SE460919B - Arrangemang foer reglering av en hydrauliskt manoevrerad lamellkoppling med solfjaeder - Google Patents

Description

4eo 919 2 10 15 20 25 30 35 blir dock relativt komplicerad eftersan solfjädern ej har en linjär kraft- och utböjningskarakteristik över hela urkopplingsslaget.

Systemet uppvisar ej heller lika snabb respons san ett hydrauliskt systan.

Fördelen med en med solfjäder samnanhållen lamellkoppling är att det axiella byggmáttet på kopplingenikan hållas nere. Vid en sedvanlig manuellt utförd urkoppling erhålles även ett avtagande kraftbehov vid slutet av frikopplingsrörelsen. Härigenom kan föraren manuellt hålla nere en kopplingspedal i bottenläget en längre tid utan att bli trött. De solfjädrar san finns i kopplingar i dagens bilar ger också en mycket driftsäker och funktionell koppling till rimlig kostnad med mycket lång livslängd på själva solfjädern. læpfirmirgens ändaxnál Föreliggande uppfinning har till ändamål att ge en automatiseringsbar hydraulisk manövrering av en solfjädersanunanhållen lamellkoppling med en enkel huvud- och slavcylinderkonstruktion. För att automatisera en hydrauliskt rnanövrerad solfjäderkoppling kan systemet modifieras så att vid varje specifikt rnanövertryck erhåller kopplingen en förutbestämd urkopplingsgrad. Härvidlag bortfaller behovet av fördyrande lägesgivare i kopplingen. I detta syfte utmärkes det uppfinningsenl iga arrangemanget av de särdrag san anges i kravets l kännetecknande del.

I en utföringsform av det uppfinningsenliga arrangemanget erhålles samtidigt en spelrumsjustering av urkopplingsmekanismen allteftersom lamellerna i koppling förslits och en konstant förspänning av slavcylindern rnot solfjädern möjliggöres. I detta syfte utmärkes arrangemanget av de särdrag san anges i kravets 2 kännetecknande del.

I en ytterligare fördelaktig utföringsform är huvudcylirmderkolven .så utformad att vid en förutbestämd trycknivå från en proportionalventil sker en garanterad stängning av en 10 15 20 25 30 460 919 spelrumsjusterande och förspänningsbildande kanal .

Huvudcylinderkolvens utformning ger även en kraftförstärkning varigencm en mindre och billigare hydraulpxmxp kan väljas. I detta syfte utmärkas arrangemanget: av de särdrag som anges i kravets 3 kännetecknande del .

Det huvudsakliga särdraget enligt patentkrav 1 ger en mycket enkel och billig huvudcylinderkonstruktion för proportionell reglering av en koppling med i huvudsak endast en rörlig kolv och mot kolven verkande fjädrar.

Särdragen enligt kraven 2 och 3 i kcxnbínation med det huvudsakliga särdraget i kravet l möjliggör även spelrumsjustering, förspänning av kopplingen och säker urkopplingsfunktion vid förutbestämda trycknivâer utan att huvudcylinderkonstruktionen frångár sin enkla grundkonstruktion.

Ein huvudcylinderkonstruktion enligt patentkraven möjliggör även att en slavcylinderkonstruktion som ingår i ett manuellt syster: kan utnyttjas även vid automatiserad koppling med proportionellt ökande kraftbehov över urkopplingsslaget. Samma drivlinelayout kan härigenom användas i såväl manuella som automatiserade kopplingssystem. Detta är speciellt av stor betydelse i motorfordon där de i drivlinan ingående koxnponenterna motor, koppling och växel låda har ett begränsat utrymme i motorrummet.

Huvudcylinderkonstruktionen kan valfritt placeras i tillgängligt utrymme i motorrummet och ej nödvändigtvis i närheten av koppl ingen . Övriga utmärkande särdrag framgår av patentkraven och den efterföljande beskrivningen av en utföringsform av det uppfinningsenliga arrangemanget. Beskrivningen sker med hänvisning till bifogade figurer. w 460 919 4 10 15 20 25 30 35 Kort beskrivning av figurerna Figur 1 visar en uppfinningsenlig huvudcylinder delvis axiellt snittad med kolven i ett neutralläge där kopplingen är i ingrepp.

Figur 2 visar huvudcylindern med* endast huvudcylinderhuset, fjädrarna och kolvens tätningsringar smittade.

