SE520400C2 - Farthållare i motorfordon - Google Patents

Description

520 400 2 ovan beskrivna metod finns en osäkerhet i systemet som får påtagliga konsekvenser i form av en inte fullgod farthållningsfunktion , ojämna accelerationsförlopp, onö- digt stora avgasutsläpp.

I dagsläget fungerar farthållare så att de kontrollerar ett gaspådrag eller ett broms- ningsförfarande, vilket beskrivs i US589473l, tills det att en vald och given målhas- tighet är uppnådd. I praktiken betyder det att då ett fordon färdas i en nedförsbacke med en viss överhastighet, relativt målhastigheten, så kommer farthållaren försöka bromsa ned fordonet till målhastigheten, oavsett vilken väglutriing som faktiskt fö- religger efter nedförbackens slut. Detta innebär att om det direkt efter nedförsbacken fmns en uppförsbacke och fordonet bromsats ner till målhastigheten så kommer for- donet, om backen är tillräckligt brant, att få en underhastighet. Farthållaren kommer i detta läge att kompensera genom att kraftigt öka gaspådrag och genomföra en ner- växling. Ett armat exempel på samma problematik är ett fall, i det första exemplets förlängning, där ett fordon färdas i en uppförsbacke med en underhastighet och når ett krön där ett fortsatt gaspådrag kommer att ge en överhastighet vid en efterföljan- de nedförsbacke, varpå fordonet kommer att tvingas börja bromsa för att åter nå inålhastigheten.

Det finns idag andra typer av farthållare, t.ex. sådana som utnyttjar radar och anpas- sar fordonshastighet till framförvarande traflk, eller olika transpondrar, belägna i t.ex. vägskyltar. I båda fallen ändras fordonets målhastighet kontinuerligt beroende på omgivande trafik, väderförhållande, vilttillgång, eller andra dynamiska eller slumpmässiga parametrar.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett motordrivet fordon av i inledningen angivet slag, som undanröjer ovan nämnda problem genom att tillhan- dahålla ett system och metod som med hjälp av en farthållningsfunktion styr gaspå- drag och bromsning, där bromsningen sker med t.ex. tillsatsbromsar, för att erhålla en för fordonet lägre bränsleförbrukning. Vidare erhålls lägre ljud- och avgasemís- sioner, jämnare accelerationer och behagligare farthållning. 10 15 20 kw 30 520 400 3 Detta uppnås enligt uppfinningen genom att styrenheten är anordnad att med inma- tade parametrar och därmed åtminstone kännedom om målhastighet, väglutning och gasreglageläge minska fordonets gaspådrag i de fall fordonet har underhastighet och gravitationen kan accelerera detsamma samt utnyttja fordonets rörelseenergi, genom att frånkoppla tillsatsbromsar, i de fall då fordonet har en överhastighet och gravita- tionen kan retardera fordonet.

I ett föredraget utförande är den andra styrenheten anordnad att under nämnda förut- sättningar göra data simuleringar för en längre tid framåt räknat (30 sekunder eller mer), där information om momentan position erhålls med hjälp av GPS och vidare där framtida positioner ges av information från en elektronisk karta. Denna metod kan lätt identifiera extrempunkter för en framtida färdväg.

I en andra utföringsforrn kan, med hjälp av elektronik och givare, uppskattningar (extrapoleringar) om vägens lutning göras och på så sätt få information om fordo- nets omgivande topologi och en framtida position.

Föreliggande uppfinning är företrädelsevis, men inte begränsad till, avsedd för au- tomatiserade manuella transmissioner. En väsentlig skillnad mot refererad, känd teknik (Automated Power Transmission) är att växlingarna här sker med kraftav- brott. Det är sålunda klart fördelaktigt att använda systemet då det i dagsläget inte är säkert att en uppväxling i en uppförsbacke lyckas även om drivkraften teoretiskt sett räcker till eftersom om växlingen tar för lång tid kommer dragfordonet att retardera för mycket.

