CN101263035A - 选择性防抱死制动*** - Google Patents

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Abstract

用于具有防抱死制动***(42)的车辆的机械式自动传动***(10)，其被构造成选择性地使车辆的车轮(60)与车辆的动力传动机构脱离联接。所述***包括用于检测车辆的至少一种运行状态的第一传感器(33，35，39)，用于检测车辆的车轮锁死情况的第二传感器(54)，和逻辑控制单元(72，70，56)。所述逻辑控制单元被构造成接收来自所述第一和第二传感器的信号。当第一传感器传送车辆的第一预定运行状态，且第二传感器传送车轮锁死情况时，所述逻辑单元指令动力传动机构与车轮脱离接合。或者，当传送的是车辆的第二预定运行状态和车轮锁死情况时，所述逻辑控制单元指令动力传动机构和车轮接合。

Description

选择性防抱死制动***
相关申请的交叉引用
本申请要求于2005年9月8日提交的美国临时专利申请No.60/596205的利益。所述申请通过参考整体在此引入。
技术领域
本发明总的涉及制动***，并且更具体涉及用于在车轮锁死情况期间选择性使车辆动力传动机构与车轮脱离接合的一种方法和一种设备。
背景技术
机械式自动和半自动传动(即“AMT”)控制***是已知的，而且其至少部分采用基于离散逻辑电路和/或软件控制的微处理器的电子控制***来控制。基于控制***所知道的某些测量到的和/或计算出来的参数(诸如车辆速度(或者变速器输出轴的速度)、变速器输入轴的速度，发动机速度，车辆速度改变的速率，发动机速度改变的速率，油门位置，油门位置改变的速率，油门的完全踩下，制动机构的启动，当前啮合的传动比等)，而进行档位选择和换档决定。用于车辆的这种自动传动控制***的例子在美国专利No.4361060，4551802，4527447，4425620，4463427，4081065，4073203，4253348，4038889，4226295，3776048，4208929，4039061，3974720，3478851和3942393中公开，这些专利的公开内容都通过参考由此引入。
类似的，自动车辆制动防滑***或者防抱死制动***(ABS)是已知的。一般的，当车辆车轮出现锁死或者打滑时，对实际的或者即将出现的车轮锁死进行检测，且允许车轮在被再次施加车辆制动之前达到车辆速度。防滑或防抱死制动***的例子在美国专利No.3767270，3768872，3854556，3920284，3929382，3996267和3995912中公开，这些专利的公开内容通过参考由此引入。美国专利No.4899279(也通过参考由此引入)公开了车辆的AMT和ABS***，它们在实际的或者即将发生的车轮锁死期间，ABS***与车辆的AMT控制***相连，使车辆的发动机，或者动力传动机构，与车辆的车轮脱离联接。使车辆发动机与车轮脱离联接减小了发动机和离合器的惯性趋势，从而阻碍车轮达到车辆速度的能力。
虽然使车辆发动机或动力传动机构与车辆车轮脱离接合，从而允许达到速度在大多数情况下都是有利的，但是存在脱离接合可能不利的情况。例如，如果重型半挂式卡车正在沿着陡坡行驶，且出现即将发生或者实际的车轮锁死(由于发动机制动或者松软路面而可能发生)，则使车辆发动机与车轮脱离联接可能是不利的。更具体而言，如果半挂式卡车的车轮与发动机脱离联接，则卡车将暂时失去了发动机制动的好处，可能导致卡车向前倾斜和/或造成操作者失去对车辆的控制的情况出现。另外，离合器的脱离消除了由动力传动***与发动机的惯性的结合而提供的对运动的阻力。这种发动机惯性将造成，当连接于动力传动***时，车辆加速较慢。同样的，当这发生时，这种情形可能造成操作者失去控制，或者至少感觉到不舒服。所参照的发动机可以作为更通常的车辆原动机的例子，这个术语包括了提供动力给车辆的动力传动***的任何动力设备，或者车辆的其他的耗能组件。原动机的一些例子是柴油发动机，电动机，和混合动力***。
