Способ предотвращения рывков, связанных с переключением режимов в автомобиле - RU2338099C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу предотвращения рывков, связанных с переключением режимов в автомобиле, в частности вследствие резких изменений положения педали газа, причем между приводным двигателем и коробкой передач, в частности коробкой передач с двухдисковым сцеплением, предусмотрено, по меньшей мере, одно сцепление, причем коробка передач имеет несколько переключаемых ступеней и причем сцепление отрегулировано относительно передаваемого крутящего момента.

Автомобили с коробками передач с муфтами сцепления, в частности фрикционными муфтами как элементом трогания с места и разгона автомобиля, проявляют себя при изменении нагрузки на низких передачах в целом менее комфортно, чем автомобили с автоматическими коробками передач и соответственно со встроенным преобразователем крутящего момента. Переключение режимов и соответственно рывки, связанные с переключением режимов, представляют собой переходы между тяговым режимом и режимом принудительного холостого хода приводного двигателя.

В автомобилях с ручным переключением передач переключения режимов происходят, как правило, с замкнутым сцеплением. В этом случае условия переключения режимов определяются клапанным газораспределением (демпфирование рывков нагрузки, функция плавного трогания с места). Переключения режимов с проскальзыванием в сцеплении случаются довольно редко. В такой ситуации рывок, как правило, истолковывается и осознается как неумение водителя.

Автомобили с автоматическими коробками передач, имеющими в качестве элемента трогания с места и разгона автомобиля гидравлический преобразователь крутящего момента, отличаются более благоприятным поведением. Положительные переключения режимов (с режима принудительного холостого хода на тяговый режим) демпфируются за счет подсоединения приводного двигателя через преобразователь крутящего момента. Отрицательные переключения режимов (с режима тяги на режим принудительного холостого хода) не представляются критическими, так как преобразователем крутящего момента не создается сколько-нибудь значительный момент принудительного холостого хода. Автомобили с коробкой передач и регулируемым сцеплением, в частности автоматизированной муфтой трогания с места, ведут себя в диапазоне невысоких скоростей движения как автомобили с ручным переключением передач. Тем не менее в этих автомобилях рывок считается неприемлемым в любой дорожной ситуации и поэтому воспринимается как дискомфорт. То есть считается, что определенные коробки передач с автоматической муфтой трогания с места, в частности коробки передач с двухдисковым сцеплением, также могут обеспечивать комфортность езды, которая скорее соответствует комфорту движения с обычной автоматической коробкой передач, чем комфорту с ручным переключением передач.

Так, известен способ предотвращения рывков, связанных с переключением режимов в автомобиле (патентный документ DE 3918254 А1), при котором вследствие резкого изменения положения педали акселератора, соответственно при переходе из режима принудительного холостого хода в режим нагрузки, сцепление отрегулировано таким образом, что с заданным проскальзыванием оно приводится в положение зацепления, обусловленное положением педали акселератора. Увеличение передаваемого сцеплением крутящего момента управляется в зависимости от частоты вращения и/или ускорения приводного двигателя. Но уровень издержек управления здесь очень высок, причем комфортность езды еще не представляется оптимальной.

Следовательно, известные по настоящее время из уровня техники способы предотвращения рывков, связанных с переключением режимов в автомобиле, еще не являются оптимальными. С одной стороны, по настоящее время очень высок уровень издержек управления, и, с другой стороны, еще не исчерпан ресурс улучшения комфортности езды.

Поэтому задача изобретения заключается в разработке и усовершенствовании вышеуказанного способа таким образом, чтобы предотвратить возникновение соответствующих рывков, связанных с переключением режимов в автомобиле, в частности значительно упростить или минимизировать издержки управления, то есть улучшить, в частности, комфортность езды.

Поставленная выше задача решается тем, что сцепление в процессе трогания с места и разгона автомобиля отрегулировано таким образом и/или ступени в коробке передач в процессе трогания с места и разгона автомобиля переключаются так, что частота вращения входного передаточного вала ниже частоты вращения холостого хода двигателя.

Далее поставленная выше задача решается тем, что сцепление в процессе торможения или свободного качения до окончательной остановки автомобиля отрегулировано таким образом и/или ступени коробки передач переключаются так, что частота вращения входного передаточного вала ниже частоты вращения холостого хода двигателя.

