SE534112C2 - Metod och system för öppning av koppling - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till en metod för öppningav en automatiskt styrd koppling vid ett fordon, varvid nämndafordon innefattar en förbränningsmotor för generering avdrivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul vianämnda koppling och en växellåda. Metoden innefattar stegenatt: - med en första hastighet, öppna nämnda koppling åtminstonetill en position väsentligen motsvarande en position därkopplingen maximalt kan överföra det vridmoment som nämndaförbränningsmotor maximalt kan avge vid tomgångsvarvtal, och- från nämnda första position öppna nämnda koppling med enandra hastighet, varvid nämnda andra hastighet är lägre än nämnda första hastighet. Fig. 3

Description

lO 15 20 25 30 534 112 När det gäller tunga fordon som till stor del används för landsvägs/motorvägsbruk används således vanligtvis automatiskt växlade ”manuella” växellådor.

Denna växling kan ske på flera olika sätt, och enligt en typ används en kopplingspedal för start av fordonet från stillastående, medan all övrig växling kan utföras av fordonets styrsystem, varvid kopplingen överhuvudtaget inte används, utan istället utförs växlingarna ”momentlöst”, dvs. det från motorn levererade vridmomentet justeras till en lämplig nivå för att reducera det vridmoment som överförs vid de relevanta växlarnas ingreppspunkt.

Enligt ett annat sätt nyttjas istället en automatiskt styrd koppling vid automatiska upp-/nedväxlingar, varvid föraren således endast har tillgång till gaspedal och bromspedal.

På denna typ av fordon med automatisk koppling måste, precis som vid fallet med en manuellt styrd koppling, kopplingen öppnas när föraren trycker på bromspedalen och fordonet inbromsats till en hastighet där motorvarvtalet närmar sig tomgàngsvarvtalet. Vid hård inbromsning ställs krav på denna öppning. Om kopplingen öppnas för snabbt finns en risk för att oönskade svängningar uppstår i drivlinan, medan om kopplingen öppnas för långsamt finns det en risk för att motorvarvtalet sjunker till en så pass låg nivà att motorstopp riskeras.

Det existerar således ett behov av en förbättrad metod för öppning av kopplingen vid fordon med en automatiskt styrd koppling.

Sammanfattning av uppfinningen 10 15 20 25 30 534 'H2 Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod för öppning av en koppling som löser ovanstående problem. Detta syfte uppnås med en metod enligt patentkrav 1.

Föreliggande uppfinning hänför sig till en metod för öppning av en automatiskt styrd koppling vid ett fordon, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor för generering av drivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul via nämnda koppling och en växellåda. Metoden innefattar stegen att: - med en första hastighet, öppna nämnda koppling åtminstone till en position väsentligen motsvarande en position där kopplingen maximalt kan överföra det vridmoment som nämnda förbränningsmotor maximalt kan avge vid tomgàngsvarvtal, och - fràn nämnda första position öppna nämda koppling med en andra hastighet, varvid nämnda andra hastighet är lägre än nämnda första hastighet.

Detta har fördelen att kopplingen kan öppnas snabbt till en position där ingen risk för motorstopp föreligger, utan att oönskade drivlinesvängningar uppstàr, för att sedan öppnas med i princip godtyckligt långsam hastighet. I en utföringsform öppnas kopplingen till den position där den maximalt kan överföra det vridmoment som nämnda förbränningsmotor maximalt kan avge vid tomgàngsvarvtal, vilket har fördelen att kopplingen alltid kan öppnas till denna position utan risk för motorstopp. Alternativt, kan kopplingen öppnas ytterligare en bit med nämnda första hastighet, i vilket fall kopplingen öppnas till en position där kopplingen öppnas med nämnda första hastighet till en position väsentligen motsvarande en position där kopplingen maximalt kan överföra det vridmoment som nämnda koppling överför när öppning av kopplingen 10 15 20 25 30 534 112 päbörjas, varvid kopplingen alltsä kan öppnas med nämnda första hastighet en längre sträcka till en position där ett ännu mindre moment kan överföras utan att oönskade drivlinesvängningar uppstàr.

