Способ обеспечения работы системы трансмиссии автотранспортного средства с четырьмя ведущими колесами, содержащей механическое средство соединения первой и второй осей - RU2570852C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу обеспечения работы системы трансмиссии автотранспортного средства с четырьмя ведущими колесами. Объектом изобретения является также система трансмиссии, работающая согласно этому способу. Изобретение относится также к транспортному средству, содержащему такую систему трансмиссии. Наконец, объектом изобретения является компьютерная программа.

Изобретение находит свое применение для транспортного средства, оборудованного системой трансмиссии с четырьмя управляемыми ведущими колесами (4×4). Задачей, которая ставится перед транспортным средством этого типа, является улучшение характеристик, таких как поведение и приемистость, в частности, при трогании с места, то есть во время начала движения транспортного средства и преодоления препятствий.

Известна система трансмиссии с четырьмя ведущими колесами, в которой механическое средство соединения с электромагнитным приводом передней оси с задней осью (муфта) может работать в трех состояниях, определяющих три режима работы системы трансмиссии:

- первый режим трансмиссии, когда только часть (переменная) максимальной мощности крутящего момента, поступающая от источника момента (двигателя автотранспортного средства) и предназначенная для заднего моста, действительно передается на задний мост; этот первый режим, называемый режимом «4*4 автоматический», соответствует так называемой «управляемой» муфте, то есть система управления муфтой автоматически управляет ее работой, в частности величиной переданного или передаваемого крутящего момента,

- второй режим трансмиссии, когда вся максимальная мощность крутящего момента, поступающая от источника момента и предназначенная для заднего моста, действительно передается на задний мост; этот второй режим, называемый «4*4 внедорожный», соответствует так называемой «замкнутой» муфте, то есть она блокируется в состоянии, определяющем фиксированное значение передаваемого максимального крутящего момента, при этом блокировка предпочтительно является электрической,

- третий режим трансмиссии, когда на задний мост не передается (или передается в незначительной степени) крутящий момент от источника момента; этот третий режим, называемый «4*2», соответствует так называемой «разомкнутой» муфте, то есть муфта деактивирована или передает только крутящий момент ничтожной величины.

Таким образом, водитель должен знать функциональное состояние режима 4×4, в котором находится транспортное средство, в зависимости от своего взаимодействия с кнопкой выбора режимов 4×4. Транспортное средство должно также передавать водителю некоторые данные, например, такие как повышенный нагрев муфты 4×4 или сбой системы 4×4. Система должна также иметь возможность контролировать условия скорости и температуры, в которых работает муфта. Таким образом, существует потребность в наличии интерфейсного устройства «человек-машина» (IHM) для интерпретации намерения водителя в отношении транспортного средства, оборудованного системой трансмиссии 4×4.

Из документа FR 2885427 известно устройство контроля и/или управления агрегатами автотранспортного средства с нажимными кнопками и сенсорным планшетом.

Из документа WO 99/20483 известна кнопка управления приборами на приборном щитке транспортного средства.

Согласно изобретению предложен способ обеспечения работы системы трансмиссии, позволяющий решить вышеупомянутые проблемы и усовершенствующий известные способы обеспечения работы. В частности, изобретением предлагается способ обеспечения работы, позволяющий повысить удобство вождения и избежать любых помех и любых сомнений для водителя относительно его транспортного средства, чтобы он мог полностью сосредоточиться на вождении.

Способ в соответствии с изобретением регулирует работу системы трансмиссии автотранспортного средства. Система трансмиссии содержит механическое средство соединения первой и второй осей системы трансмиссии, при этом состояние средства соединения определяет несколько режимов трансмиссии. Согласно способу преодоление порога скорости транспортным средством в течение определенного времени, например, составляющего от 30 секунд до двух минут, приводит к переключению системы трансмиссии с первого режима, при котором момент, передаваемый механическим средством соединения, является фиксированным, на второй режим трансмиссии.

Изобретение относится также к носителю для записи данных, считываемого вычислительным устройством, на котором записана компьютерная программа, содержащая программные коды для осуществления этапов вышеуказанного способа.

Согласно изобретению система трансмиссии содержит механическое средство соединения первой и второй осей системы трансмиссии, при этом первая ось приводится во вращение по умолчанию, а вторая ось приводится во вращение факультативно в зависимости от состояния средства соединения. Система содержит технические и/или программные средства осуществления вышеуказанного способа.

