SE524510C2 - Metod och anordning för start i uppförsbacke - Google Patents

Description

15 20 25 30 | I 1 « no 524 510 . a. ' " 2 ingår givare för att känna av tillståndet för bromspedalen och gaspedalen, motorns vridmoment, fordonet totalvikt, etc. Dessa system fungerar ofta bra för de förhållanden som de är konstruerade för. Eftersom systemen är komplexa så är det svårt eller omöjligt för föraren att exakt veta hur ett visst system fungerar i en given situation. Detta kan medföra att det finns tillfällen då systemet fungerar på ett för föraren oväntat sätt vilket skulle kunna orsaka ett olyckstillbud. Dessutom medför den höga komplexiteten hos de beskrivna systemen att tillförlitligheten blir lägre än för ett system som inte kräver en mängd yttre komponenter, eftersom ett fel på någon av de ingående komponentema kan orsaka att systemet blir funktionsodugligt. Ytterligare en nackdel med de beskrivna systemen är att de extra givarna adderar en onödig kostnad på fordonets försäljningspris.

Ett annat problem med de presenterade systemen är att de går att använda som parkeringsbroms. Eftersom fordonet hålls still med färdbromsen så betyder det att föraren kan aktivera systemet även då han/hon parkerar fordonet, t.ex. då han/hon endast skall parkera fordonet en kortare tid, t.ex. för en kortare lastning eller lossning eller för lunch. Det är ofta enklare att aktivera systemet än att använda parkeringsbromsens reglage. Detta medför också att föraren rutinmässigt kan vänja sig att utnyttja systemet som parkeringsbroms. Skulle något inträffa då fordonet är parkerat på detta sätt så kan fordonet tappa bromsförmàgan helt. Fordonet kan exempelvis börja rulla okontrollerat med stora skador som följd. Detta kan t.ex. inträffa om föraren blir fördröjd och/eller om bromssystemet tappar trycket fortare än förväntat, t.ex. om någon komponent är lite otät.

Ett ytterligare känt system beskrivs i US 5 820 515-A, vilket system är avsett för en automatisk växellåda. Som i de ovan nämnda systemen kräver även detta system en eller flera givare som detekterar tillstånd i fordonets drivlina, samt en lutningsgivare som känner av om fordonet står i en uppförslutning.

Dessutom ingår givare eller beräkningsmodeller för att uppskatta tillståndet för bromspedalen och gaspedalen, motoms vridmoment, fordonet totalvikt, etc. 10 15 20 25 524 510 0 v» uno Nackdelen med detta system är den relativt dåliga verkningsgraden hos den i transmissionen ingående momentomvandlaren.

De ovan nämnda problemen kan lösas genom användning av en stegväxlad automatiserad växellåda med automatisk lamellkoppling, försedd med ett styrsystem som samordnar funktionen hos färdbromsen, motom och den automatiserade växellàdans Iamellkoppling. Lösningen enligt uppfinningen förhindrar att fordonet rullar i felaktig riktning under ett startförlopp, vilket reducerar belastningen i kopplingen och dessutom minimerar olycksrisken.

Lösningen enligt uppfinningen förhindrar även att backstartsystemet används som parkeringsbroms. I uppfinningen används endast i växellådan befintliga givare varför ingen onödig kostnad adderas på fordonets försäljningspris.

Lösningen är dessutom robust mot fel på ingående givare eftersom erforderliga signaler i så fall kan beräknas på andra sätt. Lösningen fungerar på ett för föraren intuitvt sätt vilket gör att föraren inte blir överraskad av systemets uppförande så att ett olyckstillbud uppkommer.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är därför att åstadkomma en metod för att underlätta start i uppförsbacke med ett stillastående motorfordon på ett så enkelt och intuitivt sätt som möjligt samt en anordning för att utföra den uppfinningsenliga metoden. Denna lösning är beskriven genom särdragen i patentkrav 1 avseende metoden och i patentkrav 9 avseende anordningen.

Uppfinningens funktion beskrivs utförligt i flödesdiagrammet i figur 3. Metoden innefattar i huvudsak följande steg: a) åtminstone en bromsanordning ansätts med en bromspedal, V b) en styrenhet uppskattar fordonets färdmotstånd, c) styrenheten beräknar en startväxel, ett lägsta motormoment och ett lägsta motorvarvtal för att övervinna nämnda uppskattade färdmotstånd, d) om föraren släpper upp bromspedalen helt, kommer styrenheten att hålla bromsanordningen ansatt så att fordonet förblir stillastående, 10 15 20 25 o n n . nu 524 510 f* e) föraren påverkar en gaspedal till ett läge åtminstone motsvarande nämnda lägsta motorvarvtal, f) en kopplingsanordning för fordonets växellåda aktiveras av styrenheten då motorvarvtalet nått ovan nämnda lägsta motorvarvtal, g) styrenheten lossar bromsanordningen parallellt med att kopplings- anordningen kopplas ihop så att bromsanordningens bromsmoment minskar som en funktion av ökningen av det av koppllngsanordningen överförda motormomentet.

Härvid gäller att bromsanordningen är helt lossad då det drivande momentet är tillräckligt för att hålla fordonet stilla i den aktuella uppförsbacken. Då kan fordonet startas utan att bakåtrullning sker samtidigt som bromsarna inte hålls ansatta onödigt länge.

Med ”färdmotstånd” avses i första hand den kraft som måste övervinnas av det av kopplingen överförda motormomentet för att fordonet skall börja rulla framåt. Detta är huvudsakligen beroende på fordonets totalvikt och vägens lutning.