因此，本发明认识到了对于能够选择性使车辆发动机与车辆车轮脱离联接的车辆AMT和ABS***的需要，但是只是在适当情况下。
发明内容
根据这里公开的发明，通过提供一种控制***，优选的是一种电子控制***和一种控制方法，用于机械式自动传动***(AMT)和防抱死制动***(ABS)，使得现有技术的缺点被最小化，其中车辆发动机与车辆的车轮的联接/脱离联接根据所测量到的和/或计算出来的参数进行，这些参数包括、但不限于：指示车轮速度的输入信号、车辆的下倾斜角/倾斜角、制动器的操作、发动机速度、变速器输入轴的速度和变速器输出轴的速度。其他输入/参数，诸如指示油门或刹车位置的信号、油门位置或刹车位置的改变的速率、主离合器的情况、当前啮合的传动比、车辆质量、车轴构造(2X4，2X6等)、发动机制动功率等还可以用来作出用于控制AMT和/或ABS***的决定。所述方法提供用于检测车轮锁死情况、车轮锁死时刻的车辆状态(车辆质量，下倾斜/倾斜度等)和对其响应而控制AMT或ABS。
以上通过使电子控制***具有用于接收指示车轮锁死的信号的输入装置来实现，诸如从车辆的防抱死制动***和逻辑器来处理输入信号，以确定是否存在车轮锁死情况和车辆的运行状态(车辆质量，下倾斜/倾斜度等)。在检测到车轮锁死和车辆状态，例如处在陡峭下坡或平坦道路上时，这种控制方法使得车辆离合器或者其它可选择性脱离接合的动力传动机构联接，从而保持接合，以防止任何不期望的向前倾斜，或者防止脱离接合，以允许车轮达到车辆速度。当检测到车轮锁死是车辆发动机制动的结果时，例如，由于冰面或松软路况时，这可能发生，这种控制方法可以使ABS控制或者修改车辆的发动机制动。所述方法还包括检测车轮锁死的终止。
在至少一个实施例中，本发明为用于使包括自动手动变速器的重型车辆(诸如商用卡车)上的防抱死制动***的防抱死作用无效的方法的形式。所述方法包括以下步骤：检测足以启动防抱死制动***的防抱死作用的车轮滑移事件。本领域技术人员将理解，这些事件的例子包括车轮在较滑的路面上的打滑，或者在松软沙地上的滑移，两种都是ABS通常检测到的活动。然后，确定重型车辆是否在下坡，其中这个坡的倾斜度超过预定倾斜值。如果确定这个坡足够得陡，则防抱死制动作用的启动将被无效；也就是说，和正常ABS规则相反，制动作用将持续被作用于滑移的车轮上。对于本发明的程序的重要动机是，如果当重型车辆正行驶在下坡上时，制动力突然消除，而没有通知驾驶员，驾驶员将感觉到异常，且有潜在失常效果。
阈值或预定倾斜值有利的是落在大约百分之五到百分之八的范围内，这包括比较陡的路面坡度，其中在预定倾斜值之上，ABS程序被取消。
对于这些步骤，还考虑了当未确定车辆正在下足够陡的坡时，ABS预防措施将允许在检测到已知的车轮滑移时启动并执行。如果重型车辆正在基本水平面或平坦地面上行驶时，这是尤其正确的。
因此，本发明提供了一种设备和一种方法，用于控制AMT和ABS***选择性使车辆发动机与车辆的车轮在车轮锁死情况下脱离接合。
附图说明
图1是本发明的机械式自动传动控制***和防抱死制动***的组件的示意图；
图2是示出根据本发明的传感器和逻辑控制单元之间的连接情况的流程图。
具体实施方式