Согласно изобретению транспортное средство содержит вышеуказанную систему трансмиссии.

Объектом изобретения является также компьютерная программа, содержащая программный код, предназначенный для реализации этапов вышеуказанного способа, когда программу исполняет компьютер.

Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вариант выполнения автотранспортного средства, содержащего систему трансмиссии с четырьмя ведущими колесами в соответствии с изобретением;

фиг.2 - схема электронной компоновки, управляющей работой системы трансмиссии в соответствии с изобретением и позволяющей осуществлять способ обеспечения работы в соответствии с изобретением;

фиг.3 - детальная схема различных блоков обработки, применяемая в вычислительном устройстве;

фиг.4 - схема блока, характеризующая логику формирования сигнала, определяющего активный режим трансмиссии;

фиг.5 - схема блока, характеризующая логику автоматического перехода от первого режима трансмиссии ко второму режиму трансмиссии в конкретных условиях;

фиг.6 - схема блока, характеризующая логику разрешения возврата от второго режима трансмиссии к первому режиму трансмиссии;

фиг.7 - схема блока, характеризующая логику формирования сигнала данных, связанных с системами трансмиссии и предназначенных для водителя транспортного средства.

Вариант выполнения автотранспортного средства 10 в соответствии с изобретением, представленный на фиг.1, включает в себя вариант выполнения системы 18 трансмиссии с четырьмя ведущими колесами и, в частности, с четырьмя управляемыми ведущими колесами и систему 13 торможения. Эта система трансмиссии и эта система торможения связаны с остальной частью 15 транспортного средства через шину 16 и через вычислительное устройство 12.

Система 18 трансмиссии в основном содержит первую колесную ось 17 автотранспортного средства, например переднюю ось, вторую колесную ось 19 автотранспортного средства, например заднюю ось, механическое средство 11 соединения (муфта), например, с электромагнитным приводом первой и второй осей и систему 60 управления состоянием механического средства соединения. Система управления содержит средство 14, в частности кнопку управления выбором режима работы системы трансмиссии, и вычислительное устройство 12.

Система трансмиссии соединена с источником крутящего момента, приводящим в движение автотранспортное средство (двигатель транспортного средства).

Хотя на фигурах это и не показано, система трансмиссии содержит средства определения переменных состояния транспортного средства, например, такие как средства определения скорости каждого колеса, средства определения температуры муфты, средства получения данных о состоянии различных агрегатов транспортного средства, в частности средства для получения данных о нарушениях работы и рабочем состоянии некоторых вычислительных устройств и электронных или автоматических вычислительных средств. Система трансмиссии содержит средство выбора пользователем (например, приборный щиток) режима работы системы, в частности первого режима «4*4 автоматический», второго режима «4*4 внедорожный» или третьего режима «4*2», средство отслеживания, на основании переменных состояния транспортного средства и/или системы, намерения водителя и условий движения (ускорение, торможение, пробуксовка…) и средство управления для переключения системы в определенный режим в зависимости от режима, выбранного водителем, от намерения водителя и от условий движения транспортного средства. Система трансмиссии, в частности система управления механическим средством соединения, содержит также все материальные и/или программные средства, позволяющие осуществлять способы в соответствии с изобретением. В частности, система управления, в частности вычислительное устройство, может содержать компьютерную программу, содержащую программный код, предназначенный для реализации этапов способов в соответствии с изобретением.

В системе трансмиссии первая ось (например, передняя ось, соответственно задняя ось) приводится во вращение по умолчанию от источника крутящего момента. С другой стороны, вторая ось (например, задняя ось, соответственно передняя ось) приводится во вращение только факультативно в зависимости от состояния муфты.

Таким образом, в зависимости от состояния муфты система трансмиссии имеет три следующих режима работы:

- первый режим трансмиссии, когда только часть (переменная) максимальной мощности крутящего момента, поступающая от источника момента (двигателя автотранспортного средства) и предназначенная для заднего моста, действительно передается на задний мост; этот первый режим, называемый режимом «4*4 автоматический», соответствует так называемой «управляемой» муфте, то есть система управления муфтой автоматически управляет ее работой, в частности величиной переданного или передаваемого крутящего момента,

- второй режим трансмиссии, когда вся максимальная мощность крутящего момента, поступающая от источника момента и предназначенная для заднего моста, действительно передается на задний мост; этот второй режим, называемый «4*4 внедорожный», соответствует так называемой «замкнутой» муфте, то есть она блокируется в состоянии, определяющем фиксированное значение передаваемого максимального крутящего момента, при этом блокировка предпочтительно является электрической,

- третий режим трансмиссии, когда на задний мост не передается (или передается в незначительной степени) крутящий момент от источника момента; этот третий режим, называемый «4*2», соответствует так называемой «разомкнутой» муфте, то есть муфта деактивирована или передает только крутящий момент ничтожной величины.

