CZ296161B6 - Zpusob zlepsení kvality razení pri razení rychlostí a ovládání razení - Google Patents

Abstract

Zpusob zlepsení kvality razení pri razení rychlostí v prevodové jednotce, obsahující nejméne jednu prevodovou vetev k prenásení výkonu pres hydrodynamickou spojku (2), která je propojitelná v rade s mechanickou prevodovou cástí (3), obsahující prostredky k uskutecnení nejméne dvou rychlostních stupnu. Pri prenosu výkonu pres hydrodynamickou spojku(2) behem razení rychlostí mezi dvema mechanickými stupni rychlosti se stupen plnení hydrodynamickéspojky (2) mení tak, ze velicina, charakterizující alespon neprímo pocet otácek primárního lopatkového kola (4) hydrodynamické spojky (2) se udrzuje konstantní v urcitém rozsahu razení rychlostí. Dále je také popsáno ovládání pro zlepsení kvality razení hydrodynamicko-mechanické sdruzené prevodovky(1), které zahrnuje prostredky k rízení poctu otácek primárního lopatkového kola (4) hydrodynamickéspojky (2) behem razení rychlostí.

Description

Způsob zlepšení kvality řazení při řazení rychlostí a ovládání řazení

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zlepšení kvality řazení při řazení rychlostí v převodové jednotce, obsahující nejméně jednu převodovou větev k přenášení výkonu přes hydrodynamickou spojku, která je propojitelná v řadě s mechanickou převodovou částí, obsahující prostředky k uskutečnění nejméně dvou rychlostních stupňů, zejména při řazení na vyšší stupeň, například při přeřazení z prvního rychlostního stupně na druhý rychlostní stupeň. Dále se vynález týká ovládání pro zlepšení kvality řazení hydrodynamicko-mechanické sdružené převodovky s alespoň jednou hydrodynamickou převodovou částí, obsahující hydrodynamickou spojku a s mechanickou převodovou částí, která zahrnuje nejméně jednu převodovou větev k přenášení výkonu přes hydrodynamickou spojku, která je propojitelná v řadě s mechanickou převodovou částí, obsahující prostředky k uskutečnění nejméně dvou rychlostních stupňů.

Dosavadní stav techniky

Hydrodynamicko-mechanické převodové jednotky jsou známy v mnoha provedeních ve formě automatických převodovek, pro použití v motorových vozidlech. Tyto převodovky mají alespoň jednu převodovou větev, která obsahuje hydrodynamickou spojku a na ní v sérii připojenou mechanickou převodovou část. Mechanická převodová část obsahuje zařízení pro změny počtu otáček /změny kroutícího momentu s odpovídajícím převodovým poměrem, které jsou odpovídajícími řadicími prvky užívány při provozu. Rozdílné převodové stupně budou při tom uskutečněny v mechanické převodové části odpovídajícím uvedením v činnost a/nebo uvolněním řadicích prvků. Jednotlivá zařízení pro změnu počtu otáček/kroutícího momentu jsou provedena zejména ve formě soustavy čelních nebo planetových kol. K uskutečnění změny převodu je potřeba uvést v činnost nebo rozpojit příslušný řadicí prvek mechanické převodové části. Při tom např. při řazení na vyšší stupně v automatické převodovce nastávají dvě fáze, tak zvaná fáze kroutícího momentu a fáze setrvačnosti. Před tím, než dojde k řazení na vyšší stupeň, zahrnuje vstupní kroutící moment do převodové spojky pouze kroutící moment vytvořený spalovacím motorem, kteiý prochází měničem kroutícího momentu. Během fáze přenášení kroutícího momentu bude namáhána vložená část spojky. Tento kroutící moment bude rozdělen mezi vypínací spojku a spojku vloženou. Na konci fáze kroutícího momentu přenášený kroutící moment poklesne uvolněním spojky na nulu a celkový kroutící moment bude přenášen vloženou spojkou. Když je přenos kroutícího momentu ukončen, začíná fáze přenášení převodových poměrů, tzv. setrvačná fáze. Během této fáze je snížen počet otáček spalovacího motoru rychle na hodnotu nového převodového poměru a sice tak, jak se dále zvyšuje namáhání vložené spojky. Tím vznikne větší moment setrvačnosti, který spolu s kroutícím momentem spalovacího motoru musí být převzat převodovou částí. Tento kroutící moment způsobí při tom setrvačností momentový ráz, který bude přenášen do vnitřního prostoru, např. vozidla. Ke snížení tohoto momentového rázu je známo mnoho možností, jedna je například popsána v DE 6913193 T2. Podle tohoto vynálezu je ovládání řadicího pochodu prováděno stálým sledováním vstupní rychlosti na vstupním převodovém hřídeli a porovnáním změny na konci fáze kroutícího momentu s vloženou hodnotou. S výhodou je zlepšeno ovládání zpožděním zážehu motoru o stanovený čas. K jeho provedení je k dispozici adaptivní ovládací systém k nastavení tlaku v zařízení pro vytváření kroutícího momentu třením pro hnací větev, která obsahuje spalovací motor a vícestupňovou převodovku. Systém obsahuje mimo jiné hřídel pro přenášení kroutícího momentu mezi spalovacím motorem a převodovkou, první třecí mechanismus k nejméně částečnému vytvoření první přenosové cesty kroutícího momentu mezi hnacím hřídelem a první částí převodovky pro vstup kroutícího momentu a druhý třecí mechanismus, který slouží k přenášení kroutícího momentu mezi hnacím hřídelem a druhou částí převodovky. Systém zahrnuje dále první a druhé servozařízení řízené tlakem, které v případě, že bude zatíženo tlakem, uvede v činnost první nebo druhý třecí