Принципиальным здесь, следовательно, является использование способа согласно изобретению, в частности в процессе трогания с места и разгона автомобиля, в частности, в режиме "ползучей" передачи, без работы педалью акселератора (педалью газа), а также, в частности, в процессе трогания с места и разгона автомобиля в режиме "ползучей" передачи с минимальным газом, то есть с легким нажатием педали акселератора, о чем ниже поясняется более детально. Далее способ согласно изобретению хорошо приспособлен к "противоположному" режиму работы автомобиля, то есть к процессу торможения или процессу свободного качения до окончательной остановки автомобиля. Сущность изобретения состоит в такой регулировке или управлении сцеплением и/или в таком переключении ступеней коробки передач, что частота вращения входного передаточного вала всегда находится чуть ниже частоты вращения холостого хода двигателя. Причем сброс педали акселератора не приводит к созданию момента принудительного холостого хода. Крутящий момент в механизме коробки передач, то есть крутящий момент на ведущих колесах автомобиля, всегда положителен. Поэтому устраняется рывок в автомобиле при сбросе педали акселератора, то есть при изменении положения педали газа. Согласно этому способу согласно изобретению в коробке передач всегда выбирается ступень, которая удовлетворяет вышеописанным граничным условиям. Поэтому способ согласно изобретению касается "функций низких скоростей" автомобиля и в дальнейшем описывается более подробно. В итоге устраняются описанные вначале недостатки и достигаются соответствующие преимущества.

Имеется множество возможностей, позволяющих преимущественным образом разработать и усовершенствовать способ согласно изобретению. Причем прежде всего следует указать на следующие за п.1 и соответственно за п.7 зависимые пункты формулы изобретения. Ниже более детально поясняются и описываются предпочтительные примеры реализации способа согласно изобретению со ссылкой на следующие чертежи и сопровождающие их описания. На чертежах показаны:

фиг.1 - в схематическом изображении частоты вращения входного передаточного вала или холостого хода двигателя в промежуток времени без манипулирования педалью газа при движении автомобиля по ровной местности,

фиг.2 - в схематическом изображении частоты вращения входного передаточного вала или холостого хода двигателя при скорости движения с изменением различных ступеней передач и без манипулирования педалью газа при движении под уклон и

фиг.3 - в схематическом изображении частоты вращения входного передаточного вала или холостого хода двигателя в зависимости от скорости движения с изменением различных ступеней передач и с легким манипулированием педалью газа, а именно с "минимальным газом".

На фиг.1-3 поясняется способ согласно изобретению предотвращения рывков, связанных с переключением режимов в не показанном автомобиле. Не показанный автомобиль включает коробку передач, соответственно автоматическую или автоматизированную коробку передач, в частности коробку передач, выполненную с двухдисковым сцеплением. Как уже известно из уровня техники, имеется соответствующее устройство управления, выполненное на электронной или электрической основе и включающее другие соответствующие компоненты, в частности микропроцессор.

Так, предпочтительно измеряются частота вращения ведущих колес или частота вращения соответствующего входного передаточного вала и выходного передаточного вала, а также соответственно частота вращения двигателя. Вследствие изменения положения педали акселератора, то есть педали газа, водитель автомобиля может передать устройству управления соответствующую информацию о том, желательно ли ускорение автомобиля или торможение автомобиля, например, нажатием педали тормоза. В частности, вследствие резких изменений положения педали акселератора в механизме коробки передач могут возникнуть рывки, связанные с переключением режимов, которых можно избежать благодаря способу согласно изобретению.

Между приводным двигателем и коробкой передач автомобиля предусмотрено, по меньшей мере, одно сцепление. Если коробка передач выполнена с двухдисковым сцеплением, то предусмотрены соответственно два отдельных входных передаточных вала, а также два отдельных сцепления. Коробка передач содержит несколько переключаемых ступеней, причем в случае коробки передач с двухдисковым сцеплением первая, третья и пятая ступени связаны с первым входным передаточным валом, а вторая, четвертая и шестая ступени - со вторым входным передаточным валом. Одно или соответственно оба сцепления отрегулированы относительно передаваемого крутящего момента. С этой целью, например, соответствующие исполнительные устройства с гидроприводом регулируются при помощи устройства управления таким образом, что соответственно управляются замыкающие и размыкающие движения муфты или муфт и тем самым соответственно регулируются нажимные усилия.

Указанные выше недостатки устраняют тем, что в процессе трогания с места и разгона автомобиля сцепление отрегулировано таким образом и/или в процессе трогания с места и разгона автомобиля ступени коробки передач переключаются так, что частота вращения входного передаточного вала ниже частоты вращения холостого хода двигателя.

Далее указанные выше недостатки устраняют тем, что сцепление в процессе торможения или свободного качения до окончательной остановки автомобиля отрегулировано таким образом и/или ступени коробки передач переключаются так, что частота вращения входного передаточного вала ниже частоты вращения холостого хода двигателя.

