CZ20012559A3 - Ovládací ústrojí - Google Patents

Description

Vynález se týká ovládacího ústrojí pro řadicí hřídel automatického převodu v motorovém vozidle.

Dosavadní_stav_techniky

V motorových vozidlech s automatickým převodem se přeřazuje mezi různými jízdními polohami, včetně parkovací polohy, prostřednictvím řadicí páky, která je obvykle uspořádána nad tunelem převodovky vozidla. Tato řadicí páka je spojena s řadicím hřídelem převodu prostřednictvím lanka nebo tyčoví.

Podstata_vynálezu

Prostřednictvím vynálezu se vytváří ovládací ústrojí pro řadicí hřídel automatického převodu vozidla, které nemá žádnou manuálně ovládanou řadicí páku, takže prostor, který je v obvyklých vozidlech upraven pro řadicí páku, může být využit pro jiné účely.

Ovládací ústrojí podle vynálezu je opatřeno skříní, ve skříni otočně uloženým ovládacím hřídelem, elektromotorem, vratným a na ztráty chudým převodem dopomala, prostřednictvím kterého je rotor elektromotoru přímo připojen na ovládací hřídel, akumulátorem energie, prostřednictvím kterého je ovládací hřídel pohánitelný nezávisle na elektromotoru, elektronickou ovládací jednotkou, která ovládá elektromotor v závislosti na řídicích signálech, a spojovací jednotkou ·· ··· ······ · · ····· · · · · ···· · · · · ♦ · ·· ··· pro spojování ovládacího hřídele s řadicím hřídelem, přičemž otáčení ovládacího hřídele je spojovací jednotkou měněno na úhel pootočení řadicího hřídele, který odpovídá ovládacím signálům.

Ovládací ústrojí podle vynálezu je elektromechanický nastavovací pohon, který může být ovládán prostřednictvím elektrických ovládacích signálů. Elektrické ovládací signály mohou být vytvářeny prostřednictvím manuálně ovladatelného spínače, které mohou být uspořádány na libovolném místě ve vozidle, například na přístrojové desce nebo na volantu.

Cíl vynálezu spočívá v tom, že při vytažení zapalovacího klíčku a při stojícím vozidle je automatický převod přepojen do parkovací polohy. Řidič potom není nucen před vytažením zapalovacího klíčku přeřadit do parkovací polohy. Aby tento požadavek byl splněn, musí být přeřazení do parkovací polohy uskutečněno také tehdy, když vypadne přívod proudu k elektromotoru. Pro tento účel je upraven akumulátor energie, prostřednictvím kterého může být poháněn ovládací hřídel nezávisle na elektromotoru. Ovládací hřídel je tedy v normálním provozu poháněn elektromotorem přés převod dopomala a v nouzovém provozu prostřednictvím akumulátoru energie. Aby však nebylo nutné vytvářet mechanické přeřazovací ústrojí, které nelze uskutečnit s požadovanou spolehlivostí, tak se podle vynálezu předpokládá, že jak akumulátor energie pro nouzový případ, tak také elektromotorický pohon pro normální provoz jsou permanentně připojeny na ovládací hřídel. Elektromotor tedy pracuje proti akumulátoru energie, například napnuté spirálové pružině, a akumulátor energie unáší v nouzovém případě přes do rychlá převádějící převod dopomala. Tento koncept předpokládá jednak zvláště silný elektromotor a jednak na ztráty chudé provedení převodu dopomala.

• ·

Podle výhodného provedení vynálezu se jako elektromotor předpokládá bezkartáčový motor s vnějším rotorem. Zvláště vhodný je čtyřfázový motor s vnějším rotorem s 28 póly. Aby se umožnila regulace polohy, je použit hlásič otáčení, který může být uskutečněn prostřednictvím dvou k rotoru přiřazených Hallových čidel. Takovým hlásičem otáčení může být určen absolutní úhel pootočení rotoru. Ovládání statorových vinutí se uskutečňuje extrémně nízkoohmovými výkonovými polovodičovými přijímači typu FET.

