BR102017026776B1

BR102017026776B1 - Método e sistema para controlar um arranjo de sincronização, meio legível por computador, transmissão e veículo

Info

Publication number: BR102017026776B1
Application number: BR102017026776-8A
Authority: BR
Inventors: Peer Norberg; Daniel Häggström
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2023-11-21
Also published as: DE102017011429B4; BR102017026776A2; SE1651705A1; SE541436C2; DE102017011429A1

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA CONTROLAR UMA DISPOSIÇÃO DE MUDANÇA DE MARCHA SINCRONIZADA. A invenção é relativa a um método para controlar uma disposição de mudança de marcha sincronizada (8) de uma transmissão (4) de um veículo (1). O método compreendendo a etapa de controlar deslocamento da luva (50) da disposição de mudança de marcha sincronizada (8) desde uma primeira posição (A1) para uma segunda posição (A2), de modo que a velocidade axial da luva (50) desacelera em uma terceira posição (A3) entre as primeira e segunda posições (A1, A2) e antes de uma posição (AS) onde a sincronização é iniciada e, então a partir da terceira posição (AS), acelera para a segunda posição (A2). A invenção também é relativa a um sistema para controlar uma disposição de mudança de marcha sincronizada (8), uma transmissão (4), um veículo (1), um programa de computador (P) e um meio legível por computador.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A invenção é relativa a um método para controlar um arranjo de sincronização em uma transmissão de um veículo, um sistema para controlar um arranjo de sincronização, uma transmissão que compreende um arranjo de sincronização, um veículo que compreende tal transmissão, um programa de computador e um meio legível por computador.

FUNDAMENTO E TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Um arranjo de sincronização em uma transmissão de um veículo é usado para sincronizar a velocidade de rotação entre elementos de transmissão, como uma engrenagem e um eixo, antes que a engrenagem seja bloqueada no eixo. O arranjo de sincronização compreende uma luva axialmente deslocável, um anel de cone de trava e um anel de cone interno dispostos ao lado da engrenagem. O eixo pode ser um eixo na caixa de velocidades.

[0003] Dentes de trava periféricos no anel de cone de trava faceiam a luva e são projetados para engatar dentes internos na luva durante a sincronização. Para obter boa sincronização, a superfície dos dentes periféricos de trava é inclinada em relação ao eixo geométrico de rotação do anel do cone de trava. O ângulo é equilibrado contra o torque de frenagem que o anel do cone de trava transmite à luva para obter velocidade síncrona. Isso significa que dito ângulo deve ser projetado de modo que os dentes de trava no anel do cone de trava engatam com aquela porção dos dentes internos na luva que está em dito ângulo, e atuam na luva o suficiente para alcançar velocidade síncrona e então desengatar da porção dos dentes internos na luva em dito ângulo quando a luva deve engatar com o anel de cone interno quando a velocidade síncrona foi obtida. Na posição engatada entre a luva e o anel de cone interno, os dentes internos na luva engatam com dentes de acoplamento periféricos do anel de cone interno. O anel de cone interno está ligado à engrenagem e a luva é axialmente deslocável em relação ao eixo, mas é engatada rotativamente com o eixo. Para garantir que velocidade síncrona seja alcançada antes de a luva passar pelo anel de trava axialmente, os dentes do anel do cone de trava devem se desengatar dos dentes internos no momento correto. Isto é conseguido por um equilíbrio de torque, onde o torque de atrito, também definido como o torque de sincronização, procura aumentar a sobreposição entre os dentes do cone de trava e os dentes do cone interno, enquanto o torque que surge do contato de dentes com dentes procura reduzir a sobreposição entre os dentes. Quando os dentes de trava periférica no anel do cone de trava se desengatarem dos dentes internos na luva quando velocidade síncrona foi obtida entre a luva e o anel do cone interno, a luva será deslocada axialmente de modo que o anel do cone de trava seja movido para dentro da luva e para em uma posição axial em relação à luva, sendo dita posição axial determinada pela posição na qual a luva encontra e engata com o anel de cone interno na engrenagem.

[0004] Pré-sincronização ocorre antes de ocorrer o processo de sincronização. Durante a pré-sincronização, o lubrificante, tal como óleo, presente entre as superfícies cônicas, deve ser evacuado de modo que seja desenvolvido um torque de atrito suficientemente alto, bloqueando efetivamente o engatamento da engrenagem durante a velocidade assíncrona.

[0005] Durante a pré-sincronização e o processo de sincronização a seguir, a posição axial do anel do cone de trava é definida pela força axial a partir da luva que atua sobre o anel do cone de trava. Após o processo de sincronização, a luva é acoplada ao anel do cone interno e também à engrenagem. Nesta posição, a luva, o anel do cone de trava, o anel do cone interno e a engrenagem rodam junto com o eixo da transmissão como uma unidade.

[0006] A força axial a partir da luva que atua sobre o anel de cone de trava pode ser gerada por um elemento de atuação. A força axial, e também o movimento axial da luva, podem ser controlados por meio de uma unidade de controle.

[0007] A evacuação de lubrificante entre as superfícies cônicas durante a pré- sincronização é crítica, e depende principalmente de uma força elástica a partir de molas que restringem o movimento axial da luva, a força e a velocidade da luva geradas pelo elemento de atuação e controladas por meio de uma unidade de controle, a viscosidade do lubrificante, e o projeto geométrico global dos componentes no arranjo de sincronização. As molas impedem temporariamente o engate das engrenagens, de modo que o lubrificante entre as superfícies cônicas tenha tempo suficiente para ser evacuado. O tempo para a evacuação do lubrificante é determinado por meio da força elástica, o tempo para o elemento de atuação acumular potência, e a velocidade e o momentum da luva quando a luva encosta na mola e é temporariamente impedida de ser deslocada axialmente.

