SE456896B - Anordning foer automatisk manoevrering av en fordonskoppling under igaangsaettning - Google Patents

Description

456 896 Uppfinningen avser nu att åstadkomma en sådan förbättring av _ den kända anordningen för automatisk manövrering av en koppling att torsionssvängningarna i kraftöverföringen kan dämpas under igång- sättningen. Detta uppnås enligt uppfinningen i huvudsak genom att givare är anordnade att detektera in- och utgángsvarvtalen hos den från kopplingen till drivhjulen gående drivaxeln och det på denna momentant verkande torsionsmomentet (M3) och föra dessa detektera- de värden till räknarenheten, med hjälp av vilken ur dessa värden är avsett att först bestämmas dels förvridningsvinkeln (Am) för drivaxeln och dels skillnaden mellan vinkelhastigheten (m2) hos kopplingsskivan och vinkelhastigheten (m3) hos drivhjulen samt där- efter ur dessa värden och ur en förutbestämd vinkelhastighet (ms) hos förbränningsmotorn ett utgångsvärde (xs) enligt sambandet 'vx = K (ag - mt) + K2 (ós - QI) + X3-Ao + X4-Am , s 1 varvid xs är börvärdet för frikopplingsrörelsesträckan hos kopplingen, K1/4 är koefficienter, ms är börvärdet för motorns vinkelhastighet, m1 är vinkelhastigheten hos motorns utgående axel, dï är tidsderivatan av m1, ös är tidsderivatan av m , _ s Ao är förvridningsvinkeln hosden tänkta torsionsaxeln i en reducerad fordonsmodell, och Aw är skillnaden i vinkelhastigheter mellan kopplings- skivan och ersättningssvänghjulet.

De fördelar som kan uppnås med uppfinningen är att torsions- svängningarna i kraftöverföringen dämpas genom riktade ändringar av kopplingsmomentet så att man därigenom erhåller en ryckfri och likformig acceleration hos fordonet. Vidare tillåter denna kopp- lingsmanövrering en mycket exakt och på centimetern exakt rangering av fordonet. Slutligen åstadkommes också ett likformigt vridmomentför~ lopp som icke uppvisar några kortvariga maximivärden, varigenom alltså även drivaggregaten skonas.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritning, pá vilken fig. 1 visar ett blockschema över uppbygg- naden av kopplingsmanövreringen enligt uppfinningen vid ett schema- tiskt visat fordon, fig. 2 visar ett förenklat reducerat massystem ka 1456 see vid ett fordon för bestämning av regleringsföreskrifterna för kopp- lingen och fig. 3 visar ett diagram över kopplingens karaktäristik.

I fig. 1 visas en förbränningsmotor 1 till ett icke närmare visat fordon, särskilt ett kommersiellt fordon, vid vars drivaxel 2 är anbragt ett svänghjul 3. Vid utgångssidan av svänghjulet 3 är med ett flänsförband anbragt en-koppling 4, vars kopplingsskiva är förbunden med en enda till de drivande hjulen 6 gående kraft- överföring 7. Denna kraftöverföring 7 består av en kraftöverförings- eller kardanaxel 8, från en differentialväxel 9 till drívhjulen 6 gående drivaxlar 10 och en växellåda 11. Till- och frånslagningen avkopplíngen4 sker via en manöverarm 12 från en manövermotor 13 som erhåller motsvarande manövervärden från en som helhet med 14 betecknad regleringsanordning.