Из этого видно, что способ согласно изобретению рассчитан, и соответственно реализован, для "диапазона низких скоростей" автомобиля, то есть для диапазона, в котором скорости автомобиля находятся ниже 20 км/ч.

На фиг.1 показан первый пример реализации способа согласно изобретению, в частности представлены частоты вращения за время t, а именно частоты n_LL вращения холостого хода двигателя и частоты n_AW1 вращения входного передаточного вала. Так как для следующих фиг.1-3 способ согласно изобретению описан на примере коробки передач с двухдисковым сцеплением, то здесь предусмотрены соответственно два входных передаточных вала и соответственно два отдельных сцепления, связанных с соответствующими входными передаточными валами.

На фиг.1 показан процесс трогания с места и разгона автомобиля, в частности определенный процесс трогания с места и разгона автомобиля в режиме "ползучей" передачи, с включенной первой ступенью без нажатия педали акселератора. Здесь изображен процесс трогания с места и разгона автомобиля на низкой скорости по ровной местности. Хорошо просматривается частота вращения холостого хода двигателя как постоянная частота вращения за время t. Также очевидно, что при включенной первой ступени передачи частота n_AW1вращения входного передаточного вала приближается к частоте n_LL вращения холостого хода двигателя, до тех пор пока не установится заранее заданная разность Δn частоты вращения. Разность частоты вращения составляет приблизительно Δn=100 об/мин, так что автомобиль перемещается с постоянной скоростью с учетом функции (n_LL-Δn)/i_1ges, где i_1ges - суммарное передаточное отношение первого делительного механизма коробки передач с двухдисковым сцеплением. В особом случае, например в "программе разогрева двигателя", чтобы скорость движения автомобиля оставалась постоянной, разность Δn частот вращения может быть несколько большей. Так, на фиг.1 показано трогание автомобиля с места на низкой скорости при включенной первой ступени без газа и по ровной местности.

Возможен также вариант, что автомобиль с включенной первой ступенью передачи без нажатия педали акселератора, то есть без газа, начинает или должен начать движение в гору. В этом случае соответствующее сцепление отрегулировано таким образом, что "момент трогания с низкой скоростью" повышается до максимального предела, примерно на 40 Н·м, пока не будет достигнута разность Δn частот вращения.

Поэтому на фиг.1 показана прежде всего принципиальная схема способа, в частности приближение частоты n_AW1 вращения входного передаточных вала к частоте n_LL вращения холостого хода двигателя для процесса трогания с места и разгона автомобиля при помощи управления сцеплением, в частности управления передаваемого сцеплением крутящего момента. Сцепление соответственно задают и/или регулируют с определенным проскальзыванием, и после включения первой ступени передачи оно остается включенным/замкнутым до тех пор, пока не будет достигнута заранее заданная разность Δn частоты вращения.

На фиг.2 показан процесс трогания с места и разгона автомобиля, в частности, с включенной первой ступенью передачи без изменения положения педали акселератора, в данном случае при движении под уклон. Соответствующие частоты вращения вновь представлены на оси Y, а скорость v движения автомобиля - на оси Х. Хорошо прослеживается постоянная частота n_LL вращения холостого хода двигателя или соответственно представленная здесь заранее заданная разность Δn частот вращения в диапазоне скорости v движения. Далее хорошо прослеживаются характеристики для различных ступеней передачи, то есть соответствующие частоты n_AW1 вращения первого входного передаточного вала для первой и третьей ступеней передачи и частота n_AW2 вращения второго входного передаточного вала для второй ступени передачи. Хорошо видно, что при достижении заранее заданной разности Δn частоты вращения с включенной соответствующей ступенью передачи, то есть при достижении определенной частоты вращения входного передаточного вала, коробка передач переключается на следующую, более высокую ступень, что хорошо видно здесь в связи с переключением первой ступени на вторую ступень передачи. На следующей, более высокой ступени, то есть на включенной второй ступени, соответствующее второе сцепление регулируется теперь таким образом, что частота n_AW2 вращения второго входного передаточного вала повышается, до тех пор пока частота вращения n_AW2входного передаточного вала вновь не приблизится к определенной частоте вращения входного передаточного вала настолько, что установится заранее заданная разность Δn частот вращения. Лишь теперь переключают со второй ступени на третью ступень, так что частота n_AW1 вращения первого входного передаточного вала вновь соответственно понижается и после этого процесс трогания с места и разгона автомобиля вновь регулируется соответствующим образом, в частности быстро повышается частота n_AW2 вращения входного передаточного вала, отсекается частота n_LL вращения холостого хода двигателя и затем повышается дальше вместе с частотой n_mot вращения двигателя, так что только после достижения автомобилем скорости 20 км/ч возникает "отрицательное микропроскальзывание", между тем как прежде имело место "положительное проскальзывание".

