SE502152C2 - Förfarande och anordning för retarderstyrd påverkan av växlingspunkter i växlingssystem för mekaniska stegväxellådor i motorfordon - Google Patents

Description

502 152 10 15 20 25 ,3O 35 Ännu ett ändamäl är att reducera ljudnivän frän fordonet sà lángt möjligt genom att bibehålla lägre utväxlingar, dvs högre växlar, vid alla de driftfall där den i retardern utvecklade bromseffekten kan kylas av rädande motorvarvtal.

I dessa syften kännetecknas uppfinningen förfarandemässigt enligt patentkravets 1 kännetecknade del och anordningsmässigt enligt patentkravets kännetecknande del. Övriga uppfinningen utmärkande särdrag framgär av underordnade krav samt efterföljande beskrivning av ett utföringsexempel där hänvisning görs till följande figurer, Ritningsförteckning Fig.l visar en principiell uppbyggnad av ett växlings- system för mekaniska stegväxellädor, Fig.2, visar ett växlingspunktdiagram där de av retardern automatiskt förhöjda växlingspunkterna principiellt àterges.

Beskrivning av utföringsexempel I figur 1 visas ett växlingssystem för övervakning och styrning av datorunderstödd växling av mekaniska växellådor i ett motorfordon. Fordonet drivs av en förbränningsmotor 40, företrädesvis en dieselmotor, vilken via en av föraren manövrerbar koppling 41 kan överföra drivkraften till fordonets drivhjul 44 via en mekanisk stegväxelläda 42 och kardanaxel 43. Växellädan 42 innefattar företrädesvis en integrerad retarder 48 med vilken en reglerbar retarderbromseffekt kan verka pà drivlinan i syfte att ge hög bromseffekt pà fordonet utan att använda fordonets ordinarie färdbromsar.

Växlingssystemet i utföringsexemplet innefattar ett manuellt manövrerat kopplingsservo för start och stopp men saknar automatiskt kopplingsservo, men uppfinningen 10 15 20 25 30 35 5o2_1s2 kan även tillämpas i system med automatiserad koppling.

Vàxlingssystemet utför växlingarna genom att reglera motorvarvtalet och motormomentet vid växlingarna och manövrering av servon som lägger ur befintlig växel och lägger i nästa växel utan att frikoppla kopplingen 41.

Härigenom ställs höga krav pä motorstyrningen samt den varvtalsinformation som systemet erfordrar för att motorstyrningen skall möjligöra en momentfri urläggning av en växel och genom enbart motorstyrningen snabbt erhälla synkront varvtal för nästa växel som skall läggas i med kortast möjliga momentavbrott i den mekaniska stegväxellädan.

Mekaniska stegväxellàdor företrädesvis med eller utan konventionella synkroniseringsanordningar i växellàdan, är ur manga synpunkter ett betydligt mer fördelaktigare val än konventionella hydrauliska automatládor som växlar utan momentavbrott, eller mekaniska lädor med komplicerade dubbelkopplingar vilka skall möjliggöra växling utan momentavbrott. Detta främst ur kostnadssynpunkt vad avser driftekonomi, service samt inköpskostnad. Om stegväxellädan dessutom innefattar konventionella synkroniseringar sà erhälles också en ökad driftsäkerhet dä en manuell växling eller en halvautomatisk växling, dvs servoassisterad urläggning och iläggning av växel som följd av manuell frikoppling, kan utföras om den automatiserade växlingsfunktionen fallit bort pä grund av systemfel, under bibehållande av en hög växlingskomfort.

Vàxlingssystemet innefattar en styrenhet 12 med mikrodator vilken är med olika signalledningar 36 förbunden med styrenheter för brànslesystem 23, retardersystem 22 samt fordonsbromssystemet 24. Pä signalledningarna överföres olika signaler till styrenheten 12 motsvarande de som pilar äskädliggjorda 10 15 20 25 30 35 502 152 signalerna l-11,13-19,21 samt 59 i figur 1.

Styrenheten 12 erhàller följande insignaler; -Signal l frän en bromsprogramkontakt 27 som sitter anordnad àtkomlig för fotpáverkan frän föraren.

Bromsprogramkontakten páverkar retarderfunktionen via styrenheten 22 men även vàxlingssystemets växlingspunkter vid bromsprogramkontaktens aktivering.