Med hänvisning till de två fallen (underhastighet i uppförsbacke och överhastighet i utförsbacke) som exemplifierades tidigare skulle föreliggande uppfinning i princip kunna sammanfattas som följer: l) På förarens begäran kan med hjälp av elektronik och data från givare den andra styrenheten , på ett av en datasimulering grundat beslut, deaktivera an- 10 15 20 v25 30 520 400 4 satta tillsatsbromsar som i annat fall skulle ge ett bromsande moment då fordonet utan bromsande moment skulle få minskad bränsleförbrukning och/eller ökad me- delhastighet. 2) På förarens begäran kan med hjälp av elektronik och data från givare den andra styrenheten, på ett av en datasimulering grundat beslut, anpassa en fart- hållares gaspådrag till fordonets momentana såväl som den närmsta framtidens (30 sekunder eller mer) färdmotstånd.

För att ytterligare beskriva föreliggande uppfinning följer nedan några exempel på tillämpningar.

Den andra styrenheten är med hjälp av elektronik och givare anordnad att begränsa farthållarens gaspådrag vid stora hastighetsavvikelser och då vägen lutar utför.

Den andra styrenheten är med hjälp av elektronik och givare anordnad att applicera gaspådrag då fordonets hastighet är större än den av farthållaren inställda och for- donet möter en uppförsbacke i vilken fordonets hastighetsreduktion skulle bli så stor att det av motorn maximala motormomentet inte orkar accelerera fordonet innan fordonets hastighet sjunkit till målhastigheten.

Den andra styrenheten är med hjälp av elektronik och givare anordnad att anpassa gaspådrag, då fordonet närmar sig en uppförsbackes slut, och där fordonets hastig- het är mindre än målhastigheten, så att en gradvis anpassning till ett framtida, mind- re gaspådrag genomförs.

Den andra styrenheten är med hjälp av elektronik och givare anordnad att anpassa gaspådraget, då fordonet närmar sig en nedförsbackes början, så att en gradvis an- passning till det framtida, mindre gaspådraget, d.v.s. det gaspådrag som tillsammans med gravitation och färdmotstånd accelererar fordonet till målhastigheten inom en förutbestämd tid, genomförs. 10 15 20 v25 30 520 400 5 Den andra styrenheten är med hjälp av elektronik och givare anordnad att anpassa eventuellt ansatta tillsatsbromsar och eventuellt gaspådrag, då fordonet närmar sig en nedförsbackes slut, till ett framtida, större gaspådrag som erfordras för att kunna hålla målhastigheten.

Den andra styrenheten är med hjälp av elektronik och givare anordnad att anpassa eventuellt ansatta tillsatsbromsar och eventuellt gaspådrag, då fordonet närmar sig en nedförsbackes slut, så att en tillfällig fartölcning, vars maximala nivå är förutbe- stämd i den andra styrenheten, tillåts.

Den andra styrenheten är med hjälp av elektronik och givare anordnad att från- koppla tillsatsbromsama, då fordonet närmar sig en uppförsbacke, och där fordonets hastighet är större än målhastigheten, för att inte bromsa bort energi eftersom fordo- nets retardation i uppförsbacken anpassar fordonets hastighet till målhastigheten.

I beskrivningen ovan, och vidare nedan, framgår att olika inputs inmatas i, och data- simuleringar utförs av, den andra styrenheten. Självklart kan även detta utföras i den första styrenheten eller på arman fysisk plats som är anordnad för kommunikation med den andra styrenheten.

Uppfinningen beskrives närmare med hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där figur 1 visar en schematisk framställning av en utföringsform av ett drivaggregat enligt uppfinningen , figur 2 kopplingen och växellådan i figur 1 i förstorad skala och figur 3 en översikt av inputs till den andra styrenheten.

I figur 1 betecknar 1 en sexcylindrig förbränningsmotor, tex en dieselmotor, vars vevaxel 2 är kopplad till en generellt med 3 betecknad enskivig torrlamellkoppling, vilken är innesluten i en kopplingskåpa 4. I stället för en enskivig lamellkoppling kan en tvåskivig koppling användas. Vevaxeln 2 är ovridbart förbunden med kopp- lingens 3 kopplingshus 5, medan dess lamellskiva 6 är ovridbart förbunden med en ingående axel 7, som är roterbart lagrad i huset 8 hos en generellt med 9 betecknad 10 15 20 ,ß 30 520 400 6 växellåda. I huset 8 är en huvudaxel 10 och en mellanaxel ll roterbart lagrade. Vi- dare illustreras en första styrenhet 48 för styrning av motorn, en andra styrenhet 45 för styrning av transmissionen samt en manuell växelväljare 46, kopplad till den andra styrenheten 45. Från den andra styrenheten styrs, via den första styrenheten 48, tillsatsbromsar 60. Tillsatsbromsama kan t.ex. vara av typerna kompressions- bromsar eller avgasbromsar. Den första och andra styrenheten (48 resp. 45) är an- passade för kommunikation med varandra.

Såsom tydligast framgår av figur 2 är ett kugghjul 12 roterbart lagrat på den ingåen- de axeln 7 och låsbart på axeln med hjälp av en med synkroniseringsorgan försedd kopplingshylsa 13, vilken är ovridbart men axiellt förskjutbart lagrad på ett med den ingående axeln ovridbart förbundet nav 14. Med hjälp av kopplingshylsan 13 är även ett på huvudaxeln 10 roterbart lagrat kugghjul 15 låsbart relativt den ingående axeln 7. Kugghjulen 12 och 15 ingriper med kugghjul 16 resp. 17, som är ovridbart förbundna med mellanaxeln 11. På mellanaxeln 11 är ytterligare kugghjul 18, 19 och 20 vridfast anordnade, vilka ingriper med på huvudaxeln 10 roterbart lagrade kugghjul 21, 22 resp. 23, som är låsbara på huvudaxeln med hjälp av kopplingshyl- sor 24 resp. 25, vilka i det visade utföringsexemplet saknar synkroniseringsanord- ningar. På huvudaxeln 10 är ett ytterligare kugghjul 28 roterbart lagrat och ingriper med ett på en separat axel 29 roterbart lagrat mellankugghjul 30, vilket i sin tur in- griper med mellanaxelkugghjulet 20. Kugghjulet 28 är låsbart på sin axel med hjälp av en kopplingshylsa 26.

Kugghjulsparen 12, 16 och 15, 17 samt kopplingshylsan 13 bildar en splitväxel med ett lågväxelsteg LS och ett högväxelsteg HS. Kugghjulsparet 15, 17 bildar även till- sammans med kugghjulsparen 21, 18, 22, 19, 23, 20 och 28, 30 en basväxellåda med fyra växlar framåt och en backväxel. På huvudaxelns 10 utgångsände är ett kugghjul 31 vridfast anordnat, vilket bildar solhjulet i en med 32 beteclcnad, två- växlad rangeväxel av planettyp, vars planethjulsbärare 33 är vridfast förbunden med en axel 34, som bildar växellådans utgående axel. Rangeväxelns 32 planethjul 35 ingriper med ett ringhjul 36, som med hjälp av en kopplingshylsa 37 är låsbart rela- 10 15 20 _ß 30 520 400 7 tivt växellådshuset 8 för lågrange LR och relativt planethjulsbäraren 33 för högrange HR. Kopplingshylsan 37 har även ett mellan växellägena LR och HR liggande neu- tralläge NR, i vilket den utgående axeln 34 är frikopplad från huvudaxeln 10.

Kopplingshylsorna 13, 24, 25, 26 och 37 är förskjutbara såsom pilarna visari fig. 2, varvid de i anslutning till pilarna visade växelstegen erhålles. Förskjutningen åstad- kommes med i fig. 2 schematiskt antydda servodon 40, 41, 42, 43 och 44, som kan vara elektropneumatiskt manövrerade kolv-cylinderanordningar av den typ, som ut- nyttjas i en växellåda av ovan beskrivet slag, vilken marknadsförs under beteckning- en Geartronic®. Servodonen styrs av en andra elektronisk styrenhet 45 (fig. 1), in- nefattande en mikrodator, i beroende av i styrenheten inmatade signaler represente- rande olika motor- och fordonsdata, som omfattar åtminstone motorvarvtal, for- donshastighet, kopplings-och gaspedalläge samt, i förekommande fall, motorbroms till-från, när en till den andra styrenheten 45 kopplad elektronisk växelvåljare 46 står i sitt automatläge. När väljare står i läge för manuell växling sker växlingen på förarens kommando via växelväljaren 46. Den andra styrenheten 45 kan även styra även bränsleinsprumingen, d.v.s. motorvarvtalet, i beroende av gaspedalläget samt lufttillförseln till en elektropneumatisk kolv-cylinderanordning 47, medelst vilken kopplingen 3 inkopplas och frikopplas.

Den andra styrenheten 45 är på känt sätt programmerad, så att den håller kopplingen 3 inkopplad, när fordonet står stilla och växelväljaren 46 ligger i neutralläget. Detta betyder att motorn driver den ingående axeln 7 och därmed också mellanaxeln, me- dan den utgående axeln 34 är frikopplad. Eventuella av mellanaxeln drivna tillsats- aggregat, tex en Oljepump för växellådans Smörjning, drivs i detta läge. Den andra styrenheten 45 är vidare programmerad att, då fordonet står stilla och växelväljaren flyttas från neutralläget till ett växelläge, antingen till ett läge för automatväxling eller till ett läge med av föraren vald startväxel, först frikoppla kopplingen 3, sedan bromsa mellanaxeln 11 till stopp med hjälp av den i figur 2 antydda mellanaxel- bromsen 50, som kan vara en i och för sig kand, av den andra styrenheten 45 styrd 10 15 20 25 520 400 8 bromsanordning. Med mellanaxeln 11 bromsad till stopp eller i varje fall åtminstone i det närmaste till stopp initierar den andra styrenheten 45 nu växling i basväxellå- dan till en växel, som ges av automatiken eller av föraren vald totalväxel. När föra- ren efter iläggning av växeln ger gas, fungerar gaspedalen som en omvänd kopp- lingspedal, vilken via styrenheten successivt ökar kopplingsingreppet med ökande gaspådrag.

Figur 3 illustrerar schematiskt input som den andra styrenheten 45 behöver för att kunna fatta ett beslut om strypning av bränsletillförsel eller bromsning av fordonet i enlighet med föreliggande uppfinning. Med ett reglage 300 för manuell på- eller frånkoppling av föreliggande funktion kan föraren aktivt välja förfarande. Reglaget 300 är anpassat för kommunikation med den andra styrenheten 45. En elektronisk karta 340, t.ex. lagrad på en CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), inne- fattar för en av den andra styrenheten utförd datasimulering nödvändig information om en regions topologi, d.v.s. åtminstone gradienter eller höjdvärden för färdväg, t.ex. med en havsnivå som referens. Datasimuleringen innefattar, från mätare och givare 310 sända, parametrar 320, som man enligt känd teknik kan erhålla. Dessa utgörs åtminstone av fordons- eller tågvikt, momentan fordonshastighet, utväxlingar, verkningsgrader, motorvarvtal, gasreglageläge (även gasreglagelägesförändringar), momentan position, väglutriing (ej från elektronisk karta), omgivningstemperatur (som påverkar bränsle/luftblandning), körmotstånd samt motorns dynamik. Med nödvändig information kan den andra styrenheten 45 beräkna (simulera över en viss, förutbestämd tid) bl.a. uppskattad, framtida, erfordrad acceleration (eller retarda- tion) och bränsleförbrukning. Vidare visas en symbol för en GPS 330 som kommu- nicerar med den andra styrenheten, möjligen även genom givarna 310. Som output från den andra styrenheten 45 sänds ett beslut 350, d.v.s. en styrning av t.ex. till- satsbromsama 60 eller för fordonet givet gaspådrag.

Claims (13)

10 15 20 25 30 520 400 9 Patentkrav

1. Motordrivet fordon innefattande en förbränningsmotor, och en elektronisk styr- enhet (48) för styrning av motorn, i beroende av inställningen hos ett manuellt gas- reglage, en elektronisk styrenhet (45) för styrning av en transmission i beroende av inställt läge hos en manuell växelväljare (46), kännetecknat av att den ena styren- heten är anordnad att med inmatade parametrar och därmed åtminstone kärmedom om fordonets målhastighet, omgivande topologi och gasreglageläge minska gaspå- drag i de fall fordonet, relativt en målhastighet, har en underhastighet och gravita- tionen frarnledes kan accelerera detsamma, samt utnyttja fordonets rörelseenergi, i de fall då fordonet har en överhastighet och gravitationen framledes kan retardera fordonet.

2. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten är an- ordnad att bestämma momentan fordonsposition med en GPS (350) (Global Positio- ning System) utrustning, som är kopplad till den ena styrenheten.

3. Motordrivet fordon enligt krav 2, kännetecknat av att den ena styrenheten är an- ordnad att från en elektronisk karta (340) delges information om fordonets omgi- vande topologi.

4. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten är an- ordnad att delges information från givare (3l0),0ch åtminstone med kärmedom om momentan fordonsposition, hastighet och väglumirig genom beräkning extrapolera en för fordonet framtida position.

5. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att motorn är kopplad till en koppling (3) och automatiserad transmission (9) mellan motorn och drivhjul hos fordonet och är försedd med åtminstone en tillsatsbroms. 10 15 20 25 30 520 400 10

6. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att gasreglagelägets derivata och acceleration, momentant eller extrapolerat värde, även i kombination med en farthållningsfiinktion , representerande förarens intentioner, är parametrar i en data- simulering kopplad till en växelvalsstrategi.

7. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten med hjälp av elektronik och givare är anordnad att begränsa en farthållares gaspådrag vid stora hastighetsavvikelser och då vägen lutar utför.

8. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten med hjälp av elektronik och givare är anordnad att applicera gaspådrag då fordonets has- tighet är större än den av en farthållares inställda och fordonet möter en uppförs- backe, i vilken fordonets hastighetsreduktion skulle bli så stor, att det av motorn maximala motormomentet inte orkar accelerera fordonet innan fordonets hastighet sjunkit till målhastigheten.

9. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten med hjälp av elektronik och givare är anordnad att anpassa gaspådrag, då fordonet när- mar sig en uppförsbackes slut, och där fordonets hastighet är mindre än målhastig- heten, så att en gradvis anpassning till ett framtida, mindre gaspådrag genomförs.

10. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten med hjälp av elektronik och givare är anordnad att anpassa gaspådraget, då fordonet närmar sig en nedförsbackes början, så att en gradvis anpassning till det framtida, mindre gaspådraget, d.v.s. det gaspådrag som tillsammans med gravitation och färdmotstånd accelererar fordonet till målhastigheten inom en förutbestämd tid, genomförs.

11. ll. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten med hjälp av elektronik och givare är anordnad att anpassa eventuellt ansatta tillsats- 10 15 520 400 .H al. 11 bromsar och eventuellt gaspådrag, då fordonet närmar sig en nedförsbackes slut, till ett framtida, större gaspådrag som erfordras för att kunna hålla målhastigheten.

12. Motordrivet fordon enligt krav 1, kännetecknat av att den ena styrenheten med hjälp av elektronik och givare är anordnad att anpassa eventuellt ansatta tillsats- bromsar och eventuellt gaspådrag, då fordonet närmar sig en nedförsbackes slut, så att en tillfällig fartökning, vars maximala nivå är förutbestämd i den andra styren- heten, tillåts.

13. Motordrivet fordon enligt krav l, kännetecknat av att den ena styrenheten med hjälp av elektronik och givare är anordnad att frånkoppla tillsatsbromsar, då fordo- net närmar sig en uppförsbacke, och där fordonets hastighet är större än målhastig~ heten, for att inte bromsa bort energi eftersom fordonets retardation i uppforsbacken anpassar fordonets hastighet till målhastigheten.