СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ОПРЕДЕЛЕННОГО УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА АВТОМОБИЛЯ В ХОДЕ РАБОТ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ ИЛИ МОНТАЖУ Российский патент 2019 года по МПК F02D41/00 F02N11/04 G01B21/22 G01P3/48 B60S5/00 

Изобретение касается способа и устройства для установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу.

Из практики известно, что в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу может потребоваться установить определенное угловое положение коленчатого вала автомобиля при смонтированном картере маховика. Примерами таких работ по техническому обслуживанию или монтажу являются, например, установка клапанного зазора, точная установка начала впрыска в зависимости от положения верхней мертвой точки (ВМТ) поршня или монтаж головки блока цилиндров, при котором происходит перемещение в верхнюю мертвую точку коленчатого вала.

Из уровня техники для этого известны устройства для прокручивания двигателя внутреннего сгорания с поступательным движением поршней вручную и для установки определенного углового положения коленчатого вала на маховике. Применение такого известного из уровня техники ручного прокручивающего устройства 8 для двигателя внутреннего сгорания изображено на фиг.4 и 5.

Прокручивающее устройство 8 может фиксироваться в смотровом отверстии картера 6 маховика. В этом положении система 9 зубчатых колес, в настоящем случае состоящая из трех зубчатых колес 9a, 9b и 9c, входит в зацепление с закрепленным на маховике 25 без возможности вращения зубчатым венцом 11 пускателя, при этом приводимое в движение зубчатое колесо 9a может вращаться посредством инструмента 12, напр., гаечного ключа. Для этого на прокручивающем устройстве 8 предусмотрено место 10 для воздействия инструмента, напр., в виде многогранника. На фиг.4 и 5 веерообразное изображение инструмента 12 должно изображать только разные положения поворота инструмента 12.

Приложенный вращающий момент передается на коленчатый вал, вследствие чего может устанавливаться определенное угловое положение, т.е. положение вращения, коленчатого вала. Для этого механик путем ручного поворота маховика 25 посредством прокручивающего устройства 8 может поворачивать его до тех пор, пока видимая через смотровое отверстие маркировка на маховике 25 не достигнет маркировки на картере 6 маховика, напр., в виде обработанной поверхности. Эти маркировки нанесены так, что положение поворота или, соответственно, угловое положение маховика соответствует предопределенному положению поворота или, соответственно, угловому положению коленчатого вала.

Для установки определенного углового положения коленчатого вала посредством такого рода прокручивающего устройства 8 должно оставаться свободным некоторое конструктивное пространство для обеспечения возможности доступа для прокручивающего устройства 8. Другим недостатком является то, что установка определенного положения коленчатого вала является неудобной для механика, так как особенно в сервисном случае манипулирование прокручивающим устройством в смотровой яме дается тяжело. Кроме того, процесс прокручивания вследствие низкого передаточного отношения прокручивающего устройства 8 и зубчатого венца 11 пускателя отнимает много времени. В частности, недостатком является также то, что при неавтоматическом считывании углового положения по обработанной поверхности на картере 6 маховика и маркировке на маховике 25 могут возникать ошибки вследствие параллакса.

Таким образом, задачей изобретения является предоставить улучшенную возможность установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу, с помощью которой могут устраняться недостатки традиционных технологий. Задачей изобретения является, в частности, предоставить улучшенную возможность установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля, которая отличается упрощенным и менее подверженным ошибкам осуществлением способа.

Эти задачи решаются с помощью устройства и способа по независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и применения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения и поясняются подробнее в последующем описании с частичной ссылкой на фигуры.

В соответствии с общими аспектами изобретения, вышеназванные задачи решаются с помощью устройства для установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу, включающему в себя стартер-генератор коленчатого вала и управление этого стартер-генератор коленчатого вала, причем это управление выполнено, чтобы настраивать стартер-генератор коленчатого вала так, чтобы ротор стартера-генератора коленчатого вала принимал положение поворота, которое соответствует по меньшей мере одному предопределенному угловому положению коленчатого вала.

