CN105492804B - 用于对自动变速器进行自动校准的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉一种用于对包括换档致动器的自动变速器的位置检测传感器进行自动校准的方法，该方法包括：在变速器启用时使用位置检测传感器记录换档致动器的位置；以及，如果所记录的换档致动器的位置在换档致动器的预定的预期位置范围之外或者在换档致动器的预定的异常位置范围之内，则执行对位置检测传感器的校准。

Description

用于对自动变速器进行自动校准的方法

技术领域

本公开涉及用于对包括换档致动器的自动变速器的位置检测传感器进行自动校准的方法。本公开还涉及通过这种方法校准的自动变速器以及包括这种自动变速器的车辆。

这在优化自动变速器的性能中是有利的，尤其用于卡车、半卡车、公路列车等，但是也可以用在其它车辆中。

背景技术

变速器技术的进步允许自动和半自动变速器在车辆中的越来越有效的实施，这些自动或半自动变速器协助促进这些车辆的更优化的操作。这帮助提高燃料经济性、较少到达期望速度所花的加速或减速时间和减少能专注于道路而不是变速器的操作的驾驶员的疲劳。自动和半自动变速器近年来已被引入到诸如卡车、半卡车、公路列车等的重型车辆中，并且作为对这些变速器的改进的结果，这些引入是可行的。

为了使自动变速器在这些重型车辆中是可行的，控制变速器的通常称为换档控制单元(GCU)的先进的控制单元可能是必需的。为了维护这些变速器，GCU可能需要被移除，从而可能允许更换GCU，检修变速器或维护GCU单元自身。移除或更换GCU是复杂的工作，由于其连接到变速器的不同档位并控制变速器的不同档位的致动，并且在诸如例如半卡车的包括用于多个档位级(gear levels)的分动器的车辆的情况下，其也控制分动器的致动。这些换档致动器的操作对于自动变速器的正确操作至关重要，因为它们使GCU能够改变档位。自动变速器可以配备有位置检测传感器，所述位置检测传感器用于控制和核实换档致动器的位置，并且为了确保正确操作，位置检测传感器必须被校准。

JP2004084890A公开了存储自动变速器电子控制单元的特性，以在部件被更换时，使用输入的变化特性取代先前部件的变化特性，防止变速器的行为改变。

该解决方案涉及将数据从一个变速器电子控制单元转移到另一个控制单元以确保所更换的单元的相似操作。然而，需要关于变速器单元的维护和维修的进一步改进。

发明内容

本公开的目标是提供用于自动变速器的自动校准的更有效的方法。通过权利要求1、8、18或24中的任一权利要求所述的特征实现该目标。

本公开涉一种用于对包括换档致动器的自动变速器的位置检测传感器进行自动校准的方法，该方法包括：在变速器启用时使用位置检测传感器记录换档致动器的位置；以及，如果所记录的换档致动器的位置在换档致动器的预定预期位置范围之外或者所记录的换档致动器的位置在换档致动器的预定异常位置范围之内，则执行对位置检测传感器的校准。

通常使用至少一个方向控制阀气动地控制自动变速器的每一个换档致动器，所述至少一个方向控制阀接收来自换档控制单元的微处理器的控制信号。该微处理器的控制信号通常可以与换档致动器的两个或三个预定位置相对应，例如与空档位置、左接合位置和/或右接合位置对应。该至少一个方向控制阀被布置成相应地控制换档致动器，即布置成将换档致动器定位在预定的空档位置、左接合位置和/或右接合位置，这些位置与换档致动器的不同纵向致动位置相对应。变速器进一步包括用于监测换档致动器的致动位置的位置检测传感器。一般地，通过单独的位置检测传感器监测每一个换档致动器的致动位置。在通过电子控制单元发出命令以将换档致动器移动到某一致动位置时，位置检测传感器向电子控制单元提供关于何时达到换档致动器的期望致动位置的时间点的反馈。因此，可以立即确定所命令的致动位置与实际致动位置之间的任何差异。

