SE534111C2 - Metod och system för styrning av en koppling - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig en metod för styrning av enautomatiskt styrd koppling vid start av ett fordon (100) påett underlag, varvid namnda fordon (100) innefattar enförbranningsmotor för generering av drivkraft för överföringtill åtminstone ett drivhjul, och varvid namnda fordon (100)innefattar ett gasreglage för begaran av drivkraft från namndamotor, dar storleken av den från motorn begarda drivkraftenstyrs av en förare av fordonet medelst namnda gasreglage.Metoden innefattar steget att, nar ett första kriterium för enrepresentation av namnda drivhjuls grepp mot namnda underlagar uppfyllt, - öppna namnda automatiskt styrda koppling om föraren medelstnamnda gasreglage minskar begaran av drivkraft från namnda motor. Fig. 4

Description

l0 15 20 25 30 5234 1 11 genom att öka den till drivhjulen pàförda kraften, företrädesvis med en relativt hög växel ilagd, till dess att drivhjulen spinner loss, varvid föraren omedelbart släpper gaspedalen och trampar ur kopplingen så att fordonet rullar tillbaka, varvid proceduren upprepas när den i motsatta riktningen págáende rörelsen avstannat. Genom att pá detta sätt försätta fordonet i gungning kan till slut tillräcklig kraft erhållas för att få upp fordonet ur gropen/sänkan.

Tack vare att tunga fordon redan vid tomgàngsvarvtal har ett högt tillgängligt vridmoment kan gungningsfunktionen ofta utföras genom att enbart använda kopplingen, varvid drivkraft páförs drivhjulen genom att föraren släpper upp kopplingen och varvid kopplingen sedan snabbt nertrycks när drivhjulen börjar spinna sà att fordonet kan rulla tillbaka ner i gropen/sänkan och upp pà gropens/sänkans motsatta sida. När sedan den at motsatt hàll riktade rörelsen har avstannat kan, med hjälp av kopplingen, drivkraft på nytt páföras drivhjulen när fordonet áter börjar röra sig i den första riktningen för att därmed försöka uppnå en högre hastighet än vid föregående försök att komma upp ut gropen/sänkan. Förfarandet (gungningen) upprepas sedan till dess att fordonet kommit loss fràn gropen/sänkan eller behov av ytterligare hjälp konstaterats.

Det har blivit allt vanligare med automatiskt växlande växellådor i tunga fordon. Dessa växellådor utgörs dock vanligtvis inte av automatväxellàdor i traditionell bemärkelse, utan av styrsystemstyrd växling av ”manuella” växellådor, dels på grund av att manuella växellådor är väsentligt billigare att framställa, men också pà grund av att dessa har högre verkningsgrad. 10 15 20 25 30 534 '|'l'| I en typ används en kopplingspedal av föraren för att starta fordonet från stillastående, medan all övrig växling kan utföras av fordonets styrsystem, varvid kopplingen överhuvudtaget inte används, utan istället utförs växlingarna ”momentlöst”, dvs. det fràn motorn levererade momentet justeras till en lämplig nivà för att reducera det moment som överförs vid de relevanta växlarnas ingreppspunkt. Vid denna typ av drivlinor har sàledes föraren tillgång till en kopplingspedal, varvid föraren också kan utföra gungningsfunktionen enligt ovan.

Det är dock även vanligt förekommande att fordon med en växellåda av ovanstående typ är utrustade med en helt automatiskt styrd koppling, varvid föraren endast har tillgång till gaspedal och bromspedal. Vid en normal ivägkörning med ett fordon utrustat med automatiskt styrd koppling kommer fordonets styrsystem att stänga kopplingen helt när föraren trycker pà gaspedalen. Kopplingen öppnas sedan inte förrän föraren trycker pá bromsen och motorvarvtalet har sjunkit till tomgàngsvarvtal. Detta har nackdelen att, vid ett gungningsförfarande, kommer motorns tröghetsmoment, fram till dess att kopplingen har öppnat, att bromsa fordonets tillbakarullning och därmed minska effekten av gungningsfunktionen och i värsta fall förhindra lyckad ivägkörning med fordonet.

Det existerar således, åtminstone vid vissa situationer, ett behov av en förbättrad metod för att, vid fordon med en automatiskt styrd koppling, starta fordon som har fastnat.

Samanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod för styrning av ett fordon vid start 10 15 20 25 30 5234 1 11 av nämnda fordon som löser ovanstående problem. Detta syfte uppnås med en metod enligt patentkrav l.

Föreliggande uppfinning hänför sig till en metod för styrning av en automatiskt styrd koppling vid start av ett fordon pà ett underlag, varvid nämnda fordon innefattar en förbränningsmotor för generering av drivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul, och varvid nämnda fordon innefattar ett gasreglage för begäran av drivkraft från nämnda motor, där storleken av den fràn motorn begärda drivkraften styrs av en förare av fordonet medelst nämnda gasreglage.

Metoden innefattar steget att, när ett första kriterium för en representation av nämnda drivhjuls grepp mot nämnda underlag är uppfyllt, öppna nämnda automatiskt styrda koppling om föraren medelst nämnda gasreglage minskar begäran av drivkraft fràn nämnda motor.

Detta har fördelen att motorn kan frikopplas fràn övriga drivlinan sä fort föraren minskar begäran av drivkraft, vilket i sin tur har fördelen att, t.ex. när föraren försöker starta fordonet fràn en grop/sänka och drivhjulen tappar greppet, motorns tröghetsmoment, när motorn har frikopplats fràn övriga drivlinan genom öppning av kopplingen, inte komer att påverka den rotationsriktningsväxling drivhjulen genomgàr när fordonet börjar rulla tillbaka ner i gropen/sänkan, varför tillbakarullningen också kan nyttjas maximalt.

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

Kortfattad beskrivning av ritningarna 10 15 20 25 30 534 111 Fig. l 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 exempelkopplingsfunktion enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar en exempelmetod enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av exenelutföringsformer Sàsom nämnts ovan är det för en fordonsförare svårt att vid ett fordon med automatkoppling få en gungningsfunktion att fungera precis såsom önskat eftersom föraren inte direkt kan påverka förloppet med hjälp av en kopplingspedal.

Föreliggande uppfinning löser detta med hjälp av en metod där, till skillnad frán den kända tekniken, föraren kan pàverka kopplingens öppning/stängning pà önskat sätt trots att kopplingspedal saknas.

Fig. 1 visar en exempeldrivlina i ett fordon 100 enligt den första exempelutföringsformen 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 innefattar en förbränningsmotor 101, vilken pà ett sedvanligt sätt är förbunden med en växellàda 103 via en koppling 106.

Fordonet innefattar vidare drivaxlar 104, 105, vilka är förbundna med fordonet drivhjul 113, 114, och vilka drivs av 10 15 20 25 30 5234 1'|1 en från växellådan 103 utgående axel 107 via en axelväxel 108, såsom t ex en sedvanlig differential.

Kopplingen 106 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 pà 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 komer styrenhetens 116 styrning av kopplingsaktuatorn 115 sannolikt att t.ex. bero av information som t.ex. mottas från en eller flera ytterligare styrenheter.

Metoden enligt föreliggande uppfinning kan med fördel implementeras som ett datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en styrenhet åstadkommer att nämnda styrenhet utför metoden enligt uppfinningen. Datorprogrammet kan vara lagrat i ett datorläsbart medium, såsom t.ex. något ur gruppen 10 15 20 25 30 534 111 innefattande: ROM (Read~Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically EPROM) och hàrddiskenhet I fallet med en manuellt växlad bil, eller vissa typer av automatiskt växlade ”manuella” växellådor enligt ovan, styrs kopplingsaktuatorn, direkt eller indirekt, av föraren med hjälp av en kopplingspedal (ej visad) istället för att den styrs av automatiskt av styrsystemet enligt ovan. Dessa eller liknande typer av växellàdor används ofta i tunga fordon där kopplingen endast behöver nyttjas start av fordonet, varvid sedan under körning växling sker automatiskt utan att öppna kopplingen genom att anpassa moment och varvtal för motorns utgående axel till moment och varvtal för växellàdans ingående axel. Även vid denna typ av fordon kan således föraren fortfarande använda kopplingen för att åstadkomma önskad gungningsfunktion där så befinns nödvändigt.

