FI71982B - Halvautomatiskt vaexelsystem - Google Patents

Description

71 982 1 Puoliautomaattivaihteisto Halvautomatiskt växelsystem 5 Keksinnön kohteena on puoliautomaattivaihteisto ajoneuvoja, työkoneita tai vastaavia varten, johon puollautomaattivaihteistoon kuuluu synkronoitu vaihdelaatikko, jossa on sähköohjattu vaihteiden siirtäjämekanis-mi, siirtäjämekanismia ohjaava sähköinen ohjausyksikkö, sekä moottorin vääntömomenttia, vaihteiston ulostuloakselin pyörintänopeutta ja ajo-10 nopeutta mittaavat anturit, jotka syöttävät mittaamiaan suureita vastaavat signaalit sähköiselle ohjausyksikölle ajotilannetta vastaavan vaihteen valitsemiseksi.

Puoliautomaattivaihteistot ovat ennestään tunnettuja ja yleisesti käy-15 tössä olevia ratkaisuja ajoneuvojen ja vastaavien voimansiirtojärjestelmissä. Tavanomaiset puoliautomaattivaihteistot ovat järjestelyltään sellaisia, että kytkin ja vaihteisto ovat siten erikoisrakenteisia, että kytkinpoljinta tai vastaavaa ei tarvita lainkaan. Sen sijaan tällaisissa järjestelmissä on normaali vaihteen valitsija, jolla haluttu 20 ajovaihde valitaan. Kytkimen ja vaihteiston tulee tällaisissa järjestelmissä yleensä olla erikoisrakenteisia, ja kytkimenä käytetäänkin yleensä eräänlaista keskipakokytkintä, jolla voimansiirron kytkeytyminen riippuu moottorin pyörintänopeudesta. Kytkimen ja vaihteiston välissä käytetään yleensä vielä momentinmuunninta, joka tasaa vaihteen kvtkey-25 tymisestä johtuvat nykäykset ja suojaa vaihteistoa rikkoontumiselta.

Tällainen tavanomainen järjestelmä esim. ajoneuvoon asennettuna poikkeaa ajoneuvon kuljettajan kannalta tavallisesta käsivalintaisesta vaihteistosta ainoastaan siinä, että kytkinpoljin on jätetty pois tai että kytkinpoljinta ei tarvitse käyttää vaihdetta valittaessa. Ajoneuvon kul-30 jettaja valitsee siten aina halutun ajovaihteen. Kuljettaja joutuu siten aina keskittymään vaihteen valintaan ja kiinnittämään huomionsa pois itse ajosuorituksesta.

Nyt esillä olevalla keksinnöllä on tarkoitus saada aikaan uudenlainen 35 puoliautomaattivaihteisto, jolla vältetään ennestään tunnettuihin ratkaisuihin liittyvät epäkohdat. Keksinnölle on tunnusomaista että vaihteiston ulostuloakselin ja vetoakselin, jolla voima välitetään vetopyö- 2 71982 1 rästölle, väliin on liitetty molempiin pyörimissuuntiin kytkeytyvä vapaakytkin yhdistämään mainitut akselit toisiinsa ja että vaihteiston kytkentäpiiri on sähköinen virtapiiri, joka on sovitettu avattavaksi ja suljettavaksi moottorin kaasupolkimella tai vastaavalla tehonsäätimellä.

5

Keksinnöllä saavutetaan useita etuja ennestään tunnettuihin vaihteistoihin nähden. Keksinnön mukaista vaihteistoa käytettäessä ajo tapahtuu aina optimivaihteella. Liian raskas vedätys samoin kuin ylikierroksilla ajo jää pois, jonka seurauksena moottorin kuluminen ja polttoaineen 10 kulutus vähenevät. Ajoneuvon kuljettaja voi paremmin keskittyä liikenteen seuraamiseen, koska vaihtamista ei tarvitse "ajatella", eikä käsiä tarvitse irrottaa ohjauspyörästä.

Keksintöä selostetaan seuraavaksi esimerkin avulla oheiseen piirustuk-15 seen viittaamalla, joka esittää kaaviomalsesti ajoneuvon tai vastaavan voimansiirtojärjestelmää, jossa käytetään keksinnön mukaista puoliauto-maattivaihteistoa.