Huvudcylinderkolven är här i ett mel lanläge där kolven börjar gå i ingrepp mot en proportionalitetsbildande fjäder, i vilket läge kopplingen delvis är urkopplad.

Figur 3 visar huvuldcylinder i samma snitt som figur 2 med kolven i ett manöverändläge där kopplingen är fullständigt urkopplad.

Figur 4 visar en principiell systemuppbyggnad, i vilken den uppfinningsml iga huvudcylindern ingår.

Figur 5 visar den proportionalitetsbildande fjäderns inverkan på det erforderliga reglertrycket till huvudcylindern.

Beskrivning av ett utföringsexezrxpel I figurerna 1-3 visas en uppfinningsenlig huvudcylinder 1 i tre olika driftlägen.

I-luvudcyliradern 1 har ett hus 2 utformat i ett stycke med en öppen gavel tillsluten av ett avtätat gavellock 3. Huset är lärrpligen uppborrat från gaveln i två steg i axiell riktning med en första yttre borrning invid gaveln med en större diameter än en andra inre borrning. Borrningarna inrymrer en kolv 4 vilken är axiellt rörlig rnellan tvá ändlägen visade i figur 1 och 3.

Kolven är trappstegsfonnad i motsvarighet till borrningarna med en mot gaveln vänd grövre del vilken löper i första borrningen och en från gaveln vänd klenare del vilken löper i andra borrningen.

Kolvens 4 grövre del är avtätad med en radialtätning ll mot första borrningens vägg medan kolvens 4 klenare del är avtätad med två radialtätruingar l0a,l0b mot andra borrningens vägg. I botten på den - klenare borrningen är vidare ett f jädercentreringsdon 20 anordnat.

På f jädercentreringsdonet ärien returfjäder 14 inspänd mot kolven 4 10 15 20 25 30 35 460 919 så att kolven i neutralläge enligt figur l trycks mot en stoppklack 18 utbildad på gavellocket 3. Returfjädern 14 är centrerad på en yttre del 22 på fjädercentreringsdonet 20 och en axiell borrning 30 i kolven 4. Returfjädern 14 har låg fjäderkonstant och är enbart till för att säkerställa att kolven går tillbaka helt till neutraländläget då anliggning sker mot stoppklacken l8 och då kolven ej påverkas av något reglertryck.

På fjädercentreringsdonet 20 är även anordnad en kraftig proportionalitetsbildande fjäder 13, fortsättningsvis benämnd huvudfjäder, med betydligt högre fjäderkonstant än returfjädern 14.

Huvudfjädern 13 är centrerad på en grövre basdel 21 på donet 20 och ligger koaxiellt utanför returfjädern 14. Huvudfjäderns 13 lärigd är dock avpassad så att den går i fjädrande ingrepp mellan kolven 4 och den klenare borrningens botten först då kolven 4 lämnat sitt neutralläge enligt figur l och nått ett mel lanläge såsom visas i figur 2. Härigenom ger huvudfjädern 13 en motriktad och ökande kraft under kolvens fortsatta rörelse mot manöverändläget visat i figur 3. Den från mellanläget tillkommande kraften från huvudfjädern 13 adderas till kraften från en i kopplingen ingående solfjäder, vilka krafter huvudcylinderns reglertryck skall övervinna för fullständig urkoppling.

Huvudcylinderkolvens 4 läge regleras genom ett hydraultryck verkande på kolvens högra sida 3l i figurerna l-3. Reglertrycket dllföres inloppskannaren 16 via en kanal 5 i huvudcylinderhuset 2, varigencm det i inloppskamraren 16 rådande hydraultrycket ger en på kolvens inloppssida 31 verkande kraft scm vill skjuta kolven 4 åt vänster mot rnanöverändläget visat i figur 3. Med ett tillräckligt högt reglertryck i inloppskamznaren 16 rör sig kolven 4 från neutralläget i figur l till det i figur 3 visade manöverändläget under det att en i utrymnet 17 befintlig hydraulvätskevolym trycks ut genom en utloppskanal 6 och påverkar en slavcylinder för urkoppling av en solfjäderkoppling. , Huvudcylinderhuset 2 innefattar även en strypt inloppskanal 7 _ vilken utmynnar i andra borrningens vägg. Den strypta kanalen 7 är erxbart öppen mot utrymnet 17 när kolven 4 är i sitt rieutraländläge 460 10 15 20 25 30 35 919 6 enligt figur 1. I detta ändläge frilägger radialtätningen l0a kanalöppningen rnot en avfasning 9 på kolven 4. Genom en måttlig trycksättning av ett till kanalen 7 tillfört hydraulflöde kan oljevolymen mellan huvudcylindern och slavcylindern automatiskt regleras i neutraländläget. Hârigenan kanperxseras en förslitriing av lamellerna i solfjäderkopplingen, vilken förslitrxing annars medför att slavcylindern ändrar sitt neutralläge. Genom en måttlig trycksättning erhålles även en viss förspänning av slavcylindern mot solfjädern i neutraländläget. Förspänningen eliminerar då eventuell glapp mellan huvudcylinderrörelse och åtföljande solf jäderpåverkan .