Bestämningen av de regleringsföreskrifter medelst vilka slut- ligen manövermotorn 13 via manöverarmen 12 inställer kopplingen 4 på sådant sätt att torsionssvängningar i kraftöverföringen 7 mins- kas, sker i motsvarighet till det dynamiska förhållandet hos kraftöverföringen 7, kopplingen och den drivande motorn. För att förenkla framställningen av de dynamiska förlopp som utspelas i kraftöverföringen skall fordonet i fig 1 överföras till en för- enklad svängningsersättningsmodell enligt fig. 2. Denna består av motorn 1, från vilken ett motormoment M1 vid en rotationshastig- hetU)1 alstras på en vevaxel 2 och av denna överförs till sväng- hjulet 3 med tröghetsmomentet J1. Vidare ingår i kraftöver~ föringen en koppling 4, vars kopplingsskiva 5 har tröghetsmo- mentet J2 och på vilken verkar kopplingsmomentet M2. Därifrån överför en torsionsaxel 15 med torsionsstyvheten c såsom er- sättningsmodell för kardanaxeln 8 och drivaxlar 10 vridmomentet M3 till ett svänghjul med masströghetsmomentet J3, som ersätter fordonets massa. MedU)3 ochjÛ3 har betecknats dess rotationshas- tíghet och rotationsvinkel, varvid hänsyn tagits till utväxlings- förhållandena i och íH hos växellådan resp. drívaxeln.

De dynamiska förhållandena hos den reducerade kraftöver- föringen enligt fig. 2 kan beskrivas genom följande system av dífferentialekvationer: 456 896 4 wi = M1;1M2 - M M Aw: 55-5: A?=Aw VidAbÖochAÜ rör det sig om skillnader i rotationshastighe- ten och rotationsvinkeln vid ändarna av torsionsaxeln. Jämförelse- momentet J erhålles ur sambandet: l J Värdet av M1 är förutbestämt av föraren med hjälp av gaspeda- len och skall i det följande ha det konstanta värdet M1 = MG, var- vid MG är det vridmoment som verkar vid det eftersträvade jåmvikts- tillståndet hos systemet. Storleken av kopplingsmomentet M2 ges därvid i motsvarighet till kopplingens karaktäristikkurva ur fig. 3 i beroende av frikopplingssträckan x hos kopplingen enligt formeln M2 = MG - b (x - xG) varvid xG betecknar det ställe vid vilket kopplingen just kan över- föra momentet MG och b utgör lutningen för den karaktäristiska kurvan. Mellan torsionsmomentet M3 och förvridningsvinkelnliåphos den tänkta torsionsaxeln råder sambandet M3 = c- ¿1jÛ Dessutom måste man för beskrivning av regleringsförloppet ta hänsyn till tidsförhållandet hos den lägesreglering i vilken manövermotorn 13 ingår. Detta samband antas bestämt medelst ett fördröjningsorgan av första ordningen enligt ekvationen T- x + x = xs varvid T är tidskontanten för lägesregleringen, xs är börvärde för fríkopplingsrörelsen och x den faktiska rörelsesträckan för frikopplingen.

M 456 896 En grundförutsättning för frihet från svängningar vid moment- överföring är att konstanta moment överförs hela vägen från motorn och fram till de drivande hjulen 6. Sammanfattningsvis kan detta åskådliggöras på följande sätt: M1 = konstant M2 = konstant M3 = konstant Såsom regleringsföreskriftenligt vilken kopplingen skall reg- leras kan exempelvis följande linjära antagande tjäna: - XS = :<1 (us -w1) + :<2 (cbs 4,31) + 1<3-A99+ x4-A 0D varvid K1/4 utgör regleringsparametrar, är börvärdet för motorns vinkelhastighet 6)s ¿Q1 är vinkelhastigheten hos motoraxeln, GQS är 1:a derivatan. av (ns ÜJ1 är 1:a derivatan av 011 A gl är förvridningsvinkeln hos den tänkta torsionsaxeln A U) är differensen i vinkelhastighet mellan kopplíngsskívan0J2 och ersättningssväng- hjuletGJ3.

De i denna regleringsföreskrift ingående koeffícienterna K1/4 skall nu bestämmas så att man erhåller ett stabilt igång- sättningsförlopp vid gynnsamma insvängningsförhållanden hos kraft- överföringen 7. värdena pà koefficienterna K1/4 kan bestämmas antingen genom försök eller genom beräkningar ur ett stabilitets- betraktande av hela det dynamiska förhållandet hos systemet.

