SE525105C2 - Drivaggregat för motorfordon - Google Patents

Description

-25 105 2 rad stegväxlad basväxellåda och en rangeväxellåda bidrar frånvaron av synkronise- ringar till att ytterligare reducera kostnaden. Frånvaron av synkroniseringsorgan gör det möjligt att göra växellådan kortare eller alternativt att med en given längd göra kugghjulen bredare än i en synkroniserad växellåda med motsvarande längd för att därigenom möjliggöra överföring av högre moment.

Generellt gäller att minst tre styiparametrar, nämligen motorvarvtalet, momentet på växellådans ingående axel och fordonshastigheten bestämmer när växling skall ske enligt en i en motor- och transmissionsstyrdator inlagrad växlingsstrategi. Momentet på växellådans ingående axel j ämställs här med motorrnomentet, dvs belastningen på motorn, som erhålls från givare indikerande till motorn avgiven bränslemängd, t ex en flödesmätare eller givare indikerande gaspedalläge. Vid initiering av växling- en, dvs urkoppling av befintlig växel, skall momentöverföringen mellan motorn och växellådan vara så liten som möjligt. Helst skall drivlinan vara momentlös för att helt ryckfii urkoppling skall kunna uppnås. I styrdatorn är inprogrammerade värden på hur stor avgiven bränslemängd skall vara för olika växlíngspunkter för att mo- mentet på växellådans ingående axel skall vara nära noll eller i varje fall så lågt, att befintlig växel kan läggas ur utan att besvärande ryck uppträder. Efter urläggning av växeln styr styrdatorn motorvarvtalet för synkronisering med varvtalet hos den väx- el, som skall läggas i. När varvtalen synkroniserats iläggs den nya växeln.

Med den kända metoden att uppskatta momentet lika med noll eller nära noll mellan motorn och växellådan sker ingen återkoppling. Eftersom nivån trimmas in , så att den stämmer för någon bil, är det inte säkert att den stämmer för alla bilar. Dessut- om varierar motormomentet i beroende av motoms inre fiiktionsfórluster, som är temperaturberoende. Om tillsatsaggregat som exempelvis ett kraftuttag, tryckluft- kompressor, kylfläkt och eller AC- kompressor är inkopplade, kommer motormo- mentsignalen att indikera momentöverföring även när momentöverföringen mellan motom och växellådan är lika med noll. Även varierande bränslekvalitet (med varie- rande energiinnehåll) kommer att påverka möjligheterna att styra drivlinan till mo- 10 15 20 25 30 525 105 3 mentlöst tillstånd. Nivåema på moment till tillsatsaggregaten måste även uppskattas och inlagras i styrdatorn och motorstymingen måste ta hänsyn till om ett eller flera tillsatsaggregat är till- eller frånkopplade.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett drivaggregat av i inled- ningen angivet slag, vid vilket det är möjligt att alltid exakt bestämma momentlöst tillstånd i fordonets drivlina för att vid växling, oberoende av variationer i motoms egen tröghet, som beror av variationer i motortemperaturen, och oberoende av om inget eller ett eller flera tillsatsaggregat är inkopplade, möjliggöra ryckfri urkoppling av befintlig växel utan frikoppling av drivlinans koppling.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett dylikt driv- aggregat, vid vilket det är möjligt att styra motoms varvtalssänkning resp. -ökning med stor precision for att åstadkomma snabba, exakta och ryckfria växlingar.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att växellådans ingående axel är samord- nad med en momentgivare, som ger en av momentet på den ingående axeln beroen- de signal till nämnda styrorgan, att en givare är anordnad, som ger signal till styror- ganen indikerande om tillsatsaggregatet är tillkopplat eller frånkopplat och att styr- organen är anordnade att vid växling till en osynkroniserad växel initiera växling först, när momentgivaren indikerar att momentet på den ingående axeln är noll eller åtminstone i det nännaste noll Genom att utnyttja en momentgivare erhålls återkoppling av momentet och momen- tet i drivlinan kan styras till noll oberoende av motoms av motortemperaturen varie- rande tröghet och oberoende av driftstillståndet hos eventuella tillsatsaggregat.

Enligt en föredragen utföringsforrn av drivaggregatet enligt uppfinningen är styror- ganen anordnade att registrera avgiven bränslemängd vid ingående växellådsmo- ment lika med noll eller i det nännaste noll och vid varvtalsanpassning under väx- 10 15 20 25 30 525 105 4 lingsförloppet styra motorn med hänsyn till det av den registrerade bränslemängden svarande motorrnomentet.

