JP5496112B2 - クラッチ制御システムおよびクラッチ制御システムの作動方法 - Google Patents

クラッチ制御システムおよびクラッチ制御システムの作動方法 Download PDF

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Description

本発明は、コンプレッサ、制御装置、および該コンプレッサに配設されたクラッチからなるシステムに関するものであり、制御装置はクラッチを開閉し、エネルギーを節約するように構成されている。
本発明はさらに、コンプレッサ、制御装置、および該コンプレッサに配設されたクラッチからなるシステムを作動する方法に関するものであり、制御装置はクラッチを開閉し、エネルギーを節約するように構成されている。
現代の実用車両は通例、圧縮空気供給装置を有する。この圧縮空気供給装置は、清潔で乾燥した圧縮空気を実用車両の種々のシステムに提供する。例えばフットブレーキと、場合により存在する実用車両の空気バネには圧縮空気供給装置から供給される。圧縮空気供給装置には、電磁弁を駆動制御し、センサ信号を評価するための制御装置を組み込むことができる。電磁弁は択一的に、外部の制御装置によりシステムパラメータに対応して駆動制御することもできる。この種の制御装置はさらなるシステムパラメータを、シリアル通信接続、例えばCANバスを介して受け取る。例えばフットブレーキおよび場合より存在する空気バネのデータを、圧縮空気供給装置に通知することができる。圧縮空気供給装置自身は、まだクリーニングされていない乾燥圧縮空気を接続されたコンプレッサから受け取る。コンプレッサを駆動するためのエネルギーは、実用車両の駆動機関のシャフトを介してコンプレッサに簡単に伝達することができる。
実用車両内での圧縮空気の需要は通常、コンプレッサの持続動作を要求しないから、コンプレッサと駆動機関とを分離することのできるクラッチを、駆動機関とコンプレッサとの間に設けることができる。このことが望まれるのは、圧縮空気が必要でない場合、または既存の圧縮空気備蓄が負荷の圧縮空気需要をある程度の時間、カバーすることができる場合、節約することのできるエネルギーをコンプレッサの運転が消費するからである。コンプレッサが分離された状態ではエネルギーを節約することのできるアイドリングフェーズが、とりわけ高速道路交通では非常に長い。なぜならフットブレーキによる圧縮空気消費が小さいからである。
しかしエネルギー節約の単純な機能の他に、コンプレッサおよびコンプレッサに後置接続された要素の駆動時に、クラッチが故障を引き起こしたり、またはクラッチ自体が故障により欠落することがある。
本発明の基礎とする課題は、システムの故障を識別し、システムの少なくとも差し迫った故障を自立的に阻止することのできるコンプレッサシステムを提供することである。
この課題は、請求項1の特徴部分に記載された構成によって解決される。
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
上位概念記載のシステムは、制御装置が、監視ルーチンを実施し、この監視ルーチンの枠内で、クラッチ、コンプレッサ、およびコンプレッサに後置されたコンポーネントの損傷を回避するためにクラッチが開放または閉鎖されるように構成されていることによって改善される。
上位概念記載の方法は、監視ルーチンが実施され、この監視ルーチンの枠内で、クラッチ、コンプレッサ、およびコンプレッサに後置されたコンポーネントの損傷を回避するためにクラッチが開放または閉鎖されることによって改善される。
このことは有利には、監視ルーチンの枠内で、閉鎖されたクラッチの滑りを監視することによってさらに改善される。閉鎖されたクラッチの滑りを監視することによって、クラッチの磨耗の増大またはクラッチ閉鎖の故障を検知することができる。
監視ルーチンの枠内で、クラッチの開放を監視すると有利である。クラッチの開放を監視することによって、エラーのあるシフト、とりわけクラッチの不完全な開放を検知することができる。
さらに監視ルーチンは、2つのクラッチ操作の間の最小時間を設定することができる。短い時間内でクラッチを複数回操作することにより過度に加熱され、大きな磨耗が発生し、これがクラッチを早期に故障させてしまう。したがって2つのクラッチ操作間の最小時間を設定することにより、クラッチの全体寿命が延長される。