Utrynrnet 15 på andra sidan av kolvens 4 trycksatta utrymme 16 är genom en kanal 8 dränerat mot atmosfären. Härigencm undvikes att ett 'läckflöde förbi kolvens radialtätning ll utbildar något mottryck. Kolvens 4 klenare del innefattar också en andra radialtâítning l0b vilken motverkar läckage av hydraulvätska från kanalen 7 till det dränerade uuymnet 15 när kolven ej är i sitt neutra ländläge .

Huvudcylindern l ingår i ett hydrauliskt xranövrerat kopplingssysten som schenatiskt återges i figur 4. En pump 40 med tryckackumulator 42 bildar ett erforderligt systemtryck. Pumpens sugsida tar hydraulvätska från en reservoar 41 via rörledningen 50 och ger ett hydraultryck på rörledningen 51 till en tryckackurmlator 42. Via rörledningen 52 kan sedan en proportionalventil 43 ge ett reducerat En elektronisk styrenhet 44 reglerar nivån på hydraultrycket till systemtryck på rörledningen 53 till huvudcylindern l. huvudcylindern genom att avge en styrsignal på elledningen 47 varvid signalnivån är proportionell mot önskat reglertryck till huvudcylindern l och motsvarande urkopplingsgrad i en sedvanlig friktionskoppling 60. Styrsignalens nivå regleras av styrenheten 44 i beroende av insignaler på elledningar-na 45. Dessa insignaler kan utgöras av olika fordonsparaznetrar såsom varvtalen på fordonsnotorn och ingående axeln på växellådan. Genom detektering av dessa varvtal kan inslirningsfunktionen på kopplingen regleras.

' I automatiska växlingssystem kan en insignal även komna från en Växelspaksgivare som indikerar att föraren beordrat växling, 10 15 20 25 30 35 7 460 919 varefter styrenheten snabbt kopplar ur kopplingen gencrn att en hög signal avges pá elledningen 47. Efter det att ny växel är ilagd kan kvitteringskontakter på växellådan ge en insignal om inkoppling.

Ett flertal andra insignaler representerande parametrar som exempelvis bromspedalaktivering och gaspedalläge kan utnyttjas av styrenheten för kopplingens rnanövrering.

Huvudcylindern 1 erhåller det mot styrsignalen 47 proportionella reglertrycket på grenledningarna 53a och 53b som är kopplade till inloppen 5 repektive 7 på huvudcylinderhuset. Huvudcylinderns 1 utloppskanal 6 är i sin tur kopplad till en slavcylinder 61 via tryckledningen 54. Slavcylindern är i detta fall centrunmonterad runt växellàdans ingående axel 67 med en ringformad slavcylinderkolv 62. Slavcylinderkolven 62 påverkar via ett urtrampningslager 63 en i kopplingen ingående solfjäder 64.

Kopplingen är på figur 4 av tryckande typ, varigenom urkoppling erhålles då slavcylindern trycker på solfjädern 64 och solfjädern 'vrider sig runt det enbart schematiskt visade vederlaget 69.

Solfjäderns 64 klämkraft på tryckplattan 65 och lamellerna 66 pâ axelns 67 navdel 70 upphävs vid urkoppling, varigenom kraftöverföringen mellan motorns svänghjul 68 och växellàdans ingående axel 67 upphör.