Vid fordon av den i fig. l visade typen, däremot, där kopplingen styrs helt automatiskt och ingen kopplingspedal således finns tillgänglig för föraren, blir handhavandet vid manuell gungning lidande. Även om detta hjälpligt kan åstadkommas, t.ex. genom att släppa gaspedalen och föra växelföraren till neutralläge varvid fordonet kan rulla i motsatt riktning, och sedan äter ilägga en växel och trycka pà gaspedalen, gör detta det svårare för föraren att åstadkomma önskad gungningsfunktion där alltsà flera moment krävs för att åstadkomma àterrullning med mindre harmonisk gungning som resultat.

Föreliggande uppfinning löser detta genom att vid gungning ändra det sätt pä vilket kopplingen styrs jämfört med hur kopplingen styrs vid normalt framförande av fordonet. I fig. 2 10 15 20 25 30 5234 11 1 visas schematiskt en normal kopplingsfunktion för en automatiskt styrd koppling.

I det i fig. 2 visade diagrammet betecknar heldragen linje motorvarvtal, prickad linje betecknar varvtalet för växellàdans ingående axel och streckad linje betecknar kopplingens läge. Diagrammets y-axel visar således varvtal för heldragen och prickad linje, samt kopplingslamellens rörelselängd. Vid normal start från stillastående ligger motorns varvtal på tomgångsvarvtal nl, och kopplingen befinner sig i helt öppen position po. Position po representerar helt öppen koppling, position pl representerar helt stängd koppling och position pz representerar kopplingens kontaktpunkt, dvs. det läge där kopplingslamellen börjar kontakta motorns utgående axel för att därmed börja överföra vridmoment (drivkraft) över kopplingen.

Vid tiden till t=t1 påbörjas start av fordonet genom att stängning av kopplingen påbörjas. När således kopplingslamellen når positionen p; vid t=t2 börjar växellådans ingående axel att rotera. Kopplingen stängs sedan till en position pg, vilken representerar en position där kopplingen är så pass stängd att den klarar av att överföra det vridmoment som motorn maximalt kan ge vid tomgångsvarvtal nj. Denna kopplingsposition, som uppnås vid tiden t=t3 bibehålls därför till tiden t=t4 där växellädans ingående axel när motorns tomgångsvarvtal nl, varvid således inget slipp över kopplingen längre föreligger. Vid tiden t=t4 börjar därför ökning av motorvarvtalet samtidigt som kopplingen stängs helt och fordonet accelereras till ett motorvarvtal motsvarande en av föraren (t.ex. med hjälp av gaspedalen) begärd drivkraft. lO 15 20 25 30 534 111 Om föraren sedan, vid t = t5, släpper gaspedalen komer fordonet motorbromsas med stängd koppling ner till tomgàngsvarvtalet n¿, se t=t6. När motorvarvtalet nått tomgàngsvarvtalet ni hàlls detta varvtal med stängd koppling till dess att annat begärs fràn föraren (tunga fordon är normalt kapabla att avge så pass högt vridmoment vid tomgàngsvarvtal att detta kan bibehàllas även vid åtminstone en viss uppförslutning). I stället för att vid tiden t=t5 ligga kvar med kopplingen i stängd position kan alternativt kopplingen öppnas. Att ligga kvar med stängd koppling har dock fördelen att motorn ligger och driver, vilket kan vara att föredra vid t.ex. kökörning, varvid föraren ej behöver sitta med foten på gaspedalen för att fordonet ska förflytta sig framát.

Enligt föreliggande uppfinning, däremot ändras det sätt pa vilket kopplingen styrs när t.ex. en gungningsfunktion föreligger.

En metod 400 enligt föreliggande uppfinning exemplifieras i fig. 4 och kopplingens beteende enligt föreliggande uppfinning àskàdliggörs i fig. 3, där kopplingen fungerar precis som i fig. 2 fram till tidpunkten t5. Om en gungningssituatíon föreligger, steg 401, och föraren nedtryckt gaspedalen i syfte att söka komma loss ur en grop/sänka och nedtrycker gaspedalen till dess att hjulen börjar spinna, kommer föraren att släppa gaspedalen, steg 402, när hjulen börjar spinna. Istället för att motorvarvtalet motorbromsas ned till tomgàngsvarvtal enligt fig. 2 öppnas kopplingen enligt uppfinningen direkt, steg 403, när föraren släpper gaspedalen. Kopplingen öppnas företrädesvis så snabbt som möjligt varvid motorn direkt frikopplas fran övriga drivlinan, vilket har fördelen att motorns tröghetsmoment inte kommer att pàverka den 10 15 20 25 30 5234 1'11 10 rotationsriktningsväxling drivhjulen genomgár när fordonet börjar rulla tillbaka ner i gropen/sänkan, varför tillbakarullningen ocksa kan nyttjas maximalt. Detta visas i figuren av att varvtalet för växellàdans ingående axel sjunker snabbt och blir negativt när fordonet börjar röra sig i motsatt riktning.

När sedan fordonet nått gropens/sänkans motsatta sida och bromsas upp mot denna nedtrycker föraren gaspedalen igen när fordonet äter stannat, varvid kopplingen stängs och drivmoment páläggs drivhjulen enligt ovan. Sàledes kan föraren enligt föreliggande uppfinning gunga fordonet med hjälp av gaspedalen precis pà samma sätt som tidigare kunnat utföras med hjälp av kopplingspedalen trots att kopplingspedal i detta fall saknas.

I stället för användning av gaspedalen vid gungning av fordonet kan även andra typer av gasreglage användas, såsom t.ex. ett pà instrumentbrädan anordnat och handmanövrerat vred eller en Spak.

Föreliggande uppfinning används således vid en situation där ett gungningsbehov föreligger. Bestämningen av huruvida ett gungningsbehov föreligger kan bestämmas på flera sätt. T.ex. kan detta bestämmas automatiskt av styrsystemet genom att detektera att fordonets drivhjul roterar samtidigt som icke- drivande hjul står still.

Denna bestämning kan till exempel utföras med hjälp av en på växellàdans utgàende axel anordnad givare 120 (se fig. 1), där den frán givaren 120 avgivna signalen representerar den utgående axelns rotationshastighet. Alternativt kan en eller flera hjulhastighetssensorer 122-125 användas (t.ex. kan fordonets samtliga hjulhastighetssensorer användas vid 10 15 20 25 30 5134 1 11 ll bestämningen för att erhálla en sà korrekt bestämning som möjligt) .

Styrsystemet kan i detta läge vara anordnat att aktivera gungningsfunktionen och, företrädesvis, uppmärksamma föraren pà detta, t.ex. genom aktivering av en varningslampa eller genom avgivande av ljudsignal eller pà annat tillämpligt sätt.

Föraren vet dä hur fordonet kommer att bete sig när gaspedalen släpps. Fordonets styrsystem kan vidare vara anordnat att detektera när ett gungningsbehov inte längre föreligger, t.ex. genom att bestämma att fordonets icke-drivande hjul roterar med väsentligen samma hastighet som fordonets drivhjul, eller att de icke-drivande hjulen har uppnått en viss förutbestämd hastighet. När så är fallet kan kopplingsfunktionen vara anordnat att automatiskt ätergà till ”normal drift”.

I stället för att styrsystemet automatiskt detekterar gungningsbehov kan gungningsmoden vara anordnad att aktiveras av föraren, t.ex. genom en knapptryckning eller tillämplig inmatning via t.ex. ett MMI-gränssnitt. Den automatiska detekteringen av gungningsbehovet har dock fördelen att gungningsmod inte behöver aktiveras manuellt, utan denna detektering sker automatiskt och möjliggör gungning vid behov samtidigt som fordonet kommer att uppträda precis som vanligt sä fort normal körsituation föreligger.

Den automatiska detekteringen av att ett gungningsbehov föreligger kan även utföras på andra sätt än att jämföra rotationshastigheten för icke~drivande hjul med drivande hjul.

T.ex. kan drívhjulens rotationshastighetsökning med tiden bestämmas (med hjälp av sensorn 120 och/eller sensorerna 120 och/eller 121), varvid om denna rotationshastighetsökning plötsligt ökas markant kan antas att drivhjulen tappat 10 15 20 25 5234- 1 11 l2 kontakten med underlaget och att ett gungningsbehov därmed föreligger. Alternativt kan en gungningssituations anses föreligga om en rotationshastighet för nämnda drivhjul har uppnått en första hastighet inom en viss tid från stillastående, vilken annars inte skulle ha kunnat uppnås pà sà pass kort tid.

Istället för att gaspedalen helt måste uppsläppas för att kopplingen ska öppnas enligt föreliggande uppfinning öppnas, i en utföringsform, kopplingen direkt sà fort föraren lättar pà gaspedalen, och en minskning i begärd drivkraft därmed uppstår.