Nämnda andra hastighet (sàsom inses behöver inte nämnda första respektive andra hastighet vara konstant, utan kan innehålla variationer, varför hastighet i detta avseende ska tolkas som en medelhastighet i det fall variationer förekommer) kan t.ex. utgöras av maximalt 3/4 av nämnda första hastighet.

Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och fördelar därav kommer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar en drivlina i ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas.

Fig. 2 visar en kopplingsfunktion enligt känd teknik.

Fig. 3 visar en exempelmetod enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar ett exempel pá öppning av en koppling enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av exepelutföringsformer Fig. 1 visar en exempeldrivlina i ett fordon 100 enligt en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning. Det i fig. 1 schematiskt visade fordonet 100 innefattar endast en axel med drivhjul 113, 114, men uppfinningen är tillämplig även vid fordon där fler än en axel är försedd med drivhjul. Drivlinan 10 15 20 25 30 534 112 innefattar en förbränningsmotor 101, vilken på ett sedvanligt sätt, via en på förbränningsmotorn 101 utgående axel, vanligtvis via svänghjulet 102, är förbunden med en växellåda 103 via en koppling 106.

Kopplingen 106 utgörs av en automatiskt styrd koppling och är av lamelltyp, dvs. ett med ett första växellådedel, såsom t.ex. växellådans 103 ingående axel 109, förbundet friktionselement (lamell) 110 ingreppar selektivt med motorns svänghjul 102 för överföring av drivkraft från förbränningsmotorn 101 till drivhjulen 113, 114 via växellådan 103. Kopplingslamellens 110 ingrepp med motorns utgående axel styrs med hjälp av en tryckplatta 111, vilken är förskjutbar i sidled med hjälp av t.ex. en hävarm 112, vars funktion styrs av en kopplingsaktuator 115. Kopplingsaktuatorns 115 påverkan på hävarmen 112 styrs i sin tur av fordonets styrsystem.

Fordonsstyrsystem i moderna fordon består vanligtvis av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er), eller controllers, och olika på fordonet lokaliserade komponenter. Ett dylikt styrsystem kan innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än en styrenhet. För enkelhetens skull visas i fig. 1 endast en sådan styrenhet 116, vilken styr kopplingen (kopplingsaktuatorn 115). I själva verket kommer styrenhetens 116 styrning av kopplingsaktuatorn 115 sannolikt att t.ex. bero av information som t.ex. mottas från den styrenhet som ansvarar för växellådans 103 funktion, samt från den/de styrenhet(er) som styr motorfunktioner. l0 15 20 25 30 534 112 Fordonet innefattar vidare drivaxlar 104, 105, vilka är förbundna med fordonet drivhjul 113, 114, och vilka drivs av en från växellådan 103 utgående axel 107 via en axelvåxel 108, såsom t.ex. en sedvanlig differential.

Såsom nämnts ovan måste, vid fordon med ett styrsystem som styr en automatisk koppling, fordonets styrsystem öppna kopplingen när föraren trycker på bromspedalen och motorvarvtalet har sjunkit till, eller närmar sig, motorns tomgångsvarvtal för att fordonet ska kunna stannas utan att få motorstopp. I vissa fall kan styrsystemet styra denna öppning av kopplingen mera fritt, medan kopplingen i vissa fall måste öppnas snabbt, såsom vid t.ex. en hård inbromsning.

Enligt ovan riskeras dock, om momentet i drivlinan tas bort för snabbt vid öppning av kopplingen, dvs. om kopplingen öppnas för snabbt, oönskade svängningar i drivlinan. Om, däremot, öppningen av kopplingen tar för lång tid finns det en risk för att det bromsande momentet som verkar emot motorns tomgàngsregulator blir så pass högt att motorn till slut inte orkar utan stannar.

