CZ289372B6

CZ289372B6 - Způsob a zařízení pro ovládání řazení automatického mechanického převodového systému

Info

Publication number: CZ289372B6
Application number: CZ19942154A
Authority: CZ
Inventors: Alan Richard Davis
Original assignee: Eaton Corporation
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 2002-01-16
Also published as: JPH07167281A; CN1052532C; AU7164794A; CA2131427C; EP0641959A2; KR100318246B1; ATE178128T1; ZA946777B; AU673277B2; RU2126508C1; EP0641959B1; DE69417321T2; RU94031897A; DE69417321D1; CA2131427A1; EP0641959A3; CZ215494A3; US5425284A; KR950008205A; ES2130364T3

Abstract

Zp sob a za° zen jsou ur eny pro ovl d n °azen automatick ho mechanick ho p°evodov ho syst mu (10). Podle v²hodn ho proveden zp sob/za° zen pro ovl d n definuje ok nko ((OS*GR.sub.T.n.) + K .>=. IS.sub.E.n. .>=. (OS*GR.sub.T.n.)) pro synchronn z b r (pro p°e°azen jin ne slo en p°e°azen nahoru) tak, e z b r zubov v²suvn spojky (C) nastane nebo bude m t tendenci nastat tehdy, kdy se vstupn h° del (16) ot frekvenc ot en (IS) rovnaj c se nebo m rn v t ne spr vn synchronn frekvence ot en (OS*GR.sub.T.n.) pro vytvo°en vn m n "n razu" p°i z b ru zubov v²suvn spojky (C).\

Description

Způsob a zařízení pro ovládání řazení automatického mechanického převodového systému

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro ovládání řazení automatického mechanického převodového systému vozidla, tedy záběru zubových výsuvných spojek v alespoň částečně automatizovaném mechanickém převodovém systému vozidel. Přesněji řečeno, vynález se týká způsobu a zařízení pro ovládání automatického mechanického převodového systému vozidla, jímž se způsobí uvedení zubových výsuvných spojek převodovky do záběru v okamžiku, kdy hnaný člen spojky vstupního hřídele převodovky, neboli výstupního hřídele motoru, se otáčí frekvencí otáčení mírně větší (s výhodou o asi 10 až 50 min'¹), než je frekvence otáčení členu spojky, spojeného s výstupním hřídelem převodovky.

Dosavadní stav techniky

Plně nebo částečně automatizované mechanické převodové systémy pro automobily, jako jsou velmi těžké tahače návěsová vozidla, jsou velmi dobře známé, viz například patenty US

361 060, 4 595 986, 4 614 126, 4 648 290, 4 676 115, 4 784 01, 4 874 881, 4 899 607,

050 427 a 5 136 897. Krátce řečeno, tyto automatické převodové systémy používají obvykle snímače pro dodávání informace, například o způsobu pohonu neboli volbě řazení, o poloze plynového pedálu, aktuálně zařazeného převodového poměru a o frekvenci otáčení motoru, vstupního hřídele a/nebo výstupního hřídele do ovladače. Tento ovladač, jehož základem je obvykle mikroprocesor, zpracovává tyto vstupní informace podle předem stanovených logických pravidel, aby potom vydal povelové výstupní signály do různých ovladačů, jako je například palivové zařízení pro dodávání paliva do motoru, ovladač hlavní spojky a/nebo ovladač řazení převodovky. Ovládání přívodu paliva do motoru, vstupního hřídele nebo brzdy motoru a/nebo synchronizační zařízení bylo obvykle používáno pro uvedení vstupního hřídele a jeho přiřazených ozubených převodů do otáčení frekvencí otáčení v podstatě synchronní s frekvencí otáčení výstupního hřídele a pro zařazení zamýšleného převodového poměru.

Z hlediska známých časových konstant neboli dob odezvy různých ovladačů, když se frekvence otáčení (IS) vstupního hřídele převodovky přiblížila takzvanému synchronnímu okénku, to jest součinu frekvence otáčení výstupního hřídele a číselné hodnoty zamýšleného převodového poměru (OS*GR_TARGet) plus nebo mínus akceptovatelná hodnota (obvykle asi ± 40 min^-1), byl vydán zubovým výsuvným spojkám, potřebným pro zařazení zamýšleného převodového poměru, povel pro záběr s očekáváním, že předpokládaná frekvence otáčení (ISe) vstupního hřídele bude v přijatelném rozsahu, když členy zubových výsuvných spojek pro zamýšlený převodový poměr se dostanou do počátečního záběru. Číselná hodnota GRjarget zamýšleného převodového poměru bude dále zkráceně uváděna jako GR_T.

I když známá ovládání automatických mechanických převodových systémů byla v podstatě dostačující a bylo jimi možno dosáhnout velmi dobře synchronizovaného záběru zubových výsuvných spojek, nebyla úplně úspěšná, protože zejména u řazení směrem dolů měly zubové výsuvné spojky, potřebné pro zařazení zamýšleného převodového poměru, tendenci zabírat tehdy, když se člen zubové výsuvné spojky, který je v hnacím vztahu se vstupním hřídelem, otáčel frekvencí otáčení nižší než byla frekvence otáčení členu zubové výsuvné spojky, který je v hnacím vztahu s výstupním hřídelem převodovky. Záběr zubových výsuvných spojek, když je frekvence otáčení vstupního hřídele trochu menší, než přesně synchronní frekvence otáčení, způsobí mírné zpomalení vozidla, což však není příjemné řidiči tak, jako mírný náraz, který vznikne ze záběru zubových výsuvných spojek, když se vstupní hřídel otáčí frekvencí otáčení mírně vyšší, než je správná synchronní frekvence otáčení.

