SE467168B - Transmission foer ett fordon samt foerfarande foer reglering av densamma - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 467 168 inte dimensionerad för dessa höga moment med följd att den inte bör manövreras när momentomvandlaren är inkopplad. Detta leder till att en dylik transmission kräver ett speciellt körsätt och att föraren är utbildad härför, då i annat fall kopplingslamellen riskerar att överbelastas.

En annan variant av transmission finns beskriven i den engelska patentskriften GB,A,2 193 766. Därvid är en hydraulisk momentom- vandlare sammankopplad med en stegvâxellåda. Momentomvandlaren är förbunden med en drivmotor via två separata lamellkopplingar. Vid aktivering av den ena lamellkopplingen överförs all drivkraft från drivmotorn via momentomvandlaren till stegväxellådan. Vid aktive- ring av den andra lamellkopplingen överförs all drivkraft från drivmotorn via ett frihjul direkt till stegväxellådan. Denna trans- mission fungerar så att vid start och vid stillastående fordon båda lamellkopplingarna är frikopplade för att åstadkomma drivkraftav- brott och möjliggöra manövrering av stegväxelláda så att en startväxel kan iläggas. Därefter aktiveras den ena lamellkopplingen varigenom momentomvandlaren inkopplas och drivkraft överförs från motorn till vâxellådans utgående axel. När fordonet uppnàtt en viss hastighet, bortkopplas den första lamellkopplingen och i stället aktiveras den andra lamellkopplingen, varigenom drivkraften överförs direkt från motorn till växellådans ingående axel. Vid fortsatt ökning av hastigheten kan efter en viss tid stegvâxellådan växlas, vilket sker med hjälp av olika kopplingar i växellådan. När fordonet åter stannat är det erforderligt att avbryta drivkraft- förbíndningen, vilket sker genom frikoppling av aktuell lamellkoppling. För att under färd möjliggöra växling är det erfor- derligt att styra motorns varvtal på lämpligt sätt för att åstadkomma eller åtminstone underlätta synkronisering innan ny växel kan iläggas.

Den amerikanska patentskriften US,A,3,834,499 visar en mekanisk växellåda, som via en konventionell koppling är förbunden med en drivmotor. växellådan innefattar en elektronisk synkroniseríngsa- nordning som bl a reglerar motorns varvtal inför ett växlingsförlopp. I avsikt att påskynda synkroniseringen innefattar 10 15 20 25 30 35 467 168 detta arrangemang även en broms som möjliggör snabbt nedbringande av hastigheten på växellådans ingående axel.

Uppfinníngens syfte Föreliggande uppfinning har till syfte att åstadkomma en ny typ av transmission främst avsedd för användning i tunga fordon såsom lastbilar som kombinerar fördelarna med kända typer men som inte uppvisar deras respektive nackdelar. Närmare bestämt är syftet att åstadkomma en transmission som inte kräver förarens manövrering av någon koppling vid växling, som kan avge ett högt och lätt regler- bart moment vid åtminstone start och som medger att ett flertal växlar kan väljas för att motorn ska kunna drivas kring ett opti- malt motorvarvtal. Vidare är syftet att reducera friktionsförluster genom transmissionen samt att utforma transmissíonen enkelt och till relativt låg kostnad.

Kort beskrivning av uppfinningen Dessa syften uppnås genom att den uppfinningsenliga transmissionen utföras i enlighet med vad som anges i bifogade patentkravs 1 kännetecknande del. Genom att uppfinningsenligt anordna turbinaxeln drivkraftöverförande förbunden med vâxellådans ingående axel och att således mekanisk koppling för åstadkommande av drivkraftavbrott mellan axlarna under växling i stegväxellådan saknas, finns helt enkelt ingen koppling att manövrera. I enlighet med en fördelaktig uppfinningsform av uppfinningen är en planetväxel anordnad framför momentomvandlaren varigenom möjliggörs en uppdelning av drivmomen- tet så att enbart en del av det totala drivmomentet överförs via momentomvandlaren. Detta medför att belastningen på momentomvandla- ren blir relativt liten. Detta i sin tur medför att man från start kan accelerera upp fordonet till en relativt hög hastighet innan stegväxellådan behöver växlas. Moderna dieselmotorer för användning i tyngre fordon är av bränsleekonomiska skäl dimensionerade att köras med ett relativt lågt motorvarvtal och är dessutom ofta dimensionerade att köras optimalt inom ett snävt varvtalsområde.

Den anordnade planetväxeln medför att varvtalet uppväxlas före momentomvandlaren, vilken därmed förbättrar förutsättningarna för 10 15 20 25 30 35 467 168 att momentomvandlaren ska kunna drivas optimalt trots ett lagt motorvarvtal. Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfin- ningen anges närmare i de övriga bifogade patentkraven. Ett förfarande för reglering av en transmission enligt uppfinningen anges i bifogade patentkravs 8 kännetecknande del. Ytterligare uppfinningen utmärkande fördelar och särdrag framgår av efterfölj- ande beskrivning av en uppfinningen exemplifierande utföringsform.