Således erfordras alltså en snabb öppning av kopplingen, men där öppningen av kopplingen samtidigt inte tar bort momentet i drivlinan på ett så pass snabbt och okontrollerat sätt att oönskade svängningar uppstår.

I det fall där motorn ger upphov till ett bromsande moment i drivlinan kan bränsle sprutas in i motorn för att på så sätt uppnå en vridmomentavlastad drivlina, varvid sedan kopplingen kan öppnas så snabbt som möjligt utan risk för oönskade drivlinesvängningar. Denna metod ger dock, pga. den extra bränsleinsprutningen, upphov till ett oönskat brummande 10 15 20 25 30 534 112 motorljud, vilket kan upplevas som obehagligt när föraren trycker pà bromsen.

I det fall där t.ex. tomgángsregulatorn ger upphov till ett pådrivande vridmoment i drivlinan samtidigt som fordonet bromsas gàr det dock inte att med hjälp av motorn momentavlasta drivlinan utan att motorn stannar helt.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett sätt på vilket kopplingen kan öppnas snabbt så att motorstopp undviks, samtidigt som kopplingen öppnas pà ett kontrollerat sätt som inte ger upphov till oönskade drivlinesvängningar.

I fig. 2 visas en exempelkaraktäristik för en koppling av den i fig. l visade typen. Diagrammets y-axel representerar det vridmoment som kopplingen kan överföra mellan motor och drivlina, medan diagrammets x-axel representerar kopplingens (alternativt kopplingsaktuatorns) position, där origo representerar öppen koppling, dvs. kopplingslamellen (och därmed hävarmen/kopplingsaktuatorn) befinner sig i sitt ena ändläge, medan positionen ”stängd” representerar den position i fig. l där kopplingslamellen befinner sig sa làngt till vänster som möjligt och kopplingen (hävarmen/kopplingsaktuatorn) säledes befinner sig i sitt andra ändläge.

Normalt befinner sig kopplingslamellen, i öppen position, pà ett avstånd fràn motorns svänghjul, varför, vid stängning av kopplingen, kopplingslamellen först kommer att förflyttas ett avstànd x innan kopplingslamellen faktiskt fysiskt kontakterar motorns svänghjul. Sà fort kopplingslamellen kontakterar svänghjulet kan vridmomentöverföring ske mellan motor och resten av drivlinan påbörjas. Ju mer kopplingen sedan stängs 10 15 20 25 30 534 112 (ju hàrdare kopplingslamellen friktionsingreppar svänghjulet), desto mer vridmoment kan överföras mellan motorn och resten av drivlinan. Exakt hur stort vridmoment som kan överföras vid varje punkt beror på kopplingens karaktäristik Kkfl, vilken kan variera fràn koppling till koppling.

Omvänt betyder detta att kopplingen under hela intervallet från kontaktpunkten till helt stängd koppling kan överföra ett större eller mindre vridmoment (ju mer stängd kopplingen är, desto större vridmoment kan överföras), dvs. vridmoment kan överföras under rörelseintervallet y i fig. 2.

Föreliggande uppfinning utnyttjar detta faktum. En exempelmetod 300 enligt föreliggande uppfinning visas i fig. 3. Metoden börjar i steg 301, där det bestäms om kopplingen ska öppnas, t.ex. pà grund av att fordonet är under inbromsning och motorvarvtalet riskerar att understiga tomgàngsvarvtal. Om kopplingen ska öppnas fortsätter processen till steg 302, där kopplingen öppnas till en första position med en första hastighet. Detta àskádliggörs i fig. 4, där x- axeln representerar tiden och y-axeln representerar det vridmoment kopplingen kan överföra, dvs. punkten M¿ motsvarar positionen ”stängd” i fig. 2 medan positionen Mb motsvarar kopplingens kontaktpunkt i fig. 2. När det moment som kopplingen kan överföra går från punkten M1 till punkten Mb ändras således kopplingspositionen från positionen ”stängd” till positionen kpkmml i fig. 2.