-1 CZ 296161 B6 mechanismus, přičemž vznik druhé přenosové cesty je doprovázen kroutícím momentem od snížené rychlosti motoru, zařízení ke stálému sledování rychlosti na hřídeli vstupního kroutícího momentu, tj. vstupním převodovém hřídeli a zařízení ke zvýšení tlaku druhého servozařízení jako odezvu na pokyn ke změně převodového poměru, který prodlouží uvolnění prvního třecího mechanizmu a uvede v činnost druhý třecí mechanismus. Systém zahrnuje mimo jiné zařízení ke snížení tlaku servozařízení jako odezvu na předem stanovenou změnu počtu otáček hřídele, který přenáší vstupní kroutící moment a zařízení ke zvýšení tlaku v servozařízení následkem snížení spojovací schopnosti prvního třecího mechanismu během řazení rychlosti. Nevýhoda takového ovládání je zejména v tom, že požadované přizpůsobení průběhu tlaku musí být velice citlivé a tím je také velmi nákladné. Kromě toho probíhá přizpůsobení hodnoty tlaku vždy proti objektivním skutečnostem na vstupním převodovém hřídeli, zejména v závislosti na počtu otáček vstupního převodového hřídele. Změny počtu otáček a momentu setrvačnost hmot spalovacího motoru mají proto opět vliv na požadované přizpůsobení průběhu tlaků.

Úkolem vynálezu je vytvořit takový způsob ovládání změn převodu u hydrodynamicko-mechanické sdružené převodovky, při kterém se odstraní jmenované nevýhody. Zejména je úkolem dosáhnout dobrého komfortu řazení bez nebo jen s nízkými převýšeními momentů při řazení, vyvolanými změnami otáček a momenty setrvačnosti hmot spalovacího motoru. Konstrukční náklady a náklady na ovládací techniku by přitom měly zůstat co nejnižší.

Podstata vynálezu

Výše uvedený úkol řeší způsob zlepšení kvality řazení při řazení rychlostí v převodové jednotce, obsahující nejméně jednu převodovou větev k přenášení výkonu přes hydrodynamickou spojku, která je propojitelná v řadě s mechanickou převodovou částí, obsahující prostředky k uskutečnění nejméně dvou rychlostních stupňů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že při přenosu výkonu přes hydrodynamickou spojku během řazení lychlostí mezi dvěma mechanickými stupni rychlosti se stupeň plnění hydrodynamické spojky mění tak, že veličina, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola hydrodynamické spojky se udržuje konstantní v určitém rozsahu řazení rychlostí.

K tomu se na začátku řadicího procesu s výhodou používá řízení počtu otáček kola čerpadla hydrodynamické spojky odpovídajícím ovládáním plnění hydrodynamické spojky, přičemž by měla být udržena úroveň počtu otáček před řazením. Jako srovnávací, popřípadě požadovaná veličina, může také sloužit požadovaný počet otáček, pevně určený pro řazení každé rychlosti.

Výše uvedený úkol také řeší ovládání pro zlepšení kvality řazení hydrodynamicko-mechanické sdružené převodovky s alespoň jednou hydrodynamickou převodovou částí obsahující hydrodynamickou spojku a s mechanickou převodovou částí, která zahrnuje nejméně jednu převodovou větev k přenášení výkonu přes hydrodynamickou spojku, která je propojitelná v řadě s mechanickou převodovou částí, obsahující prostředky k uskutečnění nejméně dvou rychlostních stupňů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje prostředky k řízení počtu otáček primárního lopatkového kola hydrodynamické spojky během řazení rychlostí.

Výhodná provedeni jsou pak uvedena v závislých nárocích.

Řešením podle vynálezu se dosahuje následujícího: například řazení mezi jednotlivými rychlostními stupni, tj. změna z prvního nízkého rychlostního stupně na druhý vyšší rychlostní stupeň, by normálně vedlo ke snížení počtu otáček nejméně na primárním lopatkovém kole a s ním propojených částech, zejména motorovém hřídeli. Řízením počtu otáček kola čerpadla na přibližně konstantní hodnotu bude hydrodynamická spojka měkčí a tak vznikne požadovaný prokluz v hydrodynamické spojce. Tím během řazení při změně zařízení k přenosu výkonu a/nebo vztahu počet otáček/kroutící moment v mechanické převodové části nedojde v žádném případě ke změně

-2 CZ 296161 B6 počtu otáček na vstupním hřídeli převodovky, popřípadě s ním propojeném pohonném motoru. Řazení samo o sobě může nastat plynule, bez vzniku velkého namáhání. Snížení prokluzu bude uskutečněno opět změnou jízdní rychlosti, popřípadě nuceným ztužením hydrodynamické spojky, zejména zvýšením plnění s ohledem na minimální přípustný počet otáček pohonného stroje. Časové trvání regulačního pochodu se vztahuje při tom s výhodou na rozsah mezi začátkem řazení rychlostí a dosažením synchronního počtu otáček, může však být také časově přesazeno k začátku řazení rychlosti a/nebo ukončeno dosažením stanovené hodnoty prokluzu, tj. určitého rozdílu mezi počtem otáčel primárního lopatkového kola a sekundárního lopatkového kola na hydrodynamické spojce. S výhodou se regulační pochod ukončí teprve tehdy, až se prokluz sníží na minimální hodnotu, zejména se obvykle rozumí u hydrodynamického přenosu výkonu předpokládaná výše prokluzu od 2 do 3 %. Pohonný motor potom může dále zrychlovat, zatímco hydrodynamická spojka opět pracuje s maximálním tlakem tj. s vysokým stupněm účinnosti.