Enligt ytterligare en alternativ utföringsform räcker det att släppa upp gaspedalen så pass mycket att den t.ex. befinner sig inom en viss del av dess rörelseregion, sásom t.ex. den l/10, 1/5, l/3 eller % av rörelseregionen som ligger närmast det ändläge där ingen drivkraft begärs av föraren.

Vidare, i en utföringsform öppnas kopplingen så snabbt som möjligt för att därmed så snabbt som möjligt minska inverkan av motorns tröghetsmoment pà áterrullningen. Kopplingen kan dock vara anordnad att öppnas med en långsammare hastighet än den som styrsystemet maximalt kan åstadkomma, dock bör kopplingen fortfarande öppnas "snabbt".

Claims (14)

10 15 20 25 30 534 '|'|'| 13 Patentkrav

1. Metod för styrning av en automatiskt styrd koppling vid start av ett fordon (100) pà ett underlag, varvid nämnda fordon (100) innefattar en förbränningsmotor för generering av drivkraft för överföring till átminstone ett drivhjul, och varvid nämnda fordon (100) innefattar ett gasreglage för begäran av drivkraft fràn nämnda motor, där storleken av den fràn motorn begärda drivkraften styrs av en förare av fordonet medelst nämnda gasreglage, kännetecknad av att metoden innefattar steget att, när ett första kriterium för en representation av nämnda drivhjuls grepp mot nämnda underlag är uppfyllt, - öppna nämnda automatiskt styrda koppling om föraren medelst nämnda gasreglage minskar begäran av drivkraft fràn nämnda motor.

2. Metod enligt krav 1, varvid nämnda första kriterium utgör en bestämning av om nämnda drivhjul har tappat greppet mot nämnda underlag.

3. Metod enligt nàgot av kraven 1 eller 2, varvid nämnda första kriterium utgör en bestämning av om en rotationshastighet för nämnda drivhjul har uppnått en första hastighet.

4. Metod enligt nàgot av kraven 1-3, varvid nämnda första kriterium utgör en bestämning av om en rotationshastighetsskillnad mellan nämnda drivhjul och åtminstone ett pà fordonet (100) anordnat icke-drivande hjul uppfyller ett andra kriterium. 10 15 20 25 30 5534- 1 11 14

5. Metod enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda representation av greppet mot underlaget utgörs av en bestämning av en rotationshastighetsförändring över tiden för nämnda drivhjul.

6. Metod enligt något av föregående krav, varvid nämnda gasreglage är manövrerbart mellan ett första ändläge och ett andra ändläge, där nämnda drivkraftbegäran är beroende av gasreglagets position.

7. Metod enligt krav 6, varvid àterfjädringsorgan vid tryckavlastning återför nämnda gasreglage till nämnda första ändläge.

8. Metod enligt krav 6 eller 7, varvid nämnda koppling öppnas när nämnda gaspedal vid rörelse i riktning mot nämnda första ändläge, har nätt en position där gasreglaget befinner sig på maximalt ett första avstånd från nämnda första ändläge.

9. Metod enligt något av föregående krav, varvid nämnda gasreglage utgörs av en gaspedal.

10. lO. Datorprogram innefattande Pkogramkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden enligt något av patentkraven l-9.

11. ll. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 10, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

12. System för styrning av en automatiskt styrd koppling vid start av ett fordon (100) på ett underlag, varvid nämnda fordon (100) innefattar en förbränníngsmotor för generering av 10 15 534 '|'|'l 15 drivkraft för överföring till åtminstone ett drivhjul, och varvid nämnda fordon (100) innefattar ett gasreglage för begäran av drivkraft frán nämnda motor, där storleken av den fràn motorn begärda drivkraften är anordnad att styras av en förare av fordonet medelst nämnda gasreglage, kännetacknat av att systemet innefattar organ för att, när ett första kriterium för en representation av nämnda drivhjuls grepp mot nämnda underlag är uppfyllt, - öppna nämnda automatiskt styrda koppling om föraren medelst nämnda gasreglage minskar begäran av drivkraft från nämnda mOtOI' .

13. System enligt krav 12, varvid nämnda gasreglage är manövrerbart mellan ett första ändläge och ett andra ändläge, där nämnda drivkraftbegäran är beroende av gasreglagets position.

14. Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett system enligt nagot av kraven 12-13.