Genom ledningen 55 återföres dränerad hydraulvätska från kanalen 8 till reservoaren 41. Via ledningen 56 återföres även hydraulvätskan från huvudcylindern 1 till reservoaren 41 när proportionalventi len 43 stänger tillflödet från ackunulatorn 42 och kolven återgår till neutraläxidl äget .

När huvudcylinderns båda inlopp 5 och 7 trycksättes av santna reglertryck från proportionalventilen 43 börjar huvudcylinderkolven 4 att lämna neutraländläget enligt figur 1 först när nettotryckkraften överstiger returfjäderns 14 kraft pá kolven 4.

Nettotryckkraften ges av areaskillnaden mel lan kolvens 4 grövre och klenare del multiplicerad med reglertrycket. Följaktligen kommer kolven 4 att stänga av kanalen 7 vid en förutbestämd trycknivâ given av returfjäderkraften och areaskillnaden. Vid lägre trycknivåer konmer kolven ej att röra sig från neutralärxiläget men 460 919 8 10 15 20 25 30 35 slavcylindern ges en viss förspänning mot solfjädern genom hydraultrycket i den strypta kanalen 7.

I figur 5 visas den proportionalitetsbildande huvudfjäderns 13 inverkan på erforderligt reglertryck till huvudcylindern för urkoppling av solfjäderkopplingen. Kurvan 80 är för åskådlighetens skull förskjuten något i negativ x-riktning. Diagrammet visar reglertrycket P som funktion av urkopplingsgraden X. Kurvan 81 visar hur erforderligt reglertryck P för urkoppling av en solfjäderkoppling ökar till en urkopplingsgrad X som motsvaras av en huvudcylinderkolvrörelse på ungefär 4 um. Vid fortsatt ökande urkopplingsgrad avtar dock erforderligt reglertryck. Detta medför att ett pàlagt reglertryck kan rnotsvaras av två urkopplingslägen.

En automatisering av ett dylikt system medför nackdelen att systemet måste innefatta lägesgivare på exempelvis slavcylinderkolven. Làgesgivarrxa ger då uppgift till styrenheten om urkopplingsgraden på kopplingen.

Kurvan 80 visar i stället hur det erforderliga reglertrycket ökar med en proportionalitetsbildande fjädefenligt föreliggande uppfinning. Då huvudfjädern börjar samverka med huvudcylinderkolven i mellanläget enligt figur 2 kommer reglertryckbehovet till kamnaren 16 att öka från mellanläget. Den ökning i erforderligt reglertryck som huvudfjädern framtvingar åskádliggöres i det streckmarkerade området A i figur 5. Mellanläget är direkt bestämt av den proportionalitetsbildande fjäderns 13 fjäderkonstant och solfjäderns karakteristik. För att kopplingen skall få ett givet urkopplingsläge för varje reglertryck måste mellanläget för det första inträda innan solfjäderkraften börjar att minska för ökande urkopplingsgrad. Sedan måste fjäderorganets 13 f jäderkonstant och längd avpassas till solfjäderris karakteristik så att mel lanläget inträder så pass tidigt i urkopplingsslaget att fjäderorganet 13 hinner utbilda en kraft som överstiger solfjäderns kraftreduktion vid slutdelen av urkopplingsslaget. Detta innebär att ett fjäderorgan 13 med låg fjäderkonstant måste påverka huvudcylinderkolven tidigare under urkopplingsslaget och med hög - fjäderkonstant senarelägges mellanläget där fjädern påverkar kolven. Med en proportionalitetsbildande fjäder i den 9 460 919 uppfinningsenliga huvudcylindern erhålles sålunda en hydraulískt manövrerad solfjâderkoppling där reglertrycknivàn har proportionalitet mot urkopplingsgraden. Behovet av separata lägesgívare på huvud- eller slavcylindern bortfaller därigenan.

Uppfinningen får ej anses vara begränsad av den beskrivna utföringsformen utan kan inom ramen för efterföljande patentkrav nndifieras i ett flertal utföringsforxner.