В основе изобретения лежит тот факт, что на практике все больше применятся модули трансмиссии, у которых предусмотрена электрическая машина, которая может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора, в виде электрического стартера-генератора коленчатого вала (СГКВ), например, установленная коаксиально коленчатому валу между двигателем и коробкой передач. При этом СГКВ находится в активном соединении с коленчатым валом, например, когда ротор СГКВ в смонтированном состоянии соединен без возможности вращения с установленным на коленчатом валу маховиком.

Таким образом, в соответствии с изобретением установка углового положения коленчатого вала осуществляется посредством стартера-генератора коленчатого вала, управление которого выполнено для этого соответственно в программно-техническом отношении. Наряду с распространенными до сих пор рабочими режимами, в которых СГКВ используется в режиме двигателя для пуска двигателя внутреннего сгорания и/или для создания дополнительного момента привода и/или в режиме генератора для восприятия и преобразования энергии рекуперации, управление, в частности, выполнено, чтобы настраивать СГКВ в рабочем режиме для работ по техническому обслуживанию или монтажу, т.е. не в режиме движения, для установки по меньшей мере одного желаемого углового положения коленчатого вала. Примером такого предопределенного углового положения коленчатого вала является верхняя мертвая точка (ВМТ).

Это дает то преимущество, что отпадает необходимость дополнительного ручного прокручивания, а также нанесения соответствующих визуальных маркировок на маховике и картере маховика, благодаря чему получаются преимущества в издержках. Приведение и установка в желаемое угловое положение коленчатого вала посредством СГКВ быстрее, чем установка и ручное приведение в действие известных до сих пор прокручивающих устройств. СГКВ системно обусловленным образом имеет высокую угловую точность прибл. 0,1° и не имеет поля допусков, так что поэтому также установка посредством СГКВ точнее и меньше подвержена ошибкам. Так как управление установкой угловых положений коленчатого вала посредством управления СГКВ осуществляется электронным способом, существует также возможность в сервисном случае автоматического документирования того, что коленчатый вал приводился во все релевантные положения с заданной точностью.

СГКВ может использоваться для установки нескольких определенных угловых положений коленчатого вала в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу. Для этого в управление могут быть заложены несколько предопределенных положений поворота ротора, которые соответствуют каждое одному из нескольких предопределенных угловых положений коленчатого вала. Управление может быть, например, выполнено для того, чтобы выборочно устанавливать одно определенное из этих нескольких положений поворота ротора или все, одно за другим.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления устройство включает в себя также элемент управления с ручным обслуживанием, предпочтительно выполненный в виде нажимной кнопки или вращающейся ручки, который посредством сигнального провода или беспроводным способом соединен с управлением, и с помощью которого может начинаться и/или заканчиваться установка углового положения коленчатого вала посредством управления и стартера-генератора коленчатого вала. Этот элемент управления с ручным обслуживанием предпочтительно может использоваться исключительно для установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу и может быть расположен в кабине водителя, на или вблизи трансмиссии или в другом месте на транспортном средстве, удобном для сервисных или монтажных работ. Это обеспечивает возможность простого обращения.

В одном из предпочтительных вариантов этого варианта осуществления управление выполнено, чтобы при удерживании элемента управления в нажатом положении создавать движение вращения ротора СГКВ, пока нажат элемент управления с ручным обслуживанием, а при однократном коротком нажатии элемента управления с ручным обслуживанием автоматически переводить ротор в предопределенное положение поворота, которое соответствует предопределенному угловому положению коленчатого вала. При этом элемент управления предпочтительно выполнен в виде кнопки. Благодаря этому оператор может простым образом выборочно сам посредством СГКВ путем удерживания в нажатом положении и последующего отпускания элемента управления осуществлять перевод в определенное положение поворота или заставлять его осуществляться автоматически путем короткого нажатия.

Управление может быть также выполнено, чтобы двигать ротор для установки предопределенного углового положения с частотой вращения, которая меньше 10 об./мин. При этом управление в предлагаемом изобретением рабочем режиме установки углового положения коленчатого вала осуществляет медленное по сравнению с нормальной эксплуатацией СГКВ вращение ротора СГКВ, которое также осуществляется не с повышающейся частотой вращения, а предпочтительно с постоянной частотой вращения.

