SE516131C2 - Förfarande och anordning för kopplingsindikering samt ett dieselmotordrivet fordon med en anordning för kopplingsindikering - Google Patents

Description

igen» 516 13.1 lågt gaspådrag. För högt motorvarvtal, i synnerhet i förhållande till ilagd växel, medför emellertid ovan nämnda kopplingsproblem. Överdrivet kopplingsslitage medför en icke försumbar merkostnad för fordonsägaren, inte 5 endast på grund av direkta kostnader för kopplingsbyten och reparationer utan även på grund av medföljande indirekta kostnader för fordonets stillestånd.

US-A-4 651 142 avser en anordning för att skydda en koppling från överhettning. Vid den i denna skrift beskrivna anordningen beräknas den energi, som förväntas avges i 10 kopplingen, utgående bl. a. från kunskap om båda kopplingsdelamas rotationshastigheter.

Detta förutsätter applikation av givare som förmedlar uppgift om rotationshastigheten för den utgående kopplingsdelen eller om vilken (eller vilka i fall av flerstegsväxellåda) växel, som är ilagd i växellådan för baklängesberäkning av sagda rotationshastighet. 15 Ett allvarligt problem med denna kända anordning ligger just i det faktum att anordningen kräver ytterligare givare längs drivlinan, givare, som är oönskade på grund av kompliceringen av systemet, och som normalt saknas i en stor del av dagens tunga fordon. Således är anordningen i princip endast användbar efter installation av dylika givare, alternativt i sådana fordon där dylika givare av någon anledning redan är 20 förhanden.

UPPFINNINGENS ÄNDAMÅL OCH VIKTIGASTE KÄNNETECKEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en lösning, varmed 25 problemen med den kända tekniken kan undanröjas, och vilken lösning finner tillämpning vid ett väsentligt bredare fält av fordon.

Detta ändamål uppnås vid ett förfarande och en anordning av inledningsvis nänmt slag genom de särdrag som anges i de kännetecknande delarna av patentkraven 1 resp. 12. 30 Härigenom uppnås att den energi som avges i kopplingen vid dennas sliming med enkla medel kan beräknas, och detta utgående från signaler erhållna från givare, som ändå redan förekommer i de flesta tunga fordon. surt» v n » n nu a 516- 131 Det ska nämnas att även en rutinerad förare, som t. ex. byter till ett för denne nytt fordon, riskerar att förorsaka högt kopplingsslitage eftersom ovanan vid förändrat motorljud, gaspedalläge-varvtalsläge etc. i hög grad förändrar hela körsituationen. Det är härvid viktigt att beakta att det i modema fordon av det slag där uppfinningen avses appliceras även för vana förare kan vara mycket svårt att även efter en lång erfarenhet av det specifika fordonet få en korrekt bild av de parametrar, vilka påverkar slitaget av kopplingen. Inte ens en lång erfarenhet är således en garanti för att föraren hanterar fordonet på ett acceptabelt sätt, eftersom problemet med överbelastning av kopplingen 10 förvärrats av att moderna fordon av här avsett slag inte ger tydliga indikationer på överbelastning till föraren. Genom uppfinningen uppnås däremot att föraren direkt uppmärksammas på onormalt kopplingsslitage vid körning och i synnerhet vid start av fordonet, vilket medför en snabb och korrekt inlärningseffekt, som snabbt möjliggör anpassning till det specifika fordonet och undvikande av onormalt kopplingsslitage.

Förhållandet mellan motorns varvtal och fordonets hastighet låter sig lätt bildas genom kombinering av i fordonet befintliga signaler. Detta göres lämpligen med korta tidsintervall av som exempel mellan en halv och någon tiondels sekund. Även andra intervall kan förekomma, och det är önskvärt med så korta intervall som möjligt.

Det bildade förhållandets förändring registreras och utvärderas över tiden. Härvid är det möjligt att utifrån dess utveckling över tiden sluta sig till rådande kördata och därur beräkna varvtalet för utgående kopplingsdel. Därifrån beräknas sedan i kopplingen avgiven energi genom en lämplig metod.