Řešení podle vynálezu je obecně vhodné pro všechny převodové stupně v převodovkách, ve kterých nemá hydrodynamická spojka šikmý systém lopatek a podílí se na přenosu výkonu. Řešení podle vynálezu je možno u spojek se šikmým systémem lopatek použít hlavně pro zlepšení kvality řazení při řazení na vyšší stupeň v tahu, zatímco při řazení na vyšší stupeň při deceleračním/volnoběžném režimu, popřípadě při zpětném řazení v tahu a zpětném řazení v deceleračním/volnoběžném režimu, se může zpravidla podobné řízení ušetřit. Při deceleračním/volnoběžném režimu a při zapojené hydrodynamické spojce se šikmým systémem lopatek tj. při naplněné hydrodynamické spojce, nemůže být pohonný motor, spojený se vstupním převodovým hřídelem a tím s primárním lopatkovým kolem hydrodynamické spojky, tažen. V tomto případě pracuje hydrodynamická spojka při pohonu sekundárního lopatkového kola přes výstupní stranu převodovky v uvolněném provozu. Vozidlo jede po uvolnění pedálu akcelerátoru bez silného brždění, tj. nedochází také k žádnému rázu změnou zatížení a pohonný stroj, popřípadě motor běží s lehce zvýšenými volnoběžnými otáčkami. Chování hydrodynamických prvků odpovídá hydrodynamickému měniči počet otáček/krouticího momentu. Řazení na vyšší stupeň při deceleračním/volnoběžném režimu nemají proto žádný vliv pohonný motor propojitelný se vstupním převodovým hřídelem, a jsou proto skoro neznatelná.

Zpravidla se pohonný motor při přenosu výkonu v hydrodynamicko-mechanické větvi přenosu výkonu v trakčním provozu opírá o sekundární lopatkové kolo, což platí také pro zpětná řazení, během nichž stoupá počet otáček sekundárního lopatkového kola. Pohonný motor nemůže být zařazovaným rychlostním stupněm tažen nahoru, hydrodynamická spojka opět pracuje v uvolněném provozu, proto také hmota motoru nemůže mít negativní vliv na řazení rychlostí.

Pro zpětné řazení v deceleračním/volnoběžném režimu v uspořádání převodovky se šikmým systémem lopatek hydrodynamické spojky platí analogicky totéž co pro řazení na vyšší stupeň v deceleračním/volnoběžném režimu. Také u tohoto nebude počet otáček pohonného motoru během řazení rychlostí ovlivňován.

Řešení podle vynálezu má tu výhodu, že se dosáhne nižšího počtu otáček pohonného motoru přizpůsobením výkonu pohonného motoru požadovanému jízdnímu výkonu. Celkově se dosáhne vyšší účinnost jízdy. Na základě posunutí, případně kompenzace prokluzu při změně rychlostního stupně v hydrodynamické spojce, budou jednotlivé řadicí prvky podstatně méně namáhány při uskutečnění jednotlivých rychlostních stupňů. Protože nedojde k vyvolání převýšení momentů během řazení rychlostí změnami otáček a hmotnostních momentů setrvačnosti na pohonném motoru propojeném s převodovkou, proběhne řazení rychlostí téměř bez rázů, což se projeví ve zvýšeném komfortu řazení. Počet otáček při řazení může být zvolen velmi nízký, neboť počet otáček pohonného motoru při řazení nebude měněn. Průběh počtu otáček pohonného motoru při řazení s hydrodynamickou spojkou je plynulý.

Zařízením podle vynálezu je převodová jednotka zahrnující jednak první hydrodynamickou převodovou část s nejméně jedním primárním a jedním sekundárním lopatkovým kolem, které

-3 CZ 296161 B6 navzájem tvoří prstencový pracovní prostor a mohou pracovat jako hydrodynamická spojka, a jednak druhou mechanickou převodovou část, která obsahuje nejméně prostředky k uskutečnění dvou různých rychlostních stupňů, a ovládací popřípadě řídicí zařízení. Ovládací popřípadě řídicí zařízení obsahuje k uskutečnění způsobu provozu podle vynálezu nejméně dva vstupy a jeden výstup. První vstup je při tom propojen se zařízením k přijímání popřípadě zadávání signálů pro řazení rychlostí, zatímco druhý vstup je propojitelný se zařízením pro přijímání alespoň jedné veličiny, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola hydrodynamické spojky, k dosažení nejméně jedné, alespoň nepřímo popisující veličiny počtu otáček primárního lopatkového kola hydrodynamické spojky. Veličina charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola hydrodynamické spojky se porovnává s požadovanou hodnotou, která s výhodou odpovídá hodnotě počtu otáček naměřené na začátku změny řazení, popřípadě která odpovídá veličině charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola. Podle odchylky mezi skutečnou a požadovanou hodnotou se vytvoří akční veličina Y, která slouží k ovládání zařízení pro změnu stupně plnění hydrodynamické spojky. Změna stupně plnění hydrodynamické spojky se může opět uskutečnit řízením nebo ovládáním. Řízení popřípadě ovládání je potom podřízeno řízení počtu otáček pro primární lopatkové kolo hydrodynamické spojky.

Pro nastavení stupně plnění jsou jednotlivě následující možnosti:

a) řízení stupně plnění v rámci řízení počtu otáček nebo

b) řízení stupně plnění v rámci regulace stupně plnění, podřazené řízení počtu otáček.