Другая возможность реализации изобретения предусматривает, что ротор для установки предопределенного углового положения с помощью управления может вращаться в двух направлениях вращения, при этом управление предпочтительно также выполнено, чтобы всегда выбирать то направление вращения, которое требует кратчайшего пути поворота ротора для установки предопределенного углового положения. Благодаря этому может сокращаться среднее время приведения коленчатого вала в предопределенное угловое положение.

Как указывалось выше, управление СГКВ выполнено в программно-техническом отношении, чтобы настраивать стартер-генератор коленчатого вала так, чтобы ротор стартера-генератора коленчатого вала принимал положение поворота, которое соответствует по меньшей мере одному предопределенному угловому положению коленчатого вала.

Одной из возможностей выполнения управления для установки предопределенного углового положения является непрерывное определение текущего положения поворота ротора относительно статора стартера-генератора коленчатого вала посредством собственно известного из уровня техники датчика положения. Из практики, например, известна реализация регистрации положения поворота ротора относительно статора, напр., посредством дополнительного стаканчатого или чашеобразного конструктивного элемента, который без возможности вращения закреплен на маховике. На этом конструктивном элементе выполнена специальная геометрия или маркировка (дорожка датчика), которая считывается посредством сенсора датчика положения, работающего по индуктивному или емкостному принципу, для определения положения ротора. Управление по этому варианту может быть также выполнено, чтобы в зависимости от текущего положения поворота ротора определять требуемое вращение ротора, посредством которого ротор, двигаясь из текущего положения поворота, достигнет предопределенного положения поворота ротора, которое соответствует предопределенному угловому положению коленчатого вала. Затем управление подает ротору управляющий сигнал, чтобы он вращался до тех пор, пока не будет достигнуто расчетное вращение.

Изобретение касается также автомобиля, предпочтительно автомобиля промышленного назначения, имеющего устройство для установки определенного углового положения коленчатого вала, как описано в настоящей заявке.

По общим аспектам изобретения предлагается также способ установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу, при этом автомобиль включает в себя стартер-генератор коленчатого вала, ротор которого соединен без возможности вращения с установленным на коленчатом валу маховиком, причем этот способ отличается тем, что установка углового положения коленчатого вала осуществляется посредством стартера-генератора коленчатого вала.

Во избежание повторов признаки, раскрытые чисто в связи с устройством, должны также считаться раскрытыми в связи со способом и являться предметом заявки. Вышеназванные аспекты признаков изобретения, в частности касающиеся выполнения управления в программно-техническом отношении, представляют собой также предлагаемые изобретением этапы способа.

Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения могут комбинироваться друг с другом любым образом. Другие подробности и преимущества изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Показано:

фиг.1: схематичная блок-схема для иллюстрации одного из вариантов осуществления изобретения;

фиг.2: поперечное сечение модуля трансмиссии, имеющего стартер-генератор коленчатого вала;

фиг.3: схематичная технологическая диаграмма способа по одному из вариантов осуществления изобретения;

фиг.4: вид в перспективе картера маховика и известного прокручивающего устройства; и

фиг.5: вид поперечного сечения картера маховика и известного прокручивающего устройства.

На фиг.1 показана наглядная блок-схема для иллюстрации одного из вариантов осуществления изобретения. Электрический стартер-генератор 2 коленчатого вала (СГКВ) предусмотрен между коробкой 6 передач и маховиковым устройством 5 двигателя внутреннего сгорания коаксиально коленчатому валу 1. На фиг.1 коленчатый вал схематично изображен штриховой линией, которая должна изображать среднюю ось коленчатого вала. Ротор СГКВ 2 без возможности вращения соединен с маховиком маховикового устройства 5, который, в свою очередь, без возможности вращения соединен с коленчатым валом 1. Такого рода системы трансмиссии собственно известны из уровня техники.