Det kan nänmas att kopplingsslitaget är i huvudsak proportionellt mot kvadraten på varvtalsskillnaden (s. k. slip) mellan kopplingsdelarna, varför varje reducering av denna hastighetsskillnad medför en fördelaktig sänkning av slitaget och därigenom ökad livslängd för kopplingsbelagen, längre perioder mellan kopplingsrenoveringama samt 30 kortare stilleståndstider för fordonet. rann» 5 10 15 20 25 30 » , o Q nu 516-131 Ett vanligt fel av ovana förare är att lägga in för hög växel vid start i kombination med för högt motorvarv. Genom uppfinningen uppmärksammas föraren effektivt på detta felaktiga hanterande av fordonet och kan vid framtida starter korrigera sin körstil.

Genom en föredragen aspekt av uppfinningen järnförs värdet på förhållandet med inlagrade datavärden avseende växellådans olika växlar. När det konstaterats att förhållandet går mot ett av dessa lagrade värden relateras detta till att en viss växel är ilagd, varifrån det kan bestämmas vilket varvtal som råder för utgående kopplingsdel.

Därefter kan beräkningen av avgiven energi ske som från motom tillförd energi- energi, som är ”bortförd” via resten av drivlinan.

Enligt en alternativ eller ytterligare föredragen metod deriveras förhållandet som funktion av tiden, varvid enkelt kan konstateras att kopplingsslimingen upphört när derivatan går mot noll. För att få högre tillförlitlighet kombineras denna metod företrädesvis med en utvärdering av hur mycket förhållandet avviker från närmaste värde på utväxling i växellådan, som är lagrat i minnet.

Det skall betonas att uppfinningen även är tillämplig vid serniautomatiska system såsom vid servoassisterade mekaniska växellådor liksom vid servoassisterade kopplingar.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Ytterligare fördelar och särdrag hos uppfmningen framgår av den följ ande beskrivningen av utföringsexempel, redovisat med ledning av ritningarna, på vilka: Fig la visar ett flödesschema över ett förfarande enligt en första utföringsfonn av uppfinningen, Fig lb visar ett flödesschema över ett förfarande enligt en andra utföringsform av uppfinningen, och Fig 2 schematiskt visar en drivlina till ett fordon utrustat enligt uppfinningen. »annu 516 - 131 BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL I ñg la visas schematiskt ett flödesschema över ett förfarande enligt uppfinningen, varvid kopplingsslirning i en manuellt styrd friktionskoppling i ett fordon med manuellt styrd 5 mekanisk växellåda indikeras. Fordonet utgörs i detta exempel av ett förbränningsmotordrivet, tyngre fordon såsom en dieselmotordriven lastbil eller en buss.

Hänvisningsbeteckning l avser en detektor för att avkärma varvtalet hos växellådans utgående axel eller kardanaxeln. Från denna detektor härrörande signaler omvandlas vid position 2 till värden representativa för fordonets hastighet eller utgående axels 10 vinkelhastighet i huvudsak momentant. En detektor 3 är vidare inrättad att avge signaler beskrivande motorvarvtalet, vilka vid position 4 omvandlas till ett momentant värde däröver.

Vid position 5 kombineras värdena från positionerna 2 och 4 för bildande, åtminstone 15 väsentligen kontinuerligt, av ett förhållande mellan motorns varvtal och fordonets hastighet. Värdena från positionema 2 och 4 lagras även i ett mellanminne 6 under tiden slirning pågår. I detta rninne mellanlagras även värden på motoms vridmoment (se nedan). Dessa värden används senare, när slimingen är avslutad, för beräkning av utvecklad slirenergi i kopplingen. 20 I ett rninne 7 har i förväg inmatats värden för utväxlingsförhållandena för de olika möjliga växelkombinationema i fordonets växellåda (-lådor). I position 8 jämförs det från position 5 erhållna värdet med de lagrade värdena i minnet 7, och när det konstaterats att värdet på det beräknade förhållandet går mot ett lagrat värde, och avvikelsen är mindre än en viss 25 förutbestämd avvikelse under en bestämd tidsperiod konstateras att koppingsslirningen har upphört.