[0008] As molas são normalmente instaladas em áreas muito limitadas em espaço e, por esse motivo, podem não ser projetadas suficientemente fortes para restringir o movimento axial da luva sob certas circunstâncias. O lubrificante entre as superfícies cônicas que deveria ser evacuado durante a pré-sincronização normalmente tem certas propriedades para lubrificar corretamente o arranjo de sincronização e também o restante da caixa de velocidades. A geometria do arranjo de sincronização depende de todas as diferentes funções e propriedades necessárias à disposição de mudança de marcha sincronizada e é difícil de otimizar apenas para a evacuação do lubrificante. Assim, é difícil otimizar os parâmetros acima para obter uma evacuação satisfatória de lubrificante durante a pré-sincronização. Além disso, existem demandas de equilíbrio sobre o sistema atuador. Por um lado, é buscada uma pré-sincronização robusta e boa, mas, por outro lado, é buscado um processo de sincronização total curto no tempo, o que exige que seja buscada força elevada e uma força rápida acumulada a partir do elemento de atuação.

[0009] Em algumas situações, como clima frio ou componentes desgastados no arranjo de sincronização, existe o risco de uma pré-sincronização falhada, o que pode resultar em um choque. Um choque é uma situação em que a velocidade de rotação da luva e a velocidade de rotação da engrenagem não estão sincronizadas quando se engatam. Os dentes pontudos da luva serão empurrados para fora pelos dentes pontudos do anel do cone interno e a luva começará a oscilar entre uma posição desengatada e uma posição parcialmente engatada. Isso resulta em desgaste severo dos componentes no arranjo de sincronização e também em um ruído desconfortável.

[0010] O documento JP2006153235 divulga um dispositivo de controle automático de mudança de marcha para engrenamento síncrono de uma engrenagem de transmissão. O dispositivo de controle compreende um meio de avaliação de choque de engrenagem que avalia se ou não o choque da engrenagem ocorre quando o atuador desloca a luva com base em uma demanda de mudança marcha para engatar o mecanismo de mudança de marcha sincronizada; e um meio de controle para mudar o modo de realizar o movimento de engatamento de acordo com o resultado da avaliação dos meios de avaliação de choque de engrenagem, de modo a realizar o movimento de engatamento.

[0011] O documento EP0976955 divulga um dispositivo de mudança para transmissão do tipo de mudança de marcha sincronizada (Synchromesh). É detectada uma mudança precisa da rotação de entrada em cada área da operação de mudança de marcha, e a carga aplicada ao garfo de mudança de marcha com base na mudança de rotação de entrada é ajustada. O dispositivo de mudança de marcha para a transmissão do tipo de mudança de marcha sincronizada compreende um meio de detecção para detectar uma velocidade de mudança de rotação de um eixo de entrada, um meio de avaliação para avaliar um ponto de falha com base na velocidade de mudança de rotação do eixo de entrada detectada por dito meio de detecção, e um mecanismo de controle de transmissão que inclui um meio de acionamento controlado por eletricidade para atuar um atuador de mudança de marcha para influenciar o garfo de mudança de marcha. O meio de acionamento é disposto para controlar uma corrente de acionamento para o atuador de mudança de marcha quando o ponto de falha é detectado pelo meio de avaliação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] Apesar da técnica precedente, existe uma necessidade por desenvolver um método para controlar um arranjo de sincronização para reduzir o risco de ocorrer um choque. Existe também uma necessidade de desenvolver um método para controlar um arranjo de sincronização para conseguir uma pré-sincronização mais robusta e melhorada com um tempo total de processo de sincronização reduzido.

[0013] O objetivo da invenção é, portanto, proporcionar um método para controlar um arranjo de sincronização para reduzir o risco de ocorrer um choque.

[0014] Outro objetivo da invenção é proporcionar um método para controlar um arranjo de sincronização para conseguir uma pré-sincronização mais robusta e melhorada, com um processo de sincronização total reduzido em tempo.

[0015] Esses objetivos são alcançados com um método para controlar um arranjo de sincronização em uma transmissão, um sistema para controlar um arranjo de sincronização, uma transmissão que compreende um arranjo de sincronização, um veículo que compreende uma tal transmissão, um programa de computador, e um meio legível por computador, de acordo com as reivindicações independentes anexadas.

[0016] De acordo com a invenção, é fornecido um método para controlar um arranjo de sincronização de uma transmissão de um veículo. O arranjo de sincronização compreende uma luva, que é deslocável axialmente entre uma primeira e uma segunda posição, em que, quando a luva se move da primeira posição para a segunda posição, uma sincronização entre uma velocidade de rotação de um primeiro elemento de transmissão da transmissão e uma velocidade de rotação de um segundo elemento de transmissão da transmissão é realizada. O método compreende a etapa de controlar o deslocamento da luva da primeira posição para a segunda posição, de modo que a velocidade axial da luva desacelera em uma terceira posição entre as primeira e segunda posições, e antes de uma posição em que a sincronização é iniciada e, então, a partir da terceira posição, acelera para a segunda posição.

[0017] Quando a velocidade axial da luva desacelera na terceira posição entre a primeira e segunda posições, mas antes de uma posição onde a sincronização é iniciada, a força axial e a velocidade da luva são diminuídas. Daí em diante, a força axial e a velocidade da luva aumentam quando a luva acelera para a segunda posição. No entanto, a força axial e a velocidade da luva são ambas reduzidas quando a luva alcança a posição em que a sincronização é iniciada, em comparação com uma situação em que a luva não é desacelerada na terceira posição. Como resultado, haverá mais tempo para evacuar lubrificante presente entre os componentes no arranjo de sincronização para alcançar velocidade síncrona, pelo que, o risco de ocorrer um choque é reduzido.

[0018] A invenção permite um projeto que, quando tudo está em condições normais de trabalho, é alcançado um desempenho melhorado em relação ao tempo total de sincronização. Também permite o uso de molas de pré-sincronização menos potentes e, portanto, menores, o que significa que o sincronizador completo pode ser reduzido em tamanho, o que dará um tamanho total menor de caixa de velocidades, menor peso da caixa de velocidades e menor custo.

[0019] A invenção também permitirá um projeto do arranjo de sincronização que não tenha que lidar com as situações as mais extremas que ocorrem muito raramente, mas que poderiam danificar o arranjo de sincronização ou a caixa de velocidades de forma permanente.

[0020] Também poderia prolongar a vida útil de uma caixa de velocidades onde o sincronizador começa a ficar desgastado com um tempo de sincronização total um tanto prolongado como resultado. Esta solução não exige nenhum componente de hardware adicional, reduzindo com isso a complexidade do produto.