С точки зрения технологии муфта может быть фрикционной, то есть содержит фрикционные диски, предназначенные для введения в контакт друг с другом с целью передачи крутящего момента, и приводное средство для разъединения или для приведения этих дисков во взаимный контакт. Этим приводным средством управляет вычислительное устройство 12. Муфта может, в частности, представлять собой мультидисковое устройство сцепления с управлением от тока.

Как показано на фиг.2, система 60 управления предпочтительно содержит первый модуль 61, собирающий различные данные, внутренние и/или внешние по отношению к системе трансмиссии, в частности скорость транспортного средства, температуру муфты, состояние средства управления выбором режима трансмиссии, данные о нарушениях работы некоторых агрегатов и данные о рабочем состоянии некоторых вычислительных устройств. Эти данные проходят обработку в вычислительном устройстве 12, после чего информационное средство 63 выдает предназначенные для водителя информационные сигналы, например визуальные и/или звуковые сигналы.

Как показано на фиг.3, вычислительное устройство 12 использует несколько модулей. Первый модуль 64 фильтрует и обрабатывает данные, полученные вычислительным устройством. Второй модуль 65 использует эти данные для интерпретации намерения водителя и для определения необходимого режима работы системы трансмиссии, и третий модуль 66 определяет, в зависимости от выводов второго модуля, данные, которые должны быть переданы водителю.

Во втором модуле 65 первый блок 67 кодирует данные, предназначенные для передачи водителю, второй блок 68 управляет интерпретацией, касающейся состояния средства управления выбором режима трансмиссии, и третий блок 60 управляет подачей команды на работу системы трансмиссии в конкретном режиме трансмиссии.

Далее со ссылками на фиг.4-7 следует описание варианта осуществления способа обеспечения работы в соответствии с изобретением.

Сигнал V_Failure_Class характеризует категории возможных ошибок системы трансмиссии 4×4 транспортного средства. Например, этот сигнал может принимать значения от 0 до 3, где 0 обозначает отсутствие серьезной ошибки, и 3 обозначает наиболее серьезные ошибки. В нижеследующей таблице приведены соответствия между значением сигнала и степенью серьезности ошибок.

Сигнал V_Failure_Class формируется блоком функций обнаружения нарушений в функциональной модели 4×4. Его можно формировать на основании измерения, вычисления или просто при помощи простого алгоритма, синтезирующего состояние одного или нескольких сигналов состояния или значений. В зависимости от природы идентифицируемой проблемы с ней связывают классификацию влияния на функцию 4×4 и, следовательно, ей присваивают определенное значение.

Сигнал с двумя составляющими Ignition/MOS характеризует состояние работы транспортного средства и вычислительного устройства 12. В частности, он конкретизирует различные состояния ожидания вычислительного устройства 12. В нижеследующих таблицах указаны возможные значения этих составляющих.

Выходной сигнал V_flag_x_MMILed позволяет кодировать данные, предназначенные для предоставления водителю через интерфейс «человек-машина», в частности, через средство визуальной и/или звуковой индикации, такое как элемент приборного щитка или громкоговоритель.

Этот сигнал формируют вместе с вышеупомянутыми входными сигналами: V_Failure_Class, содержащий данные о нарушениях в работе, и Ignition/MOS, содержащий данные о состоянии ожидания вычислительного устройства и/или транспортного средства, и с дополнительными входными сигналами. Этот сигнал формируют, например, при помощи таблицы 50, показанной на фиг.7. Эта таблица отображает матрицу состояния с четырьмя входами, которые в совокупности обеспечивают все возможные комбинации.

Введение сигнала V_Failure_Class позволяет регулировать сигнализацию в кабине по одному или нескольким уровням сбоя с постепенным изменением или без изменения этих уровней.

Сигнал V_flag_x_MMILed позволяет отслеживать ситуации и осуществлять в кабине соответствующую визуальную или звуковую сигнализацию. Это может выглядеть, например, для сигнала, свидетельствующего о серьезном сбое, как звуковое предупреждение или визуальный мигающий или постоянно горящий индикатор в кабине или как дисплей на приборном щитке.