在换档控制单元的移除和换档控制单元的可能的维护或维修时，与换档致动器相关联的位置检测传感器可能被更换、更新、移位等，从而，任何位置检测传感器的输出信号不再确定无疑地能与换档致动器的任何物理致动位置相关联。因此，在变速器和换档控制单元的装配之后需要对位置检测传感器的校准，以保证每个位置检测传感器的输出信号能与对应的换档致动器的特定致动位置相关联。

例如，能通过电子换档控制单元通过如下方式来执行校准：通过命令换档致动器连续地到达不同的致动位置并且针对每个预定的致动位置记录位置检测传感器的输出信号，使得唯一的输出信号能被关联到换档致动器的唯一的致动位置。替代地，仅核对与空档位置相对应的致动位置。

一种解决方案是在每次变速器启用时执行对位置检测传感器的校准，用于确保位置检测传感器始终被正确校准。然而，这种校准策略倾向于减慢变速器的启用且在多数情况下这种校准是不必要的。另一个校准策略是在变速器维护或维修之后手动地进行校准，但存在维修技术人员忘记进行校准的风险。

利用根据本公开的方法，当需要时，自动执行对位置检测传感器的校准。本公开的基本思路在于以下事实：即，在变速器维护和维修之后或者当换档控制单元被从变速器壳体中临时拆除时，换档致动器通常具有不同的致动位置。在正常的发动机停机期间，每一个换档致动器被控制成具有预定的致动位置。然而，换档致动器通常不得不具有不同的致动位置，以便换档控制单元能够与变速器壳体装配。因此，在变速器启用时简单地记录未校准的位置检测传感器的输出信号，能确定关于位置检测传感器是否需要校准的指示。当所记录的换档致动器的位置在换档致动器的预定的预期位置范围之外时，这是需要校准的强烈指示。类似地，当所记录的换档致动器的位置在预定的异常位置范围内时，这也是需要校准的强烈指示。根据本公开的对位置检测传感器的自动校准改善了自动变速器的启用时间，因为该校准仅在需要时才执行，且至少不是在每次变速器启用时都执行。因而，这种校准策略改善了启用时间，因为该校准将仅在某些情况下被执行。

本公开还涉及用于包括换档致动器的自动变速器的位置检测传感器的自动校准方法，其中，该方法包括：如果在变速器启用时能够检测到最近的准备拆卸所述自动变速器的请求，则执行与换档致动器相关联的位置检测传感器的校准。

用于识别需要位置检测传感器的校准的指示的该替代性解决方案涉及对换档控制单元接收的最近命令历史的分析。经常地，换档致动器中的至少一个必须被设定在特定的致动位置，以使能够从变速器壳体移除换档控制单元。其原因在于，在装配状态，换档控制单元的换档拨叉从换档控制单元突出并进入变速器壳体中。变速器壳体中的接收换档拨叉的所述至少一个开口一般被设定成尺寸尽可能小，以避免变速器壳体的结构刚度的不必要的弱化。因此，为了能够通过变速器壳体的开口取出换档拨叉，至少一个换档拨叉通常必须被设定在特定的致动位置。为了准备换档控制单元的拆卸，由换档控制单元接收特定的控制命令，用于为拆卸准备变速器。响应于该控制命令，换档控制单元根据预定的模式控制换档致动器，由此能够取出换档控制单元和换档拨叉，而无需必须进一步将换档拨叉移位。用于识别“需要对位置检测传感器进行校准”的指示的替代解决方案因而涉及在变速器启用时对换档控制单元接收的近期控制命令的分析。如果能够检测到最近的准备拆卸所述变速器的请求，即控制命令，则执行对位置检测传感器的校准。

本公开也涉及被布置成执行上述方法的自动变速器，并且还涉及：计算机程序，该计算机程序包括用于当所述程序在计算机上运行时执行所述方法的所有步骤的程序代码；计算机产品，该计算机产品包括存储在计算机可读介质上的用于当所述程序产品在计算机上运行时执行所述方法的所有步骤的程序代码；以及计算机系统，该计算机系统用于实施所述方法。