На фиг.2 в качестве примера изображен только один возможный вариант конструктивного исполнения, при этом ниже коротко поясняются только компоненты, релевантные для изобретения. Маховиковое устройство 5 включает в себя маховик 25 и закрывающий этот маховик 25 со стороны двигателя картер 24 маховика. В соответствии с показанным на фиг.2 вариантом осуществления ротор 20 закреплен на маховике 25 исключительно посредством винтов 23, так что маховик 25 и ротор 20 связаны при движении. По другому, не показанному варианту ротор 20 может также устанавливаться на цилиндрическую боковую поверхность (посадка с допуском), которая выполнена на маховике 25 и распространяется в осевом направлении коленчатого вала 1. Статор 21 СГКВ жестко закреплен на корпусе 22 СГКВ и расположен концентрически к ротору 20. Корпус 22 СГКВ привернут к картеру 24 маховика. Со стороны отбора мощности на роторе 20 посредством гибких адаптерных пластин, т.н. флекс-пластин, закреплена коробка 6 передач. Еще раз подчеркивается, что конструктивная конфигурация на фиг.2 является только примером, и могут также использоваться другие известные из уровня техники конструктивные исполнения модуля трансмиссии, имеющего СГКВ, когда управление СГКВ 2 в соответствии с изобретением выполняется для использования СГКВ 2 с целью установки определенного углового положения коленчатого вала 1 автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу.

Как изображено на фиг.1, управление работой СГКВ 2 осуществляется с помощью прибора 3 управления, который настраивает СГКВ 2, например, собственно известным образом для выполнения процесса пуска двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением функциональность прибора 3 управления расширяется в том отношении, что он может настраивать СГКВ он не только в режиме движения, но и для установки определенного углового положения коленчатого вала 1 автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу. Для этого на транспортном средстве предусмотрен также элемент 4 управления с ручным обслуживанием, в настоящем случае выполненный в виде кнопки, который посредством сигнального провода 7 соединен с прибором 3 управления.

Как изображено на технологической диаграмме фиг.3, прибор 3 управления выполнен, чтобы регистрировать сигнал управления элемента 4 управления (этап S1) и в зависимости от зарегистрированного сигнала управления управлять СГКВ, чтобы вращать ротор 20 до тех пор, пока не будет установлено желаемое пользователем угловое положение коленчатого вала 1 (этап S2).

Когда пользователь в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу нажимает кнопку 4 и удерживает ее в нажатом положении, прибор 3 управления выполнен в программно-техническом отношении так, что, реагируя на полученный по проводу 7 сигнал управления, он снабжает током ротор 20 таким образом, что ротор равномерно и медленно вращается. При этом частота вращения составляет меньше 10 об./мин. Вследствие этого с той же частотой вращения вращается также коленчатый вал. Когда пользователь снова отпускает кнопку 4, прибор 3 управления прерывает снабжение током ротора 20, так что ротор 20 останавливается. В этом рабочем режиме пользователь может отдавать команду прокручивания коленчатого вала вообще или вручную приводить коленчатый вал в любое угловое положение.

Но когда прибор 3 управления на основании полученного сигнала управления обнаруживает, что кнопка была только однократно коротко нажата и снова отпущена, прибор 3 управления настраивает СГКВ 2 так, что ротор 20 автоматически перемещается в предопределенное положение поворота относительно статора 21. Предопределенное положение поворота ротора соответствует при этом предопределенному положению поворота, т.е. угловому положению, коленчатого вала 1. Предопределенное положение поворота ротора 20 заложено в памяти прибора 3 управления.

Посредством работающего по индуктивному или емкостному принципу и собственно известного датчика положения (не изображен) предварительно было определено текущее положение поворота ротора 20 относительно статора 21 СГКВ 2. Из практики, например, известно, что можно обеспечить возможность регистрации положения поворота ротора относительно статора посредством дополнительного стаканчатого или чашеобразного конструктивного элемента (не изображен), который без возможности вращения закреплен на маховике. На этом конструктивном элементе выполнена специальная геометрия или маркировка (дорожка датчика), которая считывается посредством, работающего по индуктивному или емкостному принципу сенсора датчика положения для определения положения поворота дорожки датчика и вместе с тем ротора 20. Прибор 3 управления путем составления разности предопределенного положения вращения и текущего положения вращения рассчитывает требуемое вращение ротора 20 для принятия предопределенного положения поворота. Затем прибор управления подает СГКВ 2 соответствующий управляющий сигнал соответственно рассчитанному положению поворота, чтобы ротор 20 СГКВ вращался до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое положение вращения и вместе с тем угловое положение коленчатого вала.