Также в способе согласно фиг.2 заранее заданная разность частот Δn вращения составляет примерно 100 об/мин. Соответствующее сцепление всегда управляется таким образом, то есть частично разомкнуто или частично замкнуто, что осуществляемые через сцепление нажимные усилия или передаваемые крутящие моменты обеспечивают достижение заранее заданной разности Δn частот вращения, то есть не превышается определенная частота вращения входного передаточного вала в режиме движения на "ползучей" передаче. На фиг.2 переключение ступеней передачи с первой на вторую или со второй на третью осуществляется лишь тогда, когда усилие на выходном валу превышает сопротивления качения автомобиля. Соответствующее сцепление или, в коробке передач с двухдисковым сцеплением, оба отдельных сцепления регулируются с таким проскальзыванием, что вышеописанный способ может быть реализуем.

На фиг.3 показан процесс трогания с места и разгона автомобиля, в частности процесс трогания с места и разгона автомобиля в режиме "ползучей" передачи и переключения с "минимальным газом". Опять хорошо прослеживается, что на оси Y представлены частоты вращения, а на оси Х - скорость v движения автомобиля. Существенное отличие относительно фиг.2 состоит в том, что частота n_mot вращения двигателя здесь на является постоянной до скорости движения 20 км/ч, как на холостом ходу, а водитель соответственно слегка нажимает на педаль газа, так что частота n_mot вращения двигателя находится несколько выше, чем частота n_LL вращения холостого хода двигателя. Далее представлены первая, вторая и третья ступени переключения коробки передач или соответственные характеристики для этих ступеней. Под понятием "минимальный газ" следует понимать, что педаль акселератора здесь нажимается лишь слегка, то есть водитель дает лишь малый газ, а именно для осуществления процесса трогания с места и разгона автомобиля. При трогании с места и разгоне автомобиля с малым газом частота n_mot вращения двигателя не может отсекать частоту вращения соответствующего приводного вала коробки передач. Это означает, что в приводном механизме создается лишь "положительное проскальзывание". Хорошо прослеживается здесь также соответствующее осуществление способа, а именно, что соответствующее сцепление отрегулировано таким образом, что при включенной первой ступени частота n_AW1 вращения входного передаточного вала приближается к частоте n_LL вращения холостого хода двигателя, до тех пор пока не будет достигнута или не установится заранее заданная разность Δn частоты вращения. Лишь тогда коробка передач переключается на следующую более высокую, а именно вторую ступень, причем опять же тогда частота n_AW2 вращения входного передаточного вала повышается и, лишь когда частота n_AW2 вращения входного передаточного вала второй ступени вновь достигает граничного значения, включается третья ступень. При скорости движения свыше 20 км/ч процесс трогания с места и разгона автомобиля в сущности завершен, что на фиг.3 показано соответственно в крайнем правом конце, причем тогда здесь происходит "положительное микропроскальзывание", то есть частота n_mot вращения двигателя незначительно превышает соответствующую частоту n_AW1 вращения входного передаточного вала третьей ступени. В этом состоит, впрочем, отличие относительно фиг.2, так как в фиг.2 создается "отрицательное микропроскальзывание", так как тогда в режиме начала движения на "ползучей" передаче без газа и под уклон именно машина тянет двигатель, а не как в тех случаях, когда только двигатель тянет машину.

При трогании с места и разгоне автомобиля с несколько большим газом, чем "минимальный газ", уже со второй ступени можно перейти на режим движения "езда с микропроскальзыванием", как показано на фиг.3 в крайнем правом конце.

Возможен также вариант, что в непоказанном здесь случае "трогание с места и разгон автомобиля под полной нагрузкой" уже на включенной первой ступени можно перейти на режим движения "езда с микропроскальзваением".

Если водителю захочется - вдруг - перейти в режим "нормального газа", коробка передач быстро переключается со второй ступени назад на первую. Если водитель, наоборот, вдруг убирает газ, то есть изменяет положение педали акселератора в направлении "нулевое положение", то при скоростях ниже соответствующей синхронизированной частоты вращения второй ступени "положительное проскальзываение" обеспечивается путем переключения на вторую ступень. Для этого в точке проскальзывания должно находиться соответствующее - второе - отдельное сцепление.