Genom att utgå från den registrerade motorbelastningen vid varvtalsstymingen av motom under växlingsförloppet, då motorvarvtalet skall anpassas till nästa växel kan en snabbare och mer exakt reglering uppnås.

Uppfinningen beskrives nämnare med hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där ñg. 1 visar en schematisk framställning av en utföringsform av ett drivaggregat enligt uppfinningen, fig. 2 kopplingen och växellådan i fig. 1 i förstorad skala och fig. 3 ett diagram över motorrnoment och växellådsmoment som funktion av tiden vid växling..

I fig. 1 betecknar 1 en sexcylindrig förbränningsmotor, t ex en dieselmotor, vars vevaxel 2 är kopplad till en generellt med 3 betecknad enskivig torrlamellkoppling, vilken är innesluten i en kopplingskåpa 4. I stället för en enskivig lamellkoppling kan en tvåskivig koppling användas. Vevaxeln 2 är ovridbart förbunden med kopp- lingens 3 kopplingshus 5, medan dess lamellskiva 6 är ovridbart förbunden med en ingående axel 7 (fig. 2), som är roterbart lagrad i huset 8 hos en generellt med 9 be- tecknad växellåda. I huset 8 är en huvudaxel 10 (fig. 2) och en mellanaxel 11 (fig. 2) roterbart lagrade.

Såsom tydligast framgår av fig. 2 är ett kugghjul 12 roterbart lagrat på den ingående axeln 7 och låsbart på axeln med hjälp av en med synkroniseringsorgan försedd kopplingshylsa 13, vilken är ovridbart men axiellt förskjutbart lagrad på ett med den ingående axeln ovridbart förbundet nav 14. Med hjälp av kopplingshylsan 13 är även ett på huvudaxeln 10 roterbart lagrat kugghjul 15 låsbart relativt den ingående axeln 7. Kugghjulen 12 och 15 ingriper med kugghjul 16 resp. 17, som är ovridbart förbundna med mellanaxeln 11. På mellanaxeln 11 är ytterligare kugghjul 18, 19 och 20 vridfast anordnade, vilka ingriper med på huvudaxeln 10 roterbart lagrade kugghjul 21, 22 resp. 23, som är låsbara på huvudaxeln med hjälp av kopplingshyl- 10 15 20 25 30 525 105 5 sor 24 resp. 25, vilka i det visade utföringsexemplet saknar synkroniseringsanord- ningar. På huvudaxeln 10 är ett ytterligare kugghjul 28 roterbart lagrat och ingriper med ett på en separat axel 29 roterbart lagrat mellankugghjul 30, vilket i sin tur in- griper med mellanaxelkugghjulet 20. Kugghjulet 28 är låsbart på sin axel med hjälp av en kopplingshylsa 26.

Kugghjulsparen 12, 16 och 15, 17 samt kopplingshylsan 13 bildar en splitväxel med ett lågväxelsteg LS och ett högväxelsteg HS. Kugghjulsparet 15, 17 bildar även till- sammans med kugghjulsparen 21, 18, 22, 19, 23, 20 och 28, 30 en basväxellåda med fyra växlar framåt och en backväxel. På huvudaxelns 10 utgångsände är ett kugghjul 31 vridfast anordnat, vilket bildar solhjulet i en med 32 betecknad, tvåväxlad range- växel av planettyp, vars planethjulsbärare 33 år vridfast förbunden med en axel 34, som bildar växellådans utgående axel. Rangeväxelns 32 planethjul 35 ingriper med ett ringhjul 36, som med hjälp av en kopplingshylsa 37 är låsbart relativt växellåds- huset 8 för lågrange LR och relativt planethjulsbäraren 33 för högrange HR. Kopp- lingshylsan 37 har även ett mellan växellägena LR och HR liggande neutralläge NR, i vilket den utgående axeln 34 är frikopplad från huvudaxeln 10.

Kopplingshylsoma 13, 24, 25 , 26 och 37 är förskjutbara såsom pilarna visar i fig. 2, varvid de i anslutning till pilarna visade växelstegen erhålles. F örskjutningen åstad- kommes med i fig. 2 schematiskt antydda servodon 40, 41, 42, 43 och 44, som kan vara pneumatiskt manövrerade kolv-cylinderanordningar av den typ, som utnyttjas i en växellåda av ovan beskrivet slag, vilken marknadsförs under beteckningen Gear- tronic®. Servodonen styrs av en elektronisk transmissionsstyrenhet 45 (fig. 1), inne- fattande en mikrodator, i beroende av i styrenheten inmatade signaler representeran- de olika motor- och fordonsdata, som omfattar åtminstone motorvarvtal, fordonshas- tighet, kopplings-och gaspedalläge samt, i förekommande fall, motorbroms till-från, när en till styrenheten 45 kopplad elektronisk växelväljare 46 står i sitt automatläge.