Piirustuksen kuviossa on kaaviomaisesti esitetty voimansiirtojärjestel-20 mä, johon kuuluu moottori 10, kytkin 14, vaihdelaatikko 16, kaksiosainen voimansiirtoakseli, joka käsittää vaihteiston ulostuloakselin 18a ja vetoakselin 18b, vapaakytkin 21 ja vetopyörästö 22. Vapaakytkin 21 on molempiin pyörimissuuntiin kytkeytyvä ja se on asennettu vaihteiston ulostuloakselin 18a ja vetoakselin 18b väliin yhdistämään mainitut akse-25 lit 18a ja 18b toisiinsa. Kytkin 14 on tavanomainen kytkin, jota käytetään käsivalintaisten vaihteistojen yhteydessä ja vaihdelaatikko 16 on aivan normaali synkronoitu ajovaihteisto. Vaihdelaatikon 16 ainoa ero tavanomaisiin ajovaihteistoihin verrattuna on sen siirtomekanismissa 4. Keksinnön mukaisessa vaihteistossa siirtomekanismi 4 on sähköinen 30 tai sähköohjattu, ja vaihteen siirtäjinä voidaan käyttää solenoideja, lineaarimoottoreita, sähköohjattuja hydraulisia tai pneumaattisia vent-tiileitä tai vastaavia. Moottorin 10 tehonsäätö hoidetaan normaaliin tapaan tehonsäätimellä, kuten ns. kaasupolkimella 11 tai vastaavalla, ja moottoriin 10 on lisäksi asennettu mitta-anturi 12, joka mittaa mootto-35 rin hetkellistä vääntömomenttia. Vaihteiston ulostuloakselin 18a yhteyteen on asennettu ensimmäinen mitta-anturi 20a, joka mittaa mainitun ulostuloakselin 18a pyörintänopeutta ja vetoakselin 18b yhteyteen on 3 71982 1 asennettu toinen mitta-anturi 20b, joka mittaa vetoakselin 18b pyörintä-nopeutta. Anturi 20b voidaan luonnollisesti asentaa johonkin muuhunkin sopivaan paikkaan vaihteiston ulostuloakselin 18a ja vapaakytkimen 21 jälkeen, jossa se mittaa suuretta, joka on suoraan verrannollinen ajo-5 neuvon ajonopeuteen. Kuten jo edellä todettiin, kytkin IA on aivan tavanomainen voimansiirrossa käytettävä kytkin, jota käytetään kytkin-polkimella 6 tai vastaavalla.

Vaihteiden päällekytkemiseksi on vaihteisto varustettu sähköisellä kyt-10 kentäpiirillä, jonka rakennetta kuvataan seuraavassa. Kytkentäpiiriin on liitetty sähköinen ohjausyksikkö 2, joka ottaa vastaan moottorin vääntö-momentin mitta-anturilta 12 sekä vaihteiston ulostuloakselin 18a ja vetoakselin pyörintänopeuksien mitta-antureilta 20a ja 20b tulevat signaalit. Ohjausyksikössä 2 on muisti, johon voidaan ennakolta tallentaa 15 tarpeelliset asetusarvot moottorin vääntömomentille ja vetoakselin pyö-rintänopeudelle tai ajoneuvon ajonopeudelle vaihteiston kutakin vaihdetta varten. Asetusarvot eivät ole tarkkoja vääntömomentin ja pyörintä-nopeuden arvoja, vaan ne ovat alueita, joilla on tietty vaihteluväli, joilla kullakin vaihteella voidaan toimia. Ohjausyksikkö 2 vertaa antu-20 reiltä 12,20a ja 20b saamiaan signaaleja muistissaan oleviin asetusar-voihin ja antaa tarvittavan toimintaimpulsein vaihdelaatikon 16 siirto-mekanismille 4 ajotilanteeseen sopivimman vaihteen valitsemiseksi.

Kytkentäpiiriin on liitetty myös säätöyksikkö 8, jossa on tarpeelliset 25 kytkimet, kuten esim. näppäimet 9, joilla manuaalisesti valitaan ajosuunta (eteen 1, taakse R) ja vapaavaihde V. Säätöyksikkö 8 syöttää manuaalisesti annetut käskyt sähköiselle ohjausyksikölle 2, joka antaa näiden käskyjen mukaiset impulssit vaihteiston siirtomekanismille 4. Säätöyksikössä 8 on lisäksi kytkin (näppäin 0) jolla voidaan tarvit-30 taessa kytkeä pienempi vaihde päälle esim. ajoneuvoa kiihdytettäessä. Näppäintä 0 painamalla ohitetaan siten sähköisen ohjausyksikön 2 antama säätöimpulssi. Kytkentäpiiri on luonnollisesti liitetty virtalähteeseen 7, joka antaa tarvittavan virran impulssien siirtämiseksi. Sähköisen kytkentäpiirin erikoisuus on siinä, että normaalitilanteessa kytkentä-35 piirin virtapiiri on auki, mikä tarkoittaa sitä, että vaihteiston siir-tomekanismi 4 ei pysty siirtämään uutta vaihdetta päälle. Kytkentäpiiri kytkeytyy päälle, kun toinen mitta-anturi 20b ilmoittaa ajoneuvon nopeu- 4 71982 1 den olevan nolla tai silloin, kun ensimmäinen ja toinen mitta-anturi 20a ja 20b ilmoittavat, että vaihteiston ulostuloakselin 18a ja vetoakselin 18b pyörintänopeudet poikkeavat toisistaan. Akselien 18a ja 18b pyörin-tänopeuksien välille muodostuu ero silloin, kun voimansiirtojärjestel-5 mästä on kytketty veto pois päältä, eli silloin, kun kaasupoljin 11 on nostettu ylös. Kun kaasupoljin 11 on nostettu ylös, kytkee vapaakytkin 21 vaihteiston ulostuloakselin 18a ja vetoakselin 18b irti toisistaan. Tällöin kytkentäpiirin sähköinen virtapiiri sulkeutuu, jolloin vaihteiston siirtomekanismi siirtää uuden ajovaihteen päälle. Näin ollen ajo-10 tilanteesta riippumatta kuljettaja itse aina valitsee halutun ajovaihteen kaasupoljinta 11 käyttämällä.

Seuraavaksi selostetaan keksinnön mukaisen puoliautomaattivaihteiston toiminta yksityiskohtaisemmin. Ajoon lähdettäessä kytketään virta nor-15 maalisti päälle. Toinen pyörintänopeuden mitta-anturi 20b antaa tällöin sekä säätöyksikölle 8 että sähköiselle ohjausyksikölle 2 signaalin, joka ilmoittaa, että ajonopeus on nolla. Tällöin virtapiiri sulkeutuu ja sähköisen ohjausyksikön 2 antama toimintaimpulssi kulkee vaihteiston siirtomekanismille 4, joka siirtää vaihteen vapaalle, mikäli edellisen 20 kerran ajosta tultaessa vaihde oli jäänyt johonkin muuhun kuin vapaa-asentoon. Tämän jälkeen moottori 10 voidaan käynnistää.

Kun ajoneuvolla lähdetään peruuttamaan, painetaan kvtkinpoljin 6 normaalisti alas, jolloin ja moottori 10 on irti voimansiirrosta. Kytkintä 6 25 tarvitsee käyttää vain liikkeelle lähdettäessä ja pysähdyttäessä, koska vapaakytkin 21 hoitaa muut voimansiirron irtikytkennät. Kun moottori 10 on kytketty "irti", painetaan säätöyksikön 8 näppäimistöstä 9 R-näppäintä (sekä R että 1-näppäin toimivat vain silloin kun nopeus on nolla). R-näppäimellä annettu käsky ohittaa sähköisen ohjausyksikön 2 ja kulkeutuu 30 vaihteiston siirtomekanismiin 4, joka siirtää peruutusvaihteen päälle. Tämän jälkeen kytkinpoljin 6 nostetaan normaalisti ylös ja ajoneuvolla voidaan lähteä peruuttamaan. Ajo keskeytetään painamalla kytkinpoljin 6 alas. Kun ajoneuvon nopeus on nolla, siirtää sähköinen ohjausyksikkö 2 vaihteen vapaalle vaihteiston siirtomekanismin 4 välityksellä.

