SE511658C2

SE511658C2 - Method and apparatus for controlling gearing in a composite gearbox

Info

Publication number: SE511658C2
Application number: SE9804054A
Authority: SE
Inventors: Goeran Soederman
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 1999-11-01
Also published as: SE9804054D0; SE9804054L; DE19956527A1

Abstract

Upon initiation (1) of a gear change sequence, where two or more sub-gearboxes in the composite gearbox need to be changed, then a value (6) for the expected synchronisation energy or power is calculated on the basis of at least one rotational speed parameter (4), information (2) on the present gear, information (3) on the requested gear and information stored in memory regarding the sluggishness of the gearbox components. Gear change for the different sub-gearboxes is then activated (7) according to a time sequence that minimises total gear change time, whilst making sure that each part of the calculated value in relation to the respective sub-gearbox carrying out the actual gear change does not exceed a pre-determined maximum limit. An Independent claim is also included for the gear change control system used.

Description

15 20 25 30 511 658 Problemet som ska lösas är emellertid generellt vid sammansatta växellådor omfattande minst två för omläggning avsedda delväxellådor och berör även sådana som ej speciﬁkt omfattar en rangeväxellåda. 15 20 25 30 511 658 However, the problem to be solved is generally in the case of composite gearboxes comprising at least two sub-gearboxes intended for conversion and also affects those which do not specifically comprise a range gearbox.

UPPFINNINGENS ÄN DAMÅL OCH VIKTIGASTE KÄNNETECKEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att undanröja problemen med den kända tekniken och att anvisa ett förfarande av inledningsvis nämnt slag, vid vilket växlings- respektive synkroniseringsförlopp styrs så att den totala ornläggningstiden minimeras.OBJECT AND MOST CHARACTERISTICS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to obviate the problems of the prior art and to provide a method of the kind mentioned in the introduction, in which switching and synchronization processes are controlled so that the total installation time is minimized.

Detta ändamål uppnås genom särdragen i den kännetecknande delen av patentkravet 1 respektive 7.This object is achieved by the features of the characterizing part of claims 1 and 7, respectively.

Härigenom kan på ett effektivt sätt omläggningen för de separata delväxellådoma initieras på ett optimalt sätt, så att den totala växlingstiden minimeras, samtidigt som det iakttas att den synkroniseringsenergi eller ﬂsynkroniseringseffekt som faller på respektive delväxellåda hålles under en förut bestämd nivå, så att överdrivet slitage, överhettning mm undviks.In this way, the rearrangement of the separate sub-gearboxes can be effectively initiated in an optimal way, so that the total shift time is minimized, while it is observed that the synchronization energy or synchronization power falling on each sub-gearbox is kept below a predetermined level, so that excessive wear overheating etc. is avoided.

Mer i detalj iakttas t ex det från växellådan utgående varvtalet, varigenom med hjälp av information om tröghetsmomentet för de vid den aktuella omläggningen berörda elementen den totala synkroniseringsenergin eller -effekten som kan förväntas beräknas, varefter styrsystemet bringas att sätta tidsföljden för initiering så att å ena sidan den totala ornläggningstiden minimeras och å andra sidan rörelseenergier för i synkroniseringarna ingående element, vilka vid vald tidsföljd beräknas falla på de respektive delväxellådorna, inte medför att någon av delväxellådoma överbelastas.In more detail, for example, the speed emanating from the gearbox is observed, whereby with the aid of information about the moment of inertia of the elements affected by the current changeover the total synchronization energy or power that can be expected is calculated, after which the control system is set to initiate on the other hand, the total installation time is minimized and, on the other hand, kinetic energies for elements included in the synchronizations, which at the selected time sequence are expected to fall on the respective sub-gearboxes, do not cause any of the sub-gearboxes to be overloaded.

I praktiken kan dessa energier enkelt beräknas genom att tröghetsmomenten för samtli ga i växellådan ingående kroppar uppmäts i förväg, varefter, med hänsyn till befintlig växel samt önskad växel, de berörda elementen bestäms, varefter total synkroniseringsenergi respektive -effekt beräknas med ledning av t ex varvtalet för den från växellådan utgående axeln. Fördelningen av effektema/energierna kan sedan ske genom styrning av den 5 10 15 20 25 511 658 tidpunkt, vid vilken ornläggningen aktiveras för de ingående delväxellådoma. Härvid sker således ornläggningsförloppet i de olika delväxellådorna åtminstone partiellt samtidigt, vilket ger en potential för en betydande minskning av den totala ornläggningstiden.In practice, these energies can be easily calculated by measuring the moments of inertia of all bodies included in the gearbox in advance, after which, with regard to the existing gear and the desired gear, the affected elements are determined, after which total synchronization energy and power are calculated based on e.g. for the shaft extending from the gearbox. The distribution of the powers / energies can then take place by controlling the time at which the arrangement is activated for the input partial gearboxes. In this case, the laying process takes place in the various sub-gearboxes at least partially at the same time, which gives a potential for a significant reduction in the total laying time.

Beträffande tidsföljd/tidpunkt och initiering, respektive avslutning av synkroniseringsförloppen kan tillses beträffande en rangeväxellåda, att synkroniseringen för denna är avslutad innan synkroniserin gen för huvudväxellådan avslutats. Härigenom tillses att kopplingsdelar belägna före huvudväxellådan ej behöver synkroniseras av rangeväxellådan.Regarding time sequence / time and initiation, respectively termination of the synchronization processes, it can be ensured with regard to a range gearbox, that the synchronization for this is completed before the synchronization of the main gearbox is completed. This ensures that coupling parts located before the main gearbox do not have to be synchronized by the range gearbox.

Genom att en temperaturpararneter utnyttjas för beräkning av nämnda värde erhålls ytterligare noggrannhet vid beräkningen av involverade energier, varvid det generellt kan sägas att en kall växellåda medför större synkroniseringsenergi.By using a temperature parameter for calculating said value, further accuracy is obtained in the calculation of involved energies, whereby it can generally be said that a cold gearbox entails greater synchronization energy.

Aspekten att en signal avges vid avslutat växlingsförlopp för den sammansatta växellådan innebär att föraren kan uppmärksamgöras på att växlingsförloppet är avslutat så att han kan släppa upp kopplingen i fallet av ett fordon med manuellt manövrerad koppling. Vid automatisk koppling kan motsvarande signal överföras till den del av motoms styrsystem, som styr denna.The aspect that a signal is emitted at the end of the shifting process for the compound gearbox means that the driver can be made aware that the shifting process is completed so that he can release the clutch in the case of a vehicle with manually operated clutch. In the case of automatic connection, the corresponding signal can be transmitted to the part of the motor control system which controls it.