На фиг.1 и 3 показан способ согласно изобретению, а также соотношение отдельных частот вращения к времени t или отдельных частот вращения к скоростям v движения автомобиля, причем соответствующее сцепление всегда отрегулировано таким образом, что происходит соответствующее проскальзывание, так что достигается заранее заданная разность Δn частоты вращения относительно частоты n_LL вращения холостого ходадвигателя. При переключении ступеней передачи, например с первой ступени на вторую, согласно фиг.2 или соответственно фиг.3, в коробке передач с двухдисковым сцеплением первое, связанное с первым входным передаточным валом, сцепление размыкается, в то время как второе, связанное со вторым входным передаточным валом, сцепление соответственно замыкается. Также и второе сцепление отрегулировано в данном случае таким образом, что частота вращения второго входного передаточного вала повышается лишь до определенной частоты вращения входного передаточного вала, так что, в частности, достигается заранее заданная разность Δn частоты вращения относительно частоты n_LL вращения холостого хода двигателя. Затем способ соответственно продолжают переключением на третью ступень, так что - в коробке передач с двухдисковым сцеплением - вновь размыкается второе связанное со вторым входным передаточным валом сцепление, и замыкается первое связанное с первым входным передаточным валом сцепление, причем первое сцепление в этом случае отрегулировано с проскальзыванием так, что частота вращения первого входного передаточного вала опять повышается до определенной частоты вращения входного передаточного вала, но причем достигается заранее заданная разность Δn частоты вращения. Возможно также, что ступени могут переключаться не по порядку.

Хотя способ согласно изобретению, в соответствии с фиг.1-3, представлен для коробки передач с двухдисковым сцеплением, он полностью приемлем также для других типов коробок передач, причем в рамках коробки передач предусмотрено, например, разделительное сцепление в виде фрикционной муфты. Отсюда важнейшим моментом является регулировка соответствующего сцепления, в частности, всегда таким образом, чтобы соответствующая частота вращения входного передаточного вала была ниже частоты n_LL вращения холостого хода двигателя.

Способ может быть применен также для обратного процесса, то есть не для трогания с места и разгона автомобиля, а также для процесса торможения или свободного качения до окончательной остановки автомобиля. Причем соответствующее сцепление в процессе торможения или свободного качения до окончательной остановки отрегулировано таким образом и ступени в коробке передач переключаются так, что частота вращения входного передаточного вала находится ниже частоты n_LL вращения холостого хода двигателя. В результате получается "перевернутое" изображение относительно фиг.3. Так, в точке синхронизации третьей ступени первое сцепление коробки передач с двухдисковым сцеплением, связанное с третьей ступенью передачи, разомкнуто настолько, что сопротивления качению превышают приводное усилие (сумма момента "ползучей" передачи и момента на выходном валу), и автомобиль может двигаться медленнее. Если момент "ползучей" передачи сведен к "нулю" и автомобиль движется быстрее, вновь включают первую муфту сцепления, так что создается толкающее усилие двигателя к торможению. Если автомобиль начинает двигаться медленнее, чем синхронизированная частота вращения второй ступени, соответственно включается вторая ступень передачи. Соответствующее сцепление, следовательно, всегда отрегулировано таким образом, что с уже включенной - старой - ступени переключают на следующую, более низкую - новую - ступень, причем после соответствующей синхронизации достигается определенная частота вращения входного передаточного вала при соответственно включенной - новой - ступени, так что устанавливается заранее заданная разность Δn частот вращения относительно частоты n_LL вращения холостого хода двигателя. Причем возможно также, что при переключении с высоких на низкие ступени могут переключаться не по порядку.

В итоге способ согласно изобретению, в частности, для режимов движения "трогание с места и разгон" или также для "процесса торможения" или "процесса свободного качения до окончательной остановки" автомобиля, позволяет без больших издержек управления предотвратить рывки, связанные с переключением режимов, то есть устранить указанные вначале недостатки и простым и недорогим образом добиться соответствующих преимуществ.

Перечень позиций на чертеже

n_mot - частота вращения двигателя

n_LL - частота вращения холостого хода двигателя

n_AW1 - частота вращения входного передаточного вала

(первого входного передаточного вала двигателя)

n_AW2 - частота вращения входного передаточного вала

(второго входного передаточного вала двигателя)

Δn - разность частоты оборотов

v - скорость движения автомобиля

t - время

i_1ges - суммарное отношение первого делительного механизма

Реферат

Изобретение относится к способу предотвращения рывков, связанных с переключением режимов в автомобиле. Сцепление отрегулировано таким образом и/или ступени в коробке передач в процессе трогания с места и разгона автомобиля переключают так, что частота (n_AW1; n_AW2) вращения входного передаточного вала находится ниже частоты (n_LL) вращения холостого хода двигателя. Это позволяет улучшить комфортность езды и надежность механической трансмиссии. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула