本发明涉及一种用于公路运输汽车的方法和装置,该方法和装置能够避免汽车在安全启动的条件被分别满足以前就启动,在汽车上装有一个电动液压控制的液力自动变速器装置。如果汽车在停车状态,而发动机在运转,使用本发明的方法和装置,可以获得最低耗油量。 目前,一部分汽车已装有一个自动变速器,足以切换控制器到达某个合适的位置,使汽车得到所需要的档,而与汽车的实际运行状态和发动机转数无关。如果驾驶人员在启动过程中刹车,可以避免发生事故,同时液力变矩器的制动力矩也可以克服,但是上述过程也包括能量的损失。
对于上述问题,已经得到解决,以致于激励自动变速器的启动状态(Ⅰ)低档(+反向)的液压空间被插入在一个线路中,该自动变速器是借助于每一个单独的线路和一个电磁阀与该系统的返回支路相连,有关这种配置的方法的说明可以参见英国专利文献GB 2126291。采用此种解决方法,所述电磁阀能够闭合的先决条件是必须满足安全启动地需要。
上述解决方法的不足之处在于,为了单独的启动阶段,实际上还需要提供一个第二激励和控制系统。
本发明的目的是为自动变速器发展了一个控制系统,在不具备安全启动的先决条件下,该系统能够自己停止启动。也就是说,该系统可以省去第二控制系统。
根据本发明,可以解决这个任务,因此由表示安全启动的特征来对切换启动阶段的电磁阀的命令信号起作用。
本发明的另一个目的是,在汽车处在停止状态,而发动机在运转期间,使耗油量尽可能地减至最少。要实现这一点,可将该自动变速器换到“空档”,即采用基本油门和一个非常小的减速行驶。
因此,本发明涉及一种安全启动汽车的方法,该方法可实施的方案包括一个内燃机,一个电动液压控制的液力自动变速器,一个差速装置,至少一对差速轴和一对车轮,进一步说,在一种确定的传动链中,包括一个连接自动变速器和差速装置的变速轴,一个供油给发动机的加油系统,另外还包括一个开关,该开关用于选择自动变速器的换档的适当变换。
根据本发明的方法,可按下列方式实施:根据该传动链的某些结构部件或成对部件的角速度,利用一个信号发送器指示车轮的角速度,当转数实际上等于零时,该传动链是从自动变速器的传动轴部件开始到车轮为止。根据发动机的曲轴的角速度,利用一个信号发送器指示其基本运转转数的角速度,以及根据加速器踏板的位置,利用一个信号发送器指示其基本位置,在其基本位置时,一个电信号被产生,同时在控制单元里产生一个允许信号,根据该信号,然后通过一个换档选择开关产生一个信号,这个信号用于控制自动变速器的开关切换到低速或反向档。然后,由于上述允许信号的作用,使加速器踏板离开其基本位置,命令信号被传送,并且,由于允许信号,控制信号和命令信号的存在,形成了开关信号。通过控制电动液压阀达到所需的切换位置,从而使自动变速器切换到所需的档上。
根据本发明的方法的一个优选的实施例是,借助于指示车轮角速度的信号发送器,产生一个以汽车的行驶方向为特征的信号,利用所述信号,将汽车行驶的方向与控制信号确定的启动方向在控制单元加以比较,该控制信号是由换档选择开关发出的。在一致的情况下,信号发送器表示车轮角速度的转数为零(或实际是零)的信号已经完成。
根据本发明方法的另一个优选的实施例是:利用指示加速器踏板的基本位置的信号发送器产生的信号,以及利用指示车轮角速度和也指示汽车的慢速行驶低于一个预定的速度的信号发送器产生的信号,使切换信号停止,因此,该自动变速器的所有状态被分开(我们切换到空档),然后使加速器踏板离开其其本位置,将开关信号的禁止状态释放,并且利用该开关信号使电动液压阀能够处于其开关切换位置。
本发明还涉及一种安全启动汽车的装置,它包括一个内燃机,一个电动液压控制的液力自动变速器,一个差速装置,至少一对差速轴和一对车轮,进一步来说,在一种确定的传动链中包括:一个连接自动变速器和差动装置的变速轴,供给发动机油的加油系统和一个可调加速器踏板,另外还包括一个开关,它用于选择自动变速器换档的适当变换,根据该装置的结构,在传动链里的某些结构部件或成对部件上,装有一个传送车轮角速度信号发送器,该传动链是从自动变速器的传动轴开始到车轮为止。而在发动机的曲轴或一个以恒定的变速器的齿数比,并与该曲轴相连接的构件上装有一个信号发送器,用来指示发动机的角速度信号,另外还装有一个产生指示加速器踏板的基本位置信号的发送器。将指示车轮角速度信号的发送器的端子,传送表征发动机角速度信号的发送器端子,传送表征加速器踏板基本位置信号的发送器端子,以及换档选择的各端子与控制单元的各输入端相连接,该控制单元包括一个判断车轮,发动机角速度信号和加速器踏板的基本位置信号的单元,以及一个产生允许信号的单元,该控制单元还包括一个判断换档选择开关的控制信号,指示加速器踏板基本位置和产生开关信号的发送器的命令信号的单元,而所述控制单元的输出端与自动变速器的电磁阀的电磁体相连接。
根据本发明装置的一个优选的实施例是:在产生表征车轮角速度信号的发送器上,装有一个或多个检测器,用以检测汽车运动的方向,这些检测器与控制单元的输入端相连,该控制单元里还包括一个信号处理单元,它处理:换档选择开关信号,方向检测器信号,以及判断行驶条件的信号,该单元的输出端与允许信号产生单元相连接,并且与传送车轮角速度信号的发送器相并联。
根据本发明装置的另一优选的实施例是:表征车轮角速度信号的发送器和表征发动机角速度信号的发送器分别地可以与频率发送器和发动机的凸轮轴,以及自动变速器的驱动轴装在一起。
下面将用两个较好的实施例来说明本发明,并参照附图进行说明,其中
图1-汽车驱动链、信号发送器和控制单元之间的连接示意图
图2-本发明装置的一种实施例电路图
图3-本发明装置的另一种实施例电路图
根据本发明原理,我们提供一种用于控制城市交通公共汽车的自动变速器的装置。
发动机1是一种六缸内燃发动机,用作公共汽车的动力源,可以驱动一个电动液压控制的液力自动变速器2。该自动变速器具有三个正向速度挡和一个反向速度挡。
该自动变速器2的输出轴通过变速轴3和差速装置4相连,而该差速装置通过差速轴5与车轮6相连。这里应当说明,如果需要,我们的发明也能成功地应用在载人汽车上,如果是在前面驾驶和在尾部安装发动机,需将差速装置和变速器集中装在一个部件中,当然采用这这种方式就不用装变速轴3。
自动变速器2的换挡是由一个电动液压阀系统的电磁阀7所控制的,该电磁阀7的电磁体连接到控制单元8的输出端上。
实施本发明的方法所需的基本信息是由各信号传送器提供的。
发动机1的凸轮轴带动信号发送器9,该发送器传送发动机角速度的信号,由于在发动机的凸轮轴和曲轴之间存在一个恒定的齿数比2∶1,因此很显然,该凸轮轴的转数可以很合适地用作表示角速度的信号。
自动变速器2的输出端连接有一个信号发送器12,该发送器传送车轮的角速度信号,在这种情况下,利用自动变速器的输出,同时传递该汽车的速度计所需的信号。
在上面所提到的各测量点,所测得的角速度与角速度之间的齿轮比,实际上是在控制单元8里进行识别。
加速器踏板10与一个信号发送器11共同组装在一起,该发送器指示该加速器踏板的基本位置,按照该汽车的总的控制水平,可以采用不同的方式来实现这一信号,在大多数情况下,一个双掷开关的信号,或一个电动油门变送器的信号,无论采用哪一种形式捎糜谑迪稚鲜瞿康摹?
最后,换挡选择开关13(控制器)也用作一个信号源,借助于该控制器,可以实现对多个速度挡选择。根据自动变速器控制的发展水平,可以由驾驶人员或驾驶人员管理的各选择器可能具有不同的特性。在本文这里所限定的实施例中,要停止比最低挡(低速)更高的那些挡,和停止比第二速度档更高的独立挡都是可以实现的。
换挡选择开关在设计上可以有相当不同的方式,(可采用分级切换,或采用按钮方式等),该开关必须配装产生相应各信号(Ⅰ,Ⅱ,D,R,N)的装置,以实现对不同速度挡的切换。这里(Ⅰ)是最低速挡,(Ⅱ)是第二速度挡,自动开关还可以切换到最高直接驱动挡(D),和反向齿轮挡(R),以及空挡(N)。
前面所描述的信号源与控制单元8的输入边相连接,也就是说,指示发动机角速度的发送器9连接到输入端子16,指示加速器踏板基本位置的信号发送器11连接到输入端子17,而指示车轮角速度的信号发送器12连接到输入端子18,换挡选择开关13的端子Ⅰ与输入端子19相接,端子Ⅱ与输入端子20相接,而端子“D”与输入端子21相接,最后端子“R”与输入端子22相接。(按本发明的原理,端子“N”不起任何作用)。
控制单元8的一种设计方案由图2表示,该控制单元由下列电子元件构成:四倍运算放大器(LM324),它包括各运算单元IC1/1-IC1/3,一个七倍“非”门(SN 74 LSo4),它包括“非”门单元Ic2/1-Ic2/6,一个带有双输入的四倍“与”门(SN 74 LS38),它包括运算单元IC3/1-IC3/4,一个带有2×3输入的“与非”门,(型号为SN 74 LS10),包括运算单元IC4/1-IC4/2,以及触发电路(双稳态电路)IC5和IC6,(型号为SN 74 LS 74 D),最后是一个具有双输入的四倍“与”门,其中采用了一个信号运算单元IC7。另外,在电路中我们使用了二极管D1-D5(1N4148),还采用了电阻器R1-R11,(这些元件的标志均与技术出版公司(Technical Publis liny Company)发行的集成电路目录相一致)。完成本发明任务的装置还可以采用其它一些电子元器件所组成的电路。
该控制单元8可以由下列组件构成:
为了接收传送发动机角速度的信号发送器9的信号,将输入端子16与运算单元IC1/3的一个输入端子相接,同时将另一个输入端与一个电压分压器的正极相接,该电压分压器由电阻R5-R6组成。
将运算单元IC1/3的输出端连接到运算单元IC4/2的一个输入端上,中间接有一个“非”门单元IC2/3。
输入端子18接收从发送器12传送的车轮角速度的信号,该输入端子与运算单元IC1/2的一个输入端子相连,而IC1/2的另一输入端连接到一个电压分压器正极,该电压分压器由电阻R3-R4构成,同时将IC1/2的输出端经过一个“非”门单元IC2/2,连接到运算单元IC4/2的第二个输入端。
输入端子17对应于指示加速器踏板的基本位置的信号发送器11,通过分支点23,“非”门单元IC2/4,和电阻R8,将输入端17与运算单元IC4/2的第三个输入端相连接,并且通过电阻R7接地。
一个电容器C1插接在电阻R8与运算单元IC4/2的公共点和地之间。
该控制单元8的这一部分形成一个电路单元,用于产生允许信号。
运算单元IC4/2的输出端,经由一个“非”门单元IC2/6,与运算单元IC3/2的一个输入端相接,而IC3/2的另一个输入端接收来自换挡选择开关13的信号,接收方式如下:
换挡选择开关13的端子Ⅰ,Ⅱ,D和R各自引接到该控制单元8的输入端子19,20,21和22上。应该指出的是,如果需要,可以在所述端子处引出进一步的接线,这是因为对换挡的控制是来自一个不同的控制单元,由于这一原因,该控制单元的任务只是对驾驶人员的意图进行识别,也就是说,驾驶人员是否打算启动,是向前或是向后。因此,连接蕉俗英瘢蚝虳的输入端19,20,21继而连接到一个公共点24,其间接有三个二极管D3,D4.D5,这一电路用于向前行驶。
接点24(向前行驶)经由二极管D1接到运算单元IC3/2的另一输入端,而接到端子R的输入端22,经由二极管D2也连接到IC3/2的该输入端。接点24和二极管D1的公共点与电阻R10相接,输入端22和二极管D2的公共点与电阻R11相接,而二极管D1和D2的公共点经由电阻R9而后接地。
运算单元IC3/2的输出端与触发电路IC5的数据输入端连接。该触发器IC5的解除和时钟信号输入端则与分支点23相接,而后再接到指示加速器踏板基本位置信号的发送器11上。
该触发电路IC5的输出端接到触发电路IC6的写入输入端。该触发器IC6的解除输入端通过一个“非”门单元IC2/5接到运算单元IC3/1的输出端,同时将其输入端分别接到“非”门单元IC2/2和IC2/4的输出端。
触发电路IC6的输出端分别连接到运算单元IC3/3和IC3/4的一个输入端。该运算单元IC3/3的另一输入端则连接到接点24(向前行驶),同时将运算单元IC3/4的另一输入端与输入端子22相接,继而再接至端子R上。该控制单元8的这一部分表示产生开关信号15的单元。
从理论上讲,运算单元IC3/3和IC3/4的输出就代表了该控制单元8的输出。
同时,运算单元IC3/3的输出又进一步连接到运算单元IC7的一个输入端,而那另一个输入端则连接到输入端子18上,该端子接收指示车轮角速度的发送器12所传送的信号,其具体连接方式是:
将输入端18与运算单元IC1/1的一个输入端相接,而另一输入端接到电压分压器的正极,该电压分压器由电阻R1-R2构成。该运算单元IC1/1的输出端经由一个“非”门电路IC2/1,接至运算单元IC4/1的一个输入端,另一输入端则接至“非”门IC2/4的输出端,也就是说,还接到电源的正极,同时其输出端与运算单元IC7的输入端相接。采用这种接线方式,实际上是用运算单元IC7的输出,代表了控制单元8的输出25,而且用运算单元IC3/4的输出形成了控制单元8的输出26。输出25与电磁阀的电磁体的一个极相连接,用于产生最低挡,它从属于自动变速器2的电磁阀7,同时输出26接到该阀的电磁体的一个极,用于产生反向挡。电磁体的其它极可以连接至相应的控制变速轴的单元的输出端。这一点未在图中表示出来。
根据本发明的装置,具有以下功能:
驾驶人员按一般的操纵方式启动汽车,该汽车可以是装有另一种变速器的任一种车辆。这就是说,他首先启动发动机1,然后使用换挡选择开关13,驾驶人员发出换挡的命令(齿数超过最低挡数(Ⅰ)禁止,挡数超过第二速度,禁止),按照预定的方向前进、(正向-反向)。附有交通情况(负重情况,爬坡,道路条件,交通条件等),最后驾驶人员压下脚踏加速器10。
驾驶员的操纵动作由该装置以下列方式加以识别:
在启动前及启动后,直到汽车达到基本运转的转数,指示发动机角速度的信号发送器9的信号电平还没有达到控制单元8所需要的高度,因而不存在等待处置的信号。
类似地,指示车轮角速度的发送器12的信号电平已被确定,该发送器用于检测汽车发动机的运转,所发送的信号表示汽车发动机处于稳态或准稳态状态,控制单元识别该信号,并作为不存在的信号处理,由于一部分汽车装有自动变速装置,当因为交通方面的原因停车时,自动变速器切换返回到启始状态,由于该加速器踏板处在其基本位置,发动机则以基本运转的转数运转着,在这种情况下,液力扭矩变换器的力矩是较低的,该汽车慢慢地蠕动、驾驶员往往习惯于利用刹车制动来校正蠕动现象,准稳态位置限定的时速是每小时15公里。
现在该加速器踏板处于其基本位置上,结果使表征加速器踏板基本位置的发送器11发出适当的信号。该信号经控制单元8识别为不存在的信号。
在这里,我们必须明确一个基本的事情。按照本发明的方法和装置,来自各发送器的有效信号的大小并没有起重要的作用,重要的是它们是否达到一个可靠的信号电平。从广义上说,即使转数是零,信号发送器总能产生一个信号,发送到控制单元8中的信号值不是0就是1。必须预先解释这一点的原因是对于装有逻辑电路组件的控制单元来说,这是相当自然的固有性质,从而,通过这样的说明,可以构成实现本发明方法的各种控制单元。
当各信号传送到输入端16,17,18时,该产生允许信号单元14,也就是,运算单元IC4/2输出,不释放该允许信号。发动机1必须以基本运转的转数运转,以便得到一个允许输出信号。当发动机已起动后可以满足上述要求,即由指示发动机角速度的发送器9的信号电平的相应变换来表示。
现在,当该汽车处于稳态,发动机1正以其基本运转的转数运转,加速器踏板10处于其基本位置,因此该汽车的安全启动条件已经完成,结果在运算单元IC4/2的输出端出现允许信号E,该信号传导至产生开关信号的单元15。
取决于驾驶员的操纵行为,产生开关信号的单元15已经接收到控制信号V,或者在一刹那间从换挡选择开关13的端子Ⅰ,Ⅱ,D,R之一迅速接收到该信号。对于上述选择开关端子的合适选择方法,已在本文稍前部分中介绍过了。这里需要指出的是,在按照本发明造出的装置中,来自换挡选择开关13的信号,可能起两种作用,控制信号V指示选择切换挡已经完成从而,输入端19-22所接收到的任何信号将会在二极管D1-D2之后的电路中同样地加以识别,然而,经由运算单元IC3/3和IC3/4之后的信号将被识别为一个正向或反向信号,
驾驶员企图启动汽车时,将压下加速器踏板10,结果使指示加速器踏板基本位置的发送器11的信号也产生变化,从而获得开关切换启动挡所需的命令信号P。指示加速器踏板基本位置的信号发送器11发出的信号的变化不应导致运算单元IC4/2输出端上允许信号引起变化,电容器C1用于延迟这一过程。同时触发电路IC5只需存储该允许信号E和该控制信号V,消除该命令信号P,也就是说,驾驶再压下加速器踏板。
可是,如果频繁发生上述情况,驾驶员不打算停车,他将加速器踏板返回其基本位置,如果驾驶员想将汽车减速,主要是驾驶员不希望用该装置监视安全启动的条件时,应由触发电路IC6存贮来自触发电路IC5输出端的信号,一直到该汽车实际上处于其稳定状态位置为止。
根据保留在触发电路IC6中的信号和取自换挡选择开关13的信号,用于前进的开关信号KI可以保持在运算单元IC3/3里,而同时运算单元IC3/4可能会产生用于反向挡的开关信号KR。这种情况下,如果满足了进一步的要求,前进的信号KI或反向的信号KR施加电压到相关的电磁阀7的电磁体上,采用这种方式来切换最低速挡或反向挡,通过加油增加发动机的转数,结果使该液力变矩器对该自动变速器2的转矩变到更大的程度。
已经提到的连接前进信号KI的进一步要求说明如下:
正象前面已提到的,当汽车由于交通方面的要求停车时,自动变速器开关仅切换返回启动挡上,并不切换到空挡上。驾驶员同样会使用刹车制动汽车的蠕动,而不是由换挡选择开关13变换到空挡N,这一措施包括有一定的油耗。
节能操作可按下述方式实现:
现在,如果驾驶员允许加速加踏板10返回其基本位置,汽车的速度下降到一个较低限度的值以下(为此我们选择这个低限值为每小时3公里),来自运算单元IC4/1的信号抑制信号KI(该信号属前进信号)。由此该自动变速器2的所有状态将被分开,直到一个表征加速器踏板基本位置的发送器11的新信号,该禁止才由运算单元IC7消除,从而上述提到的要求是从运算单元IC4/1应获得非禁止信号。
实现本发明方法的另一种优选方式和一种装置可以借助图3说明。
这种解决方案需要与前述解决方案相同的信号源和电子电路,其配置情况可参见图1和说明书中有关部分的介绍。
区别仅仅在于信号发送器12的设计不同,该发送器用于传送关于车轮角速度的信号。现在这个发送器上装有一个检测前进方向的检测器12E,还装有一个检测倒转方向的检测器12H,这两个检测器分别接到控制单元8的输入端子27、28上,其作用是报告该汽车行驶的方向。
另外在控制单元8里也作了一些改进,所述改进同样从图3中可看出,也可以对照图2观察出本发明装置母慕糠帧?