K provedení řízení počtu otáček podrobněji se odkazuje na provedení v publikaci Voith-Hydrodynamik in der Antriebstechnik, Krauskopf Ingenieur Digest 1987, kapitola Steur-und Regelungen. Tato pojednání jsou tímto plně zahrnuta do popisu předloženého vynálezu. Nastavení stupně plnění popřípadě uskutečnění řízení počtu otáček však není vázáno na konkrétní příklad provedení, rozhodující je pouze to, že veličina, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola, je během prvních stupňů řazení regulována na určitou hodnotu a tato hodnota se udržuje konstantní.

Převodovka má kromě toho v celém rozsahu dobrý stupeň účinnosti a komfort řazení a jízdní vlastnosti nezaznamenávají žádné zhoršení oproti dosud známým převodovkám. Během provozního stavu jízda je hydrodynamický spojkový prvek s výhodou provozován s maximálním plněním, má při tom velmi malý prokluz a tím výtečný stupeň účinnosti, který může ležet podle zatížení a počtu otáček mezi 90 a 99 %. Tyto hodnoty nebudou dosaženy žádným hydrodynamickým měničem. Hydrodynamický prvek, který pracuje během spouštění jako spojka, spojuje tvrdě. Přesto zůstává zachován hydraulickým přenosovým prvkem se všemi svými přednostmi jako je např. tlumení kmitů a hluku. Při všech následujících řazeních se pak prokluz hydrodynamických prvků zvyšuje, spojování probíhá měkce a dosahuje hodnot, které odpovídají nejméně prokluzu hydrodynamického měniče. Řazení jednotlivých rychlostních stupňů v prvním provozním stavu může probíhat plynule, nuceně vzniklý prokluz může být rozložen na hydrodynamický prvek a potom opět snížen zvyšováním plnění. Tím mohou vzniknout komfortní přechody při současném sníženém zatížení řadicích prvků pro realizaci jednotlivých rychlostních stupňů.

Také při náhle vzniklém zatížení může být prokluz hydrodynamických prvků rovněž krátkodobě zvýšen, takže dojde k měkkému hydraulickému připojení, mimoto je opření při deceleračním/volnoběžném režimu velmi malé. Obávaný ráz při změně zatížením pak nemusí být žádným problémem. K tomu je nutno dodat, že charakteristika použitého pružného tlumiče má při změně zatížení lepší vlastnosti. Hydrodynamický prvek je potom v provozním stavu jízda přemostěn, když řazení jednotlivých rychlostních stupňů nezpůsobuje žádnou ztrátu v komfortu řazení. Tato funkce je zaručena odpovídajícím ovládáním plnicích a vyprazdňovacích postupů.

-4 CZ 296161 B6

Hydrodynamická spojka může plnit také další úkoly, např. při brždění lze použít hydrodynamickou spojku jako retardér.

Přehled obrázků na výkresech

Řešení podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, obr. 1 až 4.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje schematicky zjednodušenou sestavu axiálního řezu příkladného provedení převodovky 1 zahrnující první hydraulickou převodovou část 2 ve formě hydrodynamické spojky a druhou mechanickou převodovou část 3, k provedení způsobu podle vynálezu. První hydraulická převodová část 2 zahrnuje k tomu nejméně dvě lopatková kola - první lopatkové kolo a druhé lopatkové kolo. První lopatkové kolo bude při tom označeno jako primární lopatkové kolo PR 4 a druhé lopatkové kolo jako sekundární lopatkové kolo SR 5. Primární lopatkové kolo 4 a sekundární lopatkové kolo 5 tvoří spolu nejméně jeden prstencový pracovní prostor 6, který je plnitelný provozním prostředkem. Za tím účelem je prstencovému pracovnímu prostoru 6 přiřazena neznázoměná jednotka pro zásobování provozním prostředkem. Převodovka 1 je tvořena tak, že hydrodynamickou převodovou část 2 a mechanickou převodovou část 3, pokud se týká přenosu výkonu z vstupního převodového hřídele E k výstupnímu převodovému hřídeli A, lze spínat v řadě. Možné propojení hydrodynamické převodové části 2 a mechanické převodové části 3 v řadě pro přenos výkonu mezi vstupním převodovým hřídelem E a výstupním převodovým hřídelem A popisuje převodovou větev k přenosu výkonu mezi vstupním převodovým hřídelemE a výstupním převodovým hřídelem A. Další druhá převodová větev při přenosové cestě výkonu ze vstupního převodového hřídele E k výstupnímu převodovému hřídeli A bude popsána s obejitím hydrodynamické převodové části 2. Vysvětlení týkající se způsobu se vztahuje dále na způsob provozu, který přenos výkonu mezi vstupním převodovým hřídelem E a výstupním převodovým hřídelem A umožňuje hydraulicko mechanicky, tj. v první převodové větvi přes hydrodynamickou spojku 2 na mechanickou převodovou část 3. Konstrukční provedení příkladné převodovky bude popsáno dále: Sekundární lopatkové kolo 5 je prostřednictvím spojovacího hřídele 7 stále pevně spojeno s mechanickou převodovou částí 3. Spojovací hřídel 7 může být prostřednictvím tzv. průchozí spojky, která může být také označována jako přemosťovací spojka ÚK, propojen se vstupním převodovým hřídelem E. Tímto propojením je možno spojit také sekundární lopatkové kolo 5 se vstupním převodovým hřídelem E. Primární lopatkové kolo 4 je možno propojit prostřednictvím tzv. spojky PK primárního lopatkového kola 4 s vstupním převodovým hřídelem E. Primární lopatkové kolo 4 je s výhodou neotočně uspořádáno na spojovacím hřídeli

8, přičemž spojovací hřídel 8 je se vstupním hřídelem E propojitelný prostřednictvím spojky PK primárního lopatkového kola 4. Spojovacímu hřídeli 8 je přiřazen brzdicí prvek, který je zde označen jako brzda PB primárního lopatkového kola 4. Tato brzda PB primárního lopatkového kola 4 je pevně osazena na stojící převodové části, zde s výhodou na zobrazené převodové skříní

9.