35

Eteenpäin lähdettäessä toimitaan samoin kuin edellä, mutta säätöyksikön 8 näppäimistöstä 9 painetaan 1-näppäintä. Jos ajo keskeytetään paina- 5 71982 ^ maila kytkinpoljin 6 alas ja jarruttamalla ajoneuvon nopeus nollaan, siirtää sähköinen ohjausyksikkö 2 kaikki vaihteet vapaalle. Jos taas nopeutta lisätään, valitsee sähköinen ohjausyksikkö 2 pyörintänopeuden toiselta mitta-anturilta 20b ja vääntömomentin mitta-anturilta 12 tule-5 vien signaalien sekä sähköiseen ohjausyksikköön 2 ennakkoon määritellyn kierroslukumuistin avulla vaihteiston siirtomekanismista 4 kulloistakin nopeutta vastaavan vaihteensiirtäjän toimintavalmiiksi. Kun tämän jälkeen kaasupoljinta 11 nostetaan, irrottaa vapaakytkin 21 vaihteiston ulostuloakselin 18a vetoakselista 18b. Mainittujen akselien 18a ja 18b 10 pyörintänopeuksien välille muodostuu tällöin ero, jonka ohjausyksikkö 2 rekisteröi ensimmäiseltä ja toiselta mitta-anturilta 20a ja 20b saamiensa signaalien perusteella. Mainittu pyörintänopeuksien ero sulkee virtapiirin, jolloin vaihteensiirtäjä siirtää oikean vaihteen päälle. Ajon aikana mittaa pyörintänopeuden mitta-anturi 20b koko ajan vetoakse-15 Iin 18b pyörintänopeutta ja vääntömomentin mitta-anturi 12 moottorin vääntömomenttia ja antaa vastaavat signaalit sähköiselle ohjausyksikölle 2 ja säätöyksikölle 8. Tällöin on edullista, jos esim. säätöyksikön 8 yhteyteen on asennettu hälytin, kuten esim. merkkivalo, joka ilmoittaa vaihtamisen tarpeellisuudesta. Kyseisen merkkivalon ei välttämättä tar-20 vitse ilmoittaa, mitä vaihdetta tarvitaan, vaan että kulloiseenkin ajonopeuteen nähden on väärä vaihde päällä. Tilanne saadaan tällöin korjatuksi nostamalla kaasupoljin 11 ylös, jolloin oikea vaihde kytkeytyy välittömästi päälle. Haluttaessa voidaan säätöyksikön 8 näppäimistön 9 0-näppäimellä ohittaa sähköinen ohjausyksikkö 2 ja kytkeä ns. ohitus-25 vaihde päälle. 0-näppäimen painaminen sekä kaasupolkimen 11 päästäminen ylös pudottavat tällöin vaihdetta yhden portaan alaspäin, mikä on esim. ohitustilanteissa usein välttämätöntä. Samoin voidaan ajettaessa kytkeä vapaavaihde päälle painamalla V-näppäintä, mikäli ajoneuvon halutaan rullaavan vapaasti.

30

Keksinnön mukaista järjestelmää voidaan käyttää kaikenlaisissa ajoneuvoissa ja työkoneissa. Raskaassa kalustossa, kuten esim. kuorma-autoissa, on edullista, jos sähköisen ohjausyksikön 2 muistiin on ennakkoon syötetty useita rinnakkaisia pyörintänopeus- ja vääntömoment-35 tialueita samalle vaihteelle. Alueet voidaan tällöin valita esim. kuormasta, maastosta ym. olosuhteista riippuen. Keksinnön mukainen järjestelmä voidaan asentaa jälkiasennuksena tavanomaisiin käsivalinteisiin 71982 1 vaihteistoihin. Tavallisen käsivalintaisen vaihteiston muuttamiseksi keksinnön mukaiseksi puoliautomaattivaihteistoksi on suoritettava seu-raavat toimenpiteet: Moottoriin tulee asentaa vääntömomentin mitta-anturi ja vaihteiston ulostuloakselin sekä vetoakselin yhteyteen on 5 asennettava nopeuden mitta-anturit. Vaihteiston ulostuloakseli ja veto-akseli on kytkettävä toisiinsa molempiin pyörimissuuntiin kytkeytyvällä vapaakytkimellä. Asennetaan sähköinen ohjausyksikkö 2 sekä säätöyksikkö 8, jotka kytketään keksinnön mukaisesti mainittuihin antureihin. Vaihde-laatikosta poistetaan normaali mekaaninen siirtomekanismi ja tilalle 10 asennetaan keksinnön mukainen sähköohjattu siirtomekanismi. Muita muutoksia ei tavanomaisiin vaihteistoihin nähden tarvitse tehdä. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä on vaihteen valinta automatisoitu, mutta vaihtamisen suorittaa aina kuljettaja kaasupoljinta käyttämällä.