監視ルーチンが、クラッチが開放されている最大時間を監視することもできる。開放された状態では、クラッチに後置されたコンプレッサが駆動されない。通常、このコンプレッサはオイルによって潤滑される。オイルは運転中に連続してオイルパンから、ピストンとシリンダ壁との間の領域に搬送される。クラッチの開放によってオイル搬送も停止される。この場合、ある程度の時間が経過すると、ピストンとシリンダ壁との間に十分な潤滑が存在しなくなる。なぜならそこに存在していたオイルがオイルパンに還流されるからである。したがってクラッチの閉鎖によりコンプレッサの運転が再開されると、ピストンとシリンダ壁における摩滅が増大する。これは、クラッチが開放している間の最大時間によって阻止することができる。なぜならピストンとシリンダ壁の間での十分な潤滑を、オイルを後から搬送することによって保証することができるからである。
とりわけ、クラッチが開放されている最大時間が、周囲温度に依存するようにすることができる。コンプレッサの周囲温度が低い場合には、コンプレッサに後置された搬送管が凍結することがあり得るので、凍結のおそれがある場合には、搬送管をまず換気し、凝水を乾燥させることができる。コンプレッサを周期的にスイッチオンすることによって、搬送管の温度を常に暖かい空気により維持することができる。
もちろん監視ルーチンの枠内で、コンプレッサ回転数を監視することもできる。求められたコンプレッサ回転数が許容最大コンプレッサ回転数より大きければ、クラッチを開放することによって、コンプレッサを機械的損傷から保護することができる。
監視ルーチンの枠内で、クラッチ回転数を監視することもできる。クラッチも回転数の監視により、機械的過負荷から保護することができる。この場合、クラッチ回転数が過度に高いとクラッチが開放される。
監視ルーチンの枠内で、エラー診断または統計的評価を行うためにデータを記憶することができる。データを記憶することによって、比較的後の時点で拡張されたエラー診断が可能であり、このようなエラー診断によって、発生したエラーの原因を探索し、システムをさらに改善することができる。
好ましくは、監視ルーチンの枠内で、システムの構成部材が誤動作する場合、警報信号を出力することができる。監視ルーチンが、クラッチまたは他のシステム部材に関する不規則性を検知した場合、警報ランプ、音響信号または搭載計器のディスプレイを介する通知の形での警報信号の出力によって運転者に知らせることができ、適当な対抗手段を開始することができる。例えば車両のさらなる走行を阻止するような完全な故障が発生する前にサービス工場を探すことができる。この場合理想的には、クラッチ機能が働かないようにし、それ以上の損傷を阻止する。
本発明はさらに、本発明のシステムを備える実用車両に関するものである。
本発明を、添付図面を参照し、有利な実施形態に基づき例示的に説明する。
本発明によるシステムを備える実用車両の概略図。 フローチャートの形での監視ルーチンの概略図。 シフト間隔を監視するためのフローチャート。 クラッチの過回転保護のためのフローチャート。 閉鎖されたクラッチの滑り監視のためのフローチャート。 コンプレッサの過回転保護のためのフローチャート。 開放されたクラッチの滑り監視のためのフローチャート。 摩滅保護のためのフローチャート。 凍結保護のためのフローチャート。
図1は、本発明によるシステムを備える実用車両の概略図である。実用車両20は駆動機関22により駆動され、この駆動機関はクラッチ16を介してさらにコンプレッサ12を駆動する。コンプレッサ12は空気を、空気接続部24から吸引され、コンプレッサは空気を圧縮した形で圧縮空気供給装置18に搬送する。圧縮空気供給装置18は、供給された圧縮空気をさらに負荷26に配分する。コンプレッサ12は、クラッチ16および制御装置14とともに、コンプレッサシステムと称されるシステム10を形成する。制御装置14は、クラッチ16とも、コンプレッサ12とも結合されており、クラッチ16を開閉することができ、コンプレッサ12を、例えば図示しないリリーフバルブの切替によって調整することができる。リリーフバルブの制御は例えば空気力学的に行われ、圧力形成および圧力低減が0.02から1.0s内に実現される。