Genom att närnnda värde för i växellådan genomförda omläggnin gar ackumuleras i ett minne för användning som ett uttryck för det i växellådan rådande slitagetillståndet kan systemet ge en diagnos på slitagetillståndet i växellådans olika delar eftersom nämnda värde också kan utnyttjas som ett uttryck för slitaget i växellådan. Härvid kan uppgifter om de belastningar växellådans olika delar utsätts för integreras över tiden och lagras i ett rninne. Vid behov kan sedan olika värden, t.ex. över mest belastade detaljer eller viktade summavärden över växellådan i sin helhet kontrolleras. På detta sätt kan mycket enkelt uppgifter erhållas för bestämning av behov av service m m. 30 Åtminstone delvis rotationsanpassning genom "partiell synkronisering” av en delväxellåda medför att överbelastning av en annan delväxellåda kan undvikas. 511 658 KORTFATTAD RITNINGSBES KRIVN ING Uppfinningen ska nu närmare beskrivas mot bakgrund av ett utföringsexempel och med ledning av ritningama, på vilka: Fig. l visar ett ﬂödesschema över ett förfarande enligt uppfinningen, och Fig. 2 visar en anordning enligt uppfinningen i samband med en drivlina för ett tungt fordon. 10 BESKRIVNING AV U IFÖRINGSEXEMPEL På figuren visas ett flödesschema över ett förfarande för optimering med avseende på snabbhet av sammanlagd åtgångstid för att omlägga en sammansatt fordonsväxellåda vid ett växlingsförlopp, då åtminstone två delväxellådor omläggs. 15 Utföringsexemplet hänför sig till en sammansatt fordonsväxellåda omfattande t. ex. en huvudväxellåda med tre steg, en splitväxellâda med två steg samt en rangeväxellåda med två steg. Detta ger 12 olika växlar för den sarnrnansatta växellådan, varav förstås att det föreligger en avsevärd växlingsaktivitet vid varierad körning. 20 Efter växlingssekvensens initiering I vidtager en inmatningsprocedur, varvid förevarande växelkombination avläses vid 2, kommande växelkombination avläses vid 3, och varvtalet på den utgående axeln avläses vid 4. Utgående från dessa värden kan nu en beräkningsprocedur inledas, varvid systemet ur ett rninne frarntar värden för 25 tröghetsmomenten för de inblandade elementen, samt med ledning av dessa värden, samt vid 5 framräknade värden för in-/utvarvtal för respektive delväxellåda, den erforderliga synkroniseringseffekten/-energin beräknas vid 6. Därefter vidtar aktiveringsproceduren, varvid, vid 7, systemet aktiverar initiering av växelbyte för de ingående delväxellådomai den tur och ordning som ger kortast sammanlagd växlingstid under beaktande av att ett 30 för respektive delväxellåda bestämt maximalvärde avseende tillåten synkroniseringseffekt/-energi inte överskrids. De parametrar, som härvid kan varieras av styrsystemet är i första hand tidpunktema för när en delväxellåda skall aktiveras och tidsföljden för detta i förhållande till vad fallet är för övrig eller övriga delväxellådor. Vid lO 15 20 511 65,8 8 är växlingssekvensen avslutad och systemet i stånd att avge en signal indikativ därav, vilken signal informerar föraren eller ett automatkopplingssystem om att kopplingen mellan motorn och drivhjulen kan ihopsättas.By accumulating the value of the changes carried out in the gearbox in a memory for use as an expression of the wear condition prevailing in the gearbox, the system can give a diagnosis of the wear condition in the various parts of the gearbox since said value can also be used as an expression of wear in the gearbox. In this case, information on the loads to which the various parts of the gearbox are subjected can be integrated over time and stored in a container. If necessary, different values, e.g. over most loaded details or weighted sum values over the gearbox as a whole are checked. In this way, very simple information can be obtained for determining the need for service, etc. 30 At least partial rotation adjustment by "partial synchronization" of a partial gearbox means that overloading of another partial gearbox can be avoided 511 658 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail. in the light of an exemplary embodiment and with reference to the drawings, in which: Fig. 1 shows a fate diagram of a method according to the invention, and Fig. 2 shows a device according to the invention in connection with a driveline for a heavy vehicle. DESCRIPTION OF EXAMPLES The figure shows a flow chart of a method for optimizing with respect to the speed of total consumption time for rearranging a composite vehicle gearbox during a shifting process, when at least two partial gearboxes are rearranged.The embodiment relates to a composite vehicle gearbox comprising e.g. steps, a split gearbox with two steps and a ra gearbox with two steps. This gives 12 different gears for the assembled gearbox, of which it is understood that there is a considerable shifting activity in varied driving. After the initiation of the shift sequence I performs an input procedure, the present gear combination being read at 2, the next gear combination being read at 3, and the speed of the output shaft being read at 4. Based on these values, a calculation procedure can now be initiated, leaving the system The moment of inertia of the elements involved, and with the guidance of these values, and at 5 calculated values for input / output speed for each sub-gearbox, the required synchronization power / energy is calculated at 6. Then the activation procedure takes place, whereby, at 7, the system activates initiation of gear changes for the input sub-gearbox domains in the order that gives the shortest total gear change time, taking into account that a maximum value determined for each sub-gearbox with respect to permitted synchronization power / energy is not exceeded. The parameters that can be varied by the control system are primarily the times for when a partial gearbox is to be activated and the time sequence for this in relation to what is the case for the rest or other partial gearboxes. At 10 15 5 511 65.8 8 the shift sequence is completed and the system is able to emit a signal indicative thereof, which signal informs the driver or an automatic clutch system that the clutch between the engine and the drive wheels can be assembled.