Härvid gäller också att styrenheten endast håller kvar bromstrycket om risk föreligger att fordonet rullar åt fel håll. Om färdmotståndet indikerar att fordonet stár pà plan väg eller i en nedförsbacke håller styrenheten inte kvar bromstrycket och starten sker på vanligt sätt. Själva backstartsfunktionen aktiveras alltså endast om fordonet står i en uppförsbacke. Med ”styrenhet” avses företrädesvis den elektroniska styrenhet som används för att kontrollera fordonets transmission och som via ytterligare i fordonet anordnande styrenheter kan styra funktioner som exempelvis ansättning av färdbromsar.

Styrenheten beräknar företrädesvis först en lämplig startväxel och därefler ett lägsta motormoment samt ett lägsta motorvarvtal för att övervinna nämnda uppskattade färdmotstånd. Det är dock givetvis möjligt att beräkna moment och varvtal först och därefter en lämplig startväxel. Detta kan göras genom att 10 15 20 25' 524 510 ” beräkna momentet för varje växel och välja den lägsta växel som uppfyller kravet på lägsta startmoment.

En fördel med ovanstående metod är att förfarandet möjliggör att styrenheten inte behöver ansätta kopplingen, trots att bromspedalen är uppsläppt och gaspedalen påverkad, ifall gaspedalläget och motorvarvtalet inte är tillräckliga för att starta fordonet. Tack vare att kopplingen är helt frikopplad kan ökningen av varvtal och turbotryck ske snabbare än om kopplingen är delvis hopkopplad.

Dessa fördelar innebär både ökad startsnabbhet och minskat kopplingsslitage.

Förfarandet är inte möjligt utan extem ansättning av färdbromsama. Att låta bromsama ansättas av ett mekaniskt eller elektroniskt arrangemang som ej styrs direkt av föraren brukar kallas ”extem ansättning".

Enligt en altemativ utföringsform av uppfinningen kan styrenheten vid svårigheter att exakt uppskatta fordonsvikt och väglutning justera tidpunkten för fullständig lossning av bromsanordningen, exempelvis på ett sådant sätt att lossningen av bromsarna förskjuts framåt i tiden i förhållande till det beräknade jämviktsläget så att risken för rullning åt fel håll prioriteras framför risken att bromsa för länge.

Enligt en ytterligare fördelaktig utföringsform av uppfinningen kan styrenheten, vid svårigheter att exakt uppskatta fordonsvikt och väglutning, registrera rotationsriktningen på någon av de varvtalsgivare som registrerar fordonets hastighet. Informationen om rotationsriktning kan användas för att bestämma om den externa ansättningen av färdbromsarna skall förlängas eller förkortas enligt följande steg: - backstartsfunktionen har aktiverats enligt ovan och styrenheten lossar gradvis bromsanordningen parallellt med i att kopplingsanordningen gradvis kopplas in, - ifall fordonet rullar åt rätt håll innan bromsanordningen är helt lossad, lossar styrenheten bromsanordningen omedelbart. 10 15 20 25 . - n. . . n n.. .. f n n . . .. . . . . . . . . n . - n .- . . . . . - . . . . . - . . ... ... .. . ... . . .1 . . . . . u l .. . c . - a . - . - U U n ..- 6 ifall fordonet rullar åt fel håll innan bromsanordningen är helt lossad, förlänger eller ökar styrenheten den externa ansättningen för att förhindra fordonets rörelse i felaktig riktning.

Genom ovanstående steg undviks onödig ansättning av bromsarna vid körning samtidigt som fordonets rörelse i felaktig riktning förhindras. Detta minskar både kopplingsbelastningen, bromsbelastningen och den sträcka fordonet rullar i felaktig riktning.

Enligt en fördelaktig utföringsform innefattar metoden även följande steg som inträffar om föraren inte påverkar gaspedalen tillräckligt mycket: backstartsfunktionen har aktiverats enligt ovan, föraren släpper upp bromspedalen helt, föraren påverkar gaspedalen men inte tillräckligt mycket för att motsvara det nämnda lägsta motormoment och lägsta motorvarvtal som krävs för att aktivera kopplingen, styrenheten behåller bromstrycket och bilen fortsätter att stå stilla. förarens reaktion blir då intuitivt att ge mer gas, varvid gaspedalläget till slut kommer att nå det läge som motsvarar nämnda lägsta motormoment och lägsta motorvarvtal, varvid kopplingen aktiveras och fordonet kan sättas i rörelse enligt metoden ovan.

I en ytterligare utföringsform innefattar metoden även följande steg för att förhindra att systemet används som parkeringsbroms: backstartsfunktionen har aktiverats enligt ovan, föraren släpper upp bromspedalen helt, föraren påverkar inte gaspedalen, styrenheten håller bromsanordningen ansatt med oförändrad bromskraft under en förutbestämt tidsperiod. 10 15 20 25 524 510 Ijfš-:jfë - efter denna första tidsperiod kommer styrenheten att lossa broms- anordningen successivt under en andra förutbestämt tidsperiod.

Ovanstående sker automatiskt utan ingripande av föraren, så tillvida denne inte avbryter processen genom att åter ansätta bromsanordningen med bromspedalen.