さらに制御装置14はCANバスへの図示しない接続部を有する。この接続部を介してエラーメッセージが図示しない別の制御装置に送信され、車両の動作状態に該当するパラメータが受信される。これらのパラメータは、例えば機関回転数、雰囲気温度、雰囲気湿度、機関トルク、充填圧、アクセルペダル位置、およびブレーキペダル位置を含む。制御装置14を収容するハウジングは、通例、電子回路を有害な環境の影響から保護する。このようなハウジングは、コンプレッサ、駆動機関または実用車両シャーシに取り付けることができる。簡単な保守を保証するために、制御装置のモジュール交換と、外部診断装置とのデータ交換可能にすべきである。
図2は、フローチャートの形での監視ルーチンの概略図を示す。図示の監視ルーチンは、エネルギー節約のためのクラッチの圧力誘導された切替えと、種々の部分側面にまとめられたサブルーチンとを含む。これらを以下に図面と関連して説明する。
スタート点としてステップ100が選択される。ここで、クラッチの閉鎖が希望されているか否かが検査される。クラッチを閉鎖すべしとの希望は、実用車両の備蓄容器中の圧力pが切替え圧pin以下に低下する場合、または実用車両に配置された車両バスを介してクラッチの閉鎖が、システム外の故障のため問い合わされた場合に圧力誘導される。このような希望が存在する場合、100でイエスであり、ステップ102でクラッチが閉鎖される。続いてステップ104で、2つのクラッチ操作間の間隔が監視される。このことは図3に関連して詳細に説明する。クラッチの過回転保護がステップ106で実現される。これは図4に関連して説明する。さらに進むとステップ108で、閉鎖されたクラッチの滑りが監視される。これは図5と関連して説明する。ステップ110で、コンプレッサの過回転保護が保証される。これは図6と関連して説明する。ステップ110の後、再びステップ100に進む。
クラッチを閉鎖すべしとの希望が存在しなければ、100でノーであり、ステップ112に進む。このステップでは、その代わりにクラッチの開放要求が存在しているか否かが検査される。ステップ100と同様に、圧力pが遮断圧poffより大きい場合、または車両バスを介してクラッチの開放が問い合わされる場合に、この要求が圧力誘導される。クラッチを開放すべしとの要求が存在すると、112でイエスであり、クラッチがステップ114で開放される。続いてステップ116で、開放したクラッチの滑りが監視される。これについては図7と関連して説明する。次にステップ118で、摩滅保護が実現される。これは図8と関連して説明する。ステップ118から、図9で説明する腐食保護が実現されるステップ120を介してステップ108に進む。
クラッチ開放の問い合わせが存在しなければ、112でノーであり、ステップ112から直接ステップ118に進む。
図3は、シフト間隔を監視する部分側面のためのフローチャートを示す。図示のフローチャートは、図2のステップ104の詳細図である。ステップ122で、クラッチ操作が要求されているか否かが検査される。112でイエスであれば、ステップ124で、監視すべき時間tcycmon内でクラッチ操作が存在するか否かが検査される。124でイエスであれば、続いてステップ126で、カウンタCcycnrが最大許容値Cmaxcycより大きいか否かが検査される。126でイエスであれば、ステップ128でクラッチが切替えられ、時間tcycprevの間、この状態に保持される。監視ルーチンにステップ104を置いているので、クラッチがステップ128で閉鎖される。この過程に該当するデータがステップ130で記憶され、それから再びステップ122に進む。
クラッチ操作が監視時間tcycmon内に存在しなければ、124でノーであり、ステップ124の後、再びステップ122に進む。
カウンタCcycnrが最大許容値Cmaxcycより大きくなければ、ステップ126でノーであり、ステップ132でカウンタCcycnrが1だけカウントアップされ、同様にステップ122に進む。
図4は、クラッチの過回転保護の部分側面のためのフローチャートを示す。図4は、図1のステップ106を詳細に示す。クラッチの機械的負荷が過度に大きいか否かが検査されるステップ134から出発する。この目的のために、コンプレッサ回転数ucprsと変速比rgとの積が安全パラメータrsecと乗算され、最大許容機関回転数Semaxと比較される。最大許容機関回転数Semaxの方が小さければ、134でイエスであり、ステップ136でクラッチが開放され、ステップ138で該当するデータが記憶され、ステップ134に進む。
そうでなければ、134でノーであり、再び134に戻る。
図5は、閉鎖されたクラッチの滑り監視の部分側面のためのフローチャートを示す。図示のフローチャートは、図2に示されたステップ108の詳細図である。ステップ140で、クラッチが時間tslipc以降、閉鎖されているか否かが検査される。140でイエスの場合、ステップ142で、目下のコンプレッサ回転数Ucpacが予想されるコンプレッサ回転数Ucprs±公差値Scrtolに等しくないか否かが検査される。142でイエスの場合、ステップ144で、目下のコンプレッサ回転数Ucpacと予想されるコンプレッサ回転数Ucprs±公差値Scrtolとの差が時間インターバルtcsi内で増大するか否かが検査される。前記3つの条件が満たされなければ、140でノー、142でノー、または144でノーであり、それぞれステップ140に進む。ステップ144で条件が満たされると、144でイエスであり、ステップ146で、カウンタCsnrが、このカウンタに対する最大許容値Cmaxsより大きいか否かが検査される。146でイエスであれば、ステップ148で警報信号が出力される。この警報信号は、警報ランプ、音響的警報信号、またはディスプレイでのテキスト出力により実現可能である。この出力は、実行中の制御装置にCANバスを介して通知することができる。続いてステップ150でクラッチが開放され、ステップ152でこの過程が、関連データの記憶によって記録される。
条件がステップ146で満たされなければ、146でノーであり、ステップ154でステップ148と同様に警報信号が出力され、ステップ156で、クラッチを時間tslipactoc内で開放し、続いて閉鎖することによりエラー除去が試行される。次にステップ158でカウンタCsnrが1だけカウントアップされ、ステップ160で関連データが記憶され、ステップ140に進む。
図6は、コンプレッサの過回転保護の部分側面のためのフローチャートを示す。この種の過回転は、過度に低いギヤ段を間違って選択することにより生じ得る。図示のフローチャートは、図2に示されたステップ110の詳細図である。ステップ162で、目下のコンプレッサ回転数ucpacが最大許容コンプレッサ回転数Scmaxより大きいか否かが検査される。162でイエスの場合、ステップ164でクラッチが開放され、続いてステップ166で関連データが記憶され、それから再びステップ162に戻る。162でノーの場合、ステップ162に戻る。
図7は、開放されたクラッチの滑り監視の部分側面のためのフローチャートである。図示のフローチャートは、図2に示されたステップ116の詳細図である。ステップ168でまず、クラッチが時間tslipo以降、開放されているか否かが検査される。168でイエスであればステップ170で、目下のコンプレッサ回転数ucpacが最小コンプレッサ回転数Scminと等しくないか否かが検査される。ここで最小値は、駆動機関とコンプレッサとがクラッチにより完全に分離されている場合にはゼロである。2つの条件が満たされなければ、168でノーまたは170でノーであり、168に進む。ステップ170で条件が満たされると、170でイエスであり、ステップ172で、カウンタCsonrが、最大許容値Cmaxsoより大きいか否かが検査される。172でイエスであれば、ステップ174で警報信号が出力される。この警報信号は、警報ランプ、音響的警報信号、またはディスプレイ上でのテキスト出力により実現可能である。この出力は、実行中の制御装置にCANバスを介して通知することができる。次にステップ176でクラッチが閉鎖され、続いてステップ178でこの過程が関連データに基づいて記憶される。
条件がステップ172で満たされなければ、172でノーであり、ステップ180でステップ74と同様に警報信号が出力される。続いてステップ182で、クラッチがまず閉鎖され、続いて時間tslipactco内で開放され、エラーの除去が試行される。次にステップ184でカウンタCsonrが1だけカウントアップされ、ステップ186で関連データが記憶される。ステップ186の後、再びステップ168に進む。
図8は、摩滅保護の部分側面のためのフローチャートを示す。図8に示されたフローチャートは、図2に示したステップ118の詳細である。ステップ188でまず、クラッチが開放されているか否かが検査される。188でイエスであれば、ステップ190で、クラッチの開放時間が監視すべき時間twmonに達するか否かが検査される。条件がステップ188またはステップ190で満たされなければ、188でノーまたは190でノーであり、ステップ188に進む。条件がステップ190で満たされれば、190でイエスであり、まずステップ192でクラッチが時間twcの間、閉鎖され、次にステップ194でこの過程が記憶され、ステップ188に進む。
図9は、凍結保護の部分側面のためのフローチャートである。図9に示されたフローチャートは、図2に示したステップ120の詳細である。ステップ196でまず、雰囲気温度Tが最小雰囲気温度Tafminと最大雰囲気温度Tafmaxとの間にあるか否か、そして最大開放時間tafoに達するか否かが検査される。196でノーの場合、ステップ196に戻る。196でイエスであれば、ステップ198でクラッチがtafcの間、閉鎖され、次にステップ200で最大開放時間がtafoにセットされ、続いて関連データがステップ202で記憶され、ステップ196に進む。ステップ196で、雰囲気の空気湿度を考慮し、付加的条件としてステップ196で、空気湿度が最小空気湿度Hafminより大きいか否かを検査することも考えられる。このルーチンによって有利には、システム圧に達した後、時間tafcの間に、搬送管路を乾燥させるよう通気することができる。
図3から9に示されたフローチャートは実質的に周期的に繰り返される。しかし最終のフローチャートとすることもできる。この場合は、スタート点が最初に述べたステップに相当し、終了点またはインデクス変数を増大しないスタート点への再度の到達を、図2の対応するステップのそれぞれの終了点に割り当てることができる。使用されるインデクス変数はそれぞれ、約1時間である時間インターバルtrentの後、これらインデクス変数がその時間内に変化しなければゼロにセットされる。以下の表は、使用される種々のパラメータを例として示すものであり、これらのパラメータは参考として理解すべきである。
Figure 0005496112
上記の説明、図面ならびに特許請求の範囲において開示した本発明の特徴は、本発明の実現に関して単独でも組み合わせても重要である。
10 システム
12 コンプレッサ
14 制御装置
16 クラッチ
18 圧縮空気供給装置
20 実用車両
22 駆動機関
24 空気接続部
26 負荷
100 クラッチ閉鎖問い合わせ?
102 クラッチ閉鎖
104 シフト間隔
106 クラッチ過回転保護
108 閉鎖されたクラッチの滑り
110 コンプレッサ過回転保護
112 クラッチ開放問い合わせ?
114 クラッチ開放
116 開放したクラッチの滑り
118 摩滅
120 腐食保護
122 クラッチ操作が要求されているか?
124 tcycmon内にクラッチ操作があるか?
126 CcycncがCmaxcycより大きいか?
128 クラッチ切替え、tcycprevの間保持
130 データ記憶
132 Ccycnr高める
134 クラッチ回転数が過度に高いか?
114 クラッチ開放
138 データ記憶
140 クラッチがtslipc以降、開放しているか?
142 UcpacがUcprs±Scrtoiと異なるか?
144 Ucpac−(Ucprs±Scrtoi)増大するか?
146 CsnrがCmaxsより大きいか?
148 警報信号出力
150 クラッチ開放
152 データ記憶
154 警報信号出力
156 クラッチ開放および閉鎖
158 Csnrカウントアップ
160 データ記憶
162 Ucpac>Scmax
164 クラッチ開放
166 データ記憶
168 クラッチがtslipo以降、開放しているか?
170 Ucpac<>Scmin
172 CsonrがCmaxsoより大きいか?
174 警報信号出力
176 クラッチ閉鎖
178 データ記憶
180 警報信号出力
182 クラッチ閉鎖および開放
184 Csonrカウントアップ
186 データ記憶
188 クラッチ開放?
190 開放時間twmonに達したか?