-Signal 2 fràn kopplingskontakt 30 vilken detekterar kopplingspedalens läge.

-Signal 3 fràn fordonets fotbromspedal indikerande bromspedalens läge.

-Signal 4 fràn fordonets färdskrivare med sekundär information om fordonets hastighet eller kardanaxel- varvtal.

-Signal 5 frän fordonets gaspedal indikerande aktuellt gaspedalläge.

-Signal 7 fràn en avgasbromsströmställare 45 anordnad pá en instrumentpanel 32.

-Signal 8 fràn växelspaken, indikerande växelsystemets driftstillstánd valt av föraren, antingen i automatikläge A, neutralläge N, manuellt läge M eller backning R samt eventuella av föraren utförda korrigeringar av automatiskt vald växel eller nya växelval i automatikläge A respektive nàgot manuellt läge N;M}R.

-Signal 9 fràn en körprogramvàljare 26 där föraren kan välja exempelvis ekonomiprogram E, vilket ger váxlingspunkter med bäst bränsleekonomi och mjuka växlingar, eller backkörningsprogram H där växlingspunkterna sätts sä att maximal dragkraft kan erhällas och där växlingens snabbhet prioriteras före komfort och ljudsynpunkt.

-Signal 11 fràn en diagnosströmställare 35, med vilken ett i styrenhetens mjukvara inbyggt testprogram kan aktiveras för service eller fellokalisering med hjälp av felmeddelande pà instrumentpanelens informationsfält 33. 10 15 20 25 30 35 5o2_1s2 -Signal 21 frän retarderstyrenheten 22, vilken modifierar växlingspunkterna sä länge signalen frán retarder- funktionen är aktiverad för att pä sä sätt fä ökad motorbromseffekt och kylvätskeflöde.

-Signal 19 frän en varvtalsgivare anordnad pä växelládans 42 utgäeende axel, företrädesvis kardanaxeln 43.

-Signal 18 frän kvittenskontakter i växellädan 42, vilka indikerar vilken växel som är ilagd.

-Signal 16 frän en varvtalsgivare anordnad pä växellädans 42 ingàeende axel, företrädesvis pä motorns vevaxel eller svänghjul.

-Signal 59 frän en temperaturgivare 49 som känner av temperaturen pä kylvattnet som lämnar retardern.

Styrenheten 12 reglerar olika servon eller tänder informationsfält pä instrumentpanelen 32 med följande utsignaler; -Signal 6 skickas till ett informationsfält 33 pá instrumentpanelen 32 där växelsystemets driftstillständ(A-N-M-R), aktuell växel, nästa växel, körprogram(E-H), samt eventuella felkoder, varningar och upplysningar till föraren indikeras.

-Signal 17 skickas till olika magnetventiler i växellädan vilka aktiverar servon för pàverkan av växlingsförare sä att växlar kan dras ur respektive iskjutas.

-Signal 15 skickas ut till avgasbromsen 58 vilken är anordnad i motorns avgassystem, för att avgasbromsen utöver sin funktion som tillsatsbroms skall kunna aktiveras för snabb sänkning av motorvarvtalet till synkront varvtal främst vid uppväxling till växel med lägre utväxlingsförhällande.

Styrenheten 12 stär ocksä i tvävägsförbindelse, dvs skickar utsignaler samt erhàller insignaler frän ett flertal styrenheter via länkarna; -Länk 10 förbunden med diagnosurtaget 34, där en 10 15 20 25 30 35 502 152 diagnosutrustning kan avtappa felkoder frän styrenheten 12 samt utföra mjukvarumässig kontroll av styrenhetens funktion.

-Länk 13 förbunden med styrenheten för bromsarnas antiblockeringsfunktion(ABS) samt antislirfunktion (ASR), där bromsarnas styrenhet bla kan förhindra växling när ASR-funktionen är aktiv.

-Länk 14 förbunden med bränslesystemets styrenhet 23 vilken i sin tur via länken 20 reglerar bränslemängd hos förbränningsmotorns insprutare.

I det ovan angivna systemet kan växlingen i A-läget pà växelspaken skötas automatiskt i beroende av detekterade motorparametrar sàsom fordonets hastighet, motorns belastning och varvtal, derivatan av någon eller en kombination av fordonshastighet-gaspedalläge- motorvarvtal, om gaspedalen är nedtryckt i botten (sä kallad kick-down) samt om en bromsning sker. Växlingen utföres automatiskt sä att optimal bränsleförbrukning och prestanda erhàlles.