När väljare står i läge för manuell växling sker växlingen på förarens kommando via växelvälj aren 46. Transmissionsstyrenheten 45 kommunicerar med en motorstyren- 10 15 20 25 30 525 105 6 het 48 och styr tillsammans med denna även bränsleinsprutningen, dvs motorvarvta- let, i beroende av gaspedalläget samt lufttillförseln till en pneumatisk kolv- cylinderanordning 47, medelst vilken kopplingen 3 inkopplas och frikopplas.

Transmissionsstyrenheten 45 är på känt sätt programmerad, så att den håller kopp- lingen 3 inkopplad, när fordonet står stilla och växelvälj aren 46 ligger i neutralläget.

Detta betyder att motom driver den ingående axeln 7 och därmed också mellanax- eln, medan den utgående axeln 34 är frikopplad. Eventuella av mellanaxeln drivna tillsatsaggregat, t ex en oljepump för växellådans Smörjning, drivs i detta läge. Styr- enheten 45 är vidare programmerad att, då fordonet står stilla och växelväljaren flyt- tas från neutralläget till ett växelläge, antingen till ett läge för automatväxling eller till ett läge med av föraren vald startväxel, först frikoppla kopplingen 3, sedan bromsa mellanaxeln 11 till stopp med hjälp av den i fig. 2 antydda mellanaxelbrom- sen 50, som kan vara en i och för sig känd, av styrenheten 45 styrd bromsanordning.

Med mellanaxeln 11 bromsad till stopp eller i varje fall åtminstone i det närmaste till stopp initierar styrenheten 45 nu växling i basväxellådan till en startväxel, som ges av automatiken eller av föraren vald totalväxel. När föraren efter iläggning av vald startväxel, t ex ettans växel, ger gas, fungerar gaspedalen som en omvänd kopplingspedal, vilken via transmissionsstyrenheten successivt ökar kopplingsin- greppet med ökande gaspådrag.

Vid växling - initierad antingen direkt av föraren eller av automatiken i beroende av en i transmissionsstyrenheten 45 inlagrad växelvalsstrategi, som kan ta hänsyn till hur fordonets omgivning ser ut en bit in i framtiden - styr transmissionsstyrenheten 45 först motorstyrenheten 48 att reglera bränsletillförseln till motorn, så att moment- löst eller i det närmaste momentlöst tillstånd skapas i fordonets drivlina, dvs mo- mentöverforingen från motoms 1 vevaxel 2 till växellådans 9 ingående axel 7 skall vara noll eller åtminstone i det närmaste noll. Transmissionsstyrenheten 45 får kon- tinuerlig information om och registrerar aktuellt motormoment via insprutad bräns- lemängd samt aktuellt moment på den ingående axeln 7 via en med axeln samord- 10 15 20 25 525 105 7 nad vridmomentmätare 60, som kan vara av en i och för sig känd, hittills i laborato- riesammanhang använd typ. Vridmomentet kan exempelvis beräknas med ledning av uppmätt torsion i axeln 7. Vid registrerat moment lika med noll eller i det när- maste noll på den ingående axeln 7 läggs aktuell växel ur.

Med utgångspunkt från registrerad bränslemängd, som indikerar aktuell motorbe- lastning vid detta tillfälle, styr transmissionsstyrenheten 45 motorstyrenheten 48 att reglera bränslemängden till motom för varvtalssynkronisering med växellådans varvtal för den nya växeln, varefter den nya växeln läggs i. Med 61 betecknas gene- rellt ett tillsatsaggregat, som kan vara ett motordrivet/motonnonterat kraftuttag, som kan kopplas in eller kopplas ur med hjälp av ett till motorstyrenheten 48 anslutet, av föraren manövrerat reglage 62. Om ett eller flera tillsatsaggregat 61 är inkopplade via det av föraren manövrerat reglaget 62 blir motorbelastningen större och större bränslemängd krävs för synkroniseringen än om inget tillsatsaggregat är inkopplat.

Genom att registrera och utgå från den verkliga motorbelastningen vid momentlös drivlína kan en snabb och ryckfri växling uppnås.

Transmissionsstyrenheten 45 är även anordnad att vid körning, när växling ej sker, registrera vilket/vilka tillsatsaggregat 61, som är inkopplade (helt eller delvis), till- sammans med skillnaden mellan motonnomentet och momentet på växellådans in- gående axel. Ett antal olika kombinationer registreras. Styrenheten 45 är härvid an- ordnad att beräkna respektive tillsatsaggregats belastning på motom.