192 twcの間、クラッチ閉鎖
194 データ記憶
196 温度がTafminより低いか、またはTafmaxより高い
198 tafcの間、クラッチ閉鎖
200 最大開放時間tafoにセット
202 データ記憶

Claims (12)

  1. コンプレッサ(12)と、制御装置(14)と、該コンプレッサ(12)に配設されたクラッチ(16)からなる圧縮空気生成のためのシステム(10)であって、
    前記制御装置(14)は、クラッチ(16)を開閉し、エネルギーを節約するように構成されており、前記制御装置(14)はさらに監視ルーチンを実施し得るように構成されており、該監視ルーチンにしたがって、前記クラッチ(16)、前記コンプレッサ(12)、および該コンプレッサに後置されたコンポーネント(18,26)の損傷を回避すべく前記クラッチ(16)が開放または閉鎖されるように構成されているシステムにおいて
    クラッチが時間t slipc 以降、閉鎖され
    目下のコンプレッサ回転数U cpac が予想されるコンプレッサ回転数U cprs ±公差値S crtol に等しくなく
    目下のコンプレッサ回転数U cpac と予想されるコンプレッサ回転数U cprs ±公差値S crtol との差が時間インターバルt csi 内で増し
    カウンタC snr が、このカウンタに対する最大許容値C maxs より小さい場合には
    前記制御装置(14)は、発生したエラーの除去を所定の時間インターバルt slipactco ないしt slipactoc 内で試行するように構成されており
    その際に前記クラッチ(16)は除去のためにまず閉鎖されて引き続き再び開放されるか、ないしはまず開放されて引き続き再び閉鎖され、
    その後でカウンタC snr が値1だけカウントアップされることを特徴とするシステム。
  2. 請求項記載のシステム(10)を備える実用車両。
  3. コンプレッサ(12)と、制御装置(14)と、該コンプレッサ(12)に配設されたクラッチ(16)からなる圧縮空気生成のためのシステムの制御方法であって、
    前記制御装置(14)はクラッチ(16)を開閉し、エネルギーを節約するように構成されており、
    監視ルーチンが実施され、該監視ルーチンにしたがって、クラッチ(16)、コンプレッサ(12)、およびコンプレッサに後置されたコンポーネント(18,26)の損傷を回避するためにクラッチ(16)が開放または閉鎖されるように構成されている制御方法において、
    クラッチが時間t slipo 以降開放され
    目下のコンプレッサ回転数U cpac が最小コンプレッサ回転数S cmin に等しくなく、ここでの最小値は、駆動機関とコンプレッサとがクラッチにより完全に分離されている場合には値0であり
    カウンタC sonr が、最大許容値C maxso よりも小さい場合には
    発生したエラーの除去が所定の時間インターバルt slipactco ないしt slipactoc 内で試行され、
    その際には前記クラッチ(16)が除去のためにまず閉鎖されて引き続き再び開放されるか、ないしはまず開放されて引き続き再び閉鎖され、
    その後でカウンタC sonr が値1だけカウントアップされるようにしたことを特徴とする制御方法。
  4. 前記監視ルーチンにしたがって、閉鎖されたクラッチ(16)の滑りが監視される請求項記載の方法。
  5. 前記監視ルーチンにしたがって、開放されたクラッチ(16)の滑りが監視される請求項3または4記載の方法。
  6. 前記監視ルーチンは、2つのクラッチ操作間の最小時間を設定する、請求項3から5いずれか1項記載の方法。
  7. 前記監視ルーチンは、クラッチ(16)が開放している最大時間を設定する、請求項3から6いずれか1項記載の方法。
  8. クラッチ(16)が開放されている最大時間が、周囲温度に依存する請求項記載の方法。
  9. 前記監視ルーチンにしたがって、コンプレッサ回転数が監視される、請求項からいずれか1項記載の方法。
  10. 前記監視ルーチンにしたがって、クラッチ回転数が監視される、請求項からいずれか1項記載の方法。
  11. 前記監視ルーチンにしたがって、エラー診断または統計的評価を行うためにデータが記憶される請求項から10いずれか1項記載の方法。
  12. 前記監視ルーチンにしたがって、システム(10)の構成部材が誤動作する場合、警報信号が出力される請求項から11いずれか1項記載の方法。
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