När således öppning av kopplingen påbörjas i steg 302, dvs. vid tidpunkten t; i fig. 4, öppnas kopplingen med en första hastighet, företrädesvis sà snabbt som möjligt, fràn punkten (positionen) M1 till punkten (positionen) M2, vilket motsvarar positionen P2 i fig. 2. Positionen M2 representerar det 10 15 20 25 30 5234 1'l2 vridmoment som kopplingen, vid väsentligen den tidpunkt (tg när öppningen av kopplingen pàbörjas, överför mellan motor och resterande drivlina. Det kan vara fördelaktigt att positionen M2 bestäms med viss marginal för att kompensera för fall där den antagna kopplingskaraktäristiken Kmm inte är helt korrekt, dvs. Mgsätts till M2+ AM, där AM utgör en kompenseringsfaktor.

Beträffande kopplingens kopplingskaraktäristik kan denna t ex. vara uppskattad genom mätningar i verkstad/fabrik eller uppskattas under drift. Dylik uppskattning av kopplingskaraktäristiken under drift finns beskriven i den kända tekniken, varför uppskattning av kopplingskaraktäristiken inte beskrivs närmare här. Detsamma gäller för övrigt kopplingens kontaktpunkt, vilken vanligtvis varierar med kopplingens temperatur, men där det alltsá existerar kända metoder för att uppskatta denna kontaktpunkt.

Kompensationsfaktorn kan även vara anordnad att kompensera för ev. fel i bestämningen av det vridmoment som överförs av kopplingen. När det gäller vridmomentet i drivlinan gär det, i dagens fordon, ofta att beräkna det moment som finns i fordonets drivlina. Avgivet motormoment kan t.ex. beräknas med hjälp av kännedom om den bränslemängd som sprutas in i cylindrarna, tändvinkel, turboladdtryck etc. Det av motorn avgivna momentet för insprutningstidpunkt, insprutningsmängd, turbotryck etc. kan t.ex. vara uppmätt pà förhand och lagras i ett minne i fordonskommunikationssystemet för användning i olika fordonsstyrsystem såsom motorstyrenheten och växellàdestyrenheten och styrenheten 116 enligt ovan. Det av motorn avgivna momentet sàledes kan bestämmas pà detta sätt, varvid även positionen M2 kan bestämmas med hjälp av dessa data och kopplingskaraktäristiken. 10 15 20 25 30 5234 1'|2 10 Det finns i dagens fordon ofta även tekniker, vilka inte beskrivs närmare här, för bestämning av det bromsmoment som påförs drivlinan av fordonets bromssystem. I allmänhet kan dock det av motorn pådrivande momentet bestämmas med högre noggrannhet än bromsmomentet, varför AM i en utföringsform kan sättas till ett högre värde när Ng bestäms av bromsmomentet.

En snabb öppning av kopplingen till positionen M2 ger inte upphov till oönskade ryck eftersom kopplingen fortfarande kan överföra det i drivlinan förekommande momentet. När sedan kopplingen öppnats till punkten M2 (P2), vid tiden tg, sänks den hastighet med vilken kopplingen öppnas till en andra hastighet, steg 303. Kopplingen kan i detta läge öppnas med i princip godtycklig hastighet eftersom, tack vare öppningen till punkten M2, det redan har säkerställs att motorn inte kan belastas med mer än detta moment, varför det heller inte finns någon risk för motorstopp. Medelhastigheten för nämnda andra hastighet kan t.ex. utgöra maximalt % av medelhastigheten för nämnda första hastighet.