Figurförteckning Beskrivningen görs med hänvisning till bifogade ritningar av vilka Figur 1 visar schematískt ett fordon med en uppfinningsenlig trans- mission, Figur 2 visar schematiskt transmissionen enligt figur 1, Figur 3 visar ett flödesdiagram för ett förfarande enligt uppfin- ningen för iläggning av en startväxel, och Figur 4 visar ett flödesdiagram för ett förfarande för uppväxling till högre växlar.

Beskrivning av utföringsexempel Bifogade figur 1 visar ett schematiskt fordon 1 i form av en last- bil. Uppfinningen är emellertid tillämpbar pä alla typer av fordon, både vid tyngre fordon säsom lastbilar och bussar och vid lättare fordon sàsom personbilar. Fordonet 1 innefattar en drivmotor 2, lämpligen en förbränningsmotor, som via en transmission 3 överför drivkraft till fordonets drivhjul 9. Transmissionen 3 innefattar i nämnd ordning från motorn följande huvudenheter, nämligen en pla- netvâxel 4, en hydraulisk momentomvandlare 5, en stegväxelläda 6, en hydraulisk retarder 7 och en bakväxel 8 som slutligen överför drivkraften till drivhjulen 9. Dessa enheter är pà konventionellt sätt förbundna med varandra via ett antal axlar och pá ett sätt som närmare framgår av den fortsatta beskrivningen.

Bifogade figur 2 visar en mer detaljerad men ändock schematisk bild av de för föreliggande uppfinning väsentliga delarna av transmiss- ionen 3 enligt figur ll Motorn 2 visas i figur 2 med en utgående axel 10 vilken i motorn 2 är förbunden med dess vevaxel och dess 10 15 20 25 30 35 -67168 svänghjul (ej visade) via en fjädrande medbringare. Denna medbring- are är ett'elastiskt överföringselement för att utjämna vevaxelns pulserande svängningar orsakade av olika tändtídpunkter för motorns olika cylindrar. Medbringaren medför att den utgående axeln 10 roterar jämnt och utan pulsationer som i annat fall skulle orsaka oljud i efterföljande kugghjulsväxlar. Eftersom fjädrande medbring- are i sig är väl kända i samband med fordonstransmissioner n avgränsas beskrivningen från närmare angivande av dess utformning.

Planetväxeln 4 innefattar en ingående axel 11, som i ena änden är förbunden med motorns 2 utgående axel 10 och som i andra änden är förbunden med en planethjulshållare 12. Planetvâxeln 4 innefattar vidare ett ringhjul 13 förbundet med en första utgående axel 14 för planetväxeln 4 och ett solhjul 15 förbundet med en andra utgående axel 16 för planetväxeln 4. Lämpligen är planetväxelns 4 andra utgående axel 16 utformad som en röraxel som är anordnad kring planetväxelns 4 första utgående axel 14. Planetvâxeln 4 år i sig inte erforderlig för att utnyttja föreliggande uppfinning, men bör ingå i en fördelaktig utföringsform eftersom den medför stora fördelar som kommer att framgå av den fortsatta beskrivningen.

Den hydrauliska momentomvandlaren 5 innefattar ett pumphjul 17 förbundet med en ingående axel 18, fortsättningsvis benämnd pumpax- el 1B. Momentomvandlaren 5 innefattar även ett turbinhjul 19, som via ett frihjul 20 är förbundet med en utgående axel 21, fortsätt- ningsvis benämnd turbinaxel 21. Därvid är frihjulet 20 anordnat så att enbart drivkraft i motorns 2 normala rotationsriktning kan överföras från turbinhjulet 19 till turbinaxeln 21. Momentomvandla- ren 5 innefattar vidare en stator 22 fast förbunden med momentomvandlarens 5 hus 23 på konventionellt sätt.

Mellan planetvâxeln 4 och momentomvandlaren 5 är anordnad en broms 24, vilken är förbunden med planetväxelns 4 andra utgående axel 16 och sålunda även kan anses fast förbunden med momentomvandlarens 5 pumpaxel 18. Bromsen 24 utnyttjas i ett högväxelläge för planetväx- eln 4, då bromsen 24 aktiveras och fastlåser planetväxelns 4 solhjul 15. Allt moment överförs därvid mekaniskt från planetväx- elns 4 ingående axel 11 till dess första utgående axel 14. I ett 10 15 20 25 30 35 467 168 lågväxelläge för planetväxeln 4 är däremot bromsen 34 icke- aktiverad varvid momentet uppdelas i planetvâxeln 4, som då verkar såsom en dífferentialväxel, i en del som överförs till dess första utgående axel 14 och i en del som överförs till dess andra utgående axel 16. I sistnämnda fall överförs en del av momentet till momen- tomvandlarens 5 pumpaxel 18 sedan via momentomvandlaren 5 och vidare via frihiulet 20 till turbinaxeln 21. På detta sätt kommer således en del av momentet från motorn 2 att mekaniskt överföras till turbinaxeln 21 och den andra delen av momentet att hydrauliskt överföras till turbinaxeln 21.