Enligt en ytterligare fördelaktig utföringsform begränsar styrenheten motoms varvtal till ett givet varvtal som är en funktion av gaspedalläget) när föraren har släppt bromspedalen och påverkar gaspedalen. Denna funktion medger att föraren kan hålla gaspedalen helt nedtryckt utan att motorvarvtalet rusar Enligt en ytterligare utföringsform informerar styrenheten föraren att backstarts- funktionen är aktiverad genom exempelvis en vamingslampa i fordonets instrumentering. Föraren vet dà att han har gott om tid att flytta foten från bromspedalen till gaspedalen och att styrenheten kommer att reglera bromstrycket så att starten kan ske utan bakàtrullning oavsett hur snabbt föraren väljer att påverka gaspedalen. Detta sker under förutsättning att föraren påverkar gaspedalen inom den ovan nämnda tidsperioden sä att funktionen som förhindrar att systemet används som parkeringsbroms inte träder in.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsform kan det ovan beskrivna systemet även aktiveras i en nedförsbacke, i det fall föraren väljer en backväxel, eller pà annat sätt indikerar för styrenheten att en backväxel är begärd, för att backa uppför backen. Om föraren väljer neutral växel kan funktionen inte aktiveras.

Anordningen för genomförande av, metoden innefattar ett fordon med åtminstone en bromsanordning och en bromspedal, en gaspedal, samt en styrenhet för styming av nämnda bromsanordning, motorvarvtal och en kopplingsanordning för en växellåda. Bromsanordningen är anordnad att ansättas av föraren, samt att i ovan beskrivna fall lossas som en funktion av ökningen av kopplingens överförda, drivande moment altemativt att lossas om 10 15 20 25 30 u ø u p o. n 524 510 nu »u- en ovan nämnd bestämd tidsperiod förflutit sedan föraren släppt upp bromspedalen helt utan att därefter ha påverkat gaspedalen. Företrådesvis kan bromsen lossas proportionellt mot kopplingens överförda moment.

Enligt en föredragen utföringsform utgörs bromsanordningen av fordonets färdbroms. l denna text avser uttrycket "färdbroms" samtliga hjulbromsar som föraren påverkar under körning av fordonet. Eftersom bromsarna skall kunna styras av styrenheten måste fordonet vara utrustat med elektronik för styming av åtminstone färdbromsen. Stymingen kan ske med användning av ett befintligt elektroniskt styrt bromssystem av pneumatisk eller hydraulisk typ, eller med hjälp av elektriskt manövrerade bromsar. l detta sammanhang utgörs nämnda elektroniskt styrda bromssystem av ett så kallat EBS (Electronically controlled Brake System) vilket innefattar ett flertal funktioner, exempelvis ABS (låsningsfria bromsar), TCS (anti-spinn kontroll) samt BCS (Braking Compatibility System). BCS tar in slitagevamare och reglerar utefter detta bromstrycket mellan fram- och bakaxel. information från färdbromsamas l BCS ingår även en funktion som anpassar bromskraften mellan drag- och släpfordon så att varje del av fordonsekipaget bromsar sin egen vikt.

Fordonet är företrädesvis försett med ett antal olika givare, till exempel vlnkelgivare för mätning av fordonets lutning relativt horisontalplanet samt givare för mätning av fordonets totala vikt. De sistnämnda glvama kan utgöras av trådtöjningsgivare eller piezoelektriska givare som känner av fordonsvikten direkt, eller av tryckgivare som placeras i anslutning till fordonets pneumatiska fjädring och avger signaler proportionella mot fordonets vikt. Fordonsvikten och fordonslutningen avgör enligt ovan nämnda metod startväxel, erforderligt lägsta motormoment och erforderligt lägsta motorvarvtal för starten. i i Fordonets drivlina kan också förses med momentgivare vars uppmätta moment motsvarar det av kopplingsanordningen överförda motormomentet.

Förhållandet mellan detta uppmätta drivande moment och det ovan nämnda erforderliga lägsta motormomentet avgör i vilken takt bromsmomentet från 10 15 20 25' 524 510 bromsanordningama lossas av styrenheten. Genom att använda momentgivare blir systemet okänsligt för effektuttag i motordrivna aggregat i form av kylfäkt, kompressorer och liknande.

För att öka robustheten vid fel i dessa givare eller vid frånvaro av dessa givare kan fordonsvikten och väglutningen även uppskattas genom mätning av fordonsacceleration jämfört med i motorn insprutad bränslemängd eller uppmätt aktuellt drivmoment i momentgivaren. På liknande sätt kan uppmätt moment i momentgivaren ersättas av ett beräknat moment som baseras på motormoment och motoracceleration. I fallet utan momentgivare kan dessa beräkningar vara känsliga för effektuttag i motordrivna aggregat i form av kylfäkt, kompressorer och liknande.

Växellådan utgörs företrädesvis av en stegväxlad automatiserad växellåda försedd med en automatisk lamellkoppling. Lamellkopplingen är anordnad att vara elektroniskt styrd av styrenheten, varför fordonet helt saknar en kopplingspedal. Föraren kan välja mellan tvá inställningar för styming av växellådan. l ett automatiskt läge sköter styrenheten både valet av växel samt kontrollen av motorstyrningen i samband med växling. l ett manuellt läge väljer föraren växel och tidpunkt för växlingen, eventuellt på rekommendation av styrenheten, varvid själva växlingen och motorstyrningen genomförs av styrenheten.

Den av styrenheten valda växeln kan meddelas föraren via en display på instrumentpanelen eller i anslutning till växelväljaren.

Fördelen med denna typ av automatiserad växellåda jämfört med en traditionell automatväxellåda uppbyggd med planetväxelsteg och med en hydrodynamisk momentomvandlare på ingångssidan är dels att, framför allt när det gäller användning i tunga fordon, den är enklare och robustare och kan framställas till väsentligt lägre kostnad än den traditionella auto- matväxellådan och dels att den har högre verkningsgrad, vilket betyder möjlighet till lägre bränsleförbrukning. 10 15 20 25 - a - | nu 524 510 10 På detta sätt kan den stegväxlade växellàdans höga verkningsgrad och slitstyrka kombineras med den automatiska växellàdans användarvänlighet, samtidigt som man erhåller en enkel och säker backstartsfunktion.

Uppfinningen resulterar i en minskad belastningen i kopplingen och dessutom genomförs startförloppet under kortare tid. Exempelvis ger en hastighet på ca. 2 km/h i felaktig riktning en fördubbling av kopplingsbelastningen, jämfört med start från stillastående. En annan fördel med uppfinningen är att kopplingens ansättningshastighet kan minskas så att momenttransienter i drivlinan undviks eftersom fordonet hålls stilla med hjälp av backstartsfunktionen.

Uppfinningen använder inte förutbestämda fixa (motormoment-) nivåer eller förutbestämda tider för att lossa färdbromsen, utan anpassar sig till färdmotståndet i aktuell backe samt att tiden för att uppnå ovan nämnda minsta drivmoment varierar pga förarbeteende, motordynamik, turbodynamik, förluster i motordrivna aggregat etc. Förfarandet är inte möjligt utan extem ansättning av färdbromsama.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till utföringsexempel som visas på de bifogade ritningama, varvid Figur1 visar ett schematiskt diagram innefattande en transmission och dess styrsystem enligt en utföringsform av uppfinningen, Figur 2 visar en schematisk representation av växellådan i Figur 1, Figur 3 visar ett flödesdiagram för illustration av styrförloppet.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur 1 visar en schematisk representation av anordningen enligt en utföringsform av uppfinningen. Anordningen innefattar en motor 1, en kopplingsanordning 2 och en stegväxlad automatiserad växellåda 3.

Motorn innefattar en vevaxel 4 och en utgående axel 5 försedd med ett svänghjul (icke visat i figuren) som är kopplad till en enskivig 10 15 20 25 30 v o ø | .n n 524 510 11 torrlamellkoppling 6. Kopplingen är försedd med en pneumatisk kolvcylinderanordning 7 med vilken kopplingen kan inkopplas och frikopplas.

Växellådan innefattar en ingående axel 8 som via ett antal kugghjulspar 9, 10, 11, 12, 13 kan driva en mellanaxel 15. Kugghjulsparen 10, 11, 12, 13 representerar fyra osynkroniserade växlar framåt samt kugghjuls- arrangemanget 14, 14', 14", med tre kugghjul, för en växel bakåt. Härutöver innefattar växellådan en synkroniserad splitväxel 16 med ett lågväxelsteg LS och ett högväxelsteg HS, samt en s.k. rangeväxel 17 för växling mellan lågrange LR och högrange HR. En sàdan växellåda och dess manövrering beskrivs i detalj i den svenska patentansökan SE 0101497-6. Växellådans utgående axel 18 är förbunden med ett eller flera drivande hjulaxlar (ej visade Figur 1).

Vid växling av de osynkroniserade växlarna i basväxellàdan synkroniseras varvtalet genom precisionsstyrning av motorns 1 rotationsvarvtal. Således är lamellkopplingen 6 inkopplad så att huvudaxelns 8 samt mellanaxelns 15 rotationsvarvtal anpassas till en ny vald utväxling. Motom 1 är försedd med en motorstyrenhet 19 som reglerar motorvarvtalet i beroende utav insprutad bränslemängd samt motorbroms.

Vid växling av de synkroniserade växlarna, d.v.s. splitväxeln 16 eller rangeväxeln 17, sker varvtalsanpassningen genom synkroniseringsringar (ej visade). Styrenheten 19 styr bränsleinsprutningen, d.v.s. motorvarvtalet, i beroende av gaspedalläget, varvid styrenheten 30 styr lufttillförseln till den pneumatiska kolvcylinderanordningen 7, medelst vilken lamellkopplingen 6 frikopplas eller inkopplas inför samt efter slutförd inkoppling av ny vald växel. _ Som framgår ur Figur 2 är en kopplingshylsa 20, 21, 22, 23 och 24 placerad _ mellan varje kugghjulspar. Kopplingshylsoma 20, 21, 22, 23 och 24 är förskjutbara såsom pilama visar i Figur 2, varvid de i anslutning till pilama visade växelstegen erhålles. Respektive kopplingshylsor 20, 21, 22 för splitväxeln och växlarna 1-4 har tre lägen; två växellägen LS, HS och ett neutralläge N (mittläget). Kopplingshylsan 23 för backväxeln har ett växelläge 10 15 20 25 30 524 510 ---- ~- u c n en: 12 och ett neutralläge N. Kopplingshylsan 24 för rangeväxeln har två växellägen LR och HR. Förskjutningen av respektive kopplingshylsa åstadkommes med i Figur 2 schematiskt antydda servodon 25, 26, 27, 28 och 29, som kan vara pneumatisk manövrerade kolvcylinderanordningar av den typ, som utnyttjas i en växellåda av ovan beskrivet vilken marknadsförs under beteckningen I-Shift. slag, Servodonen 25, 26, 27, 28 och 29 styrs av en elektronisk styrenhet 30 (se Figur 1), innefattande en mikrodator, i beroende av i styrenheten inmatade signaler representerande olika motor- och fordonsdata. De data som innefattar åtminstone motorvarvtal NA, fordonshastighet, broms- och gaspedalläge 31, 32 samt, i förekommande fall, motorbroms till-från skickas till styrenheten 30 från motorstyrenheten 19. Ytterligare insignaler matas in från en till styrenheten 30 kopplad elektronisk växelväljare 33 som är ställbar mellan ett manuellt växelläge och ett automatväxelläge. När väljaren står i läge för manuell växling sker en automatiserad växling på förarens kommando via växelväljaren 33. Som framgår ur Figur 1 är styrenheten 30 även ansluten till givare 34 för mätning av vridmoment pà växellådans ingående axel, givare 35 för avkänning av fordonets totalvikt samt givare 36 för avkänning av fordonets lutning i längdled. Styrenheten 30 är även anordnad att under vissa förutbestämda förhållanden styra fordonets färdbroms 37 via en styrenhet 38 för ett låsningsfritt bromssystem. l Figur 1 visas endast en av ett flertal i färdbromsen ingående bromsanordningar. l samband med en backstart i uppförsbacke är styrenheten 30 anordnad att styra bränsleinsprutningen via motorstyrenheten 19, val av växel via servodonen 25, 26, 27, 28 och 29 samt fordonets färdbroms 37 via bromsstyrenheten 38 på ett sätt som kommer att beskrivas i detalj nedan.