Zvláště na ztráty chudého převodu dopomala, který je vhodný pro přenášení vysokého kroutícího momentu, se dosáhne dvoustupňovým provedením. První stupeň je tvořen řemenovým pohonem s řemenicí malého průměru na rotoru elektromotoru, která je prostřednictvím poháněcího řemenu, zejména klínového řemenu, spojena s řemenicí většího průměru. Druhý stupeň je tvořen planetovým převodem, jehož centrální kolo je neotočně připojeno na řemenici většího průměru a jehož planetový unášéč je neotočně spojen s ovládacím hřídelem. Převod dopomala takového dvoustupňového převodu dopomala má hodnotu například zhruba 40 : 1.

Druhý cíl řešení podle vynálezu spočívá v tom, že bez explicitního řadicího povelu na ovládací jednotku je připojen přestavovací proces s absolutní bezpečností.

Tento zadaný cíl je dalším vytvořením vynálezu řešen tím, že ovládací hřídel je ve svých různých diskrétních řadicích polohách aretovatelný prostřednictvím západky aktivní v klidovém stavu. Pro odblokování je potřebný proudový impuls na elektromagnet, který krátkodobě udržuje západku v uvolňovací poloze. Tento elektromagnet má dvě na sobě navzájem nezávislá budicí vinutí. První budicí vinutí je ovládá

• · • · no v normálním provozu ovládací jednotkou, když je přiveden nastavovací pokyn. Druhé budicí vinutí je ovládáno signálem odvozovaným od zapalovacího zámku vozidla, když je zapalovací klíč vytažen a vozidlo stojí v klidu. Pro tento signál musí být připravena zásoba energie nezávislá na palubním napětí, která však může být poměrně malá a je ji možné uskutečnit akumulačním kondenzát ořem, který je s palubní sítí spojen prostřednictvím odpojovači diody.

£Ě£12ÍeÉ_2!iES£ků_na_Yýkresech

Další znaky a výhody vynálezu vyplývají z následujícího popisu výhodného příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je znázorněn půdorys horní široké strany skříně zařízení v první spínací poloze.

Na obr. 2 je znázorněn analogický pohled ve druhé spínací poloze.

Na obr. 3 je znázorněn pohled na zařízení v rozloženém stavu.

Na obr. 4 je znázorněn axonometrický dílčí pohled na zařízení ve větším měřítku.

Na obr. 5 je znázorněn další detailní pohled na zaříze- ní v rozloženém stavu.

Příklady_proyedení_vynálezu

Ovládací ústrojí pro řadicí hřídel 12 automatického pře• · · · • · · · • · 9 9 ·9

9 9 9 99

9 9 99 vodu v motorovém vozidle je zabudováno v ploché kvádrové skříni 10, která může být upravena na horní straně převodového bloku vedle řadicího hřídele 12, který z něj vyčnívá.

Otočný řadicí hřídel 12 může zaujímat různé diskrétní řadi cí polohy, které odpovídají převodovým stupňům převodovky. Ze skříně 10 vyčnívá ovládací hřídel 14, jehož osa je rovnoběžná s osou řadicího hřídele 12. Ovládací hřídel 14 je s řadicím hřídelem 12 spojen prostřednictvím pákoví 16, které sestává ze tří členů 16a, 16b, 16c. Pákoví 16 je uspořádáno tak, že lze využívat efekt lomené páky, prostřednictvím kterého se v určitých řadicích polohách vytvoří zvětšený poháněči moment. Taková poloha je znázorněna na obr. 1. Tato poloha odpovídá parkovací poloze automatického převodu, ve které je potřebná vyšší řadicí síla. Jak je to patrno z obr. 1 a obr. 2, je oblast úhlu QC pootočení ovládacího hřídele 14 prostřednictvím pákoví 16 přeměněna do podstatně menší oblasti úhlu pootočení řadicího hřídele 12.

Ve skříni 10 je upraven elektromechanický nastavovací pohon s elektronickou ovládací jednotkou. Skříň 10 je prostřednictvím víka 18 s těsnicím kroužkem 20 hermeticky uzavřena.

Nastavovací pohon má elektromotor, který je vytvořen jako bezkartáčový motor s vnějším rotorem 26. Tento elektromotor obsahuje stator 22, který je umístěn na desce 24 s plošnými spoji, a vnější rotor 26, který je prostřednictvím poháněcího řemenu 28 spojen s řemenicí 30. Tato řemenice 30 je uložena na úložném čepu pastorku 32 a je s ním neotočně spojena. Pastorek 32 vytváří centrální kolo planetové převodovky. Pastorek 32 je jako centrální kolo v záběru se třemi planetovými koly 34, která jsou uložena na ovládacím kotouči 36 a která vytvářejí planetový unášeč planetové převo

dovky. Planetová kola 34 obíhají v planetovém věnci 38, který je uvnitř ozuben a tvoří pevnou skříň. Mezi planetovými koly 34 a mezi řemenicí 30 je upraven přídavný podpěrný kotouč 40 pro planetová kola 34.

Ovládací kotouč 36 je vytvořen jako jeden díl s ovládacím hřídelem 14. Jak je to patrno zejména z obr. 4, má ovládací kotouč 36 na svém obvodu zaskakovací elementy 42, 44, 46, 48, které jsou uspořádány v souladu s různými řadicími polohami automatického převodu. Pružinou zatížená západka 50 spolupůsobí s vybráním těchto zaskakovacích elementů 42, 44, 46, 48. V klidovém stavu je ovládací kotouč 36 s ovládacím hřídelem 14 prostřednictvím západky 50 zablokován v předem stanovené řadicí poloze prostřednictvím zaskakovacích elementů 42, 44, 46, £8. Západka 50 je ovládána elektromagnetem 52, který má dvě na sobě navzájem nezávislá budicí vinutí. Na jedné boční ploše ovládacího kotouče 36 je uspořádána spirálová pružina 54, která vytváří akumulátor energie. Vnitřní konec předepnuté spirálové pružiny 54 je připojen na ovládacím hřídeli 14 a vnější konec je zavěšen na pevné části skříně.

Na desce 24 s plošnými spoji je kromě statoru 22 umístěno také ovládací zapojení elektromotoru a elektronické ovládací jednotky ovládacího ústrojí. Z desky 24 s plošnými spoji jsou vyvedeny ze skříně 10 dvě připojovací zástrčky 56,

58.

V dalším je popsána pracovní činnost ovládacího ústrojí.

V normálním klidovém stavu je ovládací hřídel 14 s ovládacím kotoučem 36 zablokován ve vždy účinné řadicí poloze prostřednictvím západky 50. Když dojde k elektronické ovlá dači jednotce řadicí povel, například přes sběrnici CAN, je uvedeno do činnosti jedno budicí vinutí elektromagnetu 52 a západka 50 je přemístěna do uvolňov_ací polohy. Současně je aktivován elektromotor prostřednictvím elektronické ovládací jednotky, aby se uskutečnilo požadované otočné postavení ovládacího hřídele 14. Otáčení vnějšího rotoru 26 je prostřednictvím řemenového pohonu převedeno dopomala o činitel o hodnotě například 6 a prostřednictvím planetového převodu ještě jednou o činitel 7. Vysoký kroutící moment velmi výkonného elektromotoru je prostřednictvím převodu dopomala převeden na vysoký ovládací moment, který je využitelný na ovládacím hřídeli 14. Prostřednictvím pákoví 16 je využitelný ovládací moment ještě jednou zesílen, například pro vysunutí řadicího hřídele 12 z parkovací polohy při zatížení .

Ovládací ústrojí sice poskytuje k dispozici vysoký nastavovací moment, avšak vzhledem k provedení jeho součástí na ztráty chudého se do značné míry zabrání ohřevu a navíc řadicí procesy mají velmi krátkou dobu.

Spirálovou pružinou 54 vytvářený akumulátor energie je permanentně připojen na ovládací hřídel 14, stejně tak jako elektromotor. Pokud je při stojícím vozidle zapalovací klíček vytažen, prochází řídicí signál od zapalovacího zámku na druhé budicí vinutí elektromagnetu 52, takže se západka 50 krátkodobě přemístí do uvolňovací polohy. Ovládací hřídel 14 je nyní prostřednictvím spirálové pružiny 54 přemístěn do otočné polohy odpovídající parkovací poloze, a to nezávisle na elektromotorickém pohonu, který je tak vytvořen ztrátově chudý a opačný, takže rotor 26 se nyní může společně otáčet prostřednictvím do rychlosti převedeného převodu dopomala.

Φ Φ «φ φ · φφ φφ φφφ Φ·ΦΦ φφ

ΦΦΦ φφφφ «· φφ φφφ φ φ φφφ φ «

V tomto stavu odpojuje ovládací zapojení elektromotor, takže proti otáčení rotoru 26 nepůsobí žádné magnetické síly, indukované elektrickým proudem.

U výhodného provedení vynálezu je automaticky zaujata parkovací poloha, když je zapalovací klíček odstraněn ze zapalovacího zámku, a to nezávisle na zásobování vozidla elektrickým proudem. U tohoto provedení je západka 50 ovládána bistabilním elektromagnetem, který má první stabilní polohu, která odpovídá uzávorovacímu stavu západky 50, a druhou stabilní polohu, která odpovídá uvolněnému stavu západky 50. Pro přepnutí mezi oběma stabilními polohami je západka 50 ovládána elektrickým proudovým impulsem. Kondenzátor s kapacitou ve velikosti 20000 /uF při zhruba 10 V poskytuje pro vhodný, v obchodu dostupný bistabilní elektromagnet dostatečnou energii pro ovládací impuls, a to nezávisle na zásobování vozidla elektrickým proudem.

Podle dalšího provedení se rozpozná přetržení poháněcího řemenu 28. Elektromotor je uvnitř opatřen úhlovým hlásičem, který zjištuje inkrementní otočný pohyb rotoru 26. Další úhlový hlásič je přiřazen k řemenici 30. Pokud se poháněči řemen 28 pohybuje, lze očekávat, že oba úhlové hlásiče poskytují synchronní inkrementní výstupní signály. Elektronické ovládání zjistí každou odchylku od synchronizace mezi výstupními signály úhlových hlásičů a tak také přetržení poháněcího řémene 28.

Claims (27)

1. Ovládací ústrojí pro řadicí hřídel (12) automatického převodu v motorovém vozidle, vyznačující se tím, že je opatřeno skříní (10), ve skříni (10) otočně uloženým ovládacím hřídelem (14), elektromotorem, vratným a na ztráty chudým převodem dopomala, prostřednictvím kterého je rotor (26) elektromotoru přímo připojen na ovládací hřídel (14), akumulátorem energie, prostřednictvím kterého je ovládací hřídel (14) pohánitelný nezávisle na elektromotoru, elektronickou ovládací jednotkou, která ovládá elektromotor v závislosti na řídicích signálech, a spojovací jednotkou pro spojení ovládacího hřídele (14) s řadicím hřídelem (12), přičemž otáčení ovládacího hřídele (14) je spojovací jednotkou měněno na úhel pootočení řadicího hřídele (12), který odpovídá ovládacím signálům.

2. Ovládací ústrojí podle nároku 1, vyznačující se tím, že převod dopomala je vytvořen dvoustupňový.

3. Ovládací ústrojí podle nároku 2, vyznačující se tím, že jeden stupen převodu dopomala je vytvořen poháněcím řemenem (28) a dvěma řemenicemi (30).

4 · • 9

4. Obládací ústrojí podle nároku 2, vyznačující vse tím, že jeden stupen převodu dopomala je vytvořen planetovým převodem.

5. Ovládací ústrojí podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ovládací hřídel (14) je aretovatelný v diskrétních otočných polohách, které odpovídají řadicím polohám řadicího hřídele (12).

6. Ovládací ústrojí podle nároku 5, vyznačující se tím, že otočné polohy ovládacího hřídele (14) jsou zajištěny západkou (50), která v klidovém stavu samočinně zabírá a je přemístitelná do uvolňovací polohy elektromagnetem (52).

7. Ovládací ústrojí podle nároku 6, vyznačující se tím, že akumulátor energie přivádí ovládací hřídel (14) permanentně do řadicí polohy, která odpovídá parkovací poloze automatického převodu.

8. Ovládací ústrojí podle nároků 6a 7, vyznačující se tím, že akumulátor energie přemístí ovládací hřídel (14) do řadicí polohy odpovídající parkovací poloze když je západka (50) v uvolňovací poloze, přičemž elektromotor je prostřednictvím nyní do rychlá přeřazeného převodu dopomala společně unášen.

9. Ovládací ústrojí podle nároků 6, 7a 8, vyznačující se tím, že elektromagnet (52) má dvě nezávislá budicí vinutí, z nichž první je nastavováno do činnosti elektronickou ovládací jednotkou a druhé signálem ze zámku zapalování vozidla.

