CZ287847B6

CZ287847B6 - Fault tolerant method of gear selection

Info

Publication number: CZ287847B6
Application number: CZ19932290A
Authority: CZ
Inventors: Jon Allen Steeby; Steven Allen Schroeder
Original assignee: Eaton Corp
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 2001-02-14
Also published as: BR9304085A; DE69312216D1; CN1093323A; CA2108947C; CA2108947A1; US5323669A; ATE155560T1; DE69312216T2; CN1040574C; JPH06201036A; JP3458218B2; KR100234787B1; EP0595518B1; ES2106287T3; CZ229093A3; KR940009555A; EP0595518A1

Description

Vynález se týká způsobu řazení převodů v převodovém systému v závislosti na požadovaném přeřazení, který je prováděný počítačem, přičemž převodový systém obsahuje převodovku s mnoha převody, připojenou k motoru s ovládáním přívodu paliva a ovládací jednotku, která je určena pro přijímání vstupních signálů z mnoha čidel, udávajících stav převodového systému a pro zpracování těchto signálů podle logických pravidel a pro vydávání výstupních povelových signálů do alespoň jednoho ovladače. Vynález se zejména týká způsobu řazení automatické mechanické převodovky, který zohledňuje její poruchové stavy.

Dosavadní stav techniky

Automatické mechanické převodovky jsou velmi dobře známé a byly pro ně již navrženy způsoby řazení, které zohledňují její poruchové stavy. Takové řešení je obsaženo například v patentech US 5 109 721, 4 922 425 a 4 849 899, postoupených stejnému přihlašovateli jako předložený vynález. I když tyto způsoby řazení byly úspěšné, spočíval jejich úkol při vyskytnutí poruchy převodovky jen buď v udržování existujícího převodového stupně v převodovce, omezením volby přeřazení na pomocnou rozsahovou část převodovky, nebo v modifikaci řídicího algoritmu pro vyrovnání ztráty čidla. Způsob řazení automatické mechanické převodovky, který by zohledňoval její poruchové stavy, však dosud nebyl vyřešen.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob řazení převodů v převodovém systému v závislosti na požadovaném přeřazení, prováděný počítačem, přičemž převodový systém obsahuje převodovku s mnoha převody, připojenou k motoru s ovládáním přívodu paliva a ovládací jednotku, která je určena pro přijímání vstupních signálů z mnoha čidel, udávajících stav převodového systému a pro zpracování těchto signálů podle logických pravidel a pro vydávání výstupních povelových signálů do alespoň jednoho ovladače, podle vynálezu, jehož podstatou je, že se vyhledávají použitelné z dostupných převodů, uspořádaných v předem stanoveném pořadí, jako funkce směru požadovaného přeřazení, a stanoví se nejbližší dostupný použitelný převod, dále se stanoví jemu odpovídající výstupní frekvence otáčení motoru, určí se, zda tato frekvence otáčení motoru, splňuje předem stanovená kritéria tím, že je jednak menší, než předem stanovená maximální frekvence otáčení motoru a jednak větší, než předem stanovená minimální frekvence otáčení motoru a ve vyhledávání a stanovení nejbližšího dostupného použitelného převodu se pokračuje do té doby, dokud jeden vyhledaný převod nesplňuje předem stanovená kritéria, a tehdy se provede přeřazení ze současného převodu na tento vyhledaný převod.

Stanovení výstupní frekvence otáčení motoru s výhodou zahrnuje výpočet výstupní frekvence otáčení motoru vynásobením současné výstupní frekvence otáčení motoru převodovým poměrem odpovídajícím vyhledanému převodu děleným převodovým poměrem odpovídajícím současnému převodu.

S výhodou se snímá přítomnost podmínek udávajících poruchu systému a jako reakce na snímání přítomnosti těchto podmínek se zavede omezený režim řazení systému, při němž se určí, že pro použití je k dispozici méně převodů než všechny dostupné převody.

Určování spočívá s výhodou ve vyhledávání převodů vhodných pro použití, stanovených uvedenou reakcí.

-1 CZ 287847 B6

Tabulka dostupných převodů uspořádaných v předem stanoveném pořadí, založená na přidružených převodových poměrech a uložená v paměti v ovládací jednotce, se s výhodou během reakce přetváří na novou tabulku, která je tvořena převody, které jsou stanoveny jako 5 vhodné při omezeném režimu řazení.