Ett på detta sätt reglerat system kan beskrivas genom ett system av hopkopplade differentíalekvationer. I föreliggande fall lyder de homogena delarna av dessa ekvationssystem, vilka ensamma är bestämmande för stabiliteten hos det reglerade för- loppet, pá följande sätt: '456 896 6 Aw= -g-Agfl- gz-x s Ay=Aw ° X.

I KI Kq X3 1 bRz - ï--CUI + ¶-,-A(d+ .f-'ÅY- ï. (Hi-J- x Detta system av homogena differentialekvationer som oeskríver insvängningsförhållandena till ett jämviktssystem, har som lösning en linjär kombination av ept, varvid egenvärdena p bestäms av den karaktäristiska likheten: p4 -l-Å-3p3 +Ä2p2 -t/'Lïp +}ß0 = 0 Koefficienterna fln till}L3 är beroende av systemvärdena (fjäderstyvhet, tröghetsmoment, kopplingskaraktäristik osv) och inställningen av regleringsanordníngen (koefficienterna K' till 1<4): =í1 Åo 'r-Jï-a pk] = b- c' K2 + c + b 'X3 T-Jï-.i 'r-J T-Jz _ É .__ __a Åz 'J+'r-J; *fr-J :ME Ås 'r T-J1 Regleringsanordningen skall nu inställas på sådant sätt att man erhåller ett stabilt ígàngsättningsförlopp. Detta är fallet om stabilítetskraven är uppfyllda, nämligen: s 1) alla koefficienterna§L0 til1ÅÅä är förefintliga och positiva, och I) 2) Ã1-Ã-2'Ä3-7~ï“7'o')-â >° - 456 896 «.\, _ I detta fall har alla egenvärdena endast negativa reella delar så att insvängningsförloppen avklingar mot ett jämviktstillstànd med ökande tid. För varje växelsteg kan på detta sätt bestämmas lämpliga regleringsparametrar.

Den i fig. 1 såsom exempel visade regleringsanordningen 14, medelst vilken kopplingen 4 kan ínställas på sådant sätt att tor- sionssvängningar i kraftöverföríngen 7 dämpas, omfattar ett konstantminne 17, en räknarenhet 18, en kopplingsregleringsanord- ning 19 och en lägesregleringsanordning 20.

I konstantminnet 17 finns lagrade de för varje växelsteg i kraftöverföringen 7 utmärkande karaktäristikorna, såsom toïsions- styvheten c, det ur den aktuella utväxlingen i växellådan och i drivaxlarna erhållna totala utväxlingsförhållandet iges samt vär- dena K1/4. På motorns utgående axel 2 finns en givare 22, som detek- terar motorns rotationshastighet0J1 medelst en signal som via en ledare 23 förs direkt till kopplingsanordningen 19. Vid kraftöver- föringen 7 är anbragta givare 24 och 25, som via en ledare 26 för en signal beträffande detekterad rotationshastighet hos kardan- axeln 8 och via en annan signalledare 27 en signal över det detek- terade momentana, av kardanaxeln 8 överförda torsionsmomentet'di- rekt till råknarenheten 18. Slutligen finns ytterligare givare 28 vid drivhjulen 6, vilka via en signalledare 29 för' signaler bei träffande de vid drivhjulen detekterade rotationshastigheterna så- som värdenU03R till räknarenheten 18.

I beroende av det aktuella inlagda växelläget, som detekteras via signalledningen 21, avlâses därvid inom ramen för ett mikro- processorsystem motsvarande data hos konstantminnet 17 och förs därefter via ledaren 30 till kopplingsregleringsanordningen 19 ) och via signalledare 31 och 32 till râknarenheten 18.

De andra karaktäristiska värdena c och iges, vilka likaså är beroende av det aktuella inlagda växelsteget, förs via ledare 31 och 32 till räknarenheten 18. Denna enhet 18 detekterar ur värdet íges och mätvärdena0J2,003R en i kraftöverföringen eventuellt upp- trädande rotationshastighetsskillnadábloch ur det av kraftöver- föringen momentant överförda vridmomentet M3 och den beroende på (K1/4 det inlagda växelsteget förefintliga torsionsstyvheten c en bestämd rotationsvinkelskillnadŶq Dessa bägge värden eller sig- naler, som utgör det momentana svängningstillståndet hos kraft- 'överföringen 7 förs via ledarna 33 och 34 till kopplingsregle-

Claims (2)

7456 896 . F 8 ringsanordningen 19. I denna framräknas ur de tillförda karakte- ristiska värdena och ett förutbestämt värdeáås på rotationshas- tigheten för motorn ett utgångsvärde xs i motsvarighet till reg- leringsföreskrifterna. Detta utgángsvärde xs förs till lägesreg- leringsanordningen 20 som jämför detsamma med den momentant före- fintliga frikopplingsrörelsesträckan x, som detekteras över ledaren 35 och vid en uppträdande avvikelse påverkar manövermotorn 13 på sådant sätt att de förefintliga avvikelserna elimineras. P a t e n t k r a v

1. Anordning för automatisk inställning av en i kraftöver- föringen hos etta fordon mellan en förbränningsmotor och en växellåda anordnad koppling under igångsättning och med en reg- leringsanordning, som uppvisar en räknarenhet och ett konstant- minne, i vilket är lagrade karakteristiska värden beträffande torsionsstyvheten hos kraftöverföringen och växellådans utväx- ling, varvid räknarenheten är anordnad att ur de karakteris- tiska värdena i konstantminnet och ytterligare medelst givare detekterade värden beträffande motorvarvtal och in- och utgå- ende varvtal i växellådan i enlighet med ett förutbestämt för- hållande bilda ett utgångsvärde för en lägesregulator, medelst vilken en ställmotor för reglering av till- och frånslagningen av kopplingen är inrättad att påverkas, k ä n n e t e c k - n a d a v att givare (24, 25, 28) är anordnade att detektera in- och utgångsvarvtalen hos den från kopplingen (4) till driv- hjulen (6) gående drivaxeln (8) och det pà denna momentant verkande torsionsmomentet (M3) och föra dessa detekterade vär- den till räknarenheten (18), med hjälp av vilken ur dessa vär- den är avsett att först bestämmas dels förvridningsvínkeln (Am) för drivaxeln (8) och dels skillnaden mellan vinkelhastigheten (m2) hos kopplingsskivan (S) och vinkelhastigheten (m3) hos drivhjulen (6) samt därefter ur dessa värden och ur en förutbe- gstämd vínkelhastighet (ms) hos förbränningsmotorn ett utgångs- värde (xs) enligt sambandet xs = :<1 (ws - m1) + :<2 (ms - 6:1) + 1<3-A (V) :i 456 896 varvid xs är börvärdet för frikopplingsrörelsesträckan hos kopplingen, KI/4 är koefficienter, ms är börvärdet för motorns vínkelhastighet, wï är vinkelhastigheten hos motorns utgående axel, Q1 är tidsderivatan av m1, ös är tidsderivatan av mä, Aq; är förvridningsvinkeln hos den tänkta torsionsaxeln i en reducerad fordonsmodell, och - Am är skillnaden i vinkelhastigheter mellan kopplinge- skivan och ersåttningssvänghjulet.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att de för svängningstillståndet hos drivaxeln (8) karak- teristiska värdena (Am, Am) är anordnade att uteslutande be- stämmas i räknarenheten (18) och att en med den sistnämnda via sígnalledare (33, 34) förbunden kopplingsregleringsanordning (19) är inrättad att bestämma det ur dessa värden hârledda ut- gàngsvärdet (xs).