进一步的优点通过实施从属权利要求的一个或若干个特征来实现。

根据本公开的一个方面，该方法进一步包括：在变速器启用时记录至少两个换档致动器的位置，如果所述至少两个换档致动器的每一个所记录的位置在预定的预期位置范围之外或者如果所述至少两个换档致动器的每一个所记录的位置在预定的异常位置范围之内，则执行对相关联的位置检测传感器的校准。该方法导致降低了由位置检测传感器的测量误差导致的执行校准的风险。位置检测传感器都涉及某一水平的测量误差。例如，传感器的输出信号随温度而变化。并且，传感器的输出信号或多或少地准确地代表所测量的对象的真实状况，其精确度通常按照例如+/-某个百分比来定义。如果基于两个位置检测传感器而不是单个传感器的输送信号决定执行校准，则由于两个传感器的输出信号同时涉及足够大的测量误差的可能性低，所以不必要的校准的可能性被降低。

根据本公开的方法可用于各种不同的布置成使用致动器换档的自动变速器。

附图说明

在以下给出的本公开的详细描述中，参考了附图，其中：

图1示出车辆的传动系的示意性概图，

图2示出齿轮箱的示意图，

图3示出其中GCU被部分地移除的齿轮箱的示意图，

图4示出所述方法的流程图，

图5示出能够执行所述方法的计算机系统的示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图描述本公开的各个方面，以对本公开进行说明而不限制本公开，其中相同的标记表示相同的元件，并且所描述的方面的变型不限于具体示出的实施例，但是适用于本公开的其它变型。

图1示出车辆中的传动系的示例的示意性概图。主离合器101位于发动机102和变速器103之间，将发动机102的曲轴104连接到车辆的变速器103的可旋转的变速器输入轴105。变速器输出轴111将变速器103与车辆的驱动轮12连接。当离合器101处在接合位置时，它在曲轴104与变速器输入轴105之间传递扭矩，而当离合器处于脱离位置时，曲轴104和输入轴105彼此分离且它们之间没有扭矩传递。通过离合器致动器机构106机械地控制离合器101的致动位置。离合器致动器机构106进而被换档控制单元107电子地控制。发动机控制单元108控制发动机102。这两个控制单元107、108例如通过控制器区域网络(CAN)总线109彼此通信。替代地，发动机和变速器两者可以由单个控制单元控制。信号线缆110可用于将控制信号从换档控制单元107发送到离合器致动器机构106。

图2示出车辆中的变速器103的示例的示意图。变速器103的可旋转变速器输入轴105被示出。变速器输出轴111布置成与输入轴同轴并且可旋转地连接到输入轴，并且可旋转地与车辆的驱动轮112连接。变速器输入轴105和变速器输出轴111配备有多个活动齿轮201、202、203、204、205，活动齿轮201、202、203、204、205通过轴承装置连接到输入轴105和输出轴111，使得活动齿轮被可旋转地布置在相应的轴上。副轴113被定位成与输入轴和输出轴105、111平行，并配备有多个齿轮206、207、208、209、210，齿轮206、207、208、209、210被可旋转地附接到副轴113并与副轴113同步移动。变速器壳体240覆盖并且支撑轴和齿轮。换档控制单元107被可移除地附接到壳体240的外侧，例如在壳体240的顶侧上。换档控制单元107包括被编程以自动地控制变速器103的换档操作的微处理器。换档控制单元107接收来自车辆的各种其它部件诸如发动机控制单元的输入和加速器踏板致动位置,并使用变速器的多个齿轮选择在输入轴和输出轴105、111之间的适当的变速比，如本领域的技术人员所熟知的。换档控制单元107还配备有多个气动操作的换档致动器(未示出)，其每一个均连接到单独的换档拨叉231、232、233。微处理器借助于集成在换档控制单元107内的方向控制阀来控制换档致动器的运动。换档拨叉231-233从换档控制单元107延伸到外部并布置成插入穿过壳体240的侧壁中的开口241，用于控制变速器的多个联接套筒234、235、236的轴向位置。例如，借助于位于该轴的外侧和联接套筒的内侧上的轴向对齐花键，联接套筒234-236被旋转地锁定到其所处的轴并相对于其所处的轴是轴向可移位的。由此，联接套筒可以轴向移位，同时仍然能够传递扭矩到轴和从轴传递扭矩。

