FI70389C - Foerfarande foer styrning av en vaexelvaeljarautomat i en med en hydraulisk momentomvandlare foersedd vaexellaoda och vaexelvaeljarautomat - Google Patents

Description

70389 1 Menetelmä valhteenvalinta-automaatin ohjaamiseksi hydraulisella momentinmuuntimella varustetussa vaihteistossa ja vaihteenvalinta-automaatti Förfarande för stvrning av en växelväljarautomat i en med en 5 hydraulisk momentomvandlare försedd växelllda och växelvMljarautomat

Keksinnön kohteena on menetelmä työkoneeseen sijoitetun, hydraulisella 10 momentinmuuntimella varustetun portaattaisen vaihteiston automaattiseksi ohjaamiseksi siten, että edullisin vaihteiston välityssuhde eli sopivin vaihde valitaan työkoneen toimintaolosuhteiden perusteella, siten, että valintaperusteina käytetään työkoneen kiihtyvyyden etumerkkiä ja moottorin kuormitusastetta.

15

Automaattinen vaihteiston vaihtamisajankohdan määrittäminen voidaan järjestää monella eri tavalla. Toimintaolosuhteista voidaan mitata esimerkiksi ajoneuvon tai työkoneen nopeus, moottorin pyörimisnopeus, kaasupol-kimen asento tai muu vastaava. Jotta kaikki tilanteet tulisivat huomioi-20 duksi, tulee vaadittavasta ohjausjärjestelmästä helposti monimutkainen ja kallis.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä hydraulisella momentinmuuntimella varustetun työkoneen vaihteiston ohjaamiseksi uu-25 della tavalla. Keksinnölle on tunnusomaista se, että vaihteiston sopivimman vaihteen valintaperusteena käytettävä moottorin kuormitusaste määritetään mittaamalla hydraulisen momentinmuuntimen turbiinipyörän pyörimisnopeuden ja pumppupyörän pyörimisnopeuden suhde eli momentinmuuntimen luistosuhde ja toisena valintaperusteena käytettävä työkoneen kiihtyvyy-30 den etumerkki määritetään mittaamalla momentinmuuntimen turbiinipyörän kiihtyvyyden etumerkki. Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan automaattivaihteisten vaihtaminen tapahtumaan moottorin kuormituksen ja vetovoiman kannalta edullisimmalla hetkellä. Tällöin työkone myös toimii edullisimmalla käytettävissä olevalla välityssuhteella. Työkoneen abso-35 luuttista nopeutta ei näin ollen käytetä vaihteiston ohjaamiseen lainkaan.

2 70389 1 Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan työkoneen käytön aikana mitataan jatkuvasti momentinmuuntimen luistosuhdetta ja turbiinipyörän kiihtyvyyden etumerkki sopivimman vaihteen valitsemiseksi.

5 Käytännössä turpiinipyörän nopeus ja kiihtyvyyden etumerkki on mitattava turpiinipyörän jälkeen sellaiselta hammaspyörältä, joka on vaihteen ollessa kytkettynä, kiinteässä, yhteydessä vakio välityssuhteella turpiini-pyörään ja vaihteen ollessa vapaalla kiinteässä yhteydessä työkoneen vetäviin pyöriin, mutta kytkimellä erotettuna turpiinipyörästä. Tässä yhtey-10 dessä ko. hammaspyörän pyörimisnopeudesta käytetään kuitenkin nimitystä turpiinipyörän pyörimisnopeus.

Keksinnön mukaisen vaihteenvalinta-automaatin toiminta tapahtuu erään toisen edullisen sovellutusmuodon mukaan esimerkiksi seuraavasti. Vaih-15 teistoa ohjataan siten, että työkoneen kiihtyvyyden ollessa positiivinen eli momentinmuuntimen turbiinipyörän pyörimisnopeuden kasvaessa vaihdetaan suuremmalle vaihteelle luistosuhteen saavuttaessa ennalta määrätyn yläarvon. Sen sijaan työkoneen kiihtyvyyden ollessa negatiivinen eli mo-mentinmuuntimen turbiinipyörän pyörimisnopeuden pienentyessä vaihde pysyy 20 samana, vaikka luistosuhteen arvo tuleekin yhtäsuureksi kuin ennalta määrätty yläarvo. Tällainen tilanne on silloin kun moottorin pyörimisnopeutta pienennetään hetkellisesti eli kaasua vähennetään.