Сигнал Ignition (зажигание транспортного средства), характеризующий состояние ожидания системы, указывает, например, что, если транспортное средство не готово, приборный щиток не показывает ничего во время фаз инициализации или выключения.

Использование сигналов Ignition или MOS для формирования сигнала V_flag_x_MMILed позволяет управлять воспроизведением данных в кабине, например индикацией на приборном щитке при помощи электролюминесцентных диодов. Например, если зажигание не включено (Ignition OFF), вычислительное устройство не обязательно выключено, как другие электрические и/или электронные системы. Например, в этой ситуации можно, при желании, не выводить на приборный щиток состояние выбора текущего режима трансмиссии, а выключить индикаторы или просто вывести конкретное состояние в зависимости от некоторых ситуаций или уровней инициализации.

Следует учесть, что выходной сигнал V_flag_x_MMILed зависит от сигнала V_flag_x_DriverDemand, характеризующего запрос режима трансмиссии, сформулированный водителем. Хотя информация, воспроизводимая для водителя, и его запрос режима трансмиссии являются взаимодополняющими, следует применять определенную избыточность с целью блокировки воспроизведения данных о текущем режиме трансмиссии в кабине с тем, чтобы избежать любой неоднозначности и соблюдать технические нормы в случае изменения построения сигнала V_flag_x_DriverDemand. Эта избыточность или эта зависимость повышает надежность функции предоставления информации водителю.

В варианте осуществления способа управления в соответствии с изобретением можно заблокировать работу системы трансмиссии в режиме «4*4 внедорожный» устройства трансмиссии. Эта возможность может понадобиться, когда кнопка управления режимами работы системы трансмиссии управляется импульсивно, то есть каждое импульсивное нажатие на кнопку управления обеспечивает переход от одного режима работы к другому.

Таким образом, когда водитель выбирает режим «4*4 внедорожный», то в случае выключения зажигания и, в частности, если двигатель заглох (что часто случается при движении во внедорожном режиме), режим «4*4 внедорожный» сохраняется в памяти и продолжается, если водитель опять включает зажигание и опять запускает двигатель через TLock-Latch секунд после предыдущего выключения зажигания. Время TLock-Latch устанавливают во время отладки, и оно должно превышать время, необходимое для повторного запуска двигателя после того, как он заглох, и представляет собой временной порог непреднамеренной остановки двигателя или намеренного выключения зажигания, что исключает любое сомнение в этом намерении. Например, время TLock-Latch равно 30 секундам. Если зажигание остается выключенным дольше этого времени, система начинает работать в режиме «4*4 автоматический», решив, что речь идет о другой фазе движения. Поэтому водитель должен опять выбрать режим «4*4 внедорожный» при помощи кнопки управления.

Функция использует тот факт, что вычислительное устройство выжидает некоторое время, прежде чем выключиться электрически после выключения зажигания по причинам безопасности и/или предохранения механических органов. Можно, например, воспользоваться этим временем для вычисления температуры этих органов вместо того, чтобы производить измерения и дожидаться их охлаждения. Таким образом, вычислительное устройство выключается только после минимального времени (определяемого во время фаз отладки), но которое может быть изменено на более длительное по вышеупомянутым причинам. Например, можно сказать, что минимальное время электрического отключения составляет 120 секунд. Функция позволяет сохранить в памяти последний выбранный режим в течение некоторого времени TLock-Latch, если зажигание было выключено. Например, в случае непроизвольной остановки двигателя это позволяет выключить и снова включить зажигание, не теряя из памяти предыдущий режим трансмиссии, что позволяет избежать путаницы и повысить удобство работы для пользователя.

В варианте осуществления способа управления в соответствии с изобретением режим работы «4*4 внедорожный» невозможно сохранить при превышении первого порога скорости. Действительно сверх этого первого порога скорости происходит немедленный и возможно окончательный (если только водитель не предпринимает специального действия) переход в режим «4*4 автоматический». Дополнительно способ управления в соответствии с изобретением может, как и в предыдущем случае, предусматривать императивный переход к режиму работы «4*4 автоматический» вследствие превышения второго порога скорости (меньшего, чем первый порог скорости), причем это превышение может длиться непрерывно в течение определенного времени, предпочтительно от 30 секунд до двух минут, например 50 секунд.