Funktionen för anordningen enligt uppfinningen vid start av fordonet från stillastående, parkerat läge i en uppförsbacke sker enligt följande. Föraren håller fordonet stilla med hjälp av fordonets färdbroms 37, under det att en eventuell parkeringsbroms lossas. Samtidigt har styrenheten 30 gjort en 10 15 20 25 30 524 510 13 uppskattning av fordonets totalvikt och vägens lutning, d.v.s. färdmotstånd, med ledning av signaler från ett antal vikt- och vinkelavkännande givare 35, 36. I detta skede har styrenheten 30 uppskattat en lämplig startväxel och ett lägsta erforderligt motormoment TE och ett lägsta erforderligt motorvarvtal NE för växellådan med avseende på de uppskattade värdena för totalvikt och lutning. Om styrenheten 30 uppskattar att risk föreligger för att fordonet rullar i fel riktning begär styrenheten 30 extern ansättning av färdbromsen 37. När föraren bestämmer sig för att köra iväg släpper han bromspedalen för färdbromsen 37 och trampar på gaspedalen. Då föraren släpper bromspedalen fortsätter styrenheten 30 att skicka en signal till bromsarnas styrenhet 38 med en begäran om fortsatt ansättning av färdbromsen 37.

Funktionen beskrivs i första hand för start av fordonet från ett stillastående, parkerat läge. Den fungerar dock på motsvarande sätt under färd, i det fall då bromsarna ansatts externt när fordonet har stannats tillfälligt.

Under tiden har föraren trampat på gaspedalen och motorvarvtalet har börjat öka. Styrenheten 30 begränsar motorns varvtal till ett givet varvtal, som är en funktion av gaspedalläget. Denna funktion medger att föraren kan hålla gaspedalen helt nedtryckt utan att motorvarvtalet rusar. Gaspedalen måste därefter hållas helt eller delvis nedtryckt tills kopplingen är helt ansatt och regleringsförfarandet för backstart upphör. Ett ungefärligt tomgàngsvarvtal för tunga lastbilar är ca. 600 varv/minut. Om en viss kombination av totalvikt och lutning kräver ett varvtal på 1000 varv/minut måste gaspedalen hållas nedtryckt för att hälla åtminstone detta värde under hela förfarandet, tills kopplingen är helt ansatt och fordonet rullar framåt.

När motorvarvtalet överstiger det lägsta erforderliga motorvarvtalet .kommer kopplingen att ansättas och ett drivande moment börjar att överföras till drivhjulen via den valda startväxeln i växellådan. Det av kopplingen 6 överförda drivande momentet bestäms genom mätning av en momentgivare 34 pà växellàdans ingående axel, eller beräknas som motormomentet minus med motorns tröghetsmoment. motoraccelerationen multiplicerad 10 15 20 25 30 ø o o u u' n n 524 510 14 Färdbromsen 37 lossas proportionellt under det att ovanstående överförda drivande momentet ökar. l det ögonblick då det drivande momentet är tillräckligt för att hålla fordonet stilla är färdbromsen helt lossad, varvid bakátrullning undviks. Eftersom föraren vid denna tidpunkt företrädesvis håller gaspedalen nedtryckt i ett läge motsvarande ett högre motormoment än det som krävs för att hålla bilen stilla kommer fordonet att börja rulla i vald riktning.

Figur 3 visar ett diagram avseende en utföringsform av backstartfunktlonen.

Funktionen aktiveras i samband med start av ett stillastående fordon, exempelvis vid start av fordonet från stillastående, parkerat läge eller under färd vid ett tillfälligt stopp i en uppförsbacke sker enligt följande beskrivning.