Ajovastuksen kasvaessa työkoneen kiihtyvyyden ollessa negatiivinen eli 25 momentinmuuntimen turbiinipyörän pyörimisnopeuden hidastuessa vaihdetaan pienemmälle vaihteelle luistosuhteen pienentyessä ennaltamäärättyvn ala-arvoon. Vastaavasti taas työkoneen nopeutta nopeasti lisättäessä eli kiihdytettäessä tilanteesta, jossa momentinmuuntimen luisto on vähäinen, vaihdetaan pienemmälle vaihteelle, kun luistosuhde on yhtä suuri kuin ennalta 30 määrätty ala-arvo.

Keksinnön kohteena on myös työkoneen vaihteenvalinta-automaatti hydraulisella momentinmuuntimellä varustetussa vaihteistossa, jossa edullisimman välityssuhteen eli sopivimman vaihteen valitseminen tapahtuu työkoneen 35 toimintaolosuhteita ilmoittavien anturien tai vastaavien, vaihteiston toimintaa ohjaavien laitteiden avulla, jotka ovat pääasiallisesti työkoneen nopeuden muutosta ilmaiseva anturi, tai vastaava laite, ja mootto- 3 70389 1 rin kuormitusastetta ilmaiseva anturi, tai vastaava laite.

Keksinnön mukaiselle vaihteenvalinta-automaatille on tunnusomaista se, että työkoneen nopeuden muutosta ilmaisevaan laitteeseen kuuluu hydrau-5 lisen momentinmuuntimen turbiinipyörän pyörimisnopeutta mittaava anturi ja laite, kuten esimerkiksi mikroprosessori, johon anturin ilmoittamat tiedot syötetään ja että moottorin kuormitusastetta ilmaisevaan laitteeseen kuuluu hydraulisen momentinmuuntimen turbiinipyörän pyörimisnopeutta mittaava anturi, pumppupyörän pyörimisnopeutta mittaava anturi ja laite, 10 kuten esimerkiksi mikroprosessori, joka näiden anturien ilmoittamien arvojen perusteella määrittää momentinmuuntimen luistosuhteen.

Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan vaihteenvalinta-automaatin toimintaa ohjaavaan laitteeseen kuuluu mikroprosessorijärjestelmä, joka tvö-15 koneen käytön aikana laskee jatkuvasti hydraulisen momentinmuuntimen luistosuhteen turbiinipyörän anturin ja pumppupyörän anturin ilmoittamien pyörimisnopeuksien suhteesta, sekä työkoneen positiivisen tai negatiivisen kiihtyvyyden turbiinipyörän anturin ilmoittamasta turbiinipyörän pyörimisnopeuden muutoksesta.

20

Patenttivaatimuksissa esiintyvä määrite "kiihtyvyyden etumerkki" tarkoittaa sitä, onko kiihtyvyys positiivista tai negatiivista eli sitä, onko kyseessä nopeuden kasvaminen vai hidastuminen.

25 Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviollisesti sivulta päin nähtynä keksinnön mukaisella automaattlvaihteistolla varustettua ajoneuvoa tai työkonetta.

Kuvion ajoneuvoon tai työkoneeseen 1 kuuluu moottori 4 ja momentinmuunti-30 mella 2 varustettu vaihteisto 3, joka akselin 10 ja vetoakseliston 14 avulla pyörittää työkoneen 1 pyöriä 11. Suunnanvaihto suoritetaan valin-takytkimellä 12, joka vaikuttaa vaihteistoon 3. Keksinnön mukaan momentin muunnin 2 on varustettu pumppupyörän 6 pyörimisnopeutta mittaavalla anturilla 8 ja vastaavasti myös turbiinipyörän 5 nopeutta mittaavalla antu-35 rilla 7. Anturien 7 ja 8 ilmoittamat pyörimisnopeudet syötetään mikropro-sessorijärjestelmään 9, joka työkoneen 1 käytön aikana jatkuvasti laskee momentinmuuntimen 2 luistosuhteen K. Tämä luistosuhde saadaan jakamalla 4 70389 1 turbiinipyörän 5 pyörimisnopeus n^. pumppupyörän 6 pyörimisnopeudella n^. Lisäksi mikroprosessoriin 9 johdetaan vaihteistosta 3 tieto siitä, mikä on valintakytkimellä 12 valittu työkoneen 1 liikesuunta. Turbiinipyörän 5 pyörimisnopeutta mittaava anturi 7 ilmoittaa mikroprosessoriärjestel-5 mälle 9 myös työkoneen 1 liikkeen kiihtyvyyden tai hidastuvuuden, koska turbiinipyörä 5 on mekaanisesti kytketty työkoneen vetävään pyörään 11.

