СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИСКОВЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ Российский патент 2011 года по МПК F16D48/06 B60W10/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу управления автоматическим дисковым сцеплением согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения, которое устанавливается на автотранспортном средстве для передачи тягового усилия двигателя внутреннего сгорания коробке передач.

Изобретение также относится к блоку управления автоматическим дисковым сцеплением согласно преамбуле пункта 5 формулы изобретения.

Изобретение также относится к носителю данных с компьютерной программой для осуществления упомянутого способа.

Уровень техники

Автомобили для тяжелых условий эксплуатации все чаще оснащают автоматическими коробками передач типа автоматических механических трансмиссий (АМТ), что стало возможным с развитием микрокомпьютерной технологии, позволившей при помощи управляющего компьютера и нескольких элементов управления, например серводвигателей, точно регулировать число оборотов двигателя, включение и выключение автоматического дискового сцепления двигателя и коробки передач и элементов сцепления коробки передач относительно друг друга и тем самым всегда обеспечивать плавное переключение на передачу с правильной частотой вращения. Преимуществом автоматической коробки передач данного типа над обычной автоматической коробкой передач, состоящей из планетарных зубчатых передач и имеющей гидродинамический трансформатор со стороны впуска, частично является ее простота и более высокая эксплуатационная надежность, а также возможность существенно сократить затраты на ее изготовление по сравнении с затратами на изготовление обычной автоматической коробки передач, в особенности при использовании на тяжелых транспортных средствах, и частично ее более высокий к.п.д., что означает возможность сокращения расхода топлива.

Коробка передач типа АМТ обычно имеет входной вал, промежуточный вал по меньшей мере с одним зубчатым колесом, входящим в зацепление с зубчатым колесом на входном валу, и вторичный вал с зубчатыми колесами, которые входят в зацепление с зубчатыми колесами на промежуточном валу. Вторичный вал дополнительно соединен с выходным валом, который посредством, например, карданного вала связан с ведущими колесами. Каждая пара зубчатых колес имеет передаточное отношение, отличающееся от другой пары зубчатых колес коробки передач. Различные пары зубчатых колес передают крутящий момент двигателя ведущим колесам, за счет чего получают различные передаточные отношения.

Развитие компьютерной технологии также оказало воздействие на электронные системы управления и обратной связи автомобильного двигателя, сделав их более точными, повысив их быстродействие и улучшив их совместимость с существующими двигателями и условиями эксплуатации. Весь процесс сгорания топлива может точно регулироваться в соответствии с любой рабочей обстановкой. Регулятор газа (акселератор) автомобиля (например, педаль акселератора или "газа"), который главным образом регулирует подачу топлива в двигатель, управляет двигателем автомобиля посредством системы электропроводов и электронных сигналов. Для этого акселератор оснащен датчиками, которые определяют его положение, иными словами, какое необходимо открытие дроссельной заслонки.

При запуске транспортного средства или выполнении маневров в АМТ используют автоматическое дисковое сцепление, такое как описано выше, которым обычно управляют с использованием информации о положении акселератора, частоте вращения двигателя, крутящем моменте на выходном валу двигателя, положении дискового сцепления и на основании исходного положения дискового сцепления, которое выбирают исходя из того, когда дисковое сцепление только начало передачу крутящего момента (положение тяги), при этом такое положение относительно легко определить. Крутящий момент, обычно передаваемый в исходном положении, может составлять порядка 30 Нм. Крутящий момент на выходном валу двигателя рассчитывают в основном на основании количества топлива, впрыскиваемого в двигатель. При осуществлении последовательности запуска и маневрировании транспортное средство обычно запускают из неподвижного или практически неподвижного положения, при этом двигатель начинает последовательность в режиме оборотов холостого хода. Положение дискового сцепления и, следовательно, степень сцепления, которая определяет крутящий момент, передаваемый от двигателя коробке передач, зависит в основном от положения акселератора, выбранного водителем. Исходное положение дискового сцепления используют с целью обеспечения водителя транспортного средства более точным средством управления при трогании транспортного средства с места, поскольку дисковое сцепление занимает исходное положение немедленно после выбора и включения низшей передачи. Транспортное средство готово немедленно тронуться с места.

Таким образом, во многих ситуациях водитель ощущает лишь небольшое западание при нажатии на педаль акселератора, если вообще ощущает его. Тем самым водитель получает теоретически прямой отклик, и транспортное средство в принципе начинает движение, как только водитель начинает выжимать педаль акселератора.