Retarderstyrenheten 22 innefattar ett manuellt reglage 61 vilket företrädesvis är anordnat pà instrumentpanelen 32.

Reglaget kan ställas in i ett flertal lägen 0-V, där utgångsläget 0 medför att retardern 48 är bortkopplad och lägena I-II-III-IV samt V ger en progressiv ökning av retarderns bromseffekt. Läge I kan ge ett bromsmoment pä 500 Nm, Läge II - 1000 Nm, Läge III - 1500 Nm, Läge IV - 2000 Nm samt läge V maximal retarderbromseffekt runt 3000 Nm. Det sista bromseffektsteget V innefattar lämpligen även en samtidig aktivering av fordonets avgasbroms 58/EB vilken ytterligare höjer bromseffekten pá fordonets driv- hjul. Lägena 0-V är stabila varför spaken stär kvar i respektive läge om föraren släpper spaken.

Retarderfunktionen kopplas dock alltid bort sä fort som föraren päverkar fordonets gaspedal 31, men retarderns 10 15 20 25 30 35 so2g1s2 bromseffekt kopplas automatiskt pä sä fort gaspedalen släpps och reglaget stär i nàgot av läge I-V.

Retarderfunktionen kan även kopplas pà som en konstant- farthällningsfunktion i beroende av bromspedalpäverkan eller päverkan av en knapp 63 pä reglaget 61. Retarderns bromseffekt regleras dä automatiskt sä att fordonets hastighet strävas att bibehällas genom att progressivt öka bromseffekten om fordonets hastighet ökar. Genom knappen 62 kan denna konstantfarthällningsfunktion inträda automatiskt sä fort som bromspedalen 29 aktiverats, och bibehällas aktiverad sä länge som gas- pedalen därefter ej aktiveras.

Uppfinningen tillämpas med fördel vid automatiska växlingar av mekaniska stegväxellàdor, företrädesvis där växlingen utföres utan att kopplingen 41 frikopplas, men kan även tillämpas där växlingen sker med automatisk fri- koppling. Uppfinningen kan även tillämpas vid växlingar med automatiska hydraulväxellàdor.

Uppfinningen medför en automatisk höjning av primärt àsatta ner- och uppväxlingspunkter, ND(=Normal Downshift) respektive NU(Normal Upshift) i figur 2 till väsentligt förhöjda växlingspunkter EBD(=Engine Brake Downshift) samt EBU(Engine Brake Upshift). De förhöjda växlings- punkterna kan vara identiska med de förhöjda växlings- punkter som aktiveras när fordonets motor börjar motor- bromsa, men kan även vara skilda frän dessa och endast optimerade för att fà maximalt kylflöde genom motorn med aktuell kylvätskepump och maximal motorbromseffekt. I enlighet med uppfinningen sä sker en höjning av växlings- punkterna endast om vissa speciella villkor gäller, varigenom onödiga nerväxlingar undvikes i alla de körförhällanden där aktuellt motorvarvtal är fullt tillräckligt för att kyla ner den bromseffekt som utvecklas i retardern. 10 15 20 25 30 35 502 152 Det första villkoret, villkor A, innebär att styrenheten detekterar om retardern arbetar och om bromseffekt sàlunda utvecklas i retardern. I dessa fall är det inte alltid nödvändigt att höja växlingspunkterna för att höja motorvarvtalet och kyleffekten förrän kylvattnet närmar sig kokpunkten. Inte heller är det effektivt att höja vàxlingspunkterna om motorvarvtalet redan är sä pass högt att kylflödet är i närheten av sin maximala kapacitet.

För att det första villkoret A skall vara uppfyllt sä skall sàlunda 1) bromseffekt utvecklas i retardern, 2) kylvattentemperaturen som lämnar retardern skall vara över en viss temperatur, företrädesvis 90 grader Celsius, samt 3) motorvarvtalet understiga ett förbestämt varvtal, vilket varvtal företrädesvis för en dieselmotor ligger runt 1400 rpm.

Temperaturvillkoret skall ligga med en säkerhetsmarginal under vattnets kokpunkt i det aktuella systemet.

Kokpunkten ligger normalt mellan 115-125 °C i ett konventionellt slutet system Det andra villkoret, villkor B, innebär att styrenheten detekterar om ett manuellt retarderreglage 61 stàr inställt i ett láge för maximal retardereffekt, läge V i figur l, samt att retardern arbetar och bromseffekt sålunda utvecklas i retardern. För att det andra villkoret B skall vara uppfyllt sä skall sälunda 1) bromseffekt utvecklas i retardern, samt 2) det manuella reglaget för retarderns bromseffekt stà i maximalt bromseffektläge.

När föraren ställt in reglaget i läget för maximal retarderbromseffekt sä indikeras att föraren önskar att all tillgänglig bromseffekt skall tas ut, vilket kan innebära att mycket branta nerförsbackar ligger framför fordonet och att stora bromseffekter kommer att utvecklas inom snar framtid. En automatisk nerväxling hinner da till viss del utbilda ett högre kylflöde och kyla ner 10 15 20 25 30 35 so2_1s2 retardern och sàlunda möta den värme som bromseffekten utvecklar. Villkor B innebär att föraren kan ställa in begränsade bromseffektsteg med reglaget 61 utan att nerväxlingar automatiskt sker när retardern arbetar, och endast erhäller nerväxlingar först när villkor A uppfylles med reglaget 61 i andra bromseffektlägen än det maximala läget V.

Utöver villkoren A och B ovan sä kan en automatisk höjning av nerväxlingspunkterna erhällas om en konstantfarthällningsfunktion aktiverats med knappen 63 eller genom omställning av automatikreglaget 62 kan erhàllas genom bromspedalpàverkan. Den automatiska höjningen av nerväxlingspunkterna sker endast under det att retardern utvecklar bromseffekt och konstant- farthállningsfunktionen är aktiverad samtidigt som fordonets hastighet ökar över det börvärde pà hastigheten som konstantfarthàllningsfunktionen försöker bibehålla.

När börvàrdet överskrids med en hastighet lämpligen runt 5-8 km/h, retardern utvecklar bromseffekt och konstantfarthállningsfunktionen är aktiverad sä erhälles en automatisk höjning av växlingspunkterna.

Sá fort som styrenheten 12 detekterar att nàgot av villkoren A eller B upphör att vara uppfyllt sä börjar styrenheten med att automatiskt återställa enbart nerväxlingspunkterna. Vid detta läge sä finns ingen av föraren beordrad maximal bromseffekt, villkor B, ej heller finns nägot behov av att öka varvtalet för att förbättra kyleffekten, villkor B. Genom att endast nerväxlingspunkterna sänks frän de förhöjda växlings- punkterna EBD till de normala nerväxlingspunkterna ND sä kommer inte växlingssystemet att omedelbart svara med ett antal uppväxlingar, i och med att uppväxlingspunkterna ligger kvar. Fordonet fär dá ett mer lugnt växlingsbeteende, och ligger kvar med det förhöjda 10 502 152 10 motorvarvtalet vilket kan vara nödvändigt ur kyleffektsynpunkt. Om styrsystemet istallet automatiskt skulle svara med en uppvàxling sá skulle motorvarvtalet sänkas och villkor A antagligen uppfyllas igen om fordonet ligger kvar i en nerförsbacke, vilket skulle medföra att styrsystemet kommer in i ett pendlings- tillstànd mellan antingen förhöjda ner- och uppvàxlings- punkter eller normala ner- och uppváxlingspunkter, vilket ger ett okomfortabelt framförande av fordonet.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 502 152 H ll Patentkrav

1. l.Förfarande för pàverkan av ner- och uppvàxlingspunkter i automatiska vàxlingssystem i motorfordons váxelládor där ner- och uppváxlingspunkterna ár bestämda enligt logiska regler vid primärt àsatta varvtal, vilka motorfordon innefattar en hydrodynamisk retarder vilken av föraren ar valbart verkande pá fordonets drivlina i syfte att ge förhöjd bromseffekt pà fordonets drivhjul k à n n e t e c k n a t a v att ner- och uppváxlingspunkterna höjs automatiskt frán den primärt àsatta varvtalen när endera av vilkor A eller B är uppfyllt, där villkor A innebär att; - retarderns momentana bromseffekt överstiger en första förbestàmd nivá och om motorvarvtalet ligger under en andra förbestàmd nivà samtidigt som temperaturen pà kylvattnet som lämnar retarder ar över en tredje nivá, och villkor B innebär att; -retardern är manuellt aktiverad för ett maximalt bromsmoment och retarderns momentana bromseffekt överstiger den första förbestàmda nivàn

2. Förfarande enligt patentkrav 1 k á n n e t e c k n a t av att den första förbestàmda niván pà retarderns momentana bromseffekt utgöres av i huvudsak av retarderns manuellt lágst valbara bromseffektnivà.

3. Förfarande enligt patentkrav 2 k à n n e t e c k n a t av att den andra förbestàmda niván pá motorvarvtalet utgöres av ett motorvarv motsvarande normalt driftvarvtal för ekonomisk drift, företrädesvis l400rpm för en dieselmotor.

4.Förfarande enligt patentkrav 1,2 eller 3 k à n n e t e c k n a t a v att den tredje 10 15 20 25 _30 35 502 152 12 förbestämda nivàn pä temperaturen utgöres av en temperatur nägra grader under kylvattnets kokpunkt, företrädesvis 90 °C i system där kokpunkten ligger mellan 115-125 grader °C

5. Förfarande enligt nägot av föregàeende patentkrav k ä n n e t e c k n a t a v att ner- och uppväxlings- punkterna höjs automatiskt frän den primärt äsatta varvtalen när retarderns momentana bromseffekt överstiger den första förbestämda nivàn och en konstantfarthällningsfunktion är aktiverad och fordonets hastighet ökar över en förbestämt nivä över det hastighetsbörvärde som fordonets konstantfarthállnings- funktion strävar att ej överstiga.

6. Förfarande enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k n a t a v att den förbestämda nivàn ligger 5-10 km/h över det hastighetsbörvärde som fordonets konstantfarthällningsfunktion strävar att ej överstiga.

7. Förfarande enligt nägot av föregáeende patentkrav klä n n e t e c k n a t a v att när villkor A eller B upphör att vara uppfyllda sä ätergár automatiskt endast de förhöjda nerväxlingspunkterna till de primärt äsatta växlingspunkterna, och där de förhöjda uppváxlingspunkterna átergär till de primärt äsatta vàxlingspunkterna först när gaspedalen aktiveras av föraren efter det att villkoren A eller B upphört att vara uppfyllda

8. Anordning för päverkan av ner- och uppväxlingspunkter i automatiska växlingssystem i motorfordons váxellädor där ner- och uppväxlingspunkterna(ND,NU) är bestämda enligt logiska regler vid primärt ásatta varvtal av váxlingssystemets styrenhet(l2) , vilka motorfordon 10 15 20 25 30 35 so2_1s2 13 3 innefattar en hydrodynamisk retarder(48) vilken av föraren via manöverorgan(6l,63,62/29) är valbart verkande pà fordonets drivlina(42,43) i syfte att ge förhöjd bromseffekt pà fordonets drivhjul(44) k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten(l2) innefattar; -medel(22) för aktivering av retarderns(48) bromseffekt i åtminstone tvä bromseffektsteg(I-V), -medel(l2,59,49) för bestämning av temperaturen pà kylvätskan som lämnar retardern(48), -medel(l2,16,47) för bestämning av fordonets motorvarvtal, -manuella reglage(6l,63,62/29) för inkoppling av retarderns(48) bromseffekt i àtminstone tvä bromseffektsteg(I-V), -medel(l2) för detektering om villkor A eller B gäller där villkoret A innebär att; l)retardern(48) momentant utvecklar bromseffekt (I-V), 2) att motorvarvtalet(E.RPM) ligger under en förbestàmd nivä, samt 3) att temperaturen pá kylvattnet som lämnar retardern(48) är över en förbestämd nivá, och villkoret B innebär att; l)retardern(48) momentant utvecklar bromseffekt, (I-V)Samt 2) att det manuella reglaget(6l) är inställt i ett funktionsläge för erhållande av maximal retarderbromseffekt(V), -medel(l2) för omställning av ner- och uppväxlings- punkterna till en väsentligen förhöjd nivà(EBD,EBU) relativt de primärt äsatta varvtalen i beroende av om antingen villkor A eller B är uppfyllt och när villkoren A eller B ej längre är uppfyllda automatiskt àterställer nerväxlingspunkterna och när gaspedalen därefter aktiveras även äterställer uppväxlingspunkterna.