I fig. 3 visar styrningen i samband med växling i växellådan där kurvan ”a” illuste- rear motonnomentet vid momentavdrag i samband med växling och inkopplat till- satsaggregat 61, medan kurvan ”b” illustrerar momentet på växellådans ingående axel 7 under samma period. Såsom framgår av figuren sammanfaller aldrig motor- momentet med momentet på den ingående axeln 7, eftersom ett moment måste upp- rätthållas för att driva tillsatsaggregatet/-aggregaten. Såsom även framgår av figuren 10 525 1os 8 blir ingående axeln 7 momentlös först en tid efter att motonnomentet nått sitt mini- mllm.

Transmissionsstyrenheten 45 är anordnad att även vid körning, när växling ej sker, registrera motorns inre friktion som funktion av motortemperaturen genom att regi- strera skillnaden mellan motonnomentet och momentet på växellådans ingående axel.

Transmissionsstyrenheten 45 är även anordnad att styra motorstyrenheten 48 att vid reglering av bränsletillförseln till motom under växlingsfórloppet med ledning av motonnomentet, momentet på den ingående axeln 7 och motortemperaturen kom- pensera for variationer av motorns inre friktion orsakade av temperaturvariationer .

Claims (6)

10 15 20 25 525 105 9 Patentkrav

1. Drivaggregat för motorfordon, innefattande en förbränningsmotor (1) med minst ett tillsatsaggregat (61), som är drivbart kopplat till ett kraftuttag på motom, och en via en lamellkoppling (3) med motorns vevaxel (2) förbunden ingående axel (7) till en stegväxlad växellåda (9), som har minst en i ett hus lagrad mellanaxel (11), vil- ken uppvisar minst ett kugghjul (l6,17) i ingrepp med ett kugghjul (12,l 5) på den ingående axeln, en i huset lagrad huvudaxel (10) med kugghjul (15,2l,22,23), som ingriper med kugghjul (17,18, 19,20) på mellanaxeln, varvid åtminstone det ena kugghjulet i varje par med varandra ingripande kugghjul på mellanaxeln och huvud- axeln är roterbart lagrat på sin axel och låsbart medelst kopplingsorgan (13,24,25), av vilka åtminstone kopplingsorganen for nâgra framåtväxlar saknar synkronise- ringsfunktion, samt med kopplingsorganen samverkande manöverorgan (40,4l ,42), som är styrda av med en växelväljare (46) förbundna styrorgan (45, 48) med trans- missionsstyrfunktion och motorstyrfunktion, i vilka inmatas signaler representeran- de vald växel samt olika motor- och fordonsdata, som åtminstone innefattar mo- torvarvtal, varvtal på växellådans ingående axel och fordonshastighet, känneteck- nat av att växellådans ingående axel (7) är samordnad med en momentgivare (60), som ger en av momentet på den ingående axeln beroende signal till nämnda styror- gan (45,48), att en givare (62) är anordnad, som ger signal till styrorganenen indike- rande om tillsatsaggregatet är tillkopplat eller frånkopplat och att styrorganen är an- ordnade att vid växling till en osynkroniserad växel initiera växling först, när mo- mentgivaren indikerar att momentet på den ingående axeln är noll eller åtminstone i det nännaste noll

2. Drivaggregat enligt krav 1, kännetecknat av att styrorganen (45 ,48)är samordna- de med givare, som ger signal till styrorganen, som representerar till motom avgiven bränslemängd 10 15 20 525 105 10 en - . - Q n ø a ø a »o

3. Drivaggregat enligt krav 2, kännetecknad av att styrorganen (45,48) är anordna- de att registrera avgiven bränslemängd vid ingående moment lika med noll eller i det närmaste noll och att vid varvtalsanpassning under växlingsforloppet styra mo- torn (1) med hänsyn till det av den registrerade bränslemängden svarande motor- momentet.

4. Drivaggregat enligt något av kraven 1-3, kännetecknat av att styrorganen (45,48) är anordnade att vid styming av motorn (1) under växlingsfórloppet med ledning av motormomentet, momentet på växellådans ingående axel (7) och motor- temperaturen kompensera for variationer av motoms inre friktion orsakade av tem- peraturvariationer.

5. Drivaggregat enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att styrorganen (45, 48) år anordnade att vid körning registrera motoms inre friktion som funktion av motoms temperatur genom att registrera skillnaden mellan motormomentet och momentet på växellådans ingående axel (7).

6. Drivaggregat enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att nämnda styrorgan (45, 48) innefattar en transmissionsstyrenhet (45) och en motorstyrenhet (48) som kommunicerar med varandra.