Sekundární lopatkové kolo 5 je možno propojit prostřednictvím spojovacího hřídele 7 s druhou mechanickou převodovou částí 3. Druhá mechanická převodová část 3 zahrnuje ve znázorněném případu tři soustavy planetových kol. První soustavu planetových kol PRI, druhou soustavu planetových kol PRII a třetí soustavu planetových kol PRIU. Jednotlivé soustavy planetových kol obsahují nejméně první centrální kolo - pro první soustavu planetových kol PRI centrální kolo Ia, pro druhou soustavu planetový kol PRII centrální kolo Ha a pro třetí soustavu planetových kol PRIU centrální kolo lila, planetový věnec, planetová kola a unášeč. Planetové věnce jednotlivých soustav planetových kol jsou zde označeny pro první soustavu planetových kol PRI jako lb, pro druhou soustavu planetových kol PRII jako lib a pro třetí soustavu planetových kol PRIU jako Illb. S touto převodovou jednotkou může být uskutečněno v provozním stavu jízda např. šest

-5 CZ 296161 B6 rychlostních stupňů, přičemž nejméně dva lychlostní stupně jsou mimo činnost přemosťovací spojky. V prvním stupni prvního provozního stavu, tzv. rozjezdu, je v činnosti spojka PK primárního lopatkového kola 4 a spojuje vstupní převodový hřídel E prostřednictvím spojovacího hřídele 8 s primárním lopatkovým kolem 4. Spojení mezi hydraulickou převodovou částí 2 a mechanickou převodovou částí 3 je uskutečněno přes první spojkový prvek Kl. Dále jsou v činnosti druhý brzdový prvek B2 a třetí brzdový prvek B3. Hydraulická jednotka 2, zejména prstencový pracovní prostor 6 je v tomto stavu naplněn provozním prostředkem. Přenos síly, respektive přenos výkonu, probíhá při tom přes vstupní převodový hřídel E, spojitelný alespoň nepřímo se zde neznázoměným pohonným motorem, přes spojku PK primární lopatkového kola 4, primární lopatkové kolo 4, sekundární lopatkové kolo 5 přes první spojkový prvek Kl, první soustavu planetových kol PRI, zejména planetový věnec lb první soustavy planetových kol na unášeč Hld třetí soustavy planetových kol a tím výstupní převodový hřídel A, který lze alespoň nepřímo uvést do hnacího spojení s poháněným zařízením např. koly vozidla.

Hydraulická převodová část 2 pracuje během rozjezdu jako hydrodynamická spojka. Při přechodu na druhý rychlostní stupeň zůstávají v činnosti první spojkový prvek Kl a třetí brzdový prvek B3, dále spojka PK primárního lopatkového kola. Druhý brzdový prvek B2 je uvolněn a tím je v činnosti první brzdový prvek Bl. Protože nejméně ve druhém rychlostním stupni není přemosťovací spojka UK v činnosti, přejímá v rámci druhého rychlostního stupně hydraulická převodová část 2 funkci hydrodynamické spojky. S výhodou není přemosťovací spojka UK v činnosti také ještě při třetím rychlostním stupni 3. V činnosti jsou však spojka PK primárního lopatkového kola 4, první spojkový prvek Kl právě tak jako druhý spojkový prvek K2 a třetí brzdový prvek B3. Všechny ostatní řadicí prvky jsou mimo záběr. Přenos síly probíhá přes vstupní převodový hřídel E, hydraulickou převodovou část 2, spojovací hřídel 7 přes první spojkový prvek Kl k první soustavě planetových kol PRI, zejména k planetovému věnci lb první soustavy planetových kol PRI. Další část výkonu se přenáší přes druhý spojkový prvek K2 na centrální kolo la první soustavy planetových kol PRI. Část výkonu, přenesená na unášeč Id první soustavy planetových kol PRI, se přenáší přes unášeč Illd třetí soustavy planetových kol PRIII na výstupní převodový hřídel A.

Při čtvrtém rychlostním stupni jsou v činnosti první spojkový prvek Kl, třetí spojkový prvek K3, přemosťovací spojka UK, spojka PK primárního lopatkového kola 4, právě tak jako druhý brzdový prvek B2. Všechny ostatní řadicí prvky nejsou v záběru. Prostřednictvím druhého brzdového prvku B2 bude zastaven unášeč lid druhé soustavy planetových kol PRII. Planetový věnec Illd třetí soustavy planetových kol PRII je spojen neotočně s unášečem Illd třetí soustavy planetových kol PRIII. Přenos výkonu probíhá tedy od vstupního převodového hřídele E, přes přemosťovací spojku UK, spojovací hřídel 7 první spojkový prvek Kl, k planetovému věnci lb první soustavy planetových kol PRI, přes druhou soustavu planetových kol PRII, spojovací hřídel 10 k planetovým kolům IIIc třetí soustavy planetových kol PRIII, která pohánějí planetový věnec Illb, propojený s unášečem Illd třetí soustavy planetových kol PRIII a výstupní převodový hřídel A.