[0021] De acordo com uma modalidade da invenção, a velocidade axial da luva é desacelerada para zero na terceira posição.

[0022] Quando a luva é acelerada a partir de uma condição parada na terceira posição para a segunda posição, a força axial e a velocidade da luva estão ambas reduzidas quando a luva alcança a segunda posição, o que elimina ou reduz o risco de qualquer situação de choque.

[0023] De acordo com uma modalidade da invenção, a terceira posição é uma posição neutra entre o primeiro elemento de transmissão e o segundo elemento de transmissão.

[0024] O primeiro e segundo elementos de transmissão não estão engatados na posição neutra, e não haverá uma transmissão de torque entre o primeiro e o segundo elementos de transmissão na posição neutra. A posição neutra pode estar situada em uma posição entre a primeira posição e a posição onde a sincronização é iniciada. Assim, a velocidade axial da luva pode ser desacelerada e até desacelerada para zero na terceira posição, na qual nenhum torque é transferido entre o primeiro e o segundo elementos de transmissão.

[0025] De acordo com uma modalidade da invenção, o controle da luva é realizado se receber uma indicação de que ocorre um choque, ou que se espera que ocorra no arranjo de sincronização.

[0026] Durante condições em que não se espera que ocorra um choque no arranjo de sincronização, a luva pode ser deslocada diretamente da primeira posição para a segunda posição sem desacelerar a velocidade axial da luva na terceira posição. Ao deslocar a luva diretamente da primeira posição para a segunda posição, quando não é esperado um choque e sem desacelerar a velocidade axial da luva na terceira posição, o tempo total para realizar o processo de sincronização pode ser mantido em um mínimo. No entanto, se é recebida uma indicação que ocorre um choque, ou que se espera que ocorra no arranjo de sincronização, o deslocamento da luva desde a primeira posição até a segunda posição é controlado de tal modo que a velocidade axial da luva desacelera em uma terceira posição entre a primeira e segunda posições, mas antes de uma posição em que a sincronização é iniciada, e então acelera para a segunda posição. No entanto, a sincronização ocorre antes da segunda posição e, portanto, a luva desacelera na posição em que a sincronização é iniciada, e a aceleração da luva para a segunda posição será reduzida e interrompida na posição em que a sincronização é iniciada.

[0027] De acordo com uma modalidade da invenção, a ocorrência de um choque é detectada monitorando a posição axial da luva.

[0028] Se o primeiro e o segundo elementos de transmissão tiverem velocidade de rotação diferente quando a luva estiver na segunda posição, ou alcançar a segunda posição, pode ser esperado que um choque ocorra. A sincronização ocorre quando existe substancialmente nenhuma mudança na posição axial da luva, mas quando há uma alteração substancial na velocidade de rotação de um elemento de transmissão no arranjo de sincronização. Um deslocamento rápido da luva da primeira posição para a segunda posição, e quando a velocidade de rotação de um dos elementos de transmissão não é alterada, indica que não ocorre nenhuma sincronização. Assim, um choque pode ocorrer. Além disso, a ocorrência de um choque pode ser detectada se a luva oscilar na direção axial entre uma posição desengatada e uma posição parcialmente engatada.

[0029] De acordo com uma modalidade da invenção, a ocorrência esperada de um choque é determinada por meio de: monitorar a velocidade de rotação da luva e um anel de cone interno da disposição de mudança de marcha sincronizada e/ou monitorar a temperatura de um lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização e/ou monitorar a temperatura ambiente da transmissão.

[0030] Se a velocidade de rotação da luva e um anel de cone interno do arranjo de sincronização são diferentes quando a luva está na proximidade da segunda posição, um choque pode ocorrer. Se a temperatura de um lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização estiver abaixo de uma temperatura limiar, a viscosidade do lubrificante pode ter aumentado para um certo nível, o que aumenta o tempo para evacuar lubrificante presente entre as superfícies do arranjo de sincronização. Assim, a sincronização pode não ocorrer antes que a luva alcance a segunda posição e, portanto, um choque pode ocorrer. Se a temperatura ambiente da transmissão estiver abaixo de uma temperatura limiar, pode ocorrer um choque devido à viscosidade aumentada do lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização.

[0031] O objetivo mencionado acima também é alcançado com um sistema para controlar um arranjo de sincronização de uma transmissão de um veículo. O arranjo de sincronização compreende uma luva que é deslocável axialmente entre uma primeira e segunda posições, em que, quando a luva se move da primeira posição para a segunda posição, uma sincronização entre uma velocidade de rotação de um primeiro elemento de transmissão da transmissão e um segundo elemento de transmissão da transmissão é realizada. O sistema compreende pelo menos uma unidade de controle, a pelo menos uma unidade de controle compreendendo meios para controlar o deslocamento da luva desde a primeira posição até a segunda posição, de modo que a velocidade axial da luva desacelera em uma terceira posição entre a primeira e segunda posições e antes de uma posição em que a sincronização é iniciada, e então, a partir da terceira posição, acelera para a segunda posição.

[0032] A força axial e a velocidade da luva são ambas reduzidas quando a luva alcança a segunda posição, comparando com uma situação em que a luva não é desacelerada na terceira posição. Assim, haverá tempo suficiente para evacuar o lubrificante presente entre os componentes no arranjo de sincronização, de modo a obter velocidade síncrona e evitar um choque.

[0033] De acordo com uma modalidade, o arranjo de sincronização pode ainda compreender um anel de cone de trava com uma (pelo menos substancialmente) primeira superfície de atrito circular, um anel de cone interno com uma (pelo menos substancialmente) segunda superfície de atrito circular, cujo anel de cone interno está ligado a um elemento de transmissão.

[0034] O arranjo de sincronização pode ainda compreender um cubo ligado a um eixo. O elemento de transmissão é conectável ao eixo por meio do arranjo de sincronização.

[0035] Além disso, o arranjo de sincronização pode compreender pelo menos uma unidade de controle, a pelo menos uma unidade de controle compreendendo meios para controlar o deslocamento da luva desde a primeira posição para a segunda posição, de modo que a velocidade axial da luva desacelere em uma terceira posição entre a primeira e segunda posições e antes de uma posição em que a sincronização é iniciada, e então acelere em direção à segunda posição.