为了改变档位，即为了改变变速器输入轴和输出轴105、111之间的变速比，换档控制单元107控制其相应的换档致动器270以致动换档拨叉231、232、233，换档拨叉231、232、233进而轴向移动联接套筒234、235、236，从而引起所述联接套筒234、235、236位于与空档位置(即，联接套筒234-236不与任何齿轮201-205接合的位置)相对应的轴向位置或者位于与接合位置(即，联接套筒与齿轮201、202、203、204、205接合的位置)相对应的轴向位置。联接套筒234-236包括位于联接套筒234、235、236的至少一个轴向侧上的咬合齿(dog teeth)或相似的联接装置，用于使齿轮201-205与联接套筒234-236之间能够旋转锁定。由于联接套筒234、235、236接合齿轮201、202、203、204、205中的一个，所以，该齿轮将与其所处的轴同步移动。然后，扭矩可以从输入轴105传递到副轴113并进一步传递到输出轴111并传给驱动轮112。联接套筒234、235、236也能接合输入轴105和输出轴111，使得扭矩直接从输入轴105传递到输出轴111。因而，换档控制单元107控制换档致动器的运动，该换档致动器刚性地连接到用于选择变速器103的档位的换档拨叉231、232、233。换档控制单元107可进一步布置成控制离合器致动器机构106，以及例如通过被连接到CAN总线109而与诸如发动机控制单元的其它控制单元通信。齿轮箱103可进一步连接到包括例如两个固定档位的区间变速器(range transmission)，使得与没有区间变速器的变速器相比，可能的档位的总数翻倍。

变速器103进一步配备有位置检测传感器，每一个位置检测传感器生成与各个换档致动器或换档拨叉231-233的位置相对应的输出信号。

位置检测传感器记录换档致动器或换档拨叉231-233的位置的方式能以若干不同的方式执行，例如通过布置成直接测量换档致动器的致动位置或者通过测量与换档致动器连接的构件例如换档拨叉231、232、233或联接套筒234、235、236的位置来执行。通过安装被集成在换档致动器的壳体中的位置检测传感器提供可靠、紧凑且稳健的设计，其中传感器位于微处理器附近以避免冗长的信号线缆。然而，位置检测传感器测量换档拨叉的物理位置的解决方案具有例如能够检测换档拨叉损坏的优点。

位置检测传感器对于自动变速器的可靠性是重要的，因为它们被用于核实换档致动是否正如预期地进行。通过将存储在变速器控制单元107中的预期位置与传感器输入的位置结合使用，降低了变速器控制单元107的潜在失效的风险，因为：如果这些值不同，则变速器内的一些东西可能出故障。为了确保位置检测传感器正确地运行，它们可能需要校准。

对位置检测传感器的校准可能增加车辆的启动时间，这是不希望的。仅在认为必要时才执行该校准是更有效率的，因此执行与预定位置范围的对比。此外，如果变速器已经被移除、维修或打开，则校准很可能是必需的。

用于避免变速器103的不必要的耗时的校准的一个解决方案是停止在每次变速器启用时对位置检测传感器的自动校准，而是使用当传感器的校准确实必要或推荐时的指示。一个用于触发传感器的校准的有效率的指示是检测换档控制单元107从变速器壳体240的移除。

当出于任何原因而将换档控制单元107移除时，换档致动器可能非常好地从它们的标准位置(在变速器和/或发动机停机时，换档致动器被控制成占用标准位置)移位。例如，如果维修技术人员更换致动器等，则致动器将很可能不占用如在移除换档控制单元107之前的相同位置。

在换档控制单元107的移除期间一个或多个换档致动器移位的另一个原因是可能需要将至少一个换档致动器移位以便换档控制单元107能够从变速器壳体240中移除和装配到变速器壳体240。变速器壳体240上的开口241可以按这样的方式限定尺寸，使得当换档致动器270处于某些预定的预期位置范围且换档拨叉231、232、233和联接套筒234、235、236因而处于某些预定的预期位置范围时，仅允许从齿轮箱103移除变速器控制单元107，如图2和3可见。在图2和图3所公开的示例中，一个换档拨叉231必须被手动地或电子地控制以处于致动位置(在该致动位置，相关联的联接套筒234和与变速器分动器机构的高档位相对应的齿轮202接合)，而另一个换档拨叉233必须被手动地或电子地控制以处于致动位置(在该致动位置，相关联的联接套筒236与齿轮204接合)。只是在该构造中换档拨叉的最大轴向延伸E3小于开口241的轴向延伸E1，以便能够移除和装配换档控制单元107，如图3中所示，其中，换档控制单元107正被装配或拆卸并因此从壳体240的外表面移位一段距离E4。假设标准位置(在变速器和/或发动机停机时换档致动器被控制而占用的位置)是如图2所示的空档位置。则换档控制单元不会被移除，因为换档拨叉的最大轴向延伸E2在此大于开口241的轴向延伸E1。在该示例中，换档致动器270因此必须采用预定的预期位置范围内的位置，以便将变速器控制单元107安装到变速器壳体240。

在变速器的每一次启用时，换档致动器的位置可因而被自动记录，用于检测任何致动器从预期位置的任何移位。如果换档致动器中的任何换档致动器的记录位置处于预定的预期位置范围之外，则对位置检测传感器执行校准。该预定的预期位置范围例如可以是从换档致动器的预期位置偏离+/-某个距离，例如从预期位置X的中心偏离+/-2毫米。

根据替代性方法，如果换档致动器中的任何换档致动器的记录位置在预定的异常位置范围内，则可以执行对位置检测传感器的校准。该异常位置范围可以与上文定义的预定预期位置范围之外的区域相对应，例如除了有限的预期位置范围之外的传感器的完整输出范围，例如0至X-2mm以及X+2mm至无穷，其中X与预期范围的中心相对应。

对比换档致动器的记录位置是否与预定值对应的行为包括分析记录位置是否位于预定范围之内。该预定值被存储在例如换档控制单元107或者诸如被有利地经由例如CAN总线109连接到换档控制单元107的车辆控制单元的另一个合适的控制单元的数据存储器中。

图4示出描述根据本公开的方法的流程图。该方法以步骤601开始，步骤601是在变速器启用时使用位置检测传感器记录至少一个换档致动器的位置。在后续的步骤602中，将所记录的位置与预定位置范围进行对比。在接下来的确定步骤603中，如果对比的结果表明所记录的位置在预期的位置范围之外或者在异常位置范围之内，则确定执行校准。如果为“是”，则下一步骤604涉及对位置检测传感器的校准，如果为“否”，则该方法结束。

可能有利的是，只在换档控制单元107安装到齿轮箱103时才执行校准，以防止由于在校准期间移动换档致动器造成的可能损伤。自动确定换档控制单元是否安装到壳体的一种方式是核对诸如CAN总线109的通信线缆是否被插入到换档致动器中。如果为“否”，则换档致动器很可能被拆卸或正在维修。

可以在发动机起动之前或之后直接执行记录、对比和校准。重要的是，在变速器用于传递扭矩之前执行校准。优选在车辆处于静止时执行记录、对比和校准以避免任何外部噪音。

本发明还涉及计算机程序、计算机程序产品和用于计算机的存储介质，所有这些都与计算机一起用于执行所述方法。图5示出应用在计算机设备上的本发明。图5示出根据本发明的一个实施例的设备400，其包括非易失性存储器420、处理器410和读写存储器460。存储器420具有第一存储部430，在存储部430中存储用于控制设备400的计算机程序。在存储部430中的用于控制设备400的计算机程序可以是操作系统。

设备400能封装诸如数据处理单元410的控制单元。数据处理单元410能包括例如微处理器。存储器420还具有第二存储部440，在第二存储部440中存储根据本公开的用于位置检测传感器的自动校准的程序。在替代实施例中，用于位置检测传感器的自动校准的程序被存储在单独的用于数据的非易失性存储介质450中，例如在CD或可交换半导体存储器中。该程序能以可执行程序的形式或以压缩状态存储。当以下规定数据处理单元410运行特定功能时，应清楚的是，数据处理单元410运行被存储在存储器440中的程序的特定部分或者运行被存储在非易失性存储介质450中的程序的特定部分。

数据处理单元410被配置成通过数据总线414与存储存储器450通信。数据处理单元410也被配置成通过数据总线412与存储器420通信。另外，数据处理单元410被配置成通过数据总线411与存储器460通信。数据处理单元410也被配置成通过使用数据总线415与数据端口490通信。通过数据处理单元410，通过运行存储在存储器440中的程序或存储在非易失性存储介质450中的程序的数据处理单元410，能执行根据本发明的方法。

在权利要求中所提到的参考标记不应视为限制权利要求所要求保护的主体的范围，它们的唯一功能是使权利要求更容易理解。

如将被实现的，本公开能够在各个明显的方面做出修改，所有这些修改都不偏离所附权利要求的范围。因此，附图和说明书在此应认为本质上是说明性的而非限制性的。

Claims (11)

1.一种用于对包括多个换档致动器的自动变速器的位置检测传感器进行自动校准的方法，每个所述换档致动器均与单独的位置检测传感器相关联，所述方法包括：

在所述变速器启用时使用所述位置检测传感器记录至少两个换档致动器的位置；以及

如果所述至少两个换档致动器的每个所记录的位置在所述换档致动器的预定的预期位置范围之外，或者如果所述至少两个换档致动器的每个所记录的位置在所述至少两个换档致动器的预定的异常位置范围之内，则执行对相关联的位置检测传感器的校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在正常的变速器停用期间，控制所述换档致动器处于预定的换档模式，并且将所述预定的预期位置范围选择成与所述预定的换档模式对应。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：紧接在发动机起动之前或之后执行所述方法。

4.根据权利要求1或2所述的方法，包括：在所述变速器启用之后但在允许使用齿轮箱传递驱动扭矩之前执行所述方法。

5.根据权利要求1或2所述的方法，包括在车辆静止时执行所述方法。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述自动变速器包括：变速器壳体；至少输入轴和输出轴；多个齿轮和轴向可移位的联接套筒，所述多个齿轮和轴向可移位的联接套筒用于在所述输入轴和所述输出轴之间实现多个可选择的变速比；以及多个换档拨叉，所述多个换档拨叉被可移除地连接到所述联接套筒并紧固到所述换档致动器。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述变速器包括变速器控制单元和换档拨叉组件，所述变速器控制单元和换档拨叉组件被紧固到所述变速器壳体的外侧，所述变速器控制单元包括所述换档致动器，并且其中，所述换档拨叉从所述换档致动器穿过所述变速器壳体的壁中的至少一个开口延伸到所述联接套筒。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述变速器被布置成防止所述变速器控制单元和所述换档拨叉组件安装到所述变速器壳体，除非至少一个换档致动器处于所述预定的预期位置范围内。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，防止所述变速器控制单元和所述换档拨叉组件被安装到所述变速器壳体，因为在移除所述组件时，至少一个换档拨叉会与所述变速器壳体、所述齿轮、或所述变速器的所述输入轴和输出轴中的任一个部分干涉。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述位置检测传感器的校准包括：

控制所述换档致动器处于空档换档模式，然后

记录所述位置检测传感器的输出信号。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过以下步骤执行对所述位置检测传感器的自动校准：

在所述变速器启用时使用所述位置检测传感器记录至少两个换档致动器的位置；以及

如果所述至少两个换档致动器的每个所记录的位置在预定的预期位置范围之外或者如果所述至少两个换档致动器的每个所记录的位置在预定的异常位置范围之内，则执行对相关联的位置检测传感器的校准。