Keksinnön mukainen vaihteenvalinta-automaatti toimii siten, että vaihta-mishetken määritystä varten mitataan jatkuvasti momentinmuuntimen 2 pump-10 pupyörän 6 pyörimisnopeus n^ anturin 8 avulla ja turpiinipvörän 5 pyörimisnopeus n^ anturin 7 avulla. Nämä tiedot johdetaan mikroprosessorijär-jestelmään 9, joka laskee momentimuuntimen 2 luistosuhteen K turbiinipyörän ja pumppupyörän pyörimisnopeuksista siten, että K = nt/n . Lisäksi mikroprosessorijärjestelmä 9 seuraa onko turbiinipyörän 5 ja siten samal-15 la koko työkoneen l kiihtyvyys positiivinen vai negatiivinen.

Kun ajoneuvolla 1 lähdetään liikkeelle, kytketään haluttu ajosuunta valintakytkimellä 12, jolloin kytkeytyy pienin vaihde ellei ole valittu jotain muuta vaihdetta normaaliin liikkeellelähtöön. Liikkeellelähdettäessä mo-20 mentlmuuntlmen 2 lulstosuhde K on 0, koska turbiinipyörän 5 pyörimisnopeus on 0. Ajoneuvon nopeuden kasvaessa momentinmuuntimen 2 luistosuhde K muuttuu siten, että se lähtee 0:sta ja lähestyy 1. Kun momentinmuunti-men 2 luistosuhde K saavuttaa ennalta määrätyn luistosuhteen yläarvon Kjj, kytkeytyy seuraava suurempi vaihde. Vaihtamisen jälkeen luistosuhde 25 K on pienempi kuin K^. Jos ajovastukset ovat säilyneet ennallaan ja kaa-supolkimen asento on sama, saavutetaan uudelleen K^, jolloin kytkeytyy seuraava suurempi vaihde. Toiminta jatkuu samalla tavoin aina suurimpaan vaihteeseen asti, mikäli olosuhteet ovat sopivat. Vaihtamista suuremmalle vaihteelle ei kuitenkaan tapahdu, jos ajoneuvon 1 ja samalla turbiinipyö- 30 rän 5 kiihtyvyys on negatiivinen, kun luistosuhteen arvo K saavutetaan.

H

Tällainen tilanne syntyy, jos moottorin 4 pyörimisnopeutta pienennetään hetkellisesti eli kaasua vähennetään.

Jos ajon aikana ajovastus kasvaa, niin myös momentinmuuntimen 2 luisto 35 kasvaa eli luistosuhde K pienenee. Kun K pienenee ennalta määrättyyn

ala-arvoon K , kytkeytyy seuraava pienempi vaihde. Vaihtamisen jälkeen K L

on suurempi kuin K^. Jos ajovastukset ovat edelleen niin suuret, että 5 70389 1 ajoneuvon 1 nopeus edelleen pienenee, saavutetaan uudelleen luistosuhde K, joka on yhtäsuuri kuin ala-arvo K , jolloin kytkeytyy seuraava pienem- l-i pi vaihde. Toiminta jatkuu tällä tavoin aina pienimpään vaihteeseen saakka, mikäli ajo-olosuhteet niin määräävät.

5

Vaihtaminen pienemmälle vaihteelle tapahtuu myös silloin, kun ajoneuvolla ajetaan pienellä teholla ja tehoa lisätään eli kaasua lisätään kiihdytystä varten niin paljon, että luistosuhde saavuttaa arvon Vaihtamisen jälkeen luistosuhde K on pienempi kuin K^. Suurempi vaihde kytkeytyy 10 jälleen sen jälkeen kun K saavuttaa arvon K .

H

Luistosuhteen K yläarvo ja ala-arvo riippuvat ajoneuvon painosta, rakenteesta, mekaanisista välityssuhteista sekä momentinmuuntimen 2 ja moottorin 4 ominaisuuksista. Nämä arvot voidaan asettaa etukäteen edellä 15 mainittujen tekijöiden perusteella. Nämä arvot voivat olla esimerkkitapauksessa seuraavat: K = 0,8 ja K =0,4.

rl L

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

20 25 30 35

Claims (8)

1. Menetelmä työkoneeseen (1) sijoitetun, hydraulisella momentinmuunti-mella (2) varustetun portaattaisen vaihteiston (3) automaattiseksi oh- 5 jäämiseksi siten, että edullisin vaihteiston välityssuhde eli sopivin vaihde valitaan työkoneen toimintaolosuhteiden perusteella, siten, että valintaperusteina käytetään työkoneen (1) kiihtyvyyden etumerkkiä ja moottorin (4) kuormitusastetta, tunnettu siitä, että vaihteiston (3) sopivimman vaihteen valintaperusteena käytettävä moottorin (4) 10 kuormitusaste määritetään mittaamalla hydraulisen momentinmuuntimen (2) turbiinipyörän (5) pyörimisnopeuden (n^) ja pumppupyörän (6) pyörimisnopeuden (n ) suhde (n /n ) eli momentinmuuntimen luistosuhde (K) ia P i P toisena valintaperusteena käytettävä työkoneen (1.) kiihtyvyyden etumerkki määritetään mittaamalla momentinmuuntimen (2) turbiinipyörän C5) 15 kiihtyvyyden etumerkki.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että työkoneen (1) käytön aikana mitataan jatkuvasti momentinmuuntimen (2) luistosuhdetta (K) ja turbiinipyörän (5) kiihtyvyyden etumerkki 20 sopivimman vaihteen valitsemiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihteiston (3) vaihteenvalintaa ohjataan siten, että työkoneen (1) kiihtyvyyden ollessa positiivinen eli momentinmuuntimen (2) 25 turbiinipyörän (5) pyörimisnopeuden (n^) kasvaessa vaihdetaan suuremmalle vaihteelle luistosuhteen (K) saavuttaessa ennalta määrätyn ylä-arvon (K^).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että vaihteistoa (3) ohjataan siten, että työkoneen (1) kiihtyvyyden ollessa negatiivinen eli momentinmuuntimen (2) turbiinipyörän (5) pyörimisnopeuden (n^) pienentyessä vaihde pysyy samana, vaikka luistosuhteen (K) arvo tuleekin yhtäsuureksi kuin ennalta määrätty yläarvo (K ). Π

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihteistoa (3) ohjataan siten, että ajovastuksen kasvaessa 7 70389 1 työkoneen (1) kiihtyvyyden ollessa negatiivinen eli momentinmuuntimen (2) turbiinipyörän (5) pyörimisnopeuden (n^) hidastuessa vaihdetaan pienemmälle vaihteelle luistosuhteen (K) pienentyessä ennaltamäärättyyn ala-arvoon (K^). 5

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihteistoa (3) ohjataan siten, että työkoneen (1) nopeutta nopeasti lisättäessä eli kiihdytettäessä tilanteesta, jossa momentin-muuntimen (2) luisto on vähäinen, vaihdetaan pienemmälle vaihteelle, kun 10 luistosuhde (K) on yhtäsuuri kuin ennalta määrätty ala-arvo (K^).

6 70389

7. Työkoneen (1) vaihteenvalinta-automaatti hydraulisella momentinmuun-timella (2) varustetussa vaihteistossa (3), jossa edullisimman välitys-suhteen eli sopivimman vaihteen valitseminen tapahtuu työkoneen toimin- 15 taolosuhteita ilmoittavien anturien (7,8) tai vastaavien, vaihteiston (3) toimintaa ohjaavien laitteiden avulla, jotka ovat pääasiallisesti työkoneen (1) nopeuden muutosta ilmaiseva anturi (7), tai vastaava laite, ja moottorin (4) kuormitusastetta ilmaiseva anturi tai vastaava laite (7,8) tunnettu siitä, että työkoneen (1) nopeuden muu- 20 toeta ilmaisevaan laitteeseen kuuluu hydraulisen momentinmuuntimen (2) turbiinipyörän (5) pyörimisnopeutta ("t) mittaava anturi (7) ja laite (9), kuten esimerkiksi mikroprosessori, johon anturin ilmoittamat tiedot syötetään ja että moottorin (4) kuormitusastetta ilmaisevaan laitteeseen kuuluu hydraulisen momentimuuntimen (2) turbiinipyörän (5) pyörimisno-25 peutta (nf) mittaava anturi (7), pumppupyörän (6) pyörimisnopeutta (n ) mittaava anturi (8) ja laite (9), kuten esimerkiksi mikroprosessori, joka näiden anturien (7 ja 8) ilmoittamien arvojen perusteella määrittää momentinmuuntimen luistosuhteen (K).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vaihteenvalinta-automaatti, tun nettu siitä, että vaihteiston (3) toimintaa ohjaavaan laitteeseen kuuluu mikroprosessorijärjestelmä (9), joka työkoneen (1) käytön aikana laskee jatkuvasti hydraulisen momentinmuuntimen (2) luistosuhteen (K) turbiinipyörän (5) anturin (7) ja pumppupyörän (6) anturin (8) ilmoit- 35 tamien pyörimisnopeuksien suhteesta (n /n ), sekä työkoneen positiivisen ^ P tai negatiivisen kiihtyvyyden turbiinipyörän anturin (7) ilmoittamasta turbiinipyörän pyörimisnopeuden (nfc) muutoksesta. B 70389