När föraren bestämmer sig för att starta S1 gör styrenheten en uppskattning av fordonets färdmotstànd. Färdmotståndet uppskattas genom mätning av fordonets totalvikt och vägens lutning med ledning av signaler från ett antal vikt- och vinkelavkännande givare. Tänkbart är också att hänsyn tas till inre friktion, exempelvis med avseende på motorns och/eller växellådans temperatur. Styrenheten beräknar en minsta kraft som krävs för att övervinna det uppskattade färdmotstàndet och väljer utifrån detta en lämplig startväxel för växellådan, samt ett erforderligt startmoment från motorn S2. De kriterier startsnabbhet, startacceleration, kopplingsslitage och antal växlingar som krävs för att uppnå önskad hastighet. Styrenheten beräknar därefter ett lägsta startmoment TE och ett lägsta startvarvtal NE för motorn. Genom att också ta hänsyn till startsnabbhet samt kopplingsbelastning kan anordningen enligt uppfinningen tillse att acceptabelt snabba starter kan ske med minimal kopplings- belastning, Beroende på lutningen kan andra startvarvtal väljas än motorns som bestämmer startväxeln är tomgàngsvarvtal.

En förutsättning för att funktionen skall aktiveras är att backens lutning överstiger ett visst förutbestämt värde S3. l detta läge hålls fordonet stilla med hjälp av fordonets färdbroms S4, under det att en eventuell 10 15 20 25 '524 510 en :nu 15 parkeringsbroms lossas. När föraren bestämmer sig för att köra iväg släpper han bromspedalen för färdbromsen S5 och trampar på gaspedalen. Då föraren släpper bromspedalen fortsätter styrenheten 30 att skicka en signal till bromsarnas styrenhet 38 med en begäran om fortsatt ansättning av färdbromsen S6. Denna externa ansättning av färdbromsen pågår under en begränsad förutbestämd första tidsperiod på 1-5 s, företrädesvis ca. 1s, och övervakas av en timer S7. När tidsperioden löpt ut utan att föraren har varken eller färdbromsen successivt oavsett en fortsatt begäran om extern ansättning S7 tryckt ned gaspedal bromspedal, reduceras ansättningen av från styrenheten.

När timern S7 startas kontrolleras om föraren har trampat på bromspedalen eller gaspedalen S8, så att motorvarvtalet börjat öka. Timern fortsätter att räkna mot timeout så länge gaspedalen inte pâverkas. När gaspedalen påverkas skickar styrenheten en signal till bromssystemet om att bibehålla bromstrycket S9. Föraren måste nu trycka ned gaspedalen till ett läge som åtminstone lika med, men helst över, det som krävs för att bibehålla det lägsta startvarvtalet. Systemet kontrollerar under tiden att gaspedalen inte har släppts upp S10.

Enligt denna utföringsform kommer bromstrycket att bibehållas tills föraren antingen släpper gaspedalen eller tills det lägsta startvarvtalet uppnås. Det är givetvis möjligt att lägga in en tidsbegränsning även i detta steg.

När det faktiska motorvarvtalet uppnår eller överstiger det förutbestämda lägsta startvarvtalet S11 kommer styrenheten att styra motorns varvtal mot ett startvarvtal NST. Startvarvtalet NST är en funktion av gaspedallåge och färdmotstånd så att högre startvarvtal erhålls för högt färdmotstånd och då gaspedalen är förhållandevis långt nedtryckt. Denna funktion medger att föraren kan hålla gaspedalen helt nedtryckt utan att motorvarvtalet rusar.

Gaspedalen måste därefter hållas nedtryckt till åtminstone ovan nämnda läge tills kopplingen är helt ansatt och regleringsförfarandet för backstart upphör. 10 15 20 25 30 : o n Q nu 524 510 16 När det lägsta startvarvtalet NE erhållits kommer kopplingen att rampas på S12 och ett drivande moment börjar att överföras till drivhjulen via den valda startväxeln i växellådan. Färdbromsen rampas av proportionellt mot ökningen av det drivande momentet. Detta förfarande pågår tills det drivande momentet är tillräckligt för att hålla fordonet stilla och det detekteras att fordonet rullar i vald riktning S13. Information om fordonets rörelseriktning erhålls från en givare som avger en positiv eller negativ varvtalssignal proportionell mot fordonets hastighet. l det ögonblick då fordonet börjar rulla är färdbromsen helt lossad och backstartfunktionen kan deaktiveras S14.

Eftersom föraren vid denna tidpunkt företrädesvis håller gaspedalen nedtryckt i ett läge motsvarande ett högre moment än det lägsta startmomentet kommer motorns varvtal att öka då styrenhetens backstarts- reglering upphör. Styrenhetens ordinarie styrprogram S15 tar därmed över.

Systemet hanterar även avvikelser från den normala funktionen ovan. Om systemet detekterar att gaspedalen släppts upp S10 efter en första signal om att den aktiverats S8, eller under det att systemet avvaktar att motorns varvtal skall uppnå det lägsta startmomentet S11, kontrolleras om föraren åter aktiverat bromspedalen S5. Om bromspedalen inte aktiverats kommer timern åter att startas S6. Föraren kan därmed återuppta funktionen genom att åter aktivera gaspedalen S8 alternativt låta timern gå till timeout S7 och låta färdbromsen successivt rampas av S16 för att avbryta funktionen S14.