- 1 CZ 289372 B6

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob ovládání řazení automatického mechanického převodového systému vozidla typu sestávajícího z vícerychlostní mechanické převodovky s mnoha volitelnými převodovými poměry, z nichž každý má pár členů zubových výsuvných spojek s ním spojený a uveditelný do záběru a ze záběru, přičemž převodovka má vstupní hřídel hnacím způsobem připojený k primárnímu motoru kluznou spojkou a výstupní hřídel pro hnací připojení k hnacím kolům vozidla, základní jednotku pro příjem vstupních signálů udávajících frekvenci otáčení vstupního hřídele a frekvenci otáčení výstupního hřídele a pro jejich zpracování podle předem stanovených logických pravidel pro vydávání povelových výstupních signálů do ovladačů systému, zahrnujících ovladač převodovky pro provádění selektivního uvádění zvolených párů členů zubových výsuvných spojek do záběru a ze záběru, přičemž ovladač převodovky má dobu odezvy tvořenou dobou potřebnou pro reakci ovladače převodovky na výstupní povelový signál a pohyb zvoleného páru členů zubové výsuvné spojky z normální nezáběrové polohy do polohy začátku záběru zubů, podle vynálezu, jehož podstatou je, že povelové výstupní signály do uvedených ovladačů pro vyvolání záběru páru členů zubové výsuvné spojky potřebné pro zamýšlený převodový poměr se vydávají pouze tehdy, když výraz (OS*GRt) + K > ISe ž (OS*GR_T) je pravdivý, kde

OS = frekvence otáčení (v min'¹) výstupního hřídele,

GRt = číselná hodnota zamýšleného převodového poměru,

K = kladná frekvence otáčení a

ISe = očekávaná frekvence otáčení (v min’¹) vstupního hřídele v okamžiku počátečního záběru zubů páru členů zubové výsuvné spojky potřebné pro zamýšlený převodový poměr.

Podle výhodného provedení se očekávaná frekvence otáčení určí jako funkce vstupních signálů udávajících frekvenci otáčení vstupního hřídele a frekvence otáčení výstupního hřídele a doby odezvy.

Kladná frekvence otáčení je alespoň 30 min'¹, zejména alespoň 40 min’¹.

Kluzná hlavní spojka je s výhodou provedena jako třecí spojka.

Centrální základní jednotka je s výhodou provedena na bázi mikroprocesoru.

Mechanický převodový systém s výhodou navíc obsahuje selektivně aktivovanou brzdu pro selektivní zpomalení frekvence otáčení vstupního hřídele.

Primárním motorem je s výhodou vznětový motor s regulací přívodu paliva.

Převodovka je složenou převodovkou rozsahového typu a, pouze pro její přeřazení nahoru, je uvedený způsob dále charakterizován vyvoláním záběru páru členů zubové výsuvné spojky potřebné pro zamýšlený převodový poměr pouze tehdy, když výraz (OS*GR_T) > ISe - (OS*GR-r) - Y je pravdivý, kde Y = kladná frekvence otáčení.

Podstatou zařízení pro ovládání řazení automatického mechanického převodového systému vozidla podle vynálezu je, že obsahuje prostředek pro vydávání povelových výstupních signálů do uvedených ovladačů pro vyvolání záběru páru členů zubové výsuvné spojky potřebné pro zamýšlený převodový poměr pouze tehdy, když výraz

-2CZ 289372 B6 (OS*GR_T) + K > IS_E > (OS*GR_T) je pravdivý, kde

OS = frekvence otáčení (v min¹) výstupního hřídele,

GR_T = číselná hodnota zamýšleného převodového poměru,

K = kladná frekvence otáčení a

IS_E = očekávaná frekvence otáčení (v min^-1) vstupního hřídele v okamžiku počátečního záběru zubů páru členů zubové výsuvné spojky potřebné pro zamýšlený převodový poměr.

Způsob a zařízení podle vynálezu pro ovládání řazení plně nebo částečně automatického mechanického převodového systému, a to jak pro řazení nahoru, tak i dolů, mají tedy tendenci způsobit záběr zubové výsuvné spojky tehdy, když se vstupní hřídel otáčí frekvencí otáčení (IS) rovnající se nebo mírně větší než je přesně synchronní frekvence otáčení (OS*GR_T). Jak již bylo uvedeno, výsledkem toho bude ve vozidle dojem mírného vnímání nárazu při záběru zubové výsuvné spojky, čehož, jak bylo zjištěno, je velmi zapotřebí.

Podle výhodného provedení vynálezu je této skutečnosti dosaženo změnou synchronního okénka z (OS*GR) + K > IS > (OS*GR) - K na (OS*GR) + K > IS > (OS*GR), kde

IS = frekvence otáčení vstupního hřídele,

OS = frekvence otáčení výstupního hřídele,

GR = číselná hodnota redukce převodu v zamýšleném převodovém poměru a

K = kladná konstanta (asi 20 až 40 min^-1).

Hodnota toleranční konstanty K se zvolí jako funkce nejhrubšího akceptovatelného přeřazení, jak je například uvedeno v patentu US 5 052 535. Jak bude podrobněji uvedeno dále, hodnota konstanty K může být rovněž funkcí číselné hodnoty zamýšleného převodového poměru.