Dostupné převody jsou s výhodou uspořádány v předem stanoveném pořadí v tabulce založené na přidružených převodových poměrech, přičemž tato tabulka je uložena v paměti v ovládací jednotce, a přičemž vyhledávání vhodných převodů spočívá ve vyhledávání v tabulce.

Řešením podle vynálezu je tedy zlepšený způsob řazení, při němž se při požadavku automatického přeřazení vyvolá vyhledávání vhodného převodu v tabulce převodů, při němž se vyhledá použitelný převod z dostupných převodů. V případě přeřazení nahoru je požadavek vyhledávání veden vzestupným směrem z nejnižšího do nejvyššího převodu a v případě přeřazení 15 dolů je požadavek vyhledávání veden sestupným směrem od nejvyššího do nejnižšího převodu.

V každém případě je frekvence otáčení motoru, která by vznikla při použití určitého uvažovaného převodu, přezkoušena, aby se zjistilo, jestli bude v předem stanoveném rozmezí mezi horní a dolní hodnotou frekvence otáčení motoru. Požadavek, aby přeřazení nahoru způsobilo frekvenci otáčení motoru větší, než je předem stanovená minimální hodnota, a aby 20 přeřazení dolů způsobilo frekvenci otáčení motoru menší, než je předem stanovená maximální hodnota, vyvolá automatickou modifikaci v okamžiku přeřazení v případě ztráty některého z převodů. Modifikací v okamžiku přeřazení, kdy nastává nutnost přeřazení skokem, se přitom zamezí vzniku extrémně vysokých nebo nízkých frekvencí otáčení motoru, které by měly za následek eventuální poškození motoru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje blokové schéma převodového systému typu používajícího způsob řazení převodů podle vynálezu, obr. 2a a 2b diagramy závislosti frekvence otáčení vstupního hřídele na frekvenci otáčení 35 výstupního hřídele typické převodovky typu znázorněného na obr. 1 a obr. 3 vývojový diagram použitý pro porozumění způsobu řazení podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna automatická složená převodovka 10 rozsahového typu. Složená převodovka 10 sestává z vícestupňové hlavní převodové části zapojené v sérii s vícestupňovou pomocnou částí rozsahového typu. Složená převodovka 10 má výstupní hřídel 12 poháněný 45 motorem, například vznětovým motorem E, přes selektivně vypínatelnou třecí hlavní spojku C, která je normálně v záběru. Hlavní spojka C má hnací část připojenou ke klikovému hřídeli motoru E a hnanou část připevněnou ke vstupnímu hřídeli 12 složené převodovky JO. Motor E je ovládán manuálním ovládáním přívodu paliva plynovým pedálem (neznázoměno) a hlavní spojka C je manuálně ovládána spojkovým pedálem a podobně (neznázoměno). Na vstupním 50 hřídeli 12 složené převodovky 10 je s výhodou upravena brzda B, která je v činnosti při nadměrném stlačení spojkového pedálu, pro umožnění rychlejšího přeřazení nahoru. Výstupní hřídel 14 složené převodovky 10 je poháněn přes její převody, přičemž jeho frekvence otáčení je menší než frekvence otáčení vstupního hřídele 12 o právě zařazený převod.

-2 CZ 287847 B6

Přeřazení složené převodovky 10 se provádí ovládáním elektronické ovládací jednotky 16, s výhodou na bázi mikroprocesoru, která přijímá signály z mnoha čidel, mezi nimiž jsou čidlo 18 frekvence otáčení vstupního hřídele 12 a čidlo 20 frekvence otáčení výstupního hřídele 14 složené převodovky 10. Na obr. 1 jsou dále znázorněna úsečkami zakončenými šipkami vedení jednotlivých čidel, která nejsou blíže označena, ale jedná se například o čidlo ovládání rozsahové části složené převodovky 10, čidlo frekvence otáčení hlavního hřídele převodovky, teplotní čidlo, čidlo polohy řadicích vedení atd. Elektronická ovládací jednotka 16 přijímá vstupní signály z řadicího mechanismu 22 typu XY a vysílá do něj ovládací signály, aby provedl přeřazení, jak je blíže popsáno například v patentu US 4 873 881. Elektronická ovládací jednotka 16 rovněž přijímá vstupní signály z ovládacího panelu 24 s řadicí konzolou a displejovou jednotkou a vysílá do něj ovládací signály, a to buď přímo nebo, jak je znázorněno na obr. 1, přes datový spoj, spojující elektronickou ovládací jednotku 16 s analytickým systémem 26, který je přímo připojen k ovládacímu panelu 24. Ovládací panel 24 poskytuje informace o daném stavu řidiči a je rovněž opatřen tlačítky Up a Down pro manuální přeřazování složené převodovky 10, když je ovládací panel 24 v poloze H, znamenající zapnutou polohu. U ovládacího panelu 24 může být dále upraven displejový modul 28 pro řidiče, na kterém je zobrazena zařazená rychlost neboli převodový stupeň a může být opatřen šipkami, znázorňujícími, zda se jedná o přeřazení nahoru nebo dolů. Další detaily týkající se složené převodovky 10 ajejího ovládacího systému jsou uvedeny v patentech US 5 109 721 a 5 050 079 a v patentech v těchto spisech uvedených.

Na obr. 2a a 2b jsou znázorněny diagramy závislosti frekvence otáčení výstupního hřídele 14 složené převodovky 10 jako funkce frekvence otáčení jejího vstupního hřídele 12 a to pro 10-rychIostní složenou převodovku 10 typu znázorněného na obr. 1. Na obr. 2a se předpokládá provedení automatického přeřazení nahoru na další převodový stupeň, když frekvence otáčení vstupního hřídele 12 (výstupní frekvence motoru E) dosáhne 1600 min'¹. Na obr. 2b se předpokládá provedení automatického přeřazení dolů, když výstupní frekvence otáčení motoru E klesne pod 1200 min'¹. Zde udávané výstupní frekvence otáčení motoru E jsou pouze příkladné a pro jiná uspořádání složené převodovky 10 se mohou samozřejmě lišit. Jak je znázorněno na obr. 2a a 2b, nemění se frekvence otáčení výstupního hřídele 14 složené převodovky 10 při přeřazování z existujícího převodového stupně na nejbližší vyšší nebo nižší stupeň ideálně.

Sklon úseček na obr. 2a a 2b odpovídá poměru mezi frekvencí otáčení vstupního hřídele 12 a výstupního hřídele 14, danému příslušným převodovým poměrem neboli rychlostním stupněm, uvedeným v následující tabulce 1.

rychlost	poměr	krok v %
10.	0,74
9.	1,00	36
8.	1,36	35
7.	1,83	34
6.	2,46	35
5.	3,32	34
4.	4,46	36
3.	6,07	35
2.	8,18	34
1.	10,99

Sklony čárkovaných prodloužení 8. a 10. rychlostního stupně znázorňují modifikaci v okamžiku řazení, které je zapotřebí, když 9. rychlostní stupeň není možno zařadit vzhledem kjeho poruše. Jestliže se složená převodovka 10 přeřadí na 10. rychlostní stupeň, když výstupní frekvence otáčení motoru E dosáhne v 8. rychlostním stupni hodnoty 1600 min'¹, klesne ihned výsledná výstupní frekvence otáčení motoru E na hodnotu menší než 900 min’¹. To je však nežádoucí, vzhledem k nemožnosti synchronizace nového převodového poměru. Jestliže však, jak je doposud známé, je požadavek pro přeřazení nahoru jen takový, že výsledná výstupní frekvence otáčení motoru E má být menší než 1600 min'¹, bude 10. rychlostní stupeň kvalifikován jako oprávněný, avšak byl by zvolen příliš brzy. Přidáním dalšího požadavku, kterým je, že výsledná výstupní frekvence otáčení motoru E musí být vyšší, než předem stanovená minimální hodnota, jako například 900 min'¹, nebude 10. rychlostní stupeň zvolen jako použitelný převod do té doby, 5 dokud výstupní frekvence otáčení motoru E nedosáhne v 8. rychlostním stupni hodnoty přibližně 1646 min'¹. Tímto způsobem při vnesení požadavku minimální frekvence otáčení motoru E do kritérií pro automatické přeřazení nahoru automaticky nastane modifikace frekvence otáčení z hodnoty přibližně 1600 min'¹ na přibližně 1640 min'¹.

ío Podobně, když není možno z důvodu poruchy přeřadit na 9. rychlostní stupeň při automatickém přeřazení dolů z 10. rychlostního stupně, je možno přeřadit z 10. rychlostního stupně na 8. rychlostní stupeň pouze tehdy, jestliže výsledná výstupní frekvence otáčení motoru E není větší, než minimální hodnota 1200 min'¹, avšak když není menší, než předem stanovená maximální hodnota, například 1850 min'¹. Tento přídavný požadavek automaticky modifikuje okamžik, ve kterém je umožněno přeřazení dolů z 10. na 8. rychlostní stupeň, v případě nedostupnosti 9. rychlostního stupně, z hodnoty 1200 min'¹ na asi 1011 min'¹. Aby mohlo nastat automatické přeřazení, musí být obecně výsledná frekvence otáčení vstupního hřídele 12, to jest frekvence otáčení vstupního hřídele 12 nejbližšího dostupného rychlostního stupně, mezi horní a dolní mezní hodnotou, například mezi 900 min'¹ a 1850 min'¹ pro složenou převodovku 10, která má převodové poměry neboli rychlostní stupně uvedené v tabulce 1, za předpokladu obvyklých vlastností motoru E. Výpočet pro stanovení frekvence otáčení v okamžiku přeřazení je následující:

^,snejbliž5ího dostupného převodu = ^iszařazeného převodu poměr nejbližšího dostupného převodu poměr zařazeného převodu kde IS je frekvence otáčení vstupního hřídele 12. Okamžiky přeřazení nahoru a dolů jsou tímto způsobem modifikovány tak, že se vychází z dostupných převodových stupňů složené převodovky 10. Jinými slovy, okamžiky přeřazení nenastanou do té doby, dokud není zvolen nejbližší dostupný převodový stupeň.

Na obr. 3 je znázorněn způsob řazení podle vynálezu, neboli způsob volby převodů, ve vývojovém diagramu počítače. Rozhodovací symbol neboli podmínka 30 znamená, že se zkoumá, jestli je požadováno přeřazení nahoru ze zařazeného převodového poměru, jestliže je frekvence otáčení vstupního hřídele 12 složené převodovky 10 (frekvence otáčení motoru E), snímaná čidlem 18, větší než 1600 min'¹, načež jestli tomu tak je, se provede příkazem 32 začátek hledání přezkušováním celé tabulky převodů, počínaje 1. převodovým stupněm složené převodovky 10 a konče posledním převodem neboli neutrálem N. Jak je dále uvedeno v podmínce 34, je první převodový stupeň, vyhledaný při uvedeném vyhledávání, který je použitelný, to znamená, že u něj neexistuje žádná porucha, který by bránila přeřazení nahoru na tento vyhledaný převodový stupeň, přezkoušen podle kritérií uvedených v podmínkách 36 a 38, to znamená, jestli je výsledná frekvence otáčení motoru E menší než maximální hodnota (podmínka 36 ) a jestli je výsledná frekvence otáčení motoru E větší než minimální hodnota (podmínka 38 ). Všechny převody složené převodovky 10 mohou být obsaženy ve vyhledávací tabulce i s jejich příslušnými převodovými poměry a provádí se zjišťování, jestli jsou schopny použití nebo jestli nejsou schopny použití vzhledem k poruše převodu nebo čidla. Alternativně může systém reagovat na poruchový stav vnesením omezeného režimu činnosti, kde tabulka je omezena pouze na ty převody, které jsou dostupné, to znamená, že existující tabulka může být

-4CZ 287847 B6 nahrazena novou tabulkou v případě poruchy, takže hledání probíhá pouze v dostupných převodech. V tomto případě není zapotřebí podmínka 34·

Jak je výše uvedeno, je každý dostupný převod, vyhledaný při automatickém vyhledávání pro přeřazení nahoru, přezkoušen na kritéria rozhodovacího bloku neboli podmínky 36 pro stanovení, jestli je výstupní frekvence otáčení motoru E, která by vznikla zařazením vyhledaného převodu, menší nebo rovná předem stanovené maximální hodnotě, například 1570 min'¹. Jestliže ano, potom je převodový poměr dále přezkoušen na kritéria stanovená rozhodovacím blokem neboli podmínkou 38, to jest jestli je výsledná výstupní frekvence otáčení motoru E větší než minimální hodnota, jinak vyhledávání pokračuje dál, dokud není vyhledán nejbližší další vhodný převod. Jestliže výstupní frekvence otáčení motoru E, která by vznikla použitím vyhledaného převodu, je nejen menší, než předem stanovená maximální hodnota požadovaná podmínkou 36, avšak je rovněž větší, než předem stanovená minimální hodnota, například 900 min¹, potom se provede příkazem 40 přeřazení na zvolený převod, jinak vyhledávání pokračuje stále dál, dokud není zvolen vhodný převod.