En signal från motoms styrsystem, som indikerar motoms vridmoment baserat på insprutad bränslemängd är antydd med 10. I position ll bildas ett vridmomentvärde, 30 vilket leds till och lagras i minnet 6 enligt ovan.

När kopplingen slutat att slira och systemet slutit sig till vilken växel, som är ilagd, utnyttjas de i minnet 6 mellanlagrade data för att beräkna i kopplingen avgiven slirenergi i nnnnu nnn nnn n n nn nn n n n n nn nn nnnnn n n nn nn n n nn n n n n n n nn nn . n nn nn n n nn n n n n n n n n nnn nnn n n n nn nnn n nn n n n n n n n n n nn n n n n n n n n n n n n nn nn nn nn nnnn n n position 9. Iprincip går detta till så att ett uttryck för momentant motorrnoment multipliceras med tillhörande Slip-värde och integreras över tiden fram till dess att kopplingen konstaterats vara ihopkopplad och slimingen avslutad. Det sålunda erhållna värdet beskriver den energimängd, som avgetts i kopplingen. Vid konstaterad 5 energimängd överstigande ett förutbestämt gränsvärde aktiveras en uppmärksamhetssignal, representerad av en lampa 12.

Förekomsten av signalen (lampan) 12 innebär en effektiv undervisningseffekt för föraren, varigenom han får tekniskt stöd för att ändra sitt körbeteende, och i synnerhet sitt sätt att 10 hantera kopplingen, i riktning av mindre slitagealstring.

Som altemativ till den i fig la visade utföringsformen med mellanlagring i mellanminnet 6 under tiden sliming pågår av värden representativa för motoms vridmoment, motorvarvtal och fordonets hastighet kan i stället kontinuerligt summeras produkten av 15 total tillförd energi vid varje mättillfálle samt ett preliminärt värde representativt för ”nyttig energi”, likaså vid varje mättillfálle: Win-Wu,=M x Wow, x At- M x i x oqmdmx At Där M = nettomomentet i = utväxlingsförhållandet 20 Den första termen beräknas för slirningsperioden och summeras kontinuerligt.

Ur den andra termen i formeln kan ”i” utbrytas, Wpml = M x tömda, x At beräknas för slirningsperioden och summeras kontinuerligt, dvs. ända tills slirningsperioden konstateras vara avslutad genom någon av de häri beskrivna metodema. När detta gjorts, och således utväxlingsförhållandet blivit känt kan 25 Wu, beräknas genom multiplicering av den erhållna summan med det erhållna värdet på i.

Fördelen med denna metod ligger i att ingen mellanlagring av data är behövlig och att därför ett enklare system kan utnyttjas. Ett flödesschema arbetande enligt detta alternativa förfarande visas på figur lb, varvid den enda påtagliga skillnaden i detta hänseende visavi fig la ligger i avsaknaden av minnet 6 och i stället ledandet av signalerna direkt till 30 positionen 9 där den aktuella beräkningen utförs.

Genom förfarandet kan även vara inrättat så att kopplingsslimingen konstateras ha upphört när derivatan av värdet av nämnda förhållande som funktion av tiden avviker från :varv 516 131. noll med ett visst högsta belopp. Härvid kan, liksom vid den tidigare angivna beräkningen, senare värden eller medelvärden därav jämföras med tidigare värden eller medelvärden därav. Såsom antytts ovan kombineras lämpligen denna metod med en utvärdering av törhållandets avvikelse från närmaste utväxlingsvärde.