Stegväxellådan 6 innefattar en ingående axel 25, en huvudaxel 26 och en sidoaxel 27, vilka axlar 25,26,27 är parallella med varandra och uppbär olika samverkande kugghjulspar 28 för att bilda olika utväxlíngsförhållanden. Ett backkugghjul anordnat på en backaxel medger på konventionellt sätt att rotatíonsriktningen kan växlas på huvudaxeln 26, tillika växellådans 6 utgående axel. Den exemplifie- rade växellådan 6 innefattar sex kugghjulspar 28 av vilka ett par samverkar med backväxeln. växellådan 6 har således fem växellägen för körning framåt och ett växelläge för körning bakåt. växellådan 6 innefattar att antal kopplingar 31 medelst vilka aktuellt kugg- hjulspar 28 kan selektivt inkopplas för att bilda de olika utvâxlingsförhållandena. Kopplingarna 31 innefattar kopplingshalvor för formfast sammankopplíng med varandra. Kopplingar 31 manövreras automatiskt under inverkan av en styrenhet 32 via servoorgan 33. växellådan 6 är således en sidoaxelväxellåda som är automatiskt styrd av styrenheten 32. Servoorganen 33 kan lämpligen utgöras av hydrauliska eller pneumatiska kolv-cylinderenheter som påverkar växlingsgafflar i växellådan 6. Såsom kommer att framgå av beskriv- ningen medger detta att växellådan 6 kan vara av s k osynkroniserad typ, med vilket härvid avses att de respektive kopplíngarna 31 saknar individuella synkroniseringsorgan.

I alternativa utföringsformer kan stegväxellådan 6 innefatta ett flertal sidoaxlar. Stegväxellådan 6 kan även vara baserad på helt andra styper av växellådor, exempelvis innefatta ett antal pla- netväxlar som selektivt kan inkoppla olika växlingssteg medelst ett antal formfasta kopplingselement. 10 15 20 25 30 35 467 168 Utmärkande för arrangemanget är även att växellådans ingående axel 25 är fast och drivkraftöverförande förbunden med turbinaxeln 21 och att transmissionen 3 saknar mekanisk koppling för åstadkommande av drivkraftavbrott mellan axlarna 21,25 under växling i växellådan 6 och vid iläggníng av en startväxel. överhuvudtaget finns inte någon dylik koppling mellan motorns utgående axel 10 och växellå- dans ingående axel 25.

Mellan växellådan 6 och momentomvandlaren 5 är anordnad en bromsg 34. Denna är utformad som en lamellbroms med ett antal lameller anordnade på och fast förbundna med vâxellådans 6 ingående axel 25 och med ett antal rotationsfasta lameller. Ett elektriskt påverk- bart servoorgan 37 är anordnat att vid aktivering tilleda hydraulolja till bromsen 34 för att därigenom åstadkomma ett bromstryck. Servoorganet 37 är elektriskt förbundet med den elek- triska styrenheten 32 för styrning av detsamma.

I en alternativ utföringsform kan bromsen 34 i stället monteras på en sidoaxel som är drivkraftöverförande förbunden med den ingående axeln 25 eller turbinaxeln 21.

PA växellådans utgående axel 26 är anordnad en broms utformad som en hydrodynamisk retarder 38, vilken på konventionellt sätt vid aktivering bromsar den utgående axeln 26. Med fördel kan det hydra- uliska system som behövs för retardern 38 kombineras med det som behövs för momentomvandlaren 4. Då emellertid dessa hydrauliska system kan anses vara konventionellt uppbyggda och det inte är nödvändigt att känna till deras närmare utformning för förståelsen av föreliggande uppfinning avgränsas beskrivningen från dessa.

Vâxellådans 6 utgående axel 26 är vidare på konventionellt sätt via en kardanaxel 39 förbunden med bakväxeln 8 för vidare överföring av drivkraft till fordonets 1 drivhiul 9. även denna del av transmiss- ionen 3 är av konventionellt utförande.

Som framgått av det ovanstående är ett flertal av transmissionens 3 enheter förbundna med styrenheten 32. Denna är baserad på en mikro- dator. Styrenheten 32 är elektriskt förbunden med ett antal givare 10 15 20 25 30 35 467 168 för att detektera olika fordonstillstånd. Av dessa nyttjas en givare 40 anordnad vid fordonets bromspedal för detektering av att ett bromstillstånd föreligger, en givare för detektering av såväl fordonets 1 hastighet som för detektering av när fordonet 1 år stillastående, en givare 44 för detektering av rotationshastigheten på motorns 2 utgående axel 10, en givare 43 för avkänning av rota- tionshastigheten på växellådans 6 ingående axel 25 och en givare 42 för avkänning av rotationshastigheten på växellådans 6 utgående axel 26. I praktiken kan sistnämnda givaren 42 utgöra samma givare som avkänner fordonshastighet. Vidare finns det en givare 45 vid fordonets gaspedal som avger en signal representerande ett av föraren önskat drivmoment. Flera av givarna kan utgöras av befint- liga fordonsgivare avsedda att även utnyttjas för andra ändamål i fordonet.

Dessutom finns en av föraren manuellt påverkbar körlägesvâliare förbunden med styrenheten 32. Medelst körlägesväljaