非两个条件已经被实现。这两个条件是：首先，主或前部分是处于中间的位置，以使得惯性为最小，其次，至少在瞬间要实现与此相伴的颚形离合器部件各自的同步，即同步化的过渡（crossing of synchronization）。辅助部分的同步环（bloker）（如同在每一主传动轴齿轮154上的172）机械地实现了这一目的。同步环172是在旋转方向固定于颚形离合器部件164上，相互之间还有一点相对的转动。颚形离合器部件164用花键固定于主传动轴68上。由于摩擦部件232和234的带动，同步环172趋于同主传动轴齿轮（总是和中间轴齿轮相啮合的）一起旋转，而将在允许的相互之间的转动限度内相对于颚形离合器部件164有所转动。只有在同步化的过渡（crossing of synchronization）时，同步环（blocber）才将相对于颚形离合器在旋转方向定位，以使得真真正和一个选定或预先选定的主传动轴齿轮相啮合。在同步环上有两个锥形的表面218、220，以及在颚形离合器部件上的222、224，以使得假定主要部分已处于中间位置时，惯性为最小，则在相对小的限度内可以不同步。变速器12的结构和在该变速器中的辅助传动部分中所用的同步环颚形离合器的结构可以从先有技术中得知，并且在美国专利Nos3799002;3921469;3924848;4194410;4440037;以及已公布的欧洲专利申请EP-A-0071353和EP-A-0117342中作了较详细的评述。这一结构还在图5～8中图解地说明了，但在此处不准备作进一步评述。

现将进一步阐述本发明中决定可允许传动比的典型操作过程以及控制***传动比变换的操作过程。

半自动传动装置的功能和部件是，齿轮比的变换选择开关或换挡杆1，显示面板2，中央处理单元38，速度传感器32、36，发动机（燃料）控制器26，油门和离合器传感器22、3（检测驾驶员所施加的压力）换挡，离合器，刹车用的电-气动控制器（用发动机进气管真空装置，如需要还可一起使用真空伺服一随动器），输入刹车17和/或18以及它们的执行机构，控制电缆，以及离合器执行机构30。

参考项目1、2和中央处理单元38，这些输入了驾驶员的变速要求，并告诉他现在是在哪一齿轮挡，及在任一瞬间他能选择那些其它速比。包括从静止开始，从检测到的为完成任何齿轮换挡所必需的发动机和车辆状态出发，这种换挡可以是换一挡，也可以是跳换数挡。换挡工作由换挡杆1的一次或多次运动来完成，或者向前运动以换高挡，或者向后运动以换低挡。换挡杆是装有偏压弹簧的，能使它返回静止的或垂直的位置，换挡杆运动一次将控制一次换挡。

发动机由燃料控制器26来控制，它包含二个电磁阀，一个和发动机的“供油暂时减少”相关联。另一个则与“供油暂时增多”相关联，减少供油不仅应用于换高挡时，而且也用于换低挡前切断转矩线。如果希望的话，一个随动于电磁阀的背靠背双作用气动活塞给出了伺服泵的控制，而不必司机触摸。这些装置对电子控制板来的信号作出响应，这一***能够提供遥控的自动油门控制或者全电子的发动机管理。

为使这***功能正确，有必要核实离合器踩到底和油门部分开启的实现与否，这可以通过安放开关（微型接近开关对（micro proximity））来达到，这些开关安放在至少从司机的脚踏板算起离合器和初始加速器运动的全行程处。

传动装置操作器34包括一个电-气动（“EP”）的歧管，它最好是分离为两个元件。第一个和前箱联接，第二个和后箱的动作联接。电-气动歧管是由电磁阀控制并和带着换挡活塞的气缸筒相联的一种歧管。

操作器34还包括带有气动活塞的换挡单元，活塞通过相对应的电-气动阀从中央处理单元38获得信号后产生的伺服动作而运动。

驾驶员得到如下指导：

车辆是静止的状态，空气压力在正常强度，手刹车拉上，离合器分离，加速是在怠速位置。这时显示器上将指示空挡（中立位置），司机把换挡杆向前推动一次，这样就把换挡单元预先安排在最低速比起步的位置。此时档位还没有挂上压下离合器踏板达到踏板行程时微动开关将动作。

挂上第一档，放松离合器踏板，当放松手刹车时，加大油门，汽车就会行走，随后就能正常地加速。在达到所要求的速度时，司机可以通过向前操作换挡杆一次选择第二个较高的速比。在速度为零的情况下，换挡杆运动一次可以使变速箱从现在位置（汽车停下来时）返回到起始速比的位置。

目视的显示安置在这样一个适当的位置，使司机不需要从直视道路前方的方向全部扭转视线就可以看到显示的相应换挡数，同时也能看到换挡所需要的速度改变的显示。

电子控制板，包括中央处理单元（CPU）38，接受来自换挡选择器的司机的命令，接受来自变速箱输入轴和输出轴的信号，将命令传送给电-气动歧管，换挡单元，换高速挡惯性制动器，发动机和离合器操纵部分。控制板将被设计成包括输入信号，使它能够实行半自动换挡。

输入信号还来自速度传感器，监视着输入和输出两根轴的这些单元都是相同的，它们将在从400（怠速）一直到2600转/分（额定最高速）的发动机转速范围内提供准确的速度量测。

发动机的控制出现在两个元件上。电子仪器检验传动装置的输入和输出轴速度之间的情况，如速度达到可能换高速挡时，将会出现油门、离合器和换高速挡制动器的同时自动启动，带来同步化和第二挡的接合。随着第二档的接合，换高速挡制动器将松开（如有需要可以使它先松开）离合器和发动机的控制恢复到原位。因为是自动的，这个程序如此迅速以致不会觉察到车辆运转性能有一点儿衰减，几乎不可能使行进中的汽车出现停顿一下的现象。而如果油门操纵是听命于司机的一闪念的话，可能发生这种（停顿）现象。当条件允许时，这个程序可以经由变速箱重复进行直到最高速比达到为止。

当发动机和汽车在不利的负载和道路条件下降低速度时就需要换低档，但也许任何时候都可能要求换低档。然而，只有发动机足够的速度范围适合于实现同步时，才能实现换挡。假设有关的条件都存在，那么，两种程序中的一种就会发生。这程序取决于是只有后箱的换挡，还是包含前箱和后箱两者的复合换挡。

随着给后箱单级换挡的信号，后箱中的齿轮将被选出，“油门减小”（油泵趋向怠速）的程序被启动，维持一定的时间足以使转矩变换中断而得以脱开啮合。离合器也将分离然后再接合。“油门减小”程序将被结束而“油门增大”周期（燃料泵趋向于开足油门）开始。在检测到同步时，分离机构将驱使较低挡接合，“油门增大”周期将终止，油门恢复到司机所要求的位置。

对于复合换挡（主的和辅助部分变换），其程序只是有一定程度的差异，上升到并包括第一次离合器分离的程序保持相同，但是以后跟着而来的是下面的程序。当离合器在适当的时间段内仍然分离时，在前箱选择空档（中立位置）。然后，离合器重新接合，“油门减小”信号消除，而“油门增大”启动。在检测到同步时，“油门增大”终止，紧接着一个适当的延迟时段，前箱的齿轮接合就完成了。

以上的程序都用图解列在图10至13的流程图上。

通向变速箱、发动机速度、离合器和惯性制动操作器的气动控制管线是用电子仪器来控制的。它还可阻止未经允许的齿轮变换并显示现在的齿轮档和可以用来换挡的齿轮档。电子仪器响应的输入是：所需要的变速杆档位信号，输入轴转速，输出轴转速，油门阈值位置和离合器踏板位置（是否压下）。图9所示的电子仪器是用示意的方框图形式表示的道路车速信号频率的实际值是测定的，建立相应的二进制数的设置值，它们代表各个档位可得到的最大速度，即，二进制数1将在第一档最大速度时出现，二进制数11，将在第11档可得到的最大速度时出现。

这个实际道路车速二进制数字有一个二进制数字3同它相加，这个加入的值和实际速度二进制数两者被送到两个二进制比较器中，比较器的另一输入来自现有的实际档位。进到每个比较器的另一输入值已经响应于寄存的已啮合的，准备与各个最大速度二进制数的相应的设置值一起提供的齿轮传动比。这样做的结果是建立在任何一个实际道路车速时可用齿轮档位的一个“窗口”。如果“请求”档位落在这个窗口的外面，于是这个档位选择就被后面将要叙述的门所取消（变为零）。举两个属于这种情况的例子，在实际速度为零时，只有1、2和3档将是可用的。譬如说在第二档的最大实际速度时，只有第3、4和5档是可用的。

“现有的”（或实际的）档位选择二进位数来自双向4位计数器的输出。一个换高速挡请求能使计数器增加而一个换低速挡请求将使计数器减小。假如“请求的”档位落在窗口的外面在输入处的各个门都调合。如果是因为速度太低不能做所请求的向下变换而使所需要的选择落在窗口的的外面，那未，车辆将进一步向下变换到能允许的最高档位。

每一次向上换挡也会启动“油门减小”（TD）”而每一次向下换挡也将产生“油门增大”（“TB”）。这些现象将继续存在直到发动机与道路车速同步，然后它将中止各个TD或TB，并选择下一个档位。也请参看前面的程序流程图。

如此，在最佳实施例中可以看出，档位变换并不取决于转矩，虽然它可以是内在的因素。它们有可能只依赖于开始和末了的速度，以及依赖于实际接合的档位和可能选择的速比。

要着重指出的是，和全自动传动装置相比较，现在这种半自动装置给司机提供了控制和判断，特别有利于很低速和前面地形及道路条件很困难的时候。除了从静止中起动或操纵，司机不需要使用油门和离合器来变换速比。在中央处理单元38中很容易实现巡回控制或限定的最高道路车速当油门在为换挡而动作时，司机的脚上几乎感觉不出有什么反馈。换挡是很迅速的，以致在换挡的短时间里，容许换档的（例如，在换高速档时跳两个速比）显示状态没有改变，车辆没有明显地慢下来，在一个判断错误但是容许和完整的换档以后，正常的同步啮合或者非同步的机械式换档对发动机空转和怠速不提供保护。

虽然在带有一定程度的特殊性的条件下对本发明的最佳实施方案进行了描述在不脱离本发明所要求的构思和保持范围的情况下，可对本发明做各种形式和细节上的修改。

Claims (26)

1、一种控制半自动机械变速齿轮传动***（10）的方法，该传动***包括：一个手动油门控制器（24）;一个油门控制的发动机（14）;一个多速的变速齿轮机械传动装置（12）;一个***在发动机和传动装置之间的摩擦主离合器（16）;一个用作有选择地啮合和脱开啮合主离合器的手动离合器控制器（3）;一个手动操作换档选择杆（1），此杆（1）可以由中央位置向第一方向（“升”）移动，即从现有齿轮比移向高速档，以及向第二个方向（“降”）移动，即从所述中央位置去选择换低速档位置;一个中央处理单元（38），它用来接受输入信号，此输入信号指示传动轴输入轴（28和/或32）及输出轴（36）的旋转速度及所述换档选择杆的操作，这些输入信号由所述中央处理单元（38）按照预定的逻辑规则进行处理，发出输出命令信号给一系列包括离合器操作器（30）、油门控制操作器（26）以及传动操作器（34）的非手动控制操作器，此控制方法的特征在于：

由中央处理器处理上述输入信号，以便计算上述传动装置的当前啮合的齿轮比和确定在被检测的车辆工况下的所述传动装置的可允许啮合的齿轮比，

由中央处理器感知上述人工换档选择杆的操作，包括其移动方向，和在一预定的时间内所述杆从所述中央位置的重复数目;

由中央处理器通过采取在一给定方向上，从所述换档选择杆中央位置起的位移的每次重复，表明在所述方向上操作者选择一个附加的连续齿轮比的变化的方式，确定由操作者选择的、从现时的啮合比要直接换档进入的传动齿轮比;

由中央处理器发出命令输出信号以自动地实行（包括发动机离合器，和传动控制）的高速或低速的直接换档，此直接换档是从现时啮合齿轮比换到最接近于操作者所选择的数值可允许的传动比，现时的啮合齿轮比是在选定的换档方向上（1）或操作者选定的齿轮比，或（2）当前啮合的齿轮比所允许的最大位移的齿轮比中选出的齿轮比，所述命令输出信号引起所述传动装置从所述现时的啮合齿轮比直接换档到所述最接近于操作者所选择的数值可允许的传动比;

显示出一个可允许的啮合齿轮比指示（2′，2″）;显示现时啮合的齿轮比（2″）。

2、如权利要求1所述的方法，其特征为：

显示现时啮合的齿轮比（2′″），并且也显示可允许的啮合齿轮比（2′，2″）。

3、如权利要求2所述的方法，其特征为：

提供第一显示部分（2′″）用来指示现时啮合齿轮比;

提供第二显示部分（2′）用以指示从所述现时啮合齿轮比算起的可允许的连续换高速档的最大数目;以及

提供第三显示部分（2″）用以指示从所述现时啮合齿轮比算起的可允许的连续换低速档的最大数目。

4、如权利要求3所述的方法，其特征为：所述第一显示部分是***所述第二和第三显示部分之间的，所述第二显示部分是从所述第一显示部分朝着所述第一个方向移位的，所述第三显示部分是从所述第一显示部分朝着所述第二个方向移位的，所述第一部分提供了一个数字显示，所述第二和第三显示部分提供了一个零、一、二或三的符号显示，这些符号分别相应于在给定的方向上可允许的连续齿轮变换分别为零、一、二或三的最大值。

5、如权利要求1或2所述的方法，其特征为：所述中央处理单元也接收一个指示所述主离合器操作的输入（30）并附加包括：由中央处理单元从一个预先确定的车辆速度上传感车辆停车情况;并，

在此以后，在感知换档选择杆在换低速档方向单次的移动以及手动松开主离合器的啮合的基础上，使所述传动装置自动地换档至最高可允许的起步齿轮比。

6、如权利要求1或2所述的方法，其特征为：只有当所述传动装置换档时所述中央处理单元才自动地操作主离合器，而所述手动离合器控制器将使所述自动操作控制无效，以造成所述主离合器呈现出某种程度的去啮合，而此种去啮合程度大于用所述中央处理单元设置的分离程度。

7、一个用于变速齿轮传动装置的控制显示器（2）其特征是：

第一部分（2′″），用来显示表征现时啮合齿轮比的信息;

第二显示部分（2′），用来显示表征最高可允许啮合齿轮比的信息;和，

第三显示部分（2″），用来显示表征最低现时啮合齿轮比信息。

8、权利要求7的控制显示器，其中所述第一部分显示相应于现时啮合齿轮比速度数目的第母数字符号，所述第二显示部分显示符号零、一、二或三，这些符号指出从现时啮合齿轮比起最大可允许的连续换高速档的数目分别为零、一、二或三，以及所述第三显示部分显示符号零、一、二或三，这些符号指出从现时啮合齿轮比起，连续换低速档的数目各自为零、一、二、或三。

9、权利要求7或8的控制显示器，其中所述传动装置是一个半自动机械传动装置，所述控制器是被装载在一个外壳内，所述外壳还装有一手动操作换档选择器的开关，此开关通道偏向于中央位置并可在第一方向上移动以从现时的啮合齿轮比开始去选择换高速档，又可在第二个相反方向上移动，以从现时的啮合齿轮比开始去选择换低速档，所述第一显示部分介于所述第二和第三显示部分之间，所述第二显示部分从上述第一显示部分朝着所述第一方向移位，而所述第三显示部分从所述第一显示部分朝着所述第二方向移位。

10、权利要求1或3的方法的附加特征是：

判别或计算表示发动机现时转速的输入信号;

将现时发动机速度输入信号与相应于预先选定的最小可允许发动机转速的参考信号比较;

如果现时发动机速度输入信号小于参考发动机速度信号，则响应换档选择杆向低速档方向的一次运动，将所述传动装置换档至允许的最低啮合齿轮比。

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