在这种情况下,对控制单元8我们可以进一步使用电子元器件,它们是下列组件:一个包含运算单元IC8/1-IC8/2的带有2×3输入的“与非”门,一个带有两个输入极的四倍“与非”门,由此只使用一个运算单元IC9,以及二极管D6-D7和电阻器R12。
对新电子组件的配置方式如下:
输入端子27与检测向前推进的检测器12E接起来,同时又接到运算单元IC8/1的一个输入端。该运算单元IC8/1的第二个输入端接到推进公共接点24,而将第三个输入端接到“非”门单元IC2/1的输出端。该运算单元IC8/1的输出端则与运算单元IC9的一个输入端相接。
输入端子28接到识别倒转运动的检测器12H,同时与运算单元IC8/2的一个输入端相接,该运算单元IC8/2的第二个输入端接到输入端子22上,而第三个输入端引到“非”门单元IC2/1的输出端。运算单元IC8/2的输出端则与运算单元IC9的另一输入端相连接。
如上所述的该单元,包括运算单元IC8/1,IC8/2和IC9这些单元形成识别运动状态的单元29,其输出即相当于运算单元IC9的输出。
在控制单元8中产生允许信号的单元14里还有另一个改进。将“非”门单元IC2/2的输出经由二极管D6,接至运算单元IC4/2的输入端。
二极管D6的输出端通过二极管D7后,又与运算单元IC9的输出端连接,而且接有电阻R12,R12的另一极接地。
根据本发明的这种方法可由下列方式完成:
根据前面介绍的方法,安全启动的先决条件之一是该汽车处于稳态,或汽车正以低速行驶,因此我们选定速度为每小时15公里,但是,可能会发生这种情况,即这一条件可能提供一个过多的限制。应该注意这种情况的发生,如果驾驶员企图在一个斜坡上启动汽车,首先他允许汽车自由滑动,继而完成启动的操作,这期间该汽车已经处于移动中。类似地,当汽车处于倒行运动时,也可以启动该汽车,现在,假设我们能保证只应切换启动挡(I,即最低速度挡或反向挡),这将产生一个驱动,相当于该汽车的实际行驶条件,因此,前面提到的条件可以用另一种条件替换。
如果汽车由于前面提到的原因而运动,则由表征车轮角速度的传送器12传送的信号可以防止,在运算单元IC4/2的输出端应保持有一个信号,也就是说,实际上将不存在任何允许信号。
现在假设该汽车向前行驶,识别前进方向的检测器12E产生一个信号,假设汽车倒行运动,则识别倒行方向的检测器12H会产生一个信号,所产生的信号进入单元29被加以比较,识别其运动条件,参考的信号取自换挡选择开关13,也就是说,信号将被检测识别,从而确定由驾驶员企图要切换的启动挡是否对应于该汽车行驶的实际方向。
因而,如果汽车正向前行驶,驾驶员发出命令,通过开关端子Ⅰ,Ⅱ或D开关切换正向启动挡,一个信号从运算单元IC9输出到运算单元IC4/2的输入端,替换了由表征车轮角速度的发送器12的信号建立的条件,从而运算单元IC4/2的每个输入端将接收相应的信号,于是其输出端将产生允许信号。
假设汽车倒行,而且端子R受到激励,单元29中原发送器12的信号将以类似方式被替换。
在上述装置中,信号发送器设计用于发送车轮角速度的信号,通过发送器产生独立的信号,来检测汽车的前行或倒行运动。当然,检测器也可完成检测方向的任务,一个仪器应释放一个单独的信号,而且这个信号的变化应代表着运动的不同方向,最后还可提供一个可能的实施例,其中发送器12模拟信号变化与汽车运动的方向有关,该发送器用于表征车轮的角速度。
最近以来,可以看到一种发展趋势,就公共汽车来说,应当配有一个制动系统,用于防止阻塞,这些车的车轮附装有一个转速计,该转速计的信号即车轮的角速度,非常适于用作基本处理过程所需的信号。考虑到汽车两侧车轮的角速度存在差异,根据本发明的观点,这种差异可以忽略。(取决于旋转圆周的半径,最大25%),利用转速计之一的信号就足够了。不用说,如果采用从两侧量测的角速度的平均值,可以获得更精确的基本信息,两种方缚梢宰杂纱怼A硗猓?为了给出一个关于运动方向的信息,上述各信号能够被产生。
根据本发明的方法,不仅可防止驾驶员的错误,及防止浪费油料,而且可防止某些技术故障,(例如注油棒的卡住现象)。