10. Ovládací ústrojí podle jednoho z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že ovládací hřídel (14) je neotočně spojen s ovládacím kotoučem (36), který má na svém obvodu zaskakovací elementy (42, 44, 46, 48), které jsou uspořádány v souladu se řadicími polohami a které spolupůsobí se západkou (50).

11. Ovládací ústrojí podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že akumulátor ener- 11 - gie je tvořen napjatou pružinou (54), která je účinná mezi skříní (10) a mezi ovládacím hřídelem (14).

- 12 elektronická ovládací jednotka.

12. Ovládací ústrojí podle nároků 10 a 11, vyznačující se tím, že napjatá pružina (54) je spirálová pružina (54) uspořádaná na ovládacím kotouči (36).

-13 se tím, že elektromagnet (52) je bistabilní elektromagnet s prvním stabilním stavem, který odpovídá blokovací poloze, a s druhým stabilním stavem, který odpovídá uvolňovací poloze.

13. Ovládací ústrojí podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spojovací jednotka má pákoví (16), které mění předem stanovený úhel pootočení ovládacího hřídele (14) na menší úhel pobtočení řadicího hřídele (12).

14. Ovládací ústrojí podle nároku 6, vyznačující se tím, že pákoví (16) sestáÝá ze tří členů (16a, 16b, 16c), které uskutečňují účinek lomené páky, který vytváří v nejméně jedné spínací poloze, která zejména odpovídá parkovací poloze převodu, zvýšenou nastavovací sílu.

15. Ovládací ústrojí podle jednoho z nároků 13 a 14, vyznačující se tím, že členy (16a, 16b, 16c) pákoví (16) jsou pružně spojeny tak, že řadicí hřídel (12) může zaskočit do provozně předem stanovených řadicích poloh když ovládací hřídel (14) zaujme odpovídající polohu pootočení, která je uvnitř přípustné oblasti tolerance.

16. Ovládací ústrojí podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že elektromotor je bezkartáčový čtyřpólový motor s vnějším rotorem.

17. Ovládací ústrojí podle nároku 16, vyznačující se tím, že stator (22) elektromotoru je uspořádán na desce (24) s plošnými spoji, na které je namontována

18. Ovládací ústrojí podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že skříň (10) má tvar plochého kvádru.

19. Ovládací ústrojí podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že rotor (26) elektromotoru je přes poháněči řemen (28) spojen s řemenicí (30), která je spojena s centrálním kolem planetové převodovky.

20. Ovládací ústrojí podle nároku 19, vyznač ující se tím, že ovládací hřídel (14) je spojen s planetovým unášečem planetové převodovky.

21. Ovládací ústrojí podle nároků 19 a 20, vyznačující se tím, že planetová kola planetové převodovky obíhají v dutém kole pevném ve skříni.

22. Ovládací ústrojí podle nároku 10 a jedno/^z nároků 19 až 21, vyznačující se tím, že ovládací kotouč (36) současně tvoří planetový unášeč planetové převodovky·»

23. Ovládací ústrojí podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ovládací jednotka má nastavovací zapojení, které udržuje elektromotor v klidovém stavu bez proudu a tak umožňuje otáčení rotoru (26) energií akumulovanou v akumulátoru energie.

24. Ovládací ústrojí podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ovládací jednotka přijímá spínací signály přes sběrnicový systém.

25. Ovládací ústrojí podle nároku 6, vyznačující φφ φφ φφ φφ ·· · φφφφ φφφ» φφφφ φφφ φφφφ φφ φ φ φ φφφ φ φφφ φφφ φ φφφφφ φφφφ • φφφ φφ φ· φφ φφ φφφ

26. Ovládací ústrojí podle nároku 25, vyznač ující se tím, že bistabilní elektromagnet (52) je přepínatelný mezi blokovacím stavem a mezi uvolňovacím stavem proudovým impulsem připraveným akumulačním kondenzátořem.

27. Ovládací ústrojí podle nároku 3, vyznačující se tím, že má první úhlový hlásič v elektromotoru a druhý úhlový hlásič, který je přiřazen k jedné z řemenic (30), a zachycovací prostředky, které rozpoznají roztržení poháněcího řemenu (28) jako odpověd na výpadek synchronizace mezi signály z prvního a druhého úhlového hlásiče.