Далее со ссылками на фиг.5 следует более подробное описание варианта реализации логической схемы, обеспечивающей процедуру перехода от режима «4*4 внедорожный» к режиму «4*4 автоматический», как было указано выше.

- В логической ветви 51 контролируют состояние кнопки управления режимом работы системы трансмиссии, чтобы убедиться, что оно не отличается от положения «4*4 внедорожный» или «4*4 автоматический».

- В логической ветви 52 в течение некоторого времени проверяют, превышает ли скорость (измеренная или вычисленная) транспортного средства вторую предельную скорость. Это время P_tng_s_LockHoldTime можно, например, установить на 50 секунд. В примере, представленном на фиг.5, вторая пороговая скорость зафиксирована, например, в значении 50 км/час. Действительно, такой порог скорости можно считать лишь как средневысокий, но при продолжительности, не совместимой с режимом «4*4 внедорожный», то есть с вождением по бездорожью.

- В логической ветви 53 проверяют, превышает ли скорость (измеренная или вычисленная) транспортного средства первую предельную скорость, которую можно вычислить на основании переменных. Эта первая предельная скорость u_VSEndl_ock может принимать значение 90 км/час. Эта скорость абсолютно не совместима с режимом «4*4 внедорожный», и переход в режим «4*4 автоматический» происходит незамедлительно. Кроме того, при такой вероятности сигнал MOS должен быть строго равным варианту 2 = Работа.

- В логической ветви 54 проверяют любое превышение порога перегрева муфты 4×4: ClutchOverheatStatus = TemState_Overheat.

- В логической ветви 55 проверяют любой сбой: V_Failure_Class имеет уровень, превышающий или равный 1.

Далее со ссылками на фиг.6 следует более подробное описание варианта реализации логической схемы, обеспечивающей процедуру возврата от режима «4*4 автоматический» к режиму «4*4 внедорожный», как было указано выше. Для этого возврата предварительно необходимо импульсивное нажатие на кнопку управления выбором режима работы «4*4 внедорожный», а также чтобы были соблюдены все нижеследующие условия.

- Скорость транспортного средства ниже порога u_VSEndl_ock (логическая ветвь 56).

- Муфта не перегрета: ClutchOverheatStatus отличается от TemState_Overheat (логическая ветвь 57).

- Система работает без сбоя: V_Failure_Class имеет уровень ниже 1 (логическая ветвь 58).

Как и для сигнала V_flag_x_MMILed, отмечается, в частности, как показано на фиг.4, что сигнал DriverDemand, характеризующий режим работы системы трансмиссии, зависит от сигнала V_Failure_Class, характеризующего категорию неисправности или проблемы системы трансмиссии 4×4. Например, для наиболее серьезных случаев, при которых режимы полного привода на все четыре колеса будут несовместимыми, способ управления в соответствии с изобретением становится приоритетным по отношению к работе с кнопкой управления выбором режима работы системы трансмиссии. Так, например, в случае появления проблемы, режим работы «4*2» может быть активным, тогда как водитель запрашивает режим работы «4*4 автоматический» или «4*4 внедорожный». Для варианта или вариантов нарушений в работе, когда неисправности могут быть менее серьезными, способ управления может, например, разрешать только режимы «4*2» и «4*4 автоматический» и препятствовать применению режима «4*4 внедорожный».

Способ управления в соответствии с изобретением применяют в системе трансмиссии, в которой:

- материальная структура содержит, по меньшей мере, одну кнопку управления выбором режимов работы системы трансмиссии,

- температуру муфты 4×4 измеряют или оценивают,

- продольную скорость транспортного средства измеряют или оценивают,

- существует визуальная или звуковая индикация текущего режима, например индикация на приборном щитке при помощи электролюминесцентных диодов.

Реферат

Изобретение относится к полноприводной трансмиссии транспортного средства. В способе обеспечения работы системы трансмиссии автотранспортного средства, содержащей механическое средство соединения двух осей трансмиссии, после преодоления порога скорости транспортным средством в течение времени, составляющего от 30 секунд до двух минут, переключают систему трансмиссии с внедорожного режима на другой режим трансмиссии. Система трансмиссии транспортного средства, в котором первая ось приводится во вращение по умолчанию, а вторая ось - факультативно, в зависимости от состояния средства соединения. Улучшаются ездовые характеристики транспортного средства. 3 н.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

Формула