图1示意性显示了车辆机械式自动传动***10，它包括自动多速度变档变速器11，其由原动机或发动机2(诸如熟知的柴油机)通过主离合器14驱动。自动变速器11的输出端是输出轴16，其适于与适当的车辆组件(诸如车辆驱动轴20的差动组件18)的驱动连接。上述动力驱动组件被作用于多个装置上并由这些装置监测，下面将对每个所述装置进行详细论述。这些装置包括：感应操作者控制的加速器踏板24位置的加速器踏板位置监测组件22；用于控制要供应到发动机12的燃料量的燃料控制装置26；检测发动机转速的发动机速度传感器28；离合器操纵器(未显示)，它与主离合器14接合和脱离接合，并且它还可以提供关于离合器状态的信息；变速器输入轴速度传感器(未显示)；变速器操纵器(未显示)，它用于将变速器11换档到所选择的传动比，并且它可以提供指示当前啮合传动比的信号；和变速器输出轴速度传感器36。或者，当前啮合传动比可以通过比较变速器输入轴速度与输出轴速度而确定。
另外，加速器位置监测组件与发动机控制模块70相连，发动机控制模块又与中央处理单元56和燃料控制器26以及发动机速度传感器28相连。变速器控制单元(TCU)72能够与变速器11和变速器操纵器以及监测变速器的其他传感器(诸如变速器输出速度传感器36)相连。虽然显示为三个单独单元，但是中央处理单元56，TCU 72和发动机控制器70可以组合成为单个单元。或者，这些单独单元可以包括多个控制单元。例如，TCU 72可以具有两个控制单元，一个设计用于档位选择，另一个设计用于换档。换档描述的是变速器11的机械元件的实际接合。例如，换档是这样的过程：即响应于给定的请求或者指令，以适当的顺序实际移动变速器11的机械零件，使之接合或脱离接合齿轮，或者操控变速器的过程。档位选择是选择所期望的档位或决定以保持当前传动状态的过程。而且，档位选择可考虑不同参数，以确定所要啮合的适当齿轮。在自动变速器11中，变速器控制通过以下方式进行：即用档位选择策略来确定应当啮合什么档位，然后实施换档策略，它实际执行变速器11中所请求的换档。
车辆制动监测器38可以设置用于检测车辆制动踏板40的致动。车辆还可以具有车辆操作传感器33、35、37和39，用于检测和传送车辆的运行状态，所述状态可以包括、但不限于：车辆的重量，车辆的倾斜/偏离角，发动机的制动功率，车辆构造(2X2，2X4，2X6等)等。这里，车辆构造指的是与车辆车轮的总的数量相比的驱动轮数量。在2X6构造的情况下，与其他对车轮相比，可以升高一对车轮。这些升高的车轮可以不是完全升高的，而是以较小的作用力(与其它车轮相比)与路面保持接触。因此，与路面的接触力较小的这对车轮更容易锁死。在示例实施例中，ABS***42显示哪些车轮被锁住，并且做出决定：是否根据这个信息脱离离合器。如果已经锁死的车轮不是车辆的驱动轮，则离合器优选保持接合。这个信息可以独立于其它信息或者在其它信息(如下所述的用于确定何时离合器应当脱离的信息)之外使用。
车辆还可以具有已知设计的车辆防抱死***，这个***通常由附图标记42表示。简单的说，防抱死***包括中央防抱死逻辑单元44，它接收来自各个车轮速度传感器(诸如传感器46和48)的输入信号，用于确定实际的或者即将发生的车轮锁死情况，并且向制动操纵器50和52发出输出指令，以最优化车辆的停止和控制。如果车辆装备了防抱死***42，则此***可以借助侧滑或锁死传感器54向AMT***40提供输入信号。
上述AMT***信息向中央处理单元或控制器56提供信息，或者接收来自中央处理单元或控制器56的指令。中央处理单元56可以包括模拟和/或数字电子逻辑硬件，或者优选地为基于微处理器的单元，并且使用软件模式下的逻辑。中央处理单元56还接收来自换档控制组件58的信息，通过此信息，车辆操作者可以选择车辆运行中的倒档(R)、空挡(N)、自动档(A)或手动档(M)模式。
电动力源(未显示)和/或加压流体源(未显示)为各种检测、运行和/或处理单元提供电力和/或气动力。在另一实施例中，可以为发动机和变速器提供单独的控制器。将这两个单独的控制器优选连接在一起，使得控制单元可以彼此共享相关的信息。上述描述给出作为控制器的可能构造的例子，而且在当前公开的本发明的范围内考虑了其他控制构造。动力传动机构组件和上述控制器的类型是现有技术中已知的，而且可以通过参考上述美国专利No.3478851，3776048，4038889，4081065，4226295和4361060更详细地理解。
传感器22、28、33、35、38、39和54可以具有任何已知的类型或者结构，以用于产生与由此监测的参数成比例的模拟或数字信号。类似的，操纵器26、37、50和52可以具有任何已知的电子、气动、电气动类型，响应来自处理单元44、56、70或72的指令信号而执行操作。
中央处理单元56的主要目的是根据程序(即预定逻辑规则)和当前的或所存储的参数进行选择：在车轮锁死情况期间，发动机是应当保持与车轮接合，还是应当在车轮锁死情况期间脱离接合，而且如果需要的话，则根据当前的和/或所存储的信息，指令接合/脱离接合。
在出现车轮锁死或侧滑的事件下，重要的是，AMT***控制逻辑具有用以检测这种情况的方法，这种情况即来自传感器36、用于指示变速器输出轴转速的输入信号可能未提供真实的车辆的速度的指示，因此***可能试图进行变速器11的不期望的减档。而且，根据从传感器33、35、37或39得知的车辆的具体运行状态，可以期望，发动机12和离合器14保持连接，或者与制动的车辆驱动轮60断开连接。
通过AMT的中央处理单元56而检测实际或即将发生的车轮锁死情况相对简单，且优选包括接收来自车辆防抱死***42的信号。在检测到存在打滑或车轮锁死情况之后，***10必须以尽可能安全的方式响应检测到的情况。在还没有这样做时，响应于打滑情况的检测而控制AMT***10的操作逻辑或方法是：首先确定车辆的运行状态。也就是说，确定车辆正在下陡坡还是在相对平坦道路上行驶，确定车辆正在运输重载还是轻载，确定是否有可用的发动机制动功率，或者确定车辆的构造(车辆是否作为2X4，2X6等运行)等。接着，根据车辆的运行状态，离合器14可以保持接合(例如，在下陡坡时)，或者根据实际情况而脱离接合。将离合器保持在接合位置一般允许车辆继续从使用车辆发动机制动和/或发动机的惯性中受益，并且防止了任何倾斜(如果允许脱离接合离合器，则可能发生这种倾斜)。或者，如果在平坦路面上行驶，则松开离合器允许车辆操作者安全渡过打滑，而不必对抗发动机扭矩或者担心传动***10将在打滑期间减档。由于松开离合器14允许制动车轮60达到未被发动机12的惯性和离合器14的输入板所阻碍的车辆速度，因此这可能是重要的。或者，当CPU确定由于车辆发动机制动的结果(如在冰路面或湿路面上可能出现)而使得车轮锁死已经发生时，发动机制动控制器37可以确保防止并且调节发动机制动***，防止进一步的车轮锁死。
虽然AMT***10已经描述为采用了基于微处理器的中央处理单元56，并且方法和运行以软件模式和算法执行，但是运行也可以在包括离散的硬件组件的电子/流控逻辑电路中来执行。
在车轮锁死情况下用于选择性使车辆动力传动机构与车辆车轮脱离联接的方法大体示出于图2。这个方法确定：车轮锁死情况是否存在(方块105)，和如果未检测到车轮锁死，则保持当前状态(方块115)，或者如果车轮锁死存在，则确定运行状态(方块110)。如此可见，如果车辆车轮锁死情况存在(方块105)，则中央处理单元确定车辆的运行状态(方块110)，也就是确定车辆是否正在下陡坡、车辆是否正在运输重载、车辆是否具有发动机制动功率、或者车辆的构造。根据传感器所提供的数据，CPU指令控制器，使动力传动机构与车轮脱离接合(方块120)，或者保持传动机构和车轮的接合(方块125)。如果动力传动机构脱离接合，则可以保持脱离接合位置，直至车轮锁死情况已经终止并且离合器重新接合的时刻(方块130)。或者，当中央处理单元确定情况保证了动力传动机构保持接合时，执行程序，以确定车轮锁死情况的原因(例如，发动机制动或较滑表面)。当确定车轮锁死的原因是由于发动机制动时，CPU指令控制器调节发动机制动的大小。一旦车轮锁死情况终止，则可以恢复正常操作(方块130)。
当确定脱离接合离合器或者保留接合离合器时，各种运行情况的组合可以是控制因素，或者单个主要运行情况可以是确定因素。在至少一个实施例中，倾斜角被用作确定因素。如果倾斜角小于第一预定值，则离合器和动力传动***将保持接合。而当车辆在大于第一预定值的下坡上时，离合器将不脱离接合。但是，在优选实施例中，倾斜角与发动机速度一起被用来确定何时离合器将接合。虽然发动机速度高于预定值，且倾斜角大于第一预定值，但是离合器将保持接合。当发动机的速度下降到第一预定速度之下时，离合器将脱离接合。在此时，脱离离合器的主要原因是防止发动机熄火。当倾斜角高于大于第一预定值的第二预定值时，离合器将保持接合，直至发动机速度下降到第二预定速度之下。而且，如果倾斜角高于第三预定值，则离合器将保持接合。下面提出这种逻辑的例子。如果车辆位于具有小于百分之五坡度的倾斜角的道路上，则当检测到车轮锁死情况时，离合器将脱离接合。当坡度超过百分之五时，则根据发动机速度另外确定。如果发动机速度保持在诸如1800rpm的数值之上，则离合器将保持接合；如果发动机速度下降到1600rpm的第二预定值以下，则离合器将脱离接合。当倾斜角高于第三预定斜率(例如百分之八坡度)时，则离合器将保持接合。
根据描述，本发明提供了一种装置和一种方法，用于在车轮锁死情况下，选择性使动力传动机构和车辆的车轮脱离接合。本领域技术人员应当理解，虽然本发明以认为是示例性和优选的实施例进行说明和描述，但是在不离开本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明作各种改变和修改。因此，应当理解，本发明并不限于这里公开的具体实施例，而是由所附权利要求的范围和广度限定。

Claims (23)

1.一种用于使包括自动手动变速器(10)的重型车辆上的防抱死制动***(42)的防抱死作用无效的方法，所述方法包括以下步骤：
检测足以启动来自防抱死制动***(42)的防抱死作用的车轮滑移事件；且所述方法的特征在于以下步骤，
确定所述重型车辆正在下坡，所述坡的倾斜度超过了预定倾斜值；以及
使防抱死作用的启动无效。
2.一种用于使包括自动手动变速器(10)的重型车辆上的防抱死制动***(42)的防抱死作用无效的方法，所述方法包括以下步骤：
检测足以启动来自防抱死制动***(42)的防抱死作用的第一车轮滑移事件；所述方法的特征在于以下步骤，
当检测到所述第一车轮滑移事件时，确定所述重型车辆正在大致平坦的地面上行驶；
允许通过检测到第一车轮滑移事件来启动执行防抱死作用；
检测足以启动来自防抱死***(42)的防抱死作用的第二车轮滑移事件；
当检测到所述第二车轮滑移事件时，确定所述重型车辆正在下坡，所述坡的倾斜度超过了预定倾斜值；以及
通过检测到第二车轮滑移事件，而使启动的防抱死作用的启动无效。
3.一种用于使包括自动手动变速器(10)重型车辆上的防抱死制动***(42)的防抱死作用无效的方法，所述方法包括以下步骤：
检测足以启动来自防抱死制动***(42)的防抱死作用的第一车轮滑移事件；所述方法特征在于以下步骤，
当检测到所述第一车轮滑移事件时，确定所述车辆正在行驶的地面的倾斜度并未超过预定倾斜值；
允许通过检测到所述第一车轮滑移事件而启动执行防抱死作用；
检测足以启动防抱死***(42)的防抱死作用的第二车轮滑移事件；
当检测到所述第二车轮滑移事件时，确定所述重型车辆正在行驶的地面的倾斜度超过了预定倾斜值；以及
通过检测到第二车轮滑移事件，而使启动的防抱死作用的启动无效。
4.如权利要求3的方法，其特征在于，所述确定步骤为：当检测到所述第一车轮滑移事件时，确定重型车辆正在行驶的地面的倾斜度并未超过预定倾斜值，所述确定步骤是判定所述重型车辆正在行驶于大致平坦的地面上。
5.如权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，所述预定倾斜值是百分之五坡度。
6.如权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，所述预定倾斜值是百分之八坡度。
7.在包括机械式自动传动***(10)和防抱死制动***(42)的车辆中，一种用于选择性使动力传动机构与车辆的车轮(60)脱离联接的方法，包括以下步骤：
检测所述车辆的至少一种运行状态(110)
检测所述车辆的车轮锁死情况(105)；
将车辆的运行状态和车轮锁死情况传送给逻辑控制单元；且所述方法特征在于以下步骤，
当通过所述逻辑控制单元传送车辆的第一预定运行状态和车轮锁死情况时(120)，使动力传动机构与车辆车轮(60)脱离接合，并且当通过所述逻辑控制单元传送车辆的第二预定运行状态和车轮锁死情况(125)时，保持动力传动机构和车辆车轮(60)的接合。
8.如权利要求7的方法，其特征在于，所述车辆的第二预定运行状态对应于车辆的倾斜角。
9.如权利要求8的方法，其特征在于，所述倾斜角大于预定角度。
10.如权利要求9的方法，其特征在于，所述预定角度是三度。
11.如权利要求9的方法，其特征在于，所述预定角度是五度。
12.如权利要求7的方法，其特征在于，所述车辆的第二预定运行状态对应于车辆的倾斜角和车辆的发动机(12)的速度。
13.如权利要求12的方法，其特征在于，所述倾斜角大于预定角度。
14.如权利要求12的方法，其特征在于，所述发动机的速度在预定值之上。
15.如权利要求14的方法，其特征在于，所述预定速度值是发动机(12)的熄火速度。
16.如权利要求7的方法，其特征在于，所述车辆的第一预定运行状态对应于在大致平坦的地面上的运行。
17.如权利要求7的方法，其特征在于，所述运行状态利用车辆质量来确定。
18.如权利要求7的方法，其特征在于，所述运行状态利用车辆的倾斜角来确定。
19.如权利要求7的方法，其特征在于，所述运行状态利用发动机制动功率来确定。
20.如权利要求7的方法，其特征在于，所述运行状态利用车辆构造来确定。
21.如权利要求20的方法，其特征在于，所述车辆构造是与车轮总的数量相比，驱动轮(60)的数量。
22.在包括机械式自动传动***和防抱死制动***的车辆中，一种用于选择性使动力传动机构与车辆的车轮(60)脱离联接的装置，包括：
用于检测所述车辆的至少一个运行状态的第一传感器(33，35，37，39)；
用于检测所述车辆的车轮锁死情况的第二传感器(54)；以及
逻辑控制单元(56，70，72)，其特征在于，
所述逻辑控制单元(56，70，72)接收来自第一传感器(33，35，37，39)和第二传感器(54)的信号，并且当至少第一传感器(33，35，37，39)检测到车辆的第一预定运行状态且所述第二传感器(54)检测到车轮的锁死状态时，所述逻辑控制单元(56，70，72)以操作方式设置为指令动力传动机构与车辆车轮(60)脱离结合；而当检测到车辆的第二预定运行状态和车轮的锁定情况时，所述逻辑控制单元(56，70，72)以操作方式设置为指令动力传动机构与车辆车轮(60)相接合。
23.如权利要求22的方法，其特征在于，所述车辆的所述第二预定运行状态对应于车辆的倾斜角。
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