На фиг.1а показано известное из уровня техники фундаментальное соотношение между положением педали акселератора и крутящим моментом, передаваемым на входной вал коробки передач. Когда педаль акселератора полностью отпущена и выбрана низшая передача, дисковое сцепление занимает исходное положение, в результате чего на входной вал коробки передач передается определенный крутящий момент. Чем сильнее водитель выжимает педаль акселератора, тем больший крутящий момент передается коробке передач, в результате чего обеспечивается разгон транспортного средства.

Соответственно, на фиг.1б в целом показано, как согласно известному уровню техники положение дискового сцепления зависит от положения педали акселератора. Когда педаль акселератора отпущена, сцепление занимает исходное положение (Pos_RF); а, начиная с исходного положения, степень расцепления уменьшается по мере усиления нажатия на педаль акселератора, в результате чего увеличивается передаваемый крутящий момент, как это показано на фиг.1а. Предельным положением на фиг.1б обозначено полностью включенное положение сцепления.

В WO 2004/005744 описано устройство, в котором система управления сцеплением также способна выбирать более свободное положение (бóльшего расцепления) при нулевом открытии дроссельной заслонки, если в систему управления не поступают сигналы, указывающие, что водитель намерен осуществить запуск (трогание с места) транспортного средства, например, если система управления обнаружит, что водитель держит выжатой тормозную педаль транспортного средства.

Согласно известному уровню техники, когда включена низшая передача и сцепление находится в упомянутом исходном положении, транспортное средство готово немедленно реагировать на нажатие водителем транспортного средства на педаль акселератора. Если водитель не нажимает на педаль акселератора и не касается тормозной педали, сцепление просто продолжает оставаться в упомянутом исходном положении и, таким образом, коробке передач передается небольшой крутящий момент, даже если транспортное средство остается неподвижным. Это означает, что топливо расходуется лишь на разогрев сцепления, что приводит к его износу.

В связи с этим существует потребность в транспортном средстве, оснащенном автоматическим дисковым сцеплением, уменьшающим потери на трение и износ сцепления. Это является основной задачей описанного далее изобретения.

Краткое изложение сущности изобретения

В изобретении предложено средство решения указанной задачи посредством способа по пункту 1 формулы изобретения и устройства по пункту 5. В других пунктах формулы изобретения раскрыты предпочтительные и усовершенствованные варианты осуществления изобретения.

В изобретении предложен способ регулирования положения автоматического дискового сцепления, основной функцией которого является передача тягового усилия двигателя внутреннего сгорания, установленного на транспортном средстве, на входной вал многоступенчатой коробки передач, установленной на транспортном средстве. Способ осуществляют при включенной низшей передаче коробки передач и нахождении сцепления в первом положении (Pos_RF) для подготовки транспортного средства к троганию с места, в котором сцепление передает наименьший крутящий момент. Предлагаемый способ отличается тем, что, если водитель транспортного средства в течение заданного периода времени не подает команды на отбор крутящего момента для трогания транспортного средства с места путем приведения в действие акселератора, сцепление переключается во второе положение (Pos₂), более свободное (с меньшей степенью сцепления) по сравнению с первым положением.

Преимуществами предложенного в изобретении способа являются экономия топлива и уменьшение износа сцепления. Эти же преимущества изобретения обеспечивает предложенное в нем устройство.

Согласно предпочтительному варианту осуществления предложенного в изобретении способа сцепление переключается во второе положение при обнаружении нажатия на тормозную педаль, если тормозная педаль транспортного средства нажата до истечения упомянутого периода времени. Преимуществом этого является еще бóльшая экономия топлива и дополнительное уменьшение износа сцепления. Водитель указывает, что при нажатии им на тормозную педаль транспортное средство не будет трогаться с места и, таким образом, транспортному средству не требуется быть готовым к немедленному троганию с места.

Дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в других зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение более подробно описано со ссылкой на приложенные чертежи, на которых в порядке примера проиллюстрированы дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения и известный уровень техники.

На фиг.1а и 1б показано фундаментальное соотношение между передаваемым крутящим моментом и положением акселератора и между положением сцепления и положением педали акселератора согласно уровню техники,

на фиг.2 - блок-схема одного из вариантов осуществления предложенного в изобретении устройства для управления автоматическим дисковым сцеплением, которое установлено между двигателем и автоматической многоступенчатой коробкой передач,

на фиг.3 - фундаментальное соотношение между передаваемым крутящим моментом и положением сцепления согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.4 - схема компьютерного устройства, применимого согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

На фиг.2 позицией 1 обозначен шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания, например дизельный двигатель, коленчатый вал 2 которого связан с сухим однодисковым сцеплением, в целом обозначенным позицией 3, которое помещается в кожухе 4 сцепления. В зависимости от величины максимального крутящего момента, передаваемого сцеплением, сцепление может иметь несколько дисков и нажимной диск 12. Коленчатый вал 2 неподвижно соединен с картером 5 сцепления 3, а его диск 6 неподвижно соединен с входным валом 7, который с возможностью вращения установлен в картере 8 коробки передач, в целом обозначенной позицией 9. В картере 8 коробки передач с возможностью вращения также установлены вторичный вал 10 и промежуточный вал 11.