Jako alternativní, poněkud méně žádoucí, provedení podle vynálezu, jestliže ovladače nejsou dostatečně citlivé na záběr zubových výsuvných spojek ve výše popsaném synchronním okénku, může být synchronní okénko definováno jako (OS*GR) + K > IS > (OS*GR) - (K/X), kde

X = kladné číslo větší než 1.

Například, jestliže je K = 30 a X = 2, potom bude synchronní okénko (OS*GR) + 30 > IS > (OS*GR) - 15 a systém bude mít dvě až jednu tendenci (to jest asi 67 %) pro záběr zubových výsuvných spojek s nárazem.

Jako další alternativní provedení, při nízkých převodových poměrech (vyšších číselných redukcích převodů), se hodnota konstanty K může měnit s hodnotou číselné redukce převodu zamýšleného převodového poměru do té doby, dokud není dosaženo minimální hodnoty, jako například 30 min'¹.

Podle dalšího provedení, kde je definováno minimální celkové synchronní okénko Y (jako například 45 min'¹), je konstanta K funkcí číselné redukce převodu s minimální hodnotou (jako například 30 min¹) a synchronní okénko je definováno jako (OS*GR) + K > IS > (OS*GR), jestliže je K > Y, a (OS*GR) + K > IS > (OS*GR) - (Y-K), jestliže je K < Y. ^V

V praxi, protože frekvence otáčení vstupního hřídele se pro dosažení synchronní frekvence otáčení všeobecně zvyšuje při řazení dolů a všeobecně snižuje pro dosažené synchronní frekvence otáčení při řazení nahoru, budou povelové signály pro záběr zubové výsuvné spojky

-3CZ 289372 B6 mírně zpožděné pro řazení dolů a popřípadě mírně s předstihem pro řazení nahoru, při ovládání způsobem a zařízením podle vynálezu, oproti známým provedením.

Možná výjimka zvýše uvedených provedení může nastat u složených převodovek takzvaného rozsahového typu, viz například patent US 5 193 410, kde při přeřazení složené převodovky rozsahového typu nahoru, pro zajištění náležité činnosti synchronizačních zařízení rozsahové části, může být kvalita řazení ohrožena uváděním do záběru zubové výsuvné spojky pro zamýšlený převodový poměr hlavní převodové části složené převodovky, takže (OS*GR) > IS > (OS*GR) - Z, kde Z je kladnou hodnotou frekvence otáčení v min'¹. V následujícím popisu příkladných výhodných provedení bude tato možná výjimka vysvětlena.

Způsob a zařízení podle vynálezu pro ovládání řazení alespoň částečně automatického mechanického převodového systému vozidla způsobí postupný záběr nebo tendenci k záběru zubových výsuvných spojek při frekvenci otáčení vstupního hřídele převodovky rovnající se nebo mírně větší, než je přesně synchronní frekvence otáčení vstupního hřídele převodovky pro záběr zamýšleného převodového poměru (GRt) při aktuální frekvenci otáčení (OS) výstupního hřídele převodovky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje schematicky automatický mechanický převodový systém typu zvlášť dobře vhodného pro ovládání způsobem a zařízením podle vynálezu, obr. 2 schematicky mechanický převodový systém vozidla ovládaný způsobem a zařízením podle vynálezu, obr. 3 částečný příčný řez obvyklou sestavou zubové výsuvné spojky, použité v automatických mechanických převodových systémech podle obr. 1 a 2, obr. 4 schematicky vývojový diagram způsobu a zařízení podle vynálezu a obr. 5 tabulku znázorňující číselné redukční převodové poměry a obvyklé hodnoty toleranční konstanty pro převodovku typu znázorněného na obr. 1 a 2.

Příklady provedení vynálezu

V následujícím popisu bude pro snazší pochopení použita určitá terminologie, která však není nijak omezující. Slova nahoru, dolů, doprava a doleva označují na výkresech směr, na nějž se uvádí odkaz. Slova dovnitř a ven se týkají směrů do geometrického středu zařízení a z něj. Uvedená terminologie bude obsahovat výše uvedená slova, jejich odvozeniny a slova podobného významu.

Výraz složená převodovka je použit pro označení převodovky pro změnu rychlostí nebo pro změnu převodů, sestávající z vícerychlostní hlavní převodové části sdopřednými rychlostmi a z vícerychlostní pomocné převodové části, které jsou zapojeny v sérii, přičemž zvolená redukce převodu v hlavní převodové části může být složena s další zvolenou redukcí převodu v pomocné převodové části. Sestava synchronizované spojky a slova podobného významu označují sestavu spojky použitou pro neotočné připojení zvoleného ozubeného kola k hřídeli pomocí zubové výsuvné spojky, pří němž se prováděnému záběru zubové výsuvné spojky brání do té

-4CZ 289372 B6 doby, dokud její členy se neotáčejí v podstatě synchronní frekvencí otáčení, a u níž jsou u jejích členů použity třecí prostředky s velkou kapacitou, které při vyvolání záběru zubové výsuvné spojky jsou dostatečné pro způsobení otáčení jejích členů a všech členů otáčejících se snimi v podstatě synchronní frekvencí otáčení.

Výraz řazení nahoru znamená přeřazení z nižšího převodového poměru na vyšší převodový poměr. Výraz řazení dolů znamená přeřazení z vyššího převodového poměru na nižší převodový poměr.

Automatický mechanický převodový systém 10 vozidla, znázorněný na obr. 1 a 2, je zvlášť dobře vhodný pro ovládání způsobem a zařízením podle vynálezu. Plně a částečně automatické mechanické převodové systémy jsou dobře známé, viz například patenty US 4 361 060, 4 595 986,4 614 126, 4 648 290,4 676 115,4 784 019, 5 053 961 a 5 136 897.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn automatický mechanický převodový systém 10, sestávající z automatické vícerychlostní převodovky 11 s ozubenými koly, poháněné motorem E s regulací přívodu paliva, například vznětovým motorem, přes spojku, například kluznou hlavní spojku C provedenou jako třecí spojka. Výstupem z převodovky lj. je výstupní hřídel 90, který je upraven pro hnací spojení s příslušnou komponentou vozidla, kterou může být diferenciál hnací nápravy nebo podobně, jak je dobře známo.

Klikový hřídel 20 motoru E pohání hnací lamely 18 kluzné hlavní spojky C, které jsou uváděny do třecího záběru s hnanými lamelami 22 pro pohon vstupního hřídele 16 převodovky 1L

Výše zmíněné převodové komponenty jsou ovládány a/nebo monitorovány několika zařízeními, z nichž každé bude krátce popsáno dále. Tato zařízení zahrnují: monitorovací sestavu 21 pro monitorování otevření škrticí klapky neboli polohy THL plynového pedálu, která snímá nastavení této polohy THL řidičem, dále ovladač 23 pro regulaci přívodu paliva dodávaného do motoru E, dále snímač 25 frekvence otáčení motoru E, dále ovladač 27, který provádí záběr a rozpojení kluzné hlavní spojky C a který může rovněž dodávat informaci o stavu kluzné hlavní spojky C, dále snímač 98 frekvence otáčení vstupního hřídele 16, dále ovladač 29 převodovky 11, který provádí její přeřazování na zvolený převodový poměr a který vydává signál udávající neutrální stav a/nebo aktuálně zařazený převodový poměr, a konečně snímač 100 pro snímání frekvence otáčení výstupního hřídele 90.

Ovladač 27 kluzné hlavní spojky C může být dobře známého typu, viz například výše uvedené patenty US 4 874 881 a 4 899 607.

Výše uvedená zařízení dodávají informace do a/nebo přijímají povelové signály z centrální základní jednotky 31 (CPU). Tato centrální základní jednotka 31 může obsahovat analogové a/nebo digitální elektronické výpočetní a logické obvody, jak je dobře známo. S výhodou může základ této centrální základní jednotky 31 tvořit mikroprocesor, viz například výše uvedený patent US 4 595 986. Centrální základní jednotka 31 bude rovněž přijímat informace z ovladače 33 řazení, kterým řidič vozidla může zvolit zpátečku (R), neutrál nebo dopředný pohon (D) jako způsob činnosti vozidla. Zdroj elektrického proudu (neznázoměný) a/nebo zdroj tlakové tekutiny (neznázoměný) slouží pro dodávání elektrické a/nebo pneumatické energie do různých snímacích funkčních a/nebo zpracovávacích jednotek.

Hnací a převodové komponenty a ovladače výše popsaného typu jsou známé a podrobněji jsou uvedeny například v patentech US 4 959 986, 4 576 065, 4 445 393. Snímače 25, 98 a 100 mohou mít jakoukoli známou konstrukci pro vytváření analogových nebo digitálních signálů proporcionálních s parametry, které monitorují. Podobně ovladače 23, 27 a 29 mohou být jakéhokoli známého elektrického, pneumatického nebo elektropneumatického typu pro

-5CZ 289372 B6 provádění operací v závislosti na povelových výstupních signálech z centrální základní jednotky 31·

Navíc k přímým vstupům může být centrální základní jednotka 31 opatřena soustavou obvodů pro rozlišování vstupních signálů z alespoň snímačů 25 a/nebo 98 pro vytvoření vypočteného signálu udávajícího zrychlení a/nebo zpomalení frekvence otáčení motoru E, vstupního hřídele 16 a/nebo výstupního hřídele 90 převodovky H· Centrální základní jednotka 31 může být rovněž opatřena obvody a logickými pravidly pro porovnávání vstupních signálů ze snímačů 98 a 100 pro jejich ověřování a pro zjištění, že převodovka 11 je v záběru v příslušném převodovém poměru.

Konstrukční detaily automatické převodovky 11 jsou znázorněny na obr. 2. Složená převodovka H sestává z vícerychlostní hlavní převodové části 12 zapojené v sérii s pomocnou převodovou částí 14 rozsahové typu. Převodovka 11 je umístěna ve skříni H a obsahuje vstupní hřídel 16, poháněný primárním motorem, jakým může být vznětový motor E, přes selektivně rozpojovanou kluznou hlavní spojku C, která je normálně v záběru, jejíž vstupní část, tvořená hnacími lamelami 18, je připojena ke klikovému hřídeli 20 motoru E, a jejíž hnaná část, tvořená hnanými lamelami 22, je připevněna ke vstupnímu hřídeli 16 převodovky U.

Brzda B vstupního hřídele 16, ovládaná centrální základní jednotkou 31, je upravena s výhodou pro provedení rychlejšího přeřazení nahoru, jak je dobře známo.

Převodovky podobné mechanické převodovce 11 jsou velmi dobře známé, viz například patenty US 3 105 395, 3 283 613,4 754 665 a 5 193 410.

V hlavní převodové části 12 nese vstupní hřídel 16 vstupní ozubené kolo 24 pro současný pohon několika v podstatě identických předlohových sestav 26 a 26A v podstatě identickými frekvencemi otáčení. Tyto dvě v podstatě identické předlohové sestavy 26 a 26A jsou upraveny na diametrálně protilehlých stranách hlavního hřídele 28, který je v podstatě koaxiální se vstupním hřídelem 16. Každá z předlohových sestav 26, 26A sestává z předlohového hřídele 30 uloženého pomocí ložisek 32 a 34 ve skříni H, z níž je schematicky znázorněna jen část. Každý předlohový hřídel 30 je opatřen identickou skupinou předlohových ozubených kol 38, 40, 42, 44, 46 a48, která jsou kněmu připevněna pro otáčení sním. Na hlavním hřídeli 28 jsou volně uložena ozubená kola 50, 52, 54, 56 a 58, která jsou selektivně připojitelná k hlavnímu hřídeli 28 pro otáčení s ním, a to vždy pouze jedno z nich. Tato ozubená kola 50, 52, 54, 56 a 58 jsou selektivně, vždy po jednom, připojována k hlavnímu hřídeli 28 pomocí zubových výsuvných spojek 60, 62 a 64. Zubová výsuvná spojka 60 může být rovněž použita pro připojení vstupního ozubeného kola 24 k ozubenému hřídeli pro vytvoření přímého hnacího vztahu mezi vstupním hřídelem 16 a hlavním hřídelem 28.

Zubové výsuvné spojky 60, 62 a 64 jsou axiálně přesunovány pomocí řadicích vidlic spojených s ovladačem 29 převodovky, jak je běžně známé. Zubové výsuvné spojky 60, 62 a 64 mohou být dobře známými dvojčinnými nesynchronizovanými zubovými výsuvnými spojkami.

Ozubené kolo 58 je určeno pro zpátečku a je v neustálém záběru s předlohovými ozubenými koly 48 přes (neznázoměná) vložená ozubená kola. Je nutno poznamenat, že i když hlavní převodová část 12 poskytuje pět volitelných dopředných převodových poměrů, nejnižší dopředný převodový poměr, jmenovitě ten převodový poměr, který vznikne hnacím připojením ozubeného kola 56 k hlavnímu hřídeli 28, jestliže je často převodovým poměrem s velkou redukcí, je považován za nízký neboli plouživý převod, který se používá pouze pro start vozidla za těžkých podmínek a obvykle se nepoužívá v rozsahu vysokých převodů. Tudíž, i když hlavní převodová část 12 poskytuje pět dopředných rychlostí, je obvykle označována jako čtyři plus jedna, protože pouze čtyři z dopředných rychlostí se skládají s pomocnou převodovou částí 14 rozsahového typu, která je použita s hlavní převodovou částí 12.

-6CZ 289372 B6

Zubové výsuvné spojky 60, 62, 64 jsou třípolohovými spojkami proto, že mohou zaujmout středovou nezáběrovou polohu, jak je znázorněno, nebo záběrovou polohu úplně vpravo nebo úplně vlevo, a to pomocí ovladače 29 převodovky H. Jak je dobře známo, může být v záběru v daném okamžiku pouze jedna z těchto zubových výsuvných spojek 60. 62. 64, přičemž hlavní převodová část 12 je opatřena (neznázoměnými) blokovacími prostředky, které blokují zbylé výsuvné spojky v neutrální poloze.

Pomocná převodová část 14 rozsahového typu obsahuje dvě v podstatě identické předlohové sestavy 74, 74A, z nichž každá sestává z předlohového hřídele 76 uloženého pomocí ložisek 78 a 80 ve skříní H a nesoucího dvě předlohová ozubená kola 82 a 84, pevně s ním spojená pro otáčení s ním. Předlohová ozubená kola 82 jsou neustále v záběru s nosným rozsahovým/výstupním ozubeným kolem 86, zatímco předlohová ozubená kola 84 jsou neustále v záběru s výstupním ozubeným kolem 88, které je otočně připojeno k výstupnímu hřídeli 90.

Pro připojování buď nosného rozsahového/výstupního ozubeného kola 86 k hlavnímu hřídeli 28 pro nízké rychlosti nebo výstupního ozubeného kola 88 k hlavnímu hřídeli 28 pro přímou činnost neboli činnost převodovky 11 ve vysokém rozsahu je upravena dvoupolohová synchronizovaná spojka 92, která je axiálně přestavována pomocí (neznázoměné) řadicí vidlice a ovladač 96 řazení.

Ačkoli je pomocná převodová část 14 rozsahového typu znázorněná jako dvourychlostní, která používá přímé nebo šikmé ozubení, je zřejmé, že řešení podle vynálezu může být aplikováno na složené převodovky, které používají pomocné převodové části dělicího nebo kombinovaného/dělicího typu, které mají tři nebo více volitelných převodových poměrů a/nebo používají planetový převod. Rovněž kterákoli ze zubových výsuvných spojek 60, 62 nebo 64 může být synchronizovanou spojkou a převodové části 12 a/nebo 14 mohou být typu pouze s jedním předlohovým hřídelem.

Na obr. 3 je znázorněna typická konstrukce zubové výsuvné spojky 62, 64, použité u velmi těžkých mechanických převodovek s ozubenými koly typu automatizovaného ovládacím způsobem a zařízením podle vynálezu. Stručně řečeno, je vidět, že ozubená kola 54 a 56 jsou volně uložena na hlavním hřídeli 28 a jsou udržována v předem stanovené axiální poloze vůči hlavnímu hřídeli 28 pomocí distančních členů 102, což je podrobněji popsáno v patentech US 3 894 621 a 4 949 589. Zubové výsuvné spojky 62 a 64 jsou opatřeny vnitřním drážkováním 104, které je kluzně v záběru s vnějším drážkováním 106, upraveným na vnějším průměru hlavního hřídele 28. Zubové výsuvné spojky 62 a 64 jsou axiálně přesouvány na hlavním hřídeli 28 pomocí řadicích vidlic 108 a 110, ovládaných ovladačem 29 převodovky H. Zubová výsuvná spojka 62 je opatřena ozubením 112. které může být selektivně uváděno do záběru s ozubením 114 upraveným na ozubeném kole 54. Zubová výsuvná spojka 64 je opatřena ozubením 116, které může být selektivně uváděno do záběru s ozubením 118 upraveným na ozubeném kole 56.

Pro dosažení hladkého připojení ozubeného kola 54 k hlavnímu hřídeli 28 je nutno zubovou výsuvnou spojku 62 přesunout doprava, aby se dostalo ozubení 112 do záběru s ozubením 114 v okamžiku, kdy se ozubené kolo 54 otáčí frekvencí otáčení, která se v podstatě rovná frekvenci otáčení hlavního hřídele 28 a zubové výsuvné spojky 62, která se otáčí s ním. Za předpokladu, že pomocná převodová část 14 rozsahového typu zůstane v záběru buď ve svém vysokém nebo nízkém převodovém poměru, bude frekvence otáčení zubové výsuvné spojky 62 a hlavního hřídele 28 určena převodovým poměrem pomocné převodové části 14 a frekvencí otáčení (OS) výstupního hřídele 90. V průběhu doby změny převodového poměru v hlavní převodové části 12 zůstane základní rychlost vozidla, a proto i frekvence otáčení výstupního hřídele 90, v podstatě konstantní. Frekvence otáčení ozubených kol 54 a 56 je funkcí jejich převodových poměrů a frekvence otáčení (IS) vstupního hřídele 16. Proto pro dosažení v podstatě synchronního stavu pro záběr jednoho z ozubených kol 54, 56 je frekvence otáčení vstupního hřídele 16 modulována

-7CZ 289372 B6 regulováním přívodu paliva do motoru E a/nebo činností brzdy B pro řazení nahoru. Jak je velmi dobře známé, při přesně synchronních stavech pro záběr příslušného zamýšleného převodového poměru je IS = OS x GR_T a, jestliže kluzná hlavní spojka C je plně v záběru bez prokluzu, je ES = IS = OS x GR_T. V praxi může být akceptovatelného přeřazení dosaženo tehdy, jestliže jsou členy zubové výsuvné spojky mimo synchronní stav o předem stanovenou velikost, jako například od 20 až 40 min'¹. Proto synchronní okénko pro záběr příslušného zamýšleného převodového poměru bude IS = (OS x GR_T) ± 20 až 40 min'¹.

U známých plně nebo částečně automatických převodových systémů byla reakční doba různých ovladačů známou nebo určenou hodnotou, jako byla rychlost změny frekvence otáčení motoru a/nebo vstupního hřídele. Na základě těchto parametrů, když se vstupní hřídel přiblížil v podstatě synchronní frekvenci otáčení, vydala centrální základní jednotka 31 povelové výstupní signály do různých ovladačů pro vyvolání přeřazení na zvolený zamýšlený převodový poměr s očekáváním, že zuby výsuvné spojky se dostanou do záběru v okamžiku, kdy předpokládaná frekvence otáčení (IS_E) vstupního hřídele by se rovnala součinu zamýšleného převodového poměru a frekvence otáčení výstupního hřídele plus nebo mínus předem stanovená konstantní hodnota.

I když známá ovládání automatických mechanických převodových systémů vozidel byla v podstatě dostatečná a zajišťovala dobře synchronizovaný záběr zubové výsuvné spojky, nebyla úplně dostatečná, protože zejména při řazení dolů měly zubové výsuvné spojky určené pro záběr zamýšleného převodového poměru tendenci zabírat tehdy, když jejich člen byl v hnacím vztahu se vstupním hřídelem, to jest zuby spojky přiřazené ozubeným kolům na hlavním hřídeli se otáčely frekvencí otáčení menší, než frekvence otáčení členu zubové výsuvné spojky, který byl v hnacím vztahu s výstupním hřídelem (to jest s ozubením náležejícím zubové výsuvné spojce). Výsledkem byl záběr zubových výsuvných spojek tehdy, když vstupní hřídel se otáčel nepatrně pomaleji, než přesně synchronně, což vedlo k mírnému zpomalení vozidla, které není pro řidiče příjemné tak, jako mírný náraz, který vznikne při záběru zubových výsuvných spojek, když je frekvence otáčení vstupního hřídele nepatrně větší, než správná synchronní frekvence otáčení.

Na obr. 4 je schematicky znázorněn vývojový diagram způsobu ovládání a zařízení podle vynálezu, kde je synchronní okénko definováno tak, že centrální základní jednotka 31 způsobí nebo má tendenci způsobit záběr zubové výsuvné spojky tehdy, když se vstupní hřídel otáčí frekvencí otáčení rovnající se nebo mírně větší, než je přesně synchronní frekvence otáčení pro záběr zamýšleného převodového poměru. Tím dojde ve vozidle k pocitu nebo k tendenci k dojmu mírného vnímání nárazu při záběru zubové výsuvné spojky, což bylo zjištěno jako velmi žádoucí vjem pro řidiče.

Výše uvedeného je dosaženo změnou synchronního okénka z (OS x GR_T) + K > IS_E > (OS x GR_T) - K na (OS x GR) + K > IS > (OS x GR_T), kde

IS = očekávaná frekvence otáčení vstupního hřídele, OS = frekvence otáčení výstupního hřídele, GRt = číselná hodnota redukce převodu v zamýšleném převodovém poměru a K = konstantní kladná hodnota (která se rovná neboje větší než 40 min’¹).

V praxi, protože frekvence otáčení vstupního hřídele se všeobecně zvyšuje pro dosažení synchronního stavu při řazení dolů a všeobecně se snižuje pro dosažení synchronního stavu při řazení nahoru, budou při použití způsobu a zařízení podle vynálezu, na rozdíl od známého stavu, povely pro záběr zubové výsuvné spojky pro řazení dolů poněkud zpožděné a poněkud v předstihu pro řazení nahoru.

Jak vyplývá z vývojového diagramu na obr. 4, představujícího způsob a zařízení podle vynálezu, je hodnota IS_E očekávanou hodnotou frekvence otáčení vstupního hřídele po uplynutí časové

-8CZ 289372 B6 periody rovnající se v podstatě časové periodě pro různé ovladače pro reakci na povelové výstupní signály z centrální základní jednotky 31, pro uvedení zubů zubové výsuvné spojky, potřebné pro zamýšlený převodový poměr, do počátečního záběru.

Je tedy vidět, že výhodné provedení podle vynálezu představuje způsob ovládání a zařízení pro ovládání automatické mechanické převodovky, které směřují k zajištění toho, že je dosaženo záběru zubové výsuvné spojky vtom okamžiku, kdy frekvence otáčení vstupního hřídele se rovná nebo je mírně větší, než přesná synchronní frekvence otáčení pro záběr zamýšleného převodového poměru za existujícího stavu vozidla.

Hodnota toleranční konstanty K. se zvolí jako funkce nejhrubšího akceptovatelného přeřazení, viz například výše zmíněný patent US 5 052 535. Hodnota konstanty K může být rovněž funkcí číselné hodnoty převodového poměru.

X = kladné číslo větší než 1.

Například, jestliže je K. = 30 a X = 2, potom bude synchronní okénko (OS*GR) + 30 > IS > (OS*GR)-15 a systém bude mít dvě až jednu tendenci (to jest asi 67 %) pro záběr zubových výsuvných spojek s nárazem.

Jako další alternativní provedení, při nízkých převodových poměrech (vyšších číselných redukcích převodů), se hodnota konstanty K může měnit s hodnotou číselné redukce převodu zamýšleného převodového poměru do té doby, dokud není dosaženo minimální hodnoty, jako například 30 min'¹. Jak vyplývá z obr. 5, je konstanta K větší než ((20*GR)-19) nebo 30.

U dalšího provedení, kde je definováno minimální celkové synchronní okénko Y (jako například Y = 45 min’¹), je konstanta K. funkcí číselné hodnoty zamýšleného převodového poměru (například (20*GR)-19) číselné redukce převodu s minimální hodnotou (například 30 min'¹) a synchronní okénko je definováno jako (OS*GR) + K. > IS > (OS*GR), jestliže je K > Y, a (OS*GR) + K > IS > (OS*GR) - (Y-K), jestliže je K < Y.

Čtvrtý sloupec, to jest Synchronní okénko, na obr. 5 znázorňuje synchronní okénka definovaná výše uvedeným příkladem.

Při nižší frekvenci otáčení, vyšší redukci převodu a u převodových poměrů, například od prvního (1.) do pátého (5.) převodového poměru v převodovce s deseti dopřednými rychlostmi, je nutné a přípustné použít poněkud širší synchronní okénko. Pro zajištění toho, že přeřazení nahoru může být provedeno tehdy, když se vozidlo má pohybovat rychleji, to znamená, že jak ES/IS, tak i OS se sníží, je zapotřebí většího synchronního okénka. Dále u převodových poměrů bude větší redukce převodu mít za následek měkčí pružnost hnací řady, což povede k tlumení hrubosti záběru zubové výsuvné spojky mimo synchronní okénko.

K výše napsanému může u složených převodovek rozsahového typu dojít k možné výjimce, viz výše uvedený patent US 5 193 410, kde při složeném rozsahovém přeřazení nahoru, například 56 nebo 5-7 řazení skokem, pro zajištění náležité činnosti synchronizačního zařízení může být kvalita přeřazení ohrožena nucením převodovky do záběru zubové výsuvné spojky hlavní převodové části pro zamýšlený převodový poměr, takže (OS*GR) > IS > (OS*GR) - K (nebo Y, podle toho, které z nich je větší).

-9CZ 289372 B6

Popis výhodných provedení vynálezu je pouze příkladný, přičemž jeho různé modifikace a/nebo nová uspořádání součástí a/nebo operací mohou být prováděna, aniž by došlo k odchýlení se od rozsahu vynálezu, daného patentovými nároky.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob ovládání řazení automatického mechanického převodového systému vozidla, typu sestávajícího z vícerychlostní mechanické převodovky (11) s mnoha volitelnými převodovými poměry (GR), z nichž každý má pár členů zubových výsuvných spojek (60, 62, 64) s ním spojený auveditelný do záběru a ze záběru, přičemž převodovka (11) má vstupní hřídel (16) hnacím způsobem připojený k primárnímu motoru (E) kluznou hlavní spojkou (C) a výstupní hřídel (90) pro hnací připojení k hnacím kolům vozidla, základní jednotku (31) pro příjem vstupních signálů udávajících frekvenci otáčení (IS) vstupního hřídele (16) a frekvenci otáčení (OS) výstupního hřídele (90) a pro jejich zpracování podle předem stanovených logických pravidel pro vydávání povelových výstupních signálů do ovladačů (23, 27, 29) převodového systému (10), zahrnujících ovladač (29) převodovky (11) pro provádění selektivního uvádění zvolených párů členů zubových výsuvných spojek (60, 62, 64) do záběru a ze záběru, přičemž ovladač (29) převodovky (11) má dobu odezvy tvořenou dobou potřebnou pro reakci ovladače (29) převodovky (11) na výstupní povelový signál a pohyb zvoleného páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) z normální nezáběrové polohy do polohy začátku záběru zubů, vyznačující se tím, že povelové výstupní signály do ovladačů (23, 27, 29) pro vyvolání záběru páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) potřebné pro zamýšlený převodový poměr (GR_T) se vydávají pouze tehdy, když výraz (OS*GR_T) + K > IS_E> (OS*GR_T) je pravdivý, kde

OS = frekvence otáčení (v min'¹) výstupního hřídele (90), GR_T = číselná hodnota zamýšleného převodového poměru, K = kladná frekvence otáčení a

IS_E = očekávaná frekvence otáčení (v min'¹) vstupního hřídele (16) v okamžiku počátečního záběru zubů páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) potřebné pro zamýšlený převodový poměr.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že očekávaná frekvence (IS_E) otáčení se určí jako funkce vstupních signálů udávajících frekvenci otáčení (IS) vstupního hřídele (16) a frekvence otáčení (OS) výstupního hřídele (90) a doby odezvy.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kladná frekvence (K) otáčení je alespoň 30 min'¹.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kladná frekvence (K) otáčení je alespoň 40 min'¹.

5. Způsob podle nároků 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že kluzná hlavní spojka (C) je provedena jako třecí spojka.

6. Způsob podle nároků 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se t í m , že centrální základní jednotka (31) je provedena na bázi mikroprocesoru.

-10CZ 289372 B6

7. Způsob podle nároků 1,2,3 nebo 4, vyznačující se tím, že mechanický převodový systém (10) navíc obsahuje selektivně aktivovanou brzdu (B) pro selektivní zpomalení frekvence otáčení vstupního hřídele (16).

8. Způsob podle nároků 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že primárním motorem (E) je vznětový motor s regulací přívodu paliva.

9. Způsob podle nároků 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím , že převodovka (11) je složenou převodovkou rozsahového typu a, pouze pro její přeřazení nahoru, je uvedený způsob dále charakterizován vyvoláním záběru páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) potřebné pro zamýšlený převodový poměr pouze tehdy, když výraz (OS*GR_T) > IS_E > (OS*GR_T) - Y je pravdivý, kde Y = kladná frekvence otáčení.

10. Zařízení pro ovládání řazení automatického mechanického převodového systému vozidla, typu sestávajícího z vícerychlostní mechanické převodovky (11) s mnoha volitelnými převodovými poměry (GR), z nichž každý má pár členů zubových výsuvných spojek (60, 62, 64) sním spojený auveditelný do záběru a ze záběru, přičemž převodovka (11) má vstupní hřídel (16) hnacím způsobem připojený k primárnímu motoru (E) kluznou hlavní spojkou (C) a výstupní hřídel (90) pro hnací připojení k hnacím kolům vozidla, centrální základní jednotku (31) pro příjem vstupních signálů udávajících frekvenci otáčení (IS) vstupního hřídele (16) a frekvenci otáčení (OS) výstupního hřídele (90) a pro jejich zpracování podle předem stanovených logických pravidel pro vydávání povelových výstupních signálů do ovladačů (23, 27, 29) převodového systému (10), zahrnujících ovladač (29) převodovky (11) pro provádění selektivního uvádění zvolených párů členů zubových výsuvných spojek (60, 62, 64) do záběru a ze záběru, přičemž ovladač (29) převodovky (11) má dobu odezvy tvořenou dobou potřebnou pro reakci ovladače (29) převodovky (11) na výstupní povelový signál a pohyb zvoleného páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) z normální nezáběrové polohy do polohy začátku záběru zubů, vyznačující se tím, že centrální základní jednotka (31) je uspořádána pro vydávání povelových výstupních signálů do uvedených ovladačů (23, 27, 29) pro vyvolání záběru páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) potřebné pro zamýšlený převodový poměr pouze tehdy, když výraz (OS*GR_T) + K > IS_E > (OS*GR_T) je pravdivý, kde

OS = frekvence otáčení (v min'¹) výstupního hřídele (90), GRt = číselná hodnota zamýšleného převodového poměru, K = kladná frekvence otáčení a

IS_E = očekávaná frekvence otáčení (v min’¹) vstupního hřídele (16) v okamžiku počátečního záběru zubů páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) potřebné pro zamýšlený převodový poměr.

11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že očekávaná frekvence (IS_E) otáčení se určí jako funkce vstupních signálů udávajících frekvenci otáčení (IS) vstupního hřídele (16) a frekvence otáčení (OS) výstupního hřídele (90) a doby odezvy.

12. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že kluzná hlavní spojka (C) je provedena jako třecí spojka.

13. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že primárním motorem (E) je vznětový motor s regulovaným přívodem paliva.

-11 CZ 289372 B6

14. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že převodovka (11) je složenou převodovkou rozsahového typu a, pouze pro její přeřazení nahoru, je uvedený způsob dále charakterizován vyvoláním záběru páru členů zubové výsuvné spojky (60, 62, 64) potřebné 5 pro zamýšlený převodový poměr pouze tehdy, když výraz (OS*GRt) > ISe (OS*GRt) - Y je pravdivý, kde Y = kladná frekvence otáčení.