Изобретение не ограничено описанными выше предпочтительными примерами осуществления. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых тоже используется идея изобретения и которые поэтому попадают в объем охраны. В частности, изобретение претендует также на защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения, независимо от пунктов формулы изобретения, на которые делалась ссылка.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Коленчатый вал

2 Стартер-генератор коленчатого вала (СГКВ)

3 Прибор управления СГКВ

4 Элемент управления, например, кнопка

5 Маховиковое устройство

6 Коробка передач

7 Сигнальный провод

8 Прокручивающее устройство

9 Система зубчатых колес

9a, 9b, 9c Зубчатое колесо

10 Место для воздействия инструмента

11 Зубчатый венец пускателя

12 Инструмент

20 Ротор СГКВ

21 Статор СГКВ

22 Корпус СГКВ

23 Винт

24 Картер маховика

25 Маховик.

Изобретение касается способа и устройства для установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу. Устройство включает в себя стартер-генератор (2) коленчатого вала и управление (3) этого стартера-генератора (2) коленчатого вала, причем это управление (3) выполнено, чтобы настраивать стартер-генератор (2) коленчатого вала так, чтобы ротор (20) стартера-генератора (2) коленчатого вала принимал положение поворота, которое соответствует предопределенному угловому положению коленчатого вала. При этом устройство имеет элемент (4) управления с ручным обслуживанием, и/или управление (3) выполнено, чтобы двигать ротор (20). Достигается упрощение установки углового положения коленчатого вала. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для установки определенного углового положения коленчатого вала (1) автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу, отличающееся стартером-генератором (2) коленчатого вала и управлением (3) этого стартера-генератора (2) коленчатого вала, причем это управление (3) выполнено, чтобы настраивать стартер-генератор (2) коленчатого вала так, чтобы ротор (20) стартера-генератора (2) коленчатого вала принимал положение поворота, которое соответствует предопределенному угловому положению коленчатого вала (1), причем

а) устройство имеет элемент (4) управления с ручным обслуживанием, который посредством сигнального провода (7) или беспроводным способом соединен с управлением (3) и с помощью которого может начинаться и/или заканчиваться установка углового положения коленчатого вала (1) посредством управления (3) и стартера-генератора (2) коленчатого вала, причем управление выполнено, чтобы при удерживании в нажатом положении элемента (4) управления создавать движение вращения ротора (20) стартера-генератора (2) коленчатого вала, пока нажат элемент (4) управления с ручным обслуживанием, и при однократном коротком нажатии элемента (4) управления с ручным обслуживанием автоматически переводить ротор (20) в предопределенное положение поворота, которое соответствует предопределенному угловому положению коленчатого вала (1); и/или

(b) управление (3) выполнено, чтобы двигать ротор (20) для установки предопределенного углового положения с частотой вращения, которая меньше 10 об/мин.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предопределенное угловое положение коленчатого вала (1) соответствует верхней мертвой точке.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в управлении (3) заложены несколько предопределенных положений поворота ротора (20), которые соответствуют каждое одному из нескольких предопределенных угловых положений коленчатого вала (1).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент (4) управления с ручным обслуживанием выполнен в виде кнопки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор (20) для установки предопределенного углового положения с помощью управления (3) может вращаться в обоих направлениях вращения, при этом управление (3) выполнено, чтобы соответственно выбирать то направление вращения, которое требует кратчайшего пути поворота ротора (20) для установки предопределенного углового положения.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управление (3) для установки предопределенного углового положения выполнено, чтобы определять текущее положение поворота ротора (20) относительно статора (21) стартера-генератора (2) коленчатого вала, и в зависимости от текущего положения поворота ротора (20) определять требуемое вращение ротора (20), посредством которого ротор (20), двигаясь из текущего положения поворота, достигнет предопределенного положения поворота ротора (20), которое соответствует предопределенному угловому положению коленчатого вала.

7. Автомобиль, предпочтительно автомобиль промышленного назначения, имеющий устройство по одному из предыдущих пунктов.

8. Способ установки определенного углового положения коленчатого вала автомобиля в ходе работ по техническому обслуживанию или монтажу, при этом автомобиль включает в себя стартер-генератор (2) коленчатого вала, ротор (20) которого соединен без возможности вращения с установленным на коленчатом валу маховиком (25), отличающийся тем, что установка углового положения коленчатого вала осуществляется посредством устройства по одному из пп.1-6.