15 Keksintö ei ole rajoittunut selityksessä ja piirustuksessa esitetyn edullisen toteuttamisesimerkin mukaiseen suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

20 25 30 35

Claims (5)

7

1. Puoliautomaattivaihteisto ajoneuvoja, työkoneita tai vastaavia varten, johon puoliautomaattivaihteistoon kuuluu synkronoitu vaihde]aatikko 5 (16), jossa on sähköohjattu vaihteiden siirtäjämekanismi (4), siirtäjä- mekanismia (4) ohjaava sähköinen ohjausyksikkö (2), sekä moottorin (10) vääntömomenttia, vaihteiston ulostuloakselin (18a) pyörintänopeutta ja ajonopeutta mittaavat anturit (12,20a ja 20b), jotka syöttävät mittaa-miaan suureita vastaavat signaalit sähköiselle ohjausyksikölle (2) ajo-10 tilannetta vastaavan vaihteen valitsemiseksi, tunnettu siitä, että vaihteiston ulostuloakselin (18a) ja vetoakselin (18b), jolla voima välitetään vetopyörästölle (22), väliin on liitetty molempiin pyörimissuuntiin kytkeytyvä vapaakytkin (21) yhdistämään mainitut akselit (18a ja 18b) toisiinsa ja että vaihteiston kytkentäpiiri on sähköinen virta-15 piiri, joka on sovitettu avattavaksi ja suljettavaksi moottorin (10) kaasupolkimella (11) tai vastaavalla tehonsäätimellä.

1 Patenttivaatimukset V Ί 9 8 2

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puoliautomaattivaihteisto, tunnettu siitä, että vaihteiston sähköinen virtapiiri on sovitettu 20 olemaan suljettu silloin, kun mainittujen vaihteiston ulostuloakselin (18a) ja vetoakselin (18b) pyörintänopeudet eroavat toisistaan eli silloin, kun kaasupoljin (11) on nostettu ylös, eli kun moottorin (10) tehoa on olennaisesti vähennetty, tai silloin, kun ajoneuvon ajonopeus eli vetoakselin (18b) pyörintänopeus on nolla, ja että muulloin on mai-25 nittu virtapiiri sovitettu olemaan auki.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen puoliautomaattivaihteisto, tunnettu siitä, että sähköinen ohjausyksikkö (2) on sovitettu suorittamaan vaihteenvalinnan vertaamalla muistissaan olevia ajonopeu- 30 den ja moottorin vääntömomentin asetusarvoja ja mainittujen antureiden (12,20a ja 20b) syöttämiä hetkellisiä arvoja keskenään ja valitsemaan vaihteiston siirtomekanismista (4) ajotilannetta vastaavan vaihteen, joka on sovitettu kytkeytymään päälle päästämällä kaasupoljin (11) ylös eli vähentämällä moottorin (10) tehoa olennaisesti. 35

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puoliautomaattivaihteisto, tunnettu siitä, että kytkentäpiiriin on liitetty säätöyksikkö 8 71982 1 (8), jossa on näppäimet (9) tai vastaavat kytkimet, joilla on manuaali sesti valittavissa liikkeelle lähdettäessä haluttu ajosuunta ja joilla ajon aikana on sähköinen ohjausyksikkö (2) ohitettavissa vaihteen kytkemiseksi vapaalle ja/tai ainakin yhtä porrasta pienemmälle vaihteelle. 5

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen puoliautomaattlvaihteisto, tunnettu siitä, että säätöyksikköön (8) on liitetty merkinantolaite, kuten merkkivalo, joka on sovitettu antamaan hälytyksen silloin, kun ajotilanteeseen sopimaton vaihde on kytkettynä. 10 15 20 25 30 35 71982 9