I Fig. 2 visas schematiskt en anordning enligt uppﬁnningen vid drivlinan till ett tungt fordon. Ett styrsystem 9 övervakar och styr omläggningama och växlingsförloppen i drivlinan, varvid en motor 10 via en koppling ll och en splitväxellåda 12, en huvudväxellåda 13 och en rangeväxellåda 14 är förbunden med drivhjulen över en slutväxel l7. Med 15 indikeras en varvtalsdetektor och med 16 avses ett rninne tillhörande styrsystemet 9, vilket minne enligt vad som antyds ovan innehåller information behövlig för att styrsystemet ur varvtalsdata ska kunna beräkna vilka energier respektive effekter, som blir aktuella vid en växelomläggning.Fig. 2 schematically shows a device according to the invention at the driveline of a heavy vehicle. A control system 9 monitors and controls the shifts and shifting processes in the driveline, a motor 10 being connected via a clutch 11 and a split gearbox 12, a main gearbox 13 and a range gearbox 14 to the drive wheels over an end gear 17. 15 indicates a speed detector and 16 refers to a rinne belonging to the control system 9, which memory according to what is indicated above contains information necessary for the control system to be able to calculate from speed data which energies and effects become relevant in the event of a gear change.

Uppﬁnningen kan varieras inom ramen för de efterföljande kraven, varvid olika typer av sammansatta växellådor kan komma ifråga för styrning, eftersom det även vid andra typer av sammansatta växellådor är en stor fördel att kunna minimera den totala tidsåtgången '_ för ett växlingsförlopp. I synnerhet kan växlingsförloppen anpassas och optimeras till det verkliga fallet och de därvid rådande förhållandena i stället för att vid varje -växlingsförlopp "det värsta fallet” avseende synkronisering behöver vara bestämmande.The invention can be varied within the scope of the following claims, whereby different types of composite gearboxes can be considered for control, since it is also a great advantage with other types of composite gearboxes to be able to minimize the total time required for a gear change process. In particular, the switching processes can be adapted and optimized to the actual case and the prevailing conditions, instead of the fact that in each switching process the "worst case" regarding synchronization needs to be decisive.

Ett ”värsta fall”, vilket dessutom knappast inträffar i praktiken.A "worst case", which also hardly happens in practice.

Det ska betonas att i bland även en viss, särskilt skyddskrävande delväxellåda såsom en rangeväxellåda, mycket väl kan styras att avsluta sitt synkroniseringsförlopp innan t.ex. ihuvudväxellådan avslutar sitt. Detta beror helt och hållet på det rådande drifttillståndet. 25 .It should be emphasized that sometimes even a certain, particularly protection-demanding partial gearbox, such as a range gearbox, can very well be controlled to complete its synchronization process before e.g. the main gearbox ends its. This is entirely due to the prevailing operating condition. 25.