[0036] Esso arranjo de sincronização que compreende as características acima, pode resultar em que a força axial e a velocidade da luva sejam ambas reduzidas quando a luva alcança a segunda posição, em comparação com uma situação em que a luva não é desacelerada na terceira posição. Assim, haverá mais tempo para evacuar o lubrificante presente entre os componentes no arranjo de sincronização para alcançar velocidade síncrona e reduzir o risco de ocorrer um choque.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] Abaixo está uma descrição de, como exemplos, modalidades preferidas da invenção com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0038] A Fig. 1 mostra esquematicamente um veículo em uma vista lateral, com um arranjo de sincronização, que é controlada pelo método de acordo com uma modalidade,

[0039] A Fig. 2 mostra uma vista em corte de um arranjo de sincronização, que é controlada pelo método de acordo com uma modalidade,

[0040] A Fig. 3 mostra uma vista em corte ao longo da linha I - I na Fig. 2 do anel de cone de trava em um arranjo de sincronização, que é controlada pelo método de acordo com uma modalidade,

[0041] A Fig. 4 mostra uma vista em corte de um arranjo de sincronização na Fig. 2 em uma posição de pré-sincronização,

[0042] A Fig. 5 mostra uma vista em corte de um arranjo de sincronização na Fig. 2 em uma posição de sincronização,

[0043] A Fig. 6 mostra uma vista em corte de um arranjo de sincronização sincronismo na Fig. 2 em uma posição quando o processo de sincronização terminou,

[0044] A Fig. 7a mostra um gráfico sobre a posição axial da luva e a velocidade de rotação do anel de cone interno em relação ao momento em que um choque no processo de sincronização foi detectado,

[0045] A Fig. 7b mostra um gráfico sobre a posição axial da luva e a velocidade de rotação do anel de cone interno em relação ao momento em que um processo de sincronização correto foi detectado, e

[0046] A Fig. 8 mostra um fluxograma de um método para controlar um arranjo de sincronização de acordo com uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS

[0047] A Fig. 1 mostra uma vista lateral de um veículo 1, por exemplo, um caminhão que compreende um motor 2 e uma transmissão 4, tal como uma caixa de velocidades, provido com um arranjo de sincronização 8, que é controlada por um método de acordo com uma modalidade. O motor 2 está conectado à transmissão 4 e a transmissão 4 está ainda conectada às rodas de acionamento 10 do veículo 1 através de um eixo impelidor 12. De preferência, o motor 2 é um motor de combustão interna, mas também é aplicável outro tipo de motor 2, tal como um motor elétrico. A transmissão 4 pode, por exemplo, ser uma transmissão manual, uma transmissão automatizada, uma transmissão manual automatizada, uma transmissão de dupla embreagem ou uma transmissão continuamente variável.

[0048] A Fig. 2 mostra uma vista em corte do arranjo de sincronização 8 que é controlada pelo método de acordo com uma modalidade. O arranjo de sincronização 8 pode compreender um anel de cone de trava 46, um anel de cone interno 48 disposto no lado de um primeiro elemento de transmissão, tal como uma engrenagem 40, e uma luva 50 que é deslocável axialmente, por exemplo, por meio de um garfo de deslocamento 52. O garfo de deslocamento 52 é deslocável axialmente por meio de um elemento de atuação 54. O anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 são providos com superfícies de atrito 56 que interagem, que de preferência são de um projeto cônico. O garfo de deslocamento 52 transmite força axial a partir do elemento de atuação 54 para o anel de cone de trava 46 através da luva 50 de modo a provocar contato entre as superfícies de atrito 56 no anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 durante a mudança de marcha. Isto significa que uma película de lubrificante formada entre as superfícies de atrito 56 é deslocada, e um torque inicial entre o anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 se acumula.

[0049] A engrenagem 40 é engatada e bloqueada em um segundo elemento de transmissão, tal como um eixo 14, por meio da luva axialmente deslocável 50. Um cubo 58 provido de caneluras 60 na periferia está ligado ao eixo 14 e permite à luva 50 mover-se axialmente. O cubo 58 transmite o torque entre o eixo 14 e a luva 50. No entanto, a luva 50, a engrenagem 40 e o eixo 14 podem ter velocidades de rotação diferentes quando a engrenagem deve ser deslocada, e quando a engrenagem 40 deve ser bloqueada no eixo 14 por meio da luva 50. O arranjo de sincronização 8 é, portanto, usada para sincronizar a velocidade de rotação entre a luva 50, a engrenagem 40 e o eixo 14 antes que a engrenagem 40 seja bloqueada no eixo 14.

[0050] O garfo de deslocamento 52 transmite a força axial da luva 50 para o anel de cone de trava 46 para provocar contato entre as superfícies de atrito 56 no anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 durante a mudança de marcha. Isto significa que uma película de lubrificante formada entre as superfícies de atrito 56 é deslocada, e um torque inicial entre o anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 se acumula. O elemento de atuação 54 está conectado à unidade de controle eletrônico 76 e o computador 78 está conectado à unidade de controle eletrônico 76.

[0051] Os dentes de trava periféricos 62 no anel de cone de trava 46 faceiam a luva 50 e são projetados para engatar dentes internos 64 na luva 50 durante a sincronização. Para obter uma boa sincronização na transmissão 4, a superfície dos dentes de trava 62 é inclinada em relação ao eixo de rotação do anel de cone de trava 46. O ângulo é equilibrado contra o torque de frenagem que o anel de cone de trava 46 gera para alcançar velocidade síncrona sem choque.

[0052] Um número de esferas 66, cada uma carregada com uma mola 68, estão dispostas na luva 50. O objetivo das esferas 66 é garantir que a pré-sincronização ocorra. As esferas carregadas por mola 66 atuam nos meios de encontro 70 dispostos no anel de cone de trava 46 para assegurar que os dentes de trava 62 do anel de cone de trava 46 estejam na posição axial correta em relação aos dentes internos 64 da luva 50 durante a pré-sincronização e os meios de encontro 70 pressionem as esferas carregadas por mola 66 radialmente para fora quando a luva 50 se move axialmente em relação ao anel de cone de trava 46 quando a pré-sincronização terminou e quando a sincronização ou sincronização principal deve começar. Na Fig. 2, a luva 50, o anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 são delineados a uma distância um do outro por razões de clareza. No entanto, antes que a engrenagem 40 seja engatada no eixo 14, a luva 50 está situada a uma distância do anel de cone interno 40, que representa uma primeira posição A1 (ver também a figura 7a). Na Fig. 2, a engrenagem 40, o eixo 14 e o cubo 58 são divulgados esquematicamente. Os dentes de trava 62 se prolongam em uma direção paralela à linha de centro do anel de cone de trava 46 e em uma direção periférica. Os meios de encontro 70 se prolongam em uma direção paralela à linha de centro do anel de cone de trava 46 e em uma direção periférica. Os meios de encontro 70 têm uma extensão maior do que os dentes de trava 62 na direção paralela à linha de centro. Uma ranhura circunferencial 49 está disposta na superfície periférica do anel de cone de trava 46 adjacente aos meios de encontro 70.

[0053] A Fig. 3 mostra uma vista em corte ao longo da linha I-I do anel de cone de trava 46. Na modalidade divulgada, quatro meios de encontro 70 estão dispostos em uma distância substancialmente igual na periferia 72 do anel de cone de trava 46. Além disso, os dentes de trava 62 estão dispostos em uma distância substancialmente igual na periferia 72 do anel de cone de trava 46.

[0054] A Fig. 4 mostra uma vista em corte da disposição de mudança de marcha sincronizada 8 em uma posição de pré-sincronização. O garfo de deslocamento 52 atua com uma força axial na luva 50 e desloca a luva 50 e também o anel de cone de trava 46 axialmente em relação ao cubo 58 em direção ao anel de cone interno 48. As esferas carregadas por mola 66 são pressionadas para a direção da ranhura circunferencial 49 de modo que a posição axial do anel de cone de trava 46 em relação à luva 50 será definida. Por esta razão, a ranhura 49 tem um projeto que interage com a esfera carregada por mola 40. Conforme mencionado acima, as esferas carregadas por mola 66 também atuam nos meios de encontro 70 dispostos no anel de cone de trava 46, de modo que o anel de cone de trava 46 será deslocado axialmente pela força a partir das esferas carregadas por mola 66 quando a luva 50 for deslocada por meio do garfo de deslocamento 52. Quando a luva 50 e o anel de cone de trava 46 são deslocados axialmente, as superfícies de atrito 56 no anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 serão trazidas para uma posição adjacente um ao outro. No entanto, quando a transmissão 4 é preenchida com lubrificante, é criada uma película fina 29 de lubrificante entre as superfícies de atrito 56 no anel de cone de trava 46 e no anel de cone interno 48. A força axial a partir do anel de cone de trava 46 que atua sobre o anel de cone interno 48 resulta em que a película de lubrificante formada entre as superfícies de atrito 56 é deslocada.

[0055] Os dentes de trava 62 e os meios de encontro 70 estão de preferência situados ao lado de cada anel de cone de trava 46, que é o mais próximo do anel de cone interno 48, para permitir o movimento do anel de cone de trava 46 na luva 50 durante o processo de sincronização. Os meios de encontro 70 têm uma extensão radial menor do que a distância entre os dentes internos 64 na luva 50. Isto permite o movimento do anel de cone de trava 46 na luva 50 durante o processo de sincronização.

[0056] A Fig. 5 mostra uma vista em corte do arranjo de sincronização 8 em uma posição de sincronização em que a película de lubrificante formada entre as superfícies de atrito 56 foi deslocada durante a pré-sincronização, as superfícies de atrito 56 têm contato uma com a outra, e um torque inicial entre o anel de cone de trava 46 e o anel de cone interno 48 está acumulando. Os dentes de trava 62 no anel de cone de trava 46 engatam com e repousam contra dentes internos 64 na luva 50 durante a sincronização. Por conseguinte, a superfície dos dentes de trava 62 no anel de cone de trava 46, que engata com e repousa contra a superfície dos dentes internos 64 na luva 50, deve ser inclinada em relação ao eixo de rotação do anel de cone de trava 46, e dito ângulo deve se equilibrar contra o torque de frenagem que o anel de cone de trava 46 transmite para a luva 50 para alcançar velocidade síncrona. Durante a sincronização, a luva 50, a engrenagem 40 e o eixo 14 têm velocidades de rotação diferentes. No entanto, quando uma velocidade síncrona foi alcançada entre a luva 50, a engrenagem 40 e o eixo 14, a superfície inclinada dos dentes de trava 62 no anel de cone de trava 46 desengata da superfície inclinada dos dentes internos 64 na luva 50, de modo que a luva 50 passa o anel de cone de trava 46 axialmente. Para garantir que a velocidade síncrona seja alcançada antes de a luva 50 passar o anel de cone de trava 46 axialmente, os dentes 62 do anel de cone de trava 46 devem desengatar dos dentes internos 64 no momento certo. Isto é conseguido por um equilíbrio de torque onde o torque de atrito, também definido como o torque de sincronização, procura aumentar a sobreposição entre os dentes do cone de trava 62 e os dentes do cone interno, enquanto o torque que surge do contato de dente com dente procura reduzir a sobreposição entre os dentes. Quando a luva 50 move axialmente em relação ao anel de cone de trava 46, as esferas carregadas por mola 66 são empurradas radialmente para fora devido a uma força dirigida radialmente a partir de uma superfície inclinada nos meios de encontro 70. Uma vez que a superfície nos meios de encontro 70 é inclinada, as esferas carregadas por mola 66 são gradualmente empurradas radialmente para fora quando a luva 50 se move na direção axial.

[0057] A Fig. 6 mostra uma vista em corte do arranjo de sincronização 8 em uma posição quando o processo de sincronização terminou e quando os dentes de trava periféricos 62 no anel de cone de trava 46 se desengataram dos dentes internos 64 na luva 50 quando a velocidade de rotação é síncrona entre a luva 50 e o anel de cone interno 48. Nesta posição, a luva 50 foi deslocada axialmente para uma segunda posição A2 (ver também a figura 7a), de modo que o anel de cone de trava 46 foi movido para dentro na luva 50 e parou em uma posição axial em relação à luva 50, dita segunda posição A2 é uma posição axial determinada pela posição na qual a luva 50 encontra e engata com o anel de cone interno 48 na engrenagem 40. Nesta segunda posição A2, a operação de mudança de marcha terminou e a engrenagem 40 está engatada no eixo 14. Além disso, nesta segunda posição A2, as esferas carregadas por mola 66 foram empurradas ainda mais radialmente para fora, e repousam sobre uma superfície exterior do meio de encontro 70, delineada como uma quarta superfície 76 dos meios de encontro 70.

[0058] Ao desengatar a engrenagem 40 do eixo 14, a luva 50 é deslocada para a primeira posição inicial por meio do garfo de deslocamento 52. Uma vez que nenhuma força axial a partir da luva 50 está agindo no anel de cone de trava 46, ela será retraída do anel de cone interno 48 e estará pronta para sincronização na próxima vez que a engrenagem 40 deve ser engatada no eixo 14.

[0059] Também pode ser possível arranjar uma outra engrenagem (não mostrado) no eixo 14 no outro lado do cubo 58 e luva 50. A outra engrenagem pode ser engatada no eixo 14 por meio da luva 50 e uma outro arranjo de sincronização (não mostrado). Uma posição neutra da luva 50 pode ser conseguida quando a luva 50 está em uma posição entre ambas as engrenagens e quando ambas as engrenagens estão desengatadas do eixo 14.

[0060] A Fig. 7a mostra um gráfico sobre a posição axial da luva 50 em relação a tempo. A luva 50 é deslocada axialmente de uma primeira posição A1 para uma segunda posição A2. Na primeira posição A1 dois elementos de transmissão 40, 14 estão desconectados. Na segunda posição A2, os dois elementos de transmissão 40, 14 estão conectados e podem transferir torque. Entre as primeira e segunda posições A1, A2, um processo de sincronização deve ser iniciado em uma posição AS. Neste processo de sincronização (como ilustrado na figura 7a) ocorreu um choque. Um choque é uma situação em que a velocidade de rotação da luva 50 e a velocidade de rotação da engrenagem 40 não estão sincronizadas quando engatando. Os dentes pontudos da luva 50 serão empurrados para fora pelos dentes pontudos do anel de cone interno 48 e a luva 50 começará a oscilar entre uma posição desengatada e uma posição parcialmente engatada. Isso resulta em desgaste severo dos componentes no arranjo de sincronização 8 e também em um ruído desconfortável. Um choque é um resultado de uma pré-sincronização falhada e pode ocorrer em situações tais como clima frio ou componentes usados no arranjo de sincronização.

[0061] A Fig. 7b mostra um gráfico sobre a posição axial da luva 50, a velocidade de rotação do anel de cone interno 48, e a velocidade de rotação da engrenagem 40 em relação ao momento em que ocorre um processo de sincronização correto. O gráfico sobre a posição axial da luva 50 é mostrado com uma linha ininterrupta, o gráfico sobre a velocidade de rotação do anel de cone interno 48 é mostrado com uma linha quebrada, e o gráfico sobre a velocidade de rotação da luva 50 e o eixo 14 é mostrado com pontos. Para conectar a engrenagem 40 ao eixo 14, a luva é deslocada da primeira posição axial em A1 na fig. 7b, em direção a uma segunda posição axial A2. Na primeira posição A1, os dois elementos de transmissão 40, 14 são desconectados. Na segunda posição A2, os dois elementos de transmissão 40, 14 estão conectados e podem transferir torque. Entre as primeira e segunda posições A1, A2, um processo de sincronização deve ser iniciado em uma posição AS. A engrenagem40 gira inicialmente com uma velocidade que é diferente do eixo 14, que depende da diferença na velocidade de marcha antes e depois da mudança de marcha. O eixo 14 gira e também a luva 50 gira quando o veículo 1 se move. O processo de sincronização começa em um segundo ponto de tempo t2, quando a luva 50 foi deslocada para uma posição axial intermediária AS. A velocidade de rotação da engrenagem 40 começa a mudar no segundo ponto de tempo t2, uma vez que o torque e o movimento de rotação do eixo 14 são transferidos para a engrenagem 40 por meio do arranjo de sincronização 8. Quando o processo de sincronização começa no tempo t2, o deslocamento axial da luva 50 pára, de modo que o processo de sincronização pode ocorrer sob um certo período de sincronização. Em um terceiro ponto de tempo t3, o processo de sincronização é completado e o eixo 14 e a engrenagem 40 têm a mesma velocidade de rotação n1. Finalmente, a luva 50 é deslocada para a segunda posição axial A2, de modo que os dentes internos 64 na luva 50 engatam com dentes externos 74 do anel de cone interno 48 no ponto de tempo t4. Assim, a Fig. 7b representa um processo de sincronização funcional.

[0062] Para evitar um choque, é sugerido um sistema para controlar o arranjo de sincronização 8 da transmissão 4 do veículo 1 de acordo com uma modalidade. O arranjo de sincronização 8 compreende a luva 50, que é axialmente deslocável entre as primeira e segunda posições A1, A2, em que, quando a luva 50 se move da primeira posição A1 para a segunda posição A2, uma sincronização entre uma velocidade de rotação do primeiro elemento de transmissão, representado pela engrenagem40 da transmissão 4, e um segundo elemento de transmissão representado pelo eixo 14 da transmissão 4, é realizada. O sistema compreende pelo menos uma unidade de controle 76, que compreende meios para controlar deslocamento da luva 50 da primeira posição A1 para a segunda posição A2, de tal modo que a velocidade axial da luva 50 desacelera em uma terceira posição A3 entre as primeira e o segunda posições A1, A2 e antes da posição AS onde a sincronização é iniciada, e então acelera para a segunda posição A2.

[0063] A linha tracejada pontilhada na Fig.7b representa a velocidade axial da luva 50 em relação ao tempo e também em relação à posição axial da luva 50. Na posição A1, a velocidade axial da luva 50 é zero. No tempo t1, a luva começa a acelerar para a posição A2 por meio do elemento de atuação 54. No entanto, no tempo tx, a luva 50 alcança a terceira posição A3. Na terceira posição A3, o elemento de atuação 54 controla a luva 50 para desacelerar para velocidade zero. No tempo ty a luva 50 novamente começa a acelerar para a segunda posição A2 por meio do elemento de atuação 54. No entanto, a força axial e a velocidade da luva 50 são ambas reduzidas quando a luva 50 alcança a posição AS no tempo t2 onde a sincronização é iniciada. Durante a sincronização, o deslocamento axial da luva 50 é zero ou substancialmente zero. Quando os dois elementos de transmissão 40, 14 alcançaram velocidade de rotação síncrona no tempo t3, a luva 50 novamente começa a acelerar para a segunda posição A2 por meio do elemento de atuação 54. No tempo t4, a luva 50 alcançou a segunda posição A2 e os dois elementos de transmissão 40, 14 estão conectados e podem transferir torque.

[0064] A Fig. 8 mostra um fluxograma do método para controlar a disposição de mudança de marcha sincronizada 8 de uma transmissão 4 de um veículo 1. O arranjo de sincronização 8 compreende uma luva 50 que é axialmente deslocável entre uma primeira e segunda posições A1, A2, em que, quando a luva 50 move da primeira posição A1 para a segunda posição A2, é realizada uma sincronização entre uma velocidade de rotação de um primeiro elemento de transmissão 40 da transmissão 4 e um segundo elemento de transmissão 14 da transmissão 4.

[0065] O método compreende a etapa de controlar o deslocamento (s101) da luva 50 da primeira posição A1 para a segunda posição A2 de tal modo que a velocidade axial da luva 50 desacelera (s102) em uma terceira posição A3 entre as primeira e segunda posições A1, A2 e antes de uma posição AS onde a sincronização é iniciada e, então, acelera (s103) para a segunda posição A2.

[0066] Quando a velocidade axial da luva 50 desacelera na terceira posição A3 entre as primeira e segunda posições A1, A2, mas antes de uma posição AS onde a sincronização é iniciada, a força axial e a velocidade da luva 50 são diminuídas. Daí em diante, a força axial e a velocidade da luva 50 aumentam quando a luva 50, a partir da terceira posição A3, acelera para a posição AS em que a sincronização é iniciada e, consequentemente, também para a segunda posição A2. No entanto, a força axial e a velocidade da luva 50 são ambas reduzidas quando a luva 50 alcança a posição AS onde a sincronização é iniciada, em comparação com uma situação em que a luva 50 não é desacelerada na terceira posição A3. Assim, haverá tempo suficiente para evacuar lubrificante presente entre os componentes no arranjo de sincronização 8, para alcançar velocidade síncrona e evitar um choque.

[0067] Como uma etapa adicional do método, a velocidade axial da luva 50 pode ser desacelerada (s104) para zero na terceira posição A3.

[0068] Quando a luva 50 é acelerada a partir de uma condição parada ainda na terceira posição A3 para a segunda posição A2, a força axial e a velocidade da luva 50 são ambas reduzidas quando a luva 50 alcança a posição AS em que a sincronização é iniciada, o que elimina ou reduz o risco de qualquer situação de choque.

[0069] A terceira posição A3 pode ser uma posição neutra entre o primeiro elemento de transmissão 40 e o segundo elemento de transmissão 14.

[0070] Os primeiro e segundo elementos de transmissão 40, 14 não estão engatados na posição neutra. Assim, a velocidade axial da luva 50 pode ser desacelerada, e mesmo desacelerada para zero na terceira posição A3, em que nenhum torque é transferido entre o primeiro e o segundo elementos de transmissão 40, 14.

[0071] Como uma etapa adicional do método, o controle da luva 50 pode ser realizado (s105) se receber uma indicação de que ocorre um choque ou que se espera que ocorra no arranjo de sincronização 8.

[0072] Durante condições quando não se espera que um choque ocorra no arranjo de sincronização 8, a luva 50 pode ser deslocada diretamente da primeira posição A1 para a segunda posição A2 sem desacelerar a velocidade axial da luva 50 na terceira posição A3. No entanto, se for recebida uma indicação de que ocorre um choque ou que se espera que ocorra no arranjo de sincronização 8, o deslocamento da luva 50 da primeira posição A1 para a segunda posição A2 é controlado de tal modo que a velocidade axial da luva 50 desacelera em uma terceira posição A3 entre as primeira e segunda posições A1, A2 e então acelera para a segunda posição A2.

[0073] Como uma etapa adicional do método, a ocorrência de um choque pode ser detectada monitorando (s106) a posição axial da luva 50.

[0074] Se o primeiro e o segundo elementos de transmissão 40, 14 tiverem uma velocidade de rotação diferente quando a luva 50 estiver na segunda posição A2 ou alcançar a segunda posição A2, pode ser esperado ocorrer um choque. A sincronização ocorre quando substancialmente não há nenhuma mudança na posição axial da luva 50, mas quando há uma mudança substancial na velocidade de rotação de um elemento de transmissão 40, 14 no arranjo de sincronização 8. Um deslocamento rápido da luva 50 a partir da primeira posição A1 para a segunda posição A2 e quando a velocidade de rotação de um dos elementos de transmissão 40, 14 não são alterados, indica que não ocorre nenhuma sincronização. Assim, pode ocorrer um choque.

[0075] Como uma etapa adicional do método, a ocorrência esperada de um choque pode ser determinada monitorando (s107) a velocidade de rotação da luva 50 e um anel de cone interno 48 do arranjo de sincronização 8 e/ou monitorando (s108) a temperatura de um lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização 8 e/ou monitorando a temperatura ambiente da transmissão 4.

[0076] Se a velocidade de rotação da luva 50 e um anel de cone interno 48 do arranjo de sincronização 8 são diferentes, um choque pode ocorrer. Se a temperatura de um lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização 8 estiver abaixo de uma temperatura limiar, a viscosidade do lubrificante aumentou para um certo nível, o que aumenta o tempo para evacuar lubrificante presente entre as superfícies do arranjo de sincronização. O período de tempo aumentado para evacuação resulta em que o lubrificante não será evacuado antes que a força a partir do elemento de atuação exceda a força elástica, o que pode resultar em que o processo de sincronização nunca será realizado. Assim, a sincronização pode não ocorrer antes de a luva 50 alcançar a segunda posição A2 e, portanto, um choque pode ocorrer. Se a temperatura ambiente da transmissão 4 estiver abaixo de uma temperatura limiar, pode ocorrer um choque devido à viscosidade aumentada do lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização 8.

[0077] De acordo com uma modalidade, também um programa de computador P e um meio legível por computador estão presentes para executar as etapas do método. O programa de computador P controla o método para controlar um arranjo de sincronização 8, em que dito programa de computador P compreende código de programa para fazer a unidade de controle eletrônico 76, ou um computador 78 conectado à unidade de controle eletrônico 76, executar as etapas do método de acordo com uma modalidade como mencionado aqui, quando dito programa de computador P é operado na unidade de controle eletrônico 76 ou computador 78 conectado à unidade de controle eletrônico 76. Na Fig. 2, o elemento de atuação 54 está conectado à unidade de controle eletrônico 76 e o computador 78 está conectado à unidade de controle eletrônico 76.

[0078] O meio legível por computador compreende um código de programa armazenado na unidade de controle eletrônico 76 ou computador 78 conectado à unidade de controle eletrônico 76, meio legível para executar as etapas do método de acordo com uma modalidade como aqui mencionado, quando dito programa de computador P é operado na unidade de controle eletrônico 76 ou computador 78 conectado à unidade de controle eletrônico 76. Alternativamente, o meio legível por computador é diretamente armazenável na memória interna M na unidade de controle eletrônico 76 ou computador 78 conectado à unidade de controle eletrônico 76, compreendendo um programa de computador P para executar as etapas do método de acordo com uma modalidade, quando dito programa de computador P é executado na unidade de controle eletrônico 76 ou no computador 78 conectado à unidade de controle eletrônico 76.

[0079] Nas modalidades acima descritas, os primeiro e segundo elementos de transmissão são exemplificados como uma engrenagem e um eixo da caixa de velocidades, respectivamente. No entanto, será apreciado que os primeiro e segundo elementos de transmissão podem ser outros elementos de transmissão, tais como uma transmissão de corrente com uma roda dentada e um eixo.

[0080] Os componentes e características especificados acima podem ser combinados entre as diferentes modalidades especificadas.

Claims

1. Método para controlar um arranjo de sincronização (8) de uma transmissão (4) de um veículo (1), o arranjo de sincronização (8) compreendendo: uma luva (50) deslocável axialmente entre uma primeira e segunda posição (A1, A2), pelo que quando a luva (50) se move da primeira posição (A1) para a segunda posição (A2), a sincronização é alcançada entre uma velocidade de rotação de um primeiro elemento de transmissão (40) da transmissão (4) e uma velocidade de um segundo elemento de transmissão (14) da transmissão (4), o método compreendendo a etapa de: controlar (s101) o deslocamento da luva (50) da primeira posição (A1) para a segunda posição (A2) de modo que a velocidade axial da luva (50) aumenta uma terceira posição (A3) entre a primeira e a segunda posições (A1, A2) e antes de uma posição (AS) onde a sincronização começa, desacelera (s102) e, então a partir da terceira posição (A3) para a posição (AS) na qual a sincronização começa e, assim, também acelera (s 103) para a segunda posição (A2), caracterizadopelo fato de que o dito controle da luva (50) é executado (s105) quando uma indicação é obtida de que ocorre um choque ou que se espera que ocorra no arranjo de sincronização (8), em que a ocorrência esperada de um choque é determinada por: monitorar (s107) a velocidade de rotação da luva (50) e um anel de cone interno (48) do arranjo de sincronização (8) e/ou monitorar (s108) a temperatura de um lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização (8), e/ou monitorar a temperatura ambiente da transmissão (4).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de a velocidade axial da luva (50) ser desacelerada (s104) para zero na terceira posição (A3).

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de a terceira posição (A3) ser uma posição neutra entre o primeiro elemento de transmissão (40) e o segundo elemento de transmissão (14).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a ocorrência de um choque ser detectada por monitoramento (s106) da posição axial da luva (50).

5. Meio legível por computador, caracterizado pelo fato de compreender instruções, que quando executadas por uma unidade de controle (76) ou um computador (78) conectado à unidade de controle (76), fazem com que a unidade de controle (76) ou o computador (78) execute o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

6. Sistema para controlar um arranjo de sincronização (8) de uma transmissão (4) de um veículo (1), cujo arranjo de sincronização (8) compreende: uma luva (50) deslocável axialmente entre as primeira e a segunda posições (A1, A2), pelo que quando a luva (50) se move da primeira posição (A1) para a segunda posição (A2), a sincronização entre uma velocidade de rotação de um primeiro elemento de transmissão (40) da transmissão (4) e um segundo elemento de transmissão (14) da transmissão (4) é alcançada, em que o sistema compreende pelo menos uma unidade de controle (76), em que a pelo menos uma unidade de controle (76) compreende: meios para controlar o deslocamento da luva (50) da primeira posição (A1) para a segunda posição (A2), de modo que a velocidade axial da luva (50) desacelere para uma terceira posição (A3) entre a primeira e a segunda posições (A1, A2) e antes de uma posição (AS) na qual a sincronização começa, e depois da terceira posição (A3) para a posição (AS) na qual começa a sincronização e, assim, também acelera para a segunda posição (A2), caracterizado pelo fato de que o dito controle da luva (50) é executado (s105) quando uma indicação é obtida de que ocorre um choque ou que se espera que ocorra no arranjo de sincronização (8), em que a ocorrência esperada de um choque é determinada por: monitorar (s107) a velocidade de rotação da luva (50) e um anel de cone interno (48) do arranjo de sincronização (8) e/ou monitorar (s108) a temperatura de um lubrificante que está em contato com o arranjo de sincronização (8), e/ou monitorar a temperatura ambiente da transmissão (4).

7. Transmissão (4), caracterizadapelo fato de compreender um arranjo de sincronização (8), um primeiro e um segundo elementos de transmissão (40, 14) e um sistema conforme definido na reivindicação 6.

8. Veículo (1), caracterizadopelo fato de compreender uma transmissão conforme definida na reivindicação 7.