Pokud se týká opět rozhodovacího bloku neboli podmínky 30, tak jestliže není požadováno přeřazení nahoru, je v rozhodovacím bloku neboli podmínce 42 provedeno stanovení toho, jestli má být provedeno přeřazení dolů. Jestliže ne, program se zastaví. Jestliže je přeřazení dolů požadováno, to znamená, že výstupní frekvence otáčení motoru E (frekvence otáčení vstupního hřídele 12 složené převodovky 10), zjištěná čidlem 18 této frekvence, klesne pod předem stanovenou minimální hodnotu, například 1200 min¹, potom začne vyhledávání znázorněné příkazem 44 a podmínkou 46, kterou se zjistí, jestli je nějaký převod dostupný, celou tabulkou převodů v sestupném pořadí z neutrálu N na 1. stupeň, pro vyhledání nejbližšího dostupného převodu. Výstupní frekvence otáčení motoru E, která by vznikla zařazením nejbližšího dostupného převodu, se vypočítá násobením existující frekvence otáčení výstupního hřídele 14 převodovým poměrem vyhledaného převodu. Jestliže výstupní frekvence otáčení motoru E je větší, než předem stanovená minimální hodnota 900 min'¹ a menší, než předem stanovená maximální hodnota 1855 min¹, jak je požadováno rozhodovacími bloky neboli podmínkami 48 a 50, potom se provede příkazem 52 přeřazení na vyhledaný převod, jinak je přezkoušen nejbližší další dostupný převod.

Je tedy vidět, že způsob řazení převodů v převodovce podle vynálezu je způsobem řazení, který je přizpůsoben chybným stavům převodovky. Je zřejmé, že uvedený popis výhodného provedení způsobu řazení podle vynálezu je pouze příkladný a v jeho rámci je možno provádět různé modifikace, aniž by se vybočilo z rozsahu vynálezu, daného patentovými nároky.

Claims

1. Způsob řazení převodů v převodovém systému, v závislosti na požadovaném přeřazení, prováděný počítačem, přičemž převodový systém obsahuje převodovku (10) s mnoha převody, připojenou k motoru (E) s ovládáním přívodu paliva a ovládací jednotku (16), která je určena pro přijímání vstupních signálů z mnoha čidel (18, 20, 22), udávajících stav převodového systému a pro zpracování těchto signálů podle logických pravidel a pro vydávání výstupních povelových signálů do alespoň jednoho ovladače (22), vyznačující se tím, že se vyhledávají použitelné z dostupných převodů, uspořádaných v předem stanoveném pořadí, jako funkce směru požadovaného přeřazení a stanoví se nejbližší dostupný použitelný převod, stanoví se jemu odpovídající výstupní frekvence otáčení motoru, určí se, zda tato frekvence otáčení motoru splňuje předem stanovená kritéria tím, že je jednak menší, než předem stanovená maximální

-5CZ 287847 B6 frekvence otáčení motoru a jednak větší, než předem stanovená minimální frekvence otáčení motoru a ve vyhledávání a stanovení nejbližšího dostupného použitelného převodu se pokračuje do té doby, dokud jeden vyhledaný převod nesplňuje předem stanovená kritéria a tehdy se provede přeřazení ze současného převodu na tento vyhledaný převod.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že stanovení výstupní frekvence otáčení motoru zahrnuje výpočet výstupní frekvence otáčení motoru vynásobením současné výstupní frekvence otáčení motoru převodovým poměrem, odpovídajícím vyhledanému převodu děleným převodovým poměrem odpovídajícím současnému převodu.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se snímá přítomnost podmínek udávajících poruchu systému a jako reakce na snímání přítomnosti těchto podmínek se zavede omezený režim řazení systému, při němž se určuje, že pro použití je k dispozici méně převodů než všechny dostupné převody.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se t í m, že určování spočívá ve vyhledávání převodů vhodných pro použití stanovených uvedenou reakcí.

5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se t í m , že tabulka dostupných převodů

20 uspořádaných v předem stanoveném pořadí, založená na přidružených převodových poměrech a uložená v paměti v ovládací jednotce (16), se během reakce přetváří na novou tabulku, která je tvořena převody, které jsou stanoveny jako vhodné při omezeném režimu řazení.

6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že dostupné převody jsou uspořádány

25 v předem stanoveném pořadí v tabulce založené na přidružených převodových poměrech, přičemž tato tabulka je uložena v paměti v ovládací jednotce (16) a vyhledávání vhodných převodů spočívá ve vyhledávání v tabulce.