Электронный блок 45 управления управляет сервомеханизмами (не показаны) в коробке передач, которые включают и выключают различные передачи в коробке 9 передач, в зависимости от поступающих в него входных сигналов, отображающих различные параметры двигателя и транспортного средства. Блок 45 управления в том числе имеет микрокомпьютер с запоминающими устройствами. В проиллюстрированном варианте осуществления акселератор 48 (регулятор газа) выполнен в виде педали акселератора, но на практике им также может являться регулятор какого-либо рода с ручным управлением, например регулятор на рулевом колесе. С помощью углового датчика 49 определяют положение акселератора, которое регулируют с помощью рычага 51 педали акселератора 48, шарнирно установленного на валу 50. Когда переключатель 46 передач находится в положении ручного переключения, переключение передач осуществляется по команде водителя посредством переключателя 46 передач. Блок 45 управления посредством блока 15 управления двигателем также может регулировать впрыскивание топлива, иными словами, крутящий момент или частоту вращения двигателя в зависимости от положения акселератора и впуска воздуха в пневматический поршневой цилиндр 47, управляющий сцеплением 3. Положение автоматического сцепления 3 определяют с помощью датчика 17 положения.

Степень включения дискового сцепления 3 соответствует нескольким различным уровням или положениям. Положением тяги является положение сцепления 3, в котором оно передает от двигателя 1 коробке 9 передач, достаточное тяговое усилие для того, чтобы транспортное средство просто могло начать движение вперед из неподвижного положения. Известный способ определения положения тяги описан, например, в заявке SE 9903117-1. Обычным для положения тяги является положение сцепления, в котором передаваемый крутящий момент составляет примерно 30 Нм.

В варианте осуществления, показанном на фиг.2, дополнительно предусмотрена рабочая тормозная система для замедления транспортного средства известным способом. Рабочая тормозная система содержит блок управления тормозами (не показан) для управления тормозными приводами (не показаны) и тормозную педаль 60 для подачи входных сигналов упомянутому блоку управления тормозами, а также упомянутому блоку 45 управления, посредством которого в блок управления тормозами и в блок 45 управления поступает информация о необходимом водителю замедлении.

При инициировании последовательности запуска, например, при выборе и включении низшей передачи водителем или автоматической системой управления и отпущенной тормозной педали 60 блок 45 управления немедленно переключает сцепление из выключенного положения в положение тяги, чтобы транспортное средство было готово тронуться с места. Когда сцепление находится в упомянутом положении тяги, а транспортное средство в неподвижном или почти неподвижном положении, эту ситуацию можно определить как режим запуска транспортного средства. На фиг.3 выключенное положение обозначено как Pos₁, а положение тяги, далее именуемое исходным положением, обозначено как Pos_RF. Сцепление 3 полностью включено в положении Pos_max, в котором от двигателя 1 коробке 9 передач передается максимальный крутящий момент.

Отметим, что переключение сцепления в исходное положение Pos_RF может быть инициировано при возникновении одного из следующих условий:

водитель или автоматическая система управления выбирает и включает низшую передачу,

низшая передача уже включена, и водитель полностью отпускает тормозную педаль,

низшая передача уже включена, и водитель полностью отпускает педаль акселератора при нахождении транспортного средство в неподвижном или почти неподвижном положении.

Согласно первому варианту осуществления изобретения блок 45 управления запрограммирован запускать счетчик времени (не показан) при нахождении сцепления 3 в исходном положении Pos_RF. По завершении отсчета счетчиком времени заданного периода времени, например 5 секунд, на протяжении которого водитель транспортного средства не прикоснулся к акселератору 48, блок 45 управления запрограммирован снова переключать сцепление 3 в выключенное положение Pos₁. В одном из вариантов осуществления изобретения блок 45 управления запрограммирован немедленно переключать сцепление 3 из положения Pos_RF в выключенное положение Pos₁ в случае нажатия на тормозную педаль 60. Тормозная педаль 60 также может быть предпочтительно снабжена угловым датчиком для приема сигнала и его передачи блоку 45 управления в случае нажатия на тормозную педаль 60. В качестве альтернативы, чтобы определить, нажата ли тормозная педаль 60, в блоке 45 управления используется световой сигнал торможения, который блок управления тормозами известным способом подает на стоп-сигналы (не показаны), установленные на транспортном средстве.

На фиг.4 показано устройство 500 согласно одному из вариантов осуществления изобретения, имеющее энергонезависимую память 520, процессор 510 и память 560 с оперативной записью и считыванием. Память 520 имеет первую область 530, в которой хранится компьютерная программа для управления устройством 500. Компьютерной программой для управления устройством 500, хранящейся в области 530 памяти, может являться операционная система.

Устройство 500 может помещаться, например, в блоке управления, таком как блок 45 управления. Блоком 510 обработки данных может являться, например, микрокомпьютер.

Память 520 также имеет вторую область 540, в которой хранится программа управления сцеплением согласно изобретению. В одном из альтернативных вариантов осуществления программа управления сцеплением хранится в отдельной энергонезависимой запоминающей среде (средстве) 550, такой как, например, компакт-диск или полупроводниковая память со сменными дисками. Программа может храниться в выполнимой форме или в сжатом виде.

Когда здесь указывается, что блок 510 обработки данных выполняет конкретную функцию, должно быть ясно, что блок 510 обработки данных выполняет конкретную часть программы, хранящейся в памяти 540, или конкретную часть программы, хранящейся в энергонезависимой среде 550 для записи.

Блок 510 обработки данных рассчитан на обмен данными с памятью 550 посредством шины 514 данных. Блок 510 обработки данных также рассчитан на обмен данными с памятью 520 посредством шины 512 данных. Кроме того, блок 510 обработки данных рассчитан на обмен данными с памятью 560 посредством шины 511 данных. Блок 510 обработки данных также рассчитан на обмен данными с портом 590 данных путем использования шины 515 данных.

Предложенный в настоящем изобретении способ может быть осуществлен блоком 510 обработки данных, который выполняет программу, хранящуюся в памяти 540, или программу, хранящуюся в энергонезависимой среде 550 для записи.

Изобретение не следует считать ограниченным описанными выше вариантами осуществления, и предполагается возможность ряда дополнительных вариантов и усовершенствований, входящих в объем следующей далее формулы изобретения.

Изобретение относится к способу и блоку управления для управления автоматическим дисковым сцеплением. В настоящем изобретении от двигателя внутреннего сгорания транспортного средства тяговое усилие передается на входной вал многоступенчатой коробки передач. Способ осуществляют при включенной низшей передаче коробки передач и нахождении сцепления в первом положении, предназначенном для подготовки транспортного средства к троганию с места, в котором сцепление передает наименьший крутящий момент. Переключение сцепления во второе положение, более свободное по сравнению с первым положением, осуществляется, если водитель транспортного средства в течение заданного периода времени не подал команды на отбор крутящего момента для трогания транспортного средства с места путем приведения в действия акселератора. Переключение сцепления либо в первое положение, либо во второе положение осуществляет блок управления. Техническое решение обеспечивает уменьшение потерь на трение и износ в сцеплении. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления положением автоматического дискового сцепления (3), основной функцией которого является передача тягового усилия от установленного на транспортном средстве двигателя (1) внутреннего сгорания, на входной вал (7) многоступенчатой коробки (9) передач, также установленной на этом транспортном средстве, причем способ осуществляется при включенной низшей передаче коробки передач и нахождении сцепления в первом положении (Pos_RF) для подготовки транспортного средства к троганию с места, в котором сцепление передает наименьший крутящий момент, отличающийся тем, что, если в течение заданного периода времени не осуществляется отбор крутящего момента путем приведения в действие акселератора (48) водителем транспортного средства, сцепление переключается во второе положение (Pos₂), более свободное по сравнению с первым положением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нажатии на тормозную педаль (60) транспортного средства до истечения упомянутого заданного периода времени сцепление переключается во второе положение после обнаружения этого нажатия на тормозную педаль.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что упомянутый заданный период времени превышает 3 с.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутым вторым положением является положение, в котором сцепление считается полностью выключенным.

5. Блок (45) управления, предназначенный для управления положением автоматического дискового сцепления (3) транспортного средства, основной функцией которого является передача тягового усилия от установленного на транспортном средстве двигателя (1) внутреннего сгорания на входной вал (7) многоступенчатой коробки (9) передач, также установленной на этом транспортном средстве, и способный переключать сцепление в первое положение (Pos_RF) для подготовки транспортного средства к троганию с места, в котором в коробке передач включена низшая передача, а сцепление передает наименьший крутящий момент, отличающийся тем, что блок управления дополнительно способен переключать сцепление во второе положение (Pos₂) с большей степенью свободы по сравнению с первым положением, если в течение заданного периода времени не происходит отбора крутящего момента путем приведения в действие акселератора (48) водителем транспортного средства.