Ansättningen av färdbromsen reduceras successivt S16 oavsett en fortsatt begäran om extern ansättning. Reduceringen av den externa ansättning av färdbromsen pågår under en begränsad förutbestämd andra tidsperiod på 1- 5 s, företrädesvis ca. 1 s, varefter färdbromsen är helt oansatt. Detta är en säkerhetsfunktion vilken bland annat är avsedd att förhindra att funktionen används som parkeringsbroms. Om föraren inte har reagerat genom att åter ansätta bromspedalen då den externa ansättningen upphör, kan eventuellt en ytterligare säkerhetsfunktion att slå till parkeringsbromsen när det detekteras att fordonet riskerar att börja rulla åt fel håll. 10 15 20 25 30 - . o v in 524 510 17 Om systemet detekterar att fordonet rullar àt fel hàll S13, d.v.s. att hastigheten v > 0 motsatt den valda riktningen i samband med att kopplingen rampas på S12, kontrolleras om gaspedalen släppts upp S17. Skulle så vara fallet kontrolleras om föraren åter aktiverat bromspedalen S16. Därefter fortsätter regleringen på samma sätt som för det fall som beskrivits i samband med varvtalskontrollen S11 ovan. Om det detekteras att föraren inte släppt gaspedalen S17, kommer systemet att bibehålla bromstrycket medan kopplingen fortsätter att rampas på S18. Därefter görs en kontroll av om fordonet antingen är stillastående eller rullar åt rätt hàll S19, d.v.s. att hastigheten v z 0 i den valda riktningen. Om fordonet fortfarande rullar åt fel hàll upprepas stegen S17, S18 och S19. Detta kan ske om den ursprungliga beräkningen av uppskattat moment och optimalt varvtal gett för låga värden.

När fordonet åtminstone är stillastående S19 återupptas den samtidiga avrampningen av färdbromsen och pårampningen av kopplingen S12. När kopplingen är helt eller nästan helt ansatt kommer fordonet att rulla åt rätt håll S13, Om färdbromsen inte är helt avrampad i detta läge släpps bromstrycket S14 och funktionen avbryts. Således kan informationen om fordonets rörelseriktning användas för att lossa färdbromsen i förtid, det vill säga innan kopplingen är helt pårampad och under förutsättning att fordonet börjat rulla åt rätt hàll.

Om styrenheten i inledningsskedet detekterar att väglutningen inte är tillräcklig S3 för aktivering av backstartfunktionen kommer en aktivering av bromspedalen S20 endast att medföra att funktionen förblir inaktiv. l detta fall går regleringen direkt till det sista steget S14, varefter styrenhetens ordinarie styrprogram S15 tar över.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsform är fordonets elektroniska bromsreglering EBS försett med antispinnreglering TCS för bromsarna, i tillägg till den låsningsfria regleringen ABS. Om bromsarnas styrenhet 35 detekteras att drivhjulen spinner i samband med backstart, kommer bromsarnas antispinnreglering att ta över styrningen av bromstrycket. Detta v .ann .- wo 10 15 nn nu» n n n n I « un nu o n n I n: n I v a n n n o wo n nn n n n lo n n u n c n n 1 | o n an om nn n n nnø 0 n nn n n n nn e nn I n n n n n o o n n av nn :in 18 kan ske eftersom det spinnande hjulet eller hjulen roterar i rätt riktning vilket gör att den s.k. backstartsfunktionen kopplas ur.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsform av uppfinningen kan man vid svårigheter att exakt uppskatta ovan nämnda startmoment och lägsta startvarvtal NE, välja tidpunkten för lossning av färdbromsarna på ett sådant sätt att sannolikheten för rullning åt fel håll jämfört att bromsa för länge får en önskad fördelning.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsform informerar transmissions- styrsystemet fordonets förare genom en i fordonet anordnad varningslampa eller display om när funktionen enligt uppfinningen är aktiverad.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsform kan det ovan beskrivna systemet även aktiveras i en nedförsbacke, i det fall föraren lägger in en backväxel, eller pà annat sätt indikerar för styrenheten att en backväxel är begärd, för att backa uppför backen.

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan en rad ytterligare varianter och modifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 o a n u nu u 524 510 19 PATE NTKRAV 1. a) b) C) d) 9) Metod för att underlätta start i uppförsbacke med ett stillastående motorfordon k ä n n e t e c k n a d a v följande steg: åtminstone en bromsanordning ansätts med en bromspedal, en styrenhet (30) uppskattar fordonets färdmotstånd, styrenheten (30) beräknar en startväxel, ett lägsta av kopplingen överfört moment och ett lägsta motorvarvtal för att övervinna nämnda uppskattade färdmotstånd, när föraren släpper upp bromspedalen, kommer styrenheten (30) att hålla bromsanordningen ansatt så att fordonet förblir stillastående, föraren påverkar en gaspedal till ett läge åtminstone motsvarande nämnda lägsta av kopplingen överförda moment, en kopplingsanordning (2) för överföring av motormoment från fordonets motor till fordonets växellåda (3) aktiveras av styrenheten (30) (30) kopplingsanordningen ansätts så att bromsanordningens bromsmoment styrenheten lossar bromsanordningen parallellt med att minskar som en funktion av ökningen av det av kopplingsanordningen överförda motormomentet. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att bromsanordningen är helt Iossad då det drivande momentet är åtminstone tillräckligt för att hålla fordonet stilla. Metod enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten håller bromsanordningen ansatt en förutbestämt tidsperiod efter att bromspedalen släpps. Metod enligt kravet 3, k ä n n e t e c n a d a v att styrenheten lossar bromsanordningen successivt efter en andra förutbestämt tidsperiod om gaspedalen ej har påverkats. 10 15 20 25 n u o - .n 524 510 20 _ Metod enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten lossar bromsanordningen successivt efter en andra förutbestämt tidsperiod om bromspedalen ej har påverkats. . Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) lossar bromsanordningen parallellt med att kopplingsanordningen ansätts så att bromsanordningens bromsmoment minskar som en proportionellt mot ökningen av det av kopplingsanordningen överförda motormomentet. . Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) uppskattar nämnda färdmotstånd, med avseende på fordonets totalvikt samt backens lutning. . Metod enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) beräknar utifrån nämnda färdmotstånd att risk föreligger att fordonet rullar àt fel håll och aktiverar en backstartfunktion. _ Metod enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) i ett första steg beräknar startväxel för växellådan (2) med avseende pà färdmotstånd. 10. Metod enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) i ett andra steg beräknar ett lägsta motormoment (TE) och ett lägsta motorvarvtal (NE) för att övervinna nämnda uppskattade färdmotstånd. 11.Metod enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) i ett första steg beräknar ett lägsta motormoment (TE) och ett lägsta motorvarvtal (NE) för att övervinna nämnda uppskattade färdmotstånd. 12. Metod enligt kravet 11, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) i ett i andra steg beräknar “startväxel för växellådan (2) med avseende på i färdmotstånd. 13. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) fortsätter att hålla bromsanordningen ansatt om inte föraren påverkar en 10 15 20 25 524 510 21 gaspedal till ett läge åtminstone motsvarande nämnda lägsta av kopplingen överförda moment. 14. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) fortsätter att hålla bromsanordningen ansatt om inte motorvarvtalet nått nämnda lägsta motorvarvtal NE som krävs för att erhålla det nämnda lägsta av kopplingen överförda momentet 15. Metod enligt kravet 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) aktiverar kopplingsanordningen när nämnda lägsta motorvarvtal NE uppnås 16. Metod enligt kravet 15, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten (30) styr motorns varvtal mot ett startvarvtal NST då gaspedalen påverkas till ett läge där motorvarvtalet överstiger det nämnda lägsta varvtalet NE. 17. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att backstartfunktionen deaktiveras då bromsanordningen är helt lossad. 18. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att backstartfunktionen deaktiveras då styrenheten (30) detekterar att fordonet rullar i önskad riktning. 19. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att då styrenheten (30) detekterar att fordonet rullar i oönskad riktning under ansättningen av kopplingsanordningen kommer styrenheten (30) att bibehålla bromstrycket tills fordonets rörelse upphör medan kopplingsanordningen fortsätter att ansättas 20. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att då styrenheten (30) detekterar att fordonet rullar i oönskad riktning under ansättningen av kopplingsanordningen kommer styrenheten (30) att öka bromstrycket tills fordonets rörelse upphör medan kopplingsanordningen fortsätter att ansäüas 10 15 20 25 524 510 u. -uu 22 21.Anordning för underlättande av start i uppförsbacke med ett stillastående motorfordon innefattande åtminstone en bromsanordning och en bromspedal, en gaspedal, en styrenhet (30) för styrning av nämnda bromsanordning, motorvarvtal och en koppiingsanordning (2) för en växellåda (3), samt åtminstone en sensor för mätning av minst en av de ovan angivna anordningarnas tillstànd, k ä n n e t e c k n a d a v att bromsanordningen är anordnad att ansättas av föraren, samt att lossas proportionellt mot ökningen av kopplingens överförda, drivande moment dä motorns varvtal uppnår ett av styrenheten (30) uppskattat lägsta varvtal (NE), vilket är en funktion av fordonets totalvikt och backens lutning. kravet 21, kännetecknad av att bromsanordningen är anordnad att vara helt lossad då det drivande 22. Anordning enligt momentet är tillräckligt för att hålla fordonet stilla. kravet 21, kännetecknad av att bromsanordningen är anordnad att ansättas av styrenheten under en 23. Anordning enligt förutbestämd tidsperiod efter att föraren släpper bromspedalen. (15) 24.Anordning kravet 23, k ä n n e t e c k n a d a v att bromsanordningen är anordnad att lossas successivt under en andra enligt förutbestämd tidsperiod, om gaspedalen ej har påverkats. 25.Anordning enligt något av kraven 23 eller 24, k ä n n e t e c k n a d a v att tidsperioden är 1-5 sekunder. 26.Anordning kravet 21, bromsanordningen utgörs avfordonets färdbroms (37). á enligt kännetecknad av att 27.Anordning enligt kravet 21 k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten är anordnad att uppskatta erforderligt startmoment med avseende på fordonets totalvikt samt backens lutning. 10 15 20 u | ø o u» 524 510 a. nu 23 28.Anordning enligt kravet 27, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten är anordnad att uppskatta erforderlig startväxel för växellådan. 29.Anordning enligt kravet 28, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenheten är anordnad att styra motoms varvtal mot ett startvarvtal (N51), då det av föraren begärda varvtalet överstiger nämnda lägsta varvtal (NE). 30.Anordning enligt kravet 29, k ä n n e t e c k n a d a v att kopplingen är anordnad att aktiveras då motoms varvtal är nära eller lika med det nämnda lägsta varvtalet. 31.Anordning enligt kravet 21 k ä n n e t e c k n a d a v att växellådan är försedd med en automatisk lamellkoppling. kravet 31, kännetecknad av att lamellkopplingen är anordnad att styras av styrenheten. 32. Anordning enligt 33. Anordning enligt kravet 27, k ä n n e t e c k n a d a v att en sensor ansluten till styrenheten är en lutningssensor. 34.Anordning enligt kravet 27, k ä n n e t e c k n a d a v att en sensor ansluten till styrenheten är en momentsensor. 35.Anordning enligt kravet 27, k ä n n et e c k n a d a v att en sensor ansluten till styrenheten är en viktsensor. 36.Anordning enligt kravet 27, k ä n n e t e c k n a d a v att en sensor ansluten till styrenheten är en riktningsgivare för fordonet rörelseriktning.