Det föredrages att uppgift om i kopplingen avgiven energi över tiden lagras i ett minne 13. På detta sätt kan fordonets status och eventuellt även den specifike förarens historik enkelt tas fram, vad avser kopplingsslitage. 10 Vid beräkningen av motormomentet i position ll kompenseras företrädesvis för motorns släp-/friktionsmoment och/eller till fordonet hörande kringutrustning för bildande av ett nettomoment. Detta nettomoment används sedan för beräkningarna av i kopplingen avgiven energi, vilket ger ett mer tillförlitligt värde. Typiskt är den kompenserande delen uppmätt i förväg för olika varvtal och lagrad i ett minne, 14 i fig 1, men kan även vara 15 beroende av huruvida t.ex. AC, fläkt etc. är inkopplade.

Genom en modifiering av förfarandet kan även tillförsäkras att uppmärksarnhetssignalen avges under pågående kopplingsslirning efter att beräknad total tillförd energi från motorn överskridit ett förutbestämt värde. På detta sätt erhåller föraren en tidig varning så att han 20 kan avbryta en felaktig kopplingssekvens. I detta fall beräknas vid slirning från stillastående produkten av motorvarvtalet x motorns nettomoment x At. Denna produkt adderas så länge motorn slirar.

Det kan även vara inrättat att kopplingsslirningen betraktas som avslutad när 25 absolutbeloppet av nettomomentet befinner sig under ett visst specificerat belopp.

I fig 2 visas schematiskt styrsystemet 19, vilket lämpligen omfattar ett system enligt uppfinningen integrerat i eller ihopkopplat med det normala motorstyrsystemet.

I drivlinan är motom betecknad med 20, kopplingen med 21 samt växellådan med 23, 30 under det att en varvtalssensor (detektor) för växellådans utgående varvtal i likhet med det ovanstående är betecknad med 1. Växellådans utgående axel är förbunden med en slutväxeln 27, som i sin tur är förbunden med fordonets drivhjul 28. vara; 10 15 ø . . ø nu 516 151 Av figur 2 framgår vidare att styrsystemet 19 kommunicerar med motorns 20 styrsystem för att erhålla signaler beskrivande motorvarvtalet och motorrnomentet, med sensorn 1 for varvtalet hos växellådans utgående axel för att erhålla signaler beskrivande fordonshastigheten samt med minnena 6, 7 och 14 (se ovan). Det kommunicerar även med lampan 12.

Genom uppfinningen uppnås att vid ett fordon utrustat enligt uppfinningen en förare kan få en varning for ett kopplingshanterande som kan förorsaka överdrivet slitage på kopplingen. Föraren kan få viktig information om kopplingens tillstånd, vilken armars skulle vara svår att uppfatta vid normal köming, åtminstone om han är en ovan förare. En viktig Fördel med uppfinningen är att systemet är enkelt och billigt och kan tillämpas på fordon, vilka valts av åkaren for minimerad körkostnad, och vilka ej är utrustade med sofistikerade men kostsamma automatiska Växelsystem. För övrigt tjänar uppfinningen sitt ändamål även vid vissa sådana automatiska system.

Claims (18)

:ruu- 516 131 i šïï* ïÃÉï-IÃÉÉ Patentkrav

1. Förfarande för indikering av kopplingssliming i en manuellt styrd friktionskoppling (21) i ett fordon med manuellt styrd mekanisk växellåda (23), varvid ett värde 5 representativt för den i kopplingen avgivna energin beräknas från ett uttryck för motorns (20) vridmoment och ett uttryck för kopplingsslirning, varvid vridmomentet beräknas utgående från till motom tillförd bränslemängd (11), och varvid en uppmärksamhetssignal till en förare av fordonet avges vid beräknad i kopplingen avgiven energi överstigande en viss förutbestämd nivå, 10 kännetecknat av - att förhållandet mellan motoms varvtal och fordonets hastighet åtminstone väsentligen kontinuerligt beräknas, - att förändringen över tiden av värdet av detta förhållande registreras, - att förhållandets förändring utnyttjas för att konstatera förekomst respektive icke 15 förekomst av kopplingsslirning, och - att förhållandets belopp utnyttjas för att beräkna storleken därav.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att värdet av nämnda förhållande jämförs med lagrade värden (7) representerande olika utväxlingar i växellådan (23). 20

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att kopplingsslimingen konstateras ha upphört när värdet av nämnda förhållande ansluter till ett av nämnda lagrade värden motsvarande en viss utväxling. 25

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att uppgift om nämnda viss utväxling utnyttjas för beräkning av storleken av kopplingsslimingen.