Claims (7)

1. 0 15 20 25 30 460 919 10 PATENTKRAV l. Arrangemang för reglering av en hydrauliskt manövrerad lamellkoppling (60) med solfjäder (64) där manöverenheten innefattar en huvudcylinder (1) med en kolv (4) axiellt rörlig mellan ett första ändläge och ett andra ändläge; en slavcylinder (61) med en axiellt rörlig kolv (62); ett regulatororgan (43) för reglering av trycket hos ett tryckmedium verkande på en första sida (31) av huvudcylinderkolven (4); samt en tryckledning (54) som förbinder huvudcylindern (l) med slavcylindern (61) för hydrostatisk överföring av huvudcylinderkolvens (4) rörelse till slavcylinderkolven (62), varvid slavcylinderkolven (62) påverkar solfjädern (64) för urkoppling vid aktivering av regulatororganet (43), 'kännetecknat av att en styrenhet (44) är förbunden ned regulatororganet (43) via en ledning (47) på vilken ledning styrenheten (44) levererar en styrsignal vars signalnivá är proportionell mot urkopplingsgraden på lamellkopplingen (60), att regulatororganet utgöres av en till en tryckkälla (40,42) ansluten proportionalventil (43) san via en matarledning (S3) ger ett mot styrsignalniván svarande reglertryck till huvudcylinderkolvens första sida (31), vilket tryck är proportionellt mot signalniván på styrsignalen, och att huvudcylindern (1) inryrmer ett fjäderorgan (13) avpassat att fjädrande samverka med huvudcylinderkolven (4) först när denna nått ett rnellanläge rrellan det första och det andra ändläget varigenom f jäderorganet är så dimensionerat att det orsakar ett ökande kraftbehov för vidare urkoppling i ett läge där solfjäderkraften avtar så att ett i huvudsak proportionellt ökande kraftbehov erhålles över väsentligen hela urkoppl ingsslaget . 10 15 20 25 30 35 11 460 919

2. Arranganangenligtpatentkravl,kännetecknat av att huvudcylindern innefattar en strypt kanal (7) vilken förbinder matarledningen (53) med en mellan huvudcylinderkolven (4) och ( 6 2 ) huvudcylinderkolven (4) är i sitt första neutraländläge där slavcylinderkolven befintlig vätskevolym när en pà kolven anordnad första radialtätning (l0a) frilägger den strypta kanalens (7) mynning.

3. ArranganangenligtpatentkravLkännetecknat av att huvudcylinderkolven (4) är trappstegsfonnad i axialled varvid den av reglertrycket påverkade första sidan (31) har en area ( 3 2 ) huvudcylinderkolven mot vilken andra sida den mellan som överstiger arean pà en andra sida hos huvudcylinderkolven och slavcylinderkolven befintliga vätskevolynuen verkar, och att en returfjäder (14) är anordnad i huvudcylindern för påverkan av kolven mot neutralärxdläget.

4. Arrangarangenligtpatentluav l, känneteckna t a v att mel lanläget där f jäderorganet (13) går i ingrepp mot kolven (4) inträder innan ett för kopplingen och solfjädern givet urkopplingsläge, där solfjäderkraften minskar vid ökande urkoppl ingsgrad .

5. Arranganangexiligtpatentlcrav 'Lkännetecknat av att mellanläget är direkt bestämt av det proportionalitetsbildande fjäderorganets (13) f jäderkonstant vid en given friktionskoppling så att vid låg fjäderkonstant ett i urkopplingsslaget tidigt mellanläge inträder och vid hög fjäderkonstant ett i urkopplingsslaget sent mellanläge inträder, så att den från rnellanläget genom fjäderorganet (13) pàlagda kraften på resterande delen av urkopplingsslaget hinner utbilda så stor kraft att solfj-äderns kraftminskning vid slutdelen av urkopplingsslaget kompenseras . 460 919 12 10 15

6. ArrangenangenligtpateiifluavLkännetecknat av att huvudcylinderkolven innefattar ett andra radiellt avtätande organ (l0b) pà avstånd från den första radiella avtätningen (10a) i riktning mot huvudcyl inderkolvens första sida,_ vilket avstånd motsvarar huvudcylinderkolvms rörelseslag rnellan första och andra ändläget, varigenom tryckfluid förhindras att strörnrna från den strypta kanalen (7) mot huvudcylinderkolverxs första sida.

7. ArrangemangenIigtpatentJcraVG, känneteckna t av att den del av huvudcylinderkolven (4) san angränsar till första sidan (31), uppvisar ett tredje radiellt avtâtande organ (11), w . att utrymmet (51) mellan det andra (1013) och tredje (11) tätningsorganet är dränerat mot atmosfärstryck via en dräneringskana l ( 8 ) .