V pátém rychlostním stupni je pouze druhý brzdový prvek B2 uvolněn a první brzdový prvek Bl je v činnosti. To znamená, že je zablokováno spojení mezi první soustavou plantových kol PRI a druhou soustavou planetových kol PRII, zejména spojovacím hřídelem 11. Takže centrální kola la a Ila obou soustav planetových kol PRI a PRII jsou tím zastavena. Přenos síly probíhá opět přes vstupní převodový hřídel E, přemosťovací spojku ϋΚ, spojovací hřídel 7, první spojkový prvek Kl, planetový věnec lb první soustavy planetových kol PRI, a odtud přes unášeč Id první soustavy planetových kol PRI na unášeč Illd třetí soustavy planetových kol PRIII, a tím na výstupní převodový hřídel A.

Šestý rychlostní stupeň se odlišuje od pátého rychlostního stupně tím, že všechny tři spojkové prvky Kl, K2 a K3 jsou v činnosti, zatímco všechny brzdové prvky jsou uvolněny.

-6CZ 296161 B6

Kvalita řazení při změně jednoho rychlostního stupně na následující závisí především na činnosti jednotlivých řadicích prvků K1 až K3, B1 až B3 v mechanické převodové části. Zejména je přitom rozhodující časový sled uvádění v činnost nastupujících řadicích prvků a uvolňování tzv. odstupujících řadicích prvků, právě tak jako velikost sil uplatněných pro jejich ovládání. Pod nastupujícími řadicími prvky se přitom rozumí řadicí prvky respektive části řadicích prvků, které jsou při změně mezi dvěma různými rychlostními stupni zařazeny, tj. řadicí prvky, které jsou v činnosti při následně řazených rychlostních stupních. Odstupující řadicí prvky jsou řadicí prvky, které jsou v okamžiku povelu k požadovanému přeřazení ještě v činnosti u původního rychlostního stupně, a které musí být při změně rychlosti uvolněny.

Obr. 2 znázorňuje pomocí různých diagramů příklady schématického respektive zjednodušeného znázornění průběhů otáček a kroutícího momentu, které mohou nastat u převodovky podle obr. 1 bez způsobu podle vynálezu. Jsou uvedeny závislosti mezi namáháním nastupujících řadicích prvků v čase, změny kroutících momentů a změny otáček na straně pohonu, tj. na stranách vstupního převodového hřídele a na straně pohonu. Z toho je zřejmé, že v oblasti 1 mohou nastat významná převýšení kroutících momentů, která se stávající stav techniky pokouší redukovat přizpůsobením průběhu namáhání, působících na nastupující a/nebo odstupující řadicí prvky, respektive jejich adaptivním přizpůsobením.

Vynálezem se řeší odstranění shora jmenovaných nevýhod převodovky 1 uspořádáním ovládacího popřípadě řídicího zařízení 15, které má nejméně dva vstupy, první vstup 16 a druhý vstup Γ7, a první výstup 18. Ovládací popřípadě řídicí zařízení 15 slouží při tom ke kompenzaci prokluzu při změně rychlosti v mechanické převodové části 3. Je míněn prokluz mezi jednotlivými spojkovými popřípadě brzdovými prvky, které jsou propojeny s pohonnou nebo poháněnou stranou a které jsou navzájem spojeny za účelem přenosu kroutícího momentu. Pohonnou stranou se při tom rozumí oblast převodovky 1, ve které je při trakčním provozu popsán přenos výkonu ze vstupního převodového hřídele ve směru výstupního převodového hřídele až k prvnímu prvku, který je při změně převodového stupně nastupujícím řadicím prvkem. Poháněnou stranou je druhý prvek nastupujícího řadicího prvku, alespoň nepřímo propojený s výstupním převodovým hřídelem A. Zejména při řazení na vyšší stupeň v tahu dochází při změně převodového stupně z prvního převodového stupně na nejbližší vyšší převodový stupeň, např. z prvního na druhý převodový stupeň, ke snížení počtu otáček na vstupním převodovém hřídeli E a s ním napojeném pohonném motoru, například spalovacím motoru. Toto snížení počtu otáček je podle vynálezu kompenzováno prostřednictvím hydrodynamické spojky 2. To však platí pouze při řazení na vyšší převodový stupeň, t. j. z prvního nižšího převodového stupně na druhý vyšší převodový stupeň, při kterém dochází k přenosu výkonu alespoň částečně přes hydrodynamickou spojku 2. Ke kompenzaci prokluzu dochází změnou stupně plnění v pracovním prostoru 6 hydrodynamické spojky. Změna stupně plnění se při tom provádí s cílem dodržet v podstatě konstantní počet otáček čerpadlového kola 4 a tím alespoň nepřímo počet otáček pohonného motoru propojitelného s převodovkou 1. Hydrodynamická spojka 2 je tak využita k řízení počtu otáček. Samotnou změnu stupně plnění přitom lze provádět v rámci regulace, podřazené ovládání a/nebo řízení počtu otáček. Pro řízení počtu otáček se snímá skutečná hodnota veličiny, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola 4 hydrodynamické spojky 2 a přivádí se k prvnímu vstupu ovládacího popřípadě řídícího zařízení 15. První vstup 17 je proto propojitelný se zařízením pro snímání veličiny, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček čerpadlového kola 4. Protože se u způsobu podle vynálezu při změně rychlostních stupňů využívá pro kompenzaci prokluzu regulace otáček, je druhý vstup 16 ovládacího popřípadě řídícího zařízení 15 propojen se zařízením k zadání a/nebo zachycení signálu pro realizaci změny rychlostního stupně SW. V předloženém případě se jako veličina, charakterizující otáčky kola čerpadla, zjišťují otáčky vstupního převodového hřídele E. Skutečná hodnota nEIST se v ovládacím popřípadě řídicím zařízení 15 porovnává s požadovanou hodnotou nESOLL, přičemž požadovanou hodnotou nESOLL je předem stanovená požadovaná hodnota veličiny, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček čerpadlového kola 4, pevně stanovená hodnota pro různé provozní podmínky a/nebo nastavitelná požadovaná hodnota. V posledně jmenovaném případě může být například

-7CZ 296161 B6 použita skutečná hodnota počtu otáček na vstupním převodovém hřídeli E a/nebo na hřídeli 8 kola čerpadla hydrodynamické spojky 2 na začátku řazení resp. při objevení signálu k požadované změně převodového stupně, nebo veličina, tuto hodnotu charakterizující. Porovnání se provádí v porovnávacím zařízení 19, přičemž nejméně s ohledem na oba případy se rozlišuje, zda rozdíl mezi požadovanou a skutečnou hodnotou je nulový nebo je odlišný od nuly. Pouze v posledně jmenovaném případě je na výstupu 18 ovládacího popřípadě řídicího zařízení 15 vydán prováděcí pokyn, který působí na zařízení 20 k alespoň nepřímému ovlivnění stupně plnění v pracovním prostoru 6 hydrodynamické spojky 2. Toto zařízení 20 působí jako tzv. akční člen.

K nastavení stupně plnění jsou následující možnosti:

a) ovládání stupně plnění v rámci řízení počtu otáček nebo

b) řízení stupně plnění v rámci regulace stupně plnění, podřízeného řízení počtu otáček.

K provedení řízení počtu otáček se odkazuje na provedení uvedené v publikaci Voith - Hydrodynamik in der Antriebstechnik, Krauskopf Ingenieur Digest 1987, kapitola Steuerund Regelungen. Tato pojednání jsou tímto plně zahrnuta do popisu předloženého vynálezu. Nastavení stupně plnění popřípadě provedení řízení počtu otáček není však vázáno na konkrétní příklad provedení, rozhodující je pouze to, že veličina, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček kola čerpadla, se během prvních stupňů řazení reguluje na určitou hodnotu a tato hodnota se udržuje konstantní. Provedení převodovky podle obr. 1, představuje pouze jedno příkladné provedení.

Ovládací a řídicí zařízení 15, které slouží k uskutečnění změny stupně plnění, může být provedeno tak, že přídavné prvky, zejména řadicí prvky, jsou vřazeny do mechanické převodové části

3. Přednostně je ovládací popřípadě řídicí zařízení 15 součástí nadřazeného ovládání. Při nasazení do vozidel je nadřazeným ovládáním s výhodou centrální ovládání jízdy, které je určeno k ovládání různých komponentů v pohonném řetězci.

Podle jednotlivých vstupních veličin, přivedených na ovládací popřípadě řídicí zařízení 15 začne, zejména na počátku řazení rychlosti, řízení počtu otáček kola čerpadla prostřednictvím odpovídajícího ovládání plnění hydrodynamické spojky, přičemž má být dodržena úroveň počtu otáček před řazením. Razení rychlostních stupňů by normálně vedlo ke snížením počtu otáček kola čerpadla a motoru, propojeného se vstupním převodovým hřídelem. Prostřednictvím řídicího postupu však hydrodynamická spojka změkne a umožní požadovaný prokluz hydrodynamické spojky. Například při řazení na vyšší stupeň v tahu se pro přizpůsobení, případně kompenzaci prokluzu sníží stupeň plnění. Tato změna stupně plnění je určena velikostí prokluzu.

Obr. 3 znázorňuje pomocí diagramu závislost mezi stupněm plnění a prokluzem, který může být popsán velikostí poměru počtu otáček kola čerpadla a turbinového kola popřípadě primárního lopatkového kola a sekundárního lopatkového kola hydrodynamické spojky. Tím nezpůsobuje řazeno rychlostí žádné změny otáček motoru. Řazení rychlostních stupňů může probíhat plynule bez vzniku velkého namáhání. Ke snížení prokluzu dochází změnami rychlostí vozidla, popřípadě nuceným ztuhnutím hydrodynamické spojky s ohledem na minimálně přípustný počet otáček motoru. Teprve když se prokluz sníží na minimální míru, vyřadí se regulace otáček a pohonný motor, propojený se vstupním převodovým hřídelem E, může dále zrychlovat, to znamená, že hydrodynamická spojka potom opět pracuje s maximálním tlakem popřípadě s vysokým stupněm účinnosti.

Řešení podle vynálezu je vhodné pro mechanicko-hydrodynamické převodovky se šikmo provedenými lopatkami hydrodynamické spojky, zejména pro řazení na vyšší stupeň v tahu. Při provozu v deceleračním/volnoběžném režimu, popřípadě při řazení dolů v tahu, není takový způsob u tohoto druhu hydrodynamické spojky zpravidla potřebný. Jinak, to znamená u spojek, jejichž

-8 CZ 296161 B6 systém lopatek není proveden jako šikmý, je řešení podle vynálezu vhodné pro všechny způsoby řazení

Obr. 4 znázorňuje ve zjednodušeném a příkladném provedení diagram výkonu motoru při zrychlování. Cerchovaná charakteristika představuje chování konvenční převodové jednotky s hydrodynamickou spojkou a mechanickou převodovou částí. Šrafovaná oblast 1 je provozní rozsah, který se vyznačuje použitím hydrodynamické spojky, to znamená plněním a přenosem výkonu přes hydrodynamický převodový prvek. Pouze tečkovaná čára určuje charakteristiku převodové jednotky, která odpovídá provedení podle vynálezu. Z toho je patrno, že při provozu hydrodynamické spojky se pracuje s konstantním počtem otáček a rozdíl mezi oběma charakteristikami představuje podíl na ztrátě výkonu, který může být vyovnán způsobem podle vynálezu.