Genom att sedan öppna kopplingen helt med nämnda andra, lägre hastighet kan kopplingen öppnas tillräckligt långsamt för att säkerställa att inga oönskade drivlinesvängningar uppstår. Öppning av koppling fràn tiden t=t2 till tiden t=t3 (dvs. när kopplingen när kontaktpunkten och därefter är helt öppen kan t.ex. ske linjärt, exponentiellt eller enligt någon annan lämplig funktion).

Föreliggande uppfinning har således fördelen att kopplingen snabbt och utan oönskade drivlinesvängningar kan öppnas till en position där ingen risk för motorstopp föreligger, för att sedan öppnas med i princip godtyckligt långsam hastighet. En 10 15 20 534 112 ll ökning i det bromsmoment som påförs av fordonets bromssystem mellan t=t2 och t=t3 i fig. 4 får endast som resultat att kopplingens slip ökar, däremot ökas inte belastningen på motorn. Således medför föreliggande uppfinning att den tid det tar att öppna kopplingen från M2 till M0 kan bestämmas ur ett komforthänseende snarare än att behöva ta hänsyn till risk för motorstopp.

I stället för att låta punkten M2 utgöras av det moment som vid kopplingsögonblicket finns i drivlinan enligt ovan kan denna punkt istället utgöras av den punkt som (väsentligen) motsvarar det moment motorn maximalt kan avge vid tomgång.

Genom alltid öppna snabbt till denna punkt uppstår aldrig risk för motorstopp eftersom motorn alltid kan avge detta vridmoment.

Claims (10)

10 15 20 25 30 534 112 12 Patentkrav

1. Metod för öppning av en automatiskt styrd koppling vid ett fordon, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor (101) för generering av drivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul (113, 114) via nämnda koppling (106) och en växellåda (103), kännetecknad av att den innefattar stegen att: - med en första hastighet, öppna nämnda koppling (106) åtminstone till en första position, väsentligen motsvarande en position där kopplingen (106) maximalt kan överföra det vridmoment som nämnda förbränningsmotor (101) maximalt kan avge vid tomgàngsvarvtal, och ~ fràn nämnda första position öppna nämnda koppling (106) med en andra hastighet, varvid nämnda andra hastighet är lägre än nämnda första hastighet.

2. Metod enligt krav 1, varvid nämnda första hastighet utgör en hastighet som åtminstone överstiger 1/2 av den maximala hastighet med vilken nämnda koppling (106) kan öppnas.

3. Metod enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda första hastighet utgör väsentligen den maximala hastighet med vilken nämnda koppling (106) kan öppnas.

4. Metod enligt nàgot av kraven 1-3, varvid, vid öppning av kopplingen (106), när det vridmoment nämnda koppling överför understiger det vridmoment som nämnda förbränningsmotor (101) maximalt kan avge vid tomgängsvarvtal, - nämnda koppling öppnas med nämnda första hastighet till en position väsentligen motsvarande en position där kopplingen (106) maximalt kan överföra det vridmoment som nämnda koppling överför när öppning av kopplingen påbörjas. 10 15 20 25 30 534 112 13

5. Metod enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda första position bestäms med hjälp av en kopplingskaraktäristik.

6. Metod enligt nágot av kraven 1-5, varvid nämnda andra hastighet utgör maximalt 3/4 av nämnda första hastighet.

7. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden enligt nagot av patentkraven 1-6.

8. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 7, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

9. System för öppning av en automatiskt styrd koppling (106) vid ett fordon, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor (101) för generering av drivkraft för överföring till àtminstone ett drivhjul (113, 114) via nämnda koppling och en växellåda (103), kännetecknat av att det innefattar organ för att: - med en första hastighet, öppna nämnda koppling àtminstone till en första position, väsentligen motsvarande en position där kopplingen maximalt kan överföra det vridmoment som nämnda förbränningsmotor maximalt kan avge vid tomgàngsvarvtal, och - frán nämnda första position öppna nämnda koppling med en andra hastighet, varvid nämnda andra hastighet är lägre än nämnda första hastighet.

10. Fordon, kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 9.