Om t. ex. det är frågan om att synkronisera större massor vid betydande hastighetsskillnader, är det i vissa fall fördelaktigt att i ett initialskede aktivera synkroniseringen av en första delväxellåda i ett ”inslirningsförlopp”, så att åtminstone viss rotationsanpassning sker av de för synkronisering avsedda komponentema. Därefter 30 deaktiveras denna synkronisering och aktiveras istället synkroniseringen av en andra del- växellåda. Slutligen, efter att växlingsförloppet slutförts i den andra delväxellådan, aktiveras åter synkroniseringen av den första delväxellådan och avslutas llll 511 658 växlingsförloppet även i denna. På detta sätt kan undvikas att den andra växellådan överbelastas.If e.g. it is a question of synchronizing larger masses at significant speed differences, it is in some cases advantageous to activate the synchronization of a first partial gearbox in an "slip-in process", so that at least some rotational adjustment takes place of the components intended for synchronization. Thereafter, this synchronization is deactivated and the synchronization of a second sub-gearbox is activated instead. Finally, after the shifting process has been completed in the second sub-gearbox, the synchronization of the first sub-gearbox is activated again and the shifting process is also terminated in this gearbox. In this way it is possible to avoid overloading the second gearbox.

Denna princip kan givetvis tillämpas även för ﬂer än två delväxellådor.This principle can of course also be applied to more than two partial gearboxes.

Claims

10 15 20 25 30 511 658 PATENT REQUIREMENTS

Method for controlling the changeover process in a composite vehicle gearbox, which comprises at least two different sub-gearboxes, characterized in that before a changeover process, in which more than one sub-gearbox is arranged, a value for the expected synchronization energy or power is calculated from (6) at least one speed parameter (4), information on the gear unit (2), the gear unit (3) intended for loading and information stored in a gear unit on the moment of inertia of the components, after which rearrangement is activated (7) for the various sub-gearboxes in a time sequence that minimizes it the total conversion time, taking into account that each part of the said value, which in the current conversion is expected to fall on the respective sub-gearbox, does not exceed a fixed maximum value.

A method according to claim 1, wherein the gearbox comprises at least one main gearbox (13) and a range gearbox (14), characterized in that said time sequence is controlled so that the synchronization process for the range gearbox takes place partly parallel to the synchronization process for the main gearbox but not the termination of the former. takes place before the end of the latter.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a temperature parameter is used for calculating said value.

Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that a signal is emitted at the end of the gear change process for the composite gearbox.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that said value for shifts carried out in the gearbox is accumulated in a tank for use as an expression of the wear condition prevailing in the gearbox.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a synchronization process in a partial gearbox is initiated and started for at least partial rotational adjustment of the parts concerned and is subsequently interrupted before it is completed. .i NI 10 15 20 25 30 511 658

Device for controlling gear changes in a composite vehicle gearbox, which comprises at least two different sub-gearboxes, characterized in that a control system (9) is arranged to calculate a value for the expected synchronization energy before a gear change process in which more than one gearbox is rearranged or the effect on the basis of data obtained from at least one speed detector (15), data concerning the existing gear (2) and gear (3) intended for loading, provided that a memory is arranged in which information about the moment of inertia of the input elements is stored, the control system is set up to activate the changeover for the various sub-gearboxes (12, 13,14) in a time sequence which minimizes the total changeover time, taking into account that each part of the said value, which at the current arrangement is expected to fall on the respective sub-gearbox, does not exceed one set maximum value.

Device according to claim 7, wherein the gearbox comprises at least one main gearbox (13) and a range gearbox (14), characterized by the control system (9) is arranged to control said time sequence so that the synchronization process for the range gearbox takes place partly parallel to the synchronization process for the main gearbox. the former does not take place before the end of the latter.

Device according to claim 7 or 8, characterized in that the control system (9) is arranged to use a temperature parameter for calculating said value.

Device according to Claim 7, 8 or 9, characterized in that the control system (9) is arranged to emit a signal at the end of the gear change process for the composite gearbox (12, 13, 14).

Device according to any one of claims 7 - 10, characterized in that a memory is arranged for storing and accumulating said value for shifts carried out in the gearbox for use as an expression of the wear condition prevailing in the gearbox.

Device according to one of Claims 7 to 11, characterized in that the control system (9) is arranged to initiate a synchronization process in a partial gearbox so that it is initiated for at least partial rotational adjustment of the parts concerned and is subsequently interrupted before it is completed.