Znázorněné provedení se vztahuje k převodovce, ve které se hydrodynamická spojka podílí na přenosu výkonu v prvním a druhém stupni. Jiná provedení jsou však také možná.

Řešení podle vynálezu může být použito pro každou převodovou jednotku, opatřenou hydrodynamickou převodovou částí a mechanickou převodovou částí, přičemž hydrodynamická převodová část je provedena jako hydrodynamická spojka a může být použita při přenosu výkonu přes hydrodynamickou spojku při změně převodového stupně z libovolného prvního stupně na libovolný druhý stupeň. Při tom je lhostejné, zda jsou jednotlivým součástem převodovky přiřazeny další úkoly, jako například hydrodynamické převodové části funkce hydrodynamické spojky nebo hydrodynamického retardéru, jak je popsáno v nezveřejněné německé přihlášce 297 00 605.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zlepšení kvality řazení při řazení rychlostí v převodové jednotce, obsahující nejméně jednu převodovou větev k přenášení výkonu přes hydrodynamickou spojku (2), která je propojitelná v řadě s mechanickou převodovou částí (3), obsahující prostředky k uskutečnění nejméně dvou rychlostních stupňů, vyznačující se tím, že při přenosu výkonu přes hydrodynamickou spojku (2) během řazení iychlostí mezi dvěma mechanickými stupni rychlosti se stupeň plnění hydrodynamické spojky (2) mění tak, že veličina, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4) hydrodynamické spojky (2), se udržuje konstantní v určitém rozsahu řazení rychlostí.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se reguluje počet otáček primárního lopatkového kola (4).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rozsah, ve kterém se veličina, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4) udržuje konstantní, je charakterizován časovým úsekem mezi začátkem řazení rychlostí a dosažením synchronního počtu otáček.
4. 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rozsah, ve kterém se veličina, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4) udržuje konstantní, je charakterizován časovým úsekem mezi začátkem řazení rychlostí a časovým bodem, který leží před dosažením synchronního počtu otáček.

   -9CZ 296161 B6
5. 5. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že regulace veličiny, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4), se v případě výskytu prokluzu minimální velikosti vyřadí z provozu.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že stupeň plnění se řídí pro regulaci veličiny, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4).
7. 7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že stupeň plnění se nastavuje pro regulaci veličiny, charakterizující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4) hydrodynamické spojky (2).
8. 8. Ovládání pro zlepšení kvality řazení hydrodynamicko-mechanické sdružené převodovky (1) s alespoň jednou hydrodynamickou převodovou částí, obsahující hydrodynamickou spojku (2) a s mechanickou převodovou částí (3), která zahrnuje nejméně jednu převodovou větev k přenášení výkonu přes hydrodynamickou spojku (2), která je propojitelná v řadě s mechanickou převodovou částí (3), obsahující prostředky k uskutečnění nejméně dvou lychlostních stupňů, vyznačující se tím, že zahrnuje prostředky k řízení počtu otáček primárního lopatkového kola (4) hydrodynamické spojky (2) během řazení rychlostí.
9. 9. Ovládání podle nároku 8,vyznačující se tím, že prostředky k řízení počtu otáček primárního lopatkového kola (4) zahrnují ovládací zařízení s alespoň prvním vstupem (17) a druhým vstupem (16) a s jedním výstupem (18), první vstup (17) je propojitelný se zařízením k zachycení signálu ke změně rychlosti, druhý vstup (16) je propojitelný se signálem k zprostředkování nebo zadání alespoň jedné veličiny, popisující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4), výstup (18) je propojitelný se zařízením (20) k ovlivnění stupně plnění hydrodynamické spojky (2), a dále zahrnuje porovnávací zařízením (19), pro porovnání skutečné hodnoty veličiny, popisující alespoň nepřímo počet otáček primárního lopatkového kola (4), s její požadovanou hodnotou a pro generování akční veličiny na výstupu (18) při zjištění odchylky.
10. 10. Ovládání podle nároku 9, vyznačující se tím, že zařízení (20) k ovlivnění stupně plnění hydrodynamické spojky (2) obsahuje regulační člen k seřízení přívodu do pracovního prostoru hydrodynamické spojky (2) při konstantním výstupním otvoru hydrodynamické spojky (2).
11. 11. Ovládání podle nároku 9, vyznaču j ící se tím, že zařízení (20) k ovlivnění stupně plnění hydrodynamické spojky (2) obsahuje regulační člen k odstavení provozního prostředku z pracovního oběhu hydrodynamické spojky (2).
12. 12. Ovládání podle jednoho z nároků 9 až 11, vy z n a č uj í c í se t í m , že ovládací zařízení obsahuje regulační přístroj, jehož vstupní veličinu tvoří veličina, popisující alespoň nepřímo změnu stupně plnění a jehož výstupní veličinou je regulační veličina pro nastavení regulačního členu hydrodynamické spojky (2).