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att kopplingsslimingen konstateras ha upphört när derivatan av värdet av nänmda förhållande som funktion av tiden avviker från 30 noll med ett visst högsta belopp.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att uppgift om i kopplingen avgiven energi lagras i ett minne (13). »namn S161 131 10

7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att uppmärksamhetssignalen avges efter avslutad kopplingssliming efter att beräknad total avgiven energi överskridit ett förutbestämt värde.

8. Förfarande enligt något av kraven 1 - 6, kännetecknat av att upprnärksamhetssignalen avges under pågående kopplingssliming efter att beräknad total avgiven energi överskridit ett fórutbestämt värde. 10

9. Förfarande enligt något av föregående krav, kíínnetecknat av att vid beräkningen av motormomentet, det kompenseras (13) fór motorns släp-/friktionsmoment och/eller till fordonet hörande kringutrustning fór bildande av ett nettomoment.

10. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat av att kopplingsslirningen betraktas som 15 avslutad när absolutbeloppet av nettomomentet beñnner sig under ett viss specificerat belopp.

11. Förfarande enligt något av kraven 1 - 10, kännetecknat av att momentana parametervärden fór van/tal och moment mellanlagras (6) under slirningen fór 20 användning efter konstaterad avslutad sliming vid beräkning av slirenergin.

12. Förfarande enligt något av kraven 1 - 10, kännetecknat av att under slimingen momentana värden fór från motorn härrörande energi (W in) och preliminära värden för via fordonets drivlina bortförd energi (W pm) summeras fór användning efter konstaterad 25 avslutad sliming vid beräkning av slirenergin.

13. Anordning för indikering av kopplingssliming i en manuellt styrd friktionskoppling (21) i ett fordon med manuellt styrd mekanisk växellåda (23), inkluderande organ för att beräkna ett värde representativt fór den i kopplingen (21) avgivna energin utgående från 30 ett uttryck fór motoms (20) vridmoment och kopplingssliming, och organ (9,12) fór att alstra en uppmärksamhetssignal vid beräknad avgiven energi överstigande en viss förutbestämd nivå, kännetecknad av ruin: 10 15 20 o q o n nu 516 131. 11 - organ (5) för att åtminstone väsentligen kontinuerligt beräkna förhållandet mellan motorns varvtal (3,4) och fordonets hastighet (1,2), - organ för att registrera förändringen över tiden (5,6,8) av värdet av detta förhållande, och - organ (9,12) fór att ange förekomst respektive icke förekomst av kopplingsslirningen samt storleken därav under utnyttjande av nämnda registrerade förändring.

14. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av organ (8) för att jämföra värdet av nämnda förhållande med i ett minne (7) lagrade värden representerande olika utväxlingar i växellådan (23).

15. Anordning enligt krav 13 eller 14, kännetecknad av ett minne (13) för inlagring av uppgifter om i kopplingen avgiven energi.

16. Anordning enligt något av kraven 13 - 15, kännetecknad av organ (12) för att avge uppmärksamhetssignalen efter avslutad kopplingssliming efter att beräknad total avgiven energi överskridit ett förutbestämt värde.

17. Anordning enligt något av kraven 13 - 15, kännetecknad av organ för att avge uppmärksamhetssignalen (12) under pågående kopplingssliming efter att beräknad total avgiven energi överskridit ett förutbestämt värde.

18. Dieselmotordrivet fordon med manuellt styrd koppling och mekanisk växellåda, kännetecknat av att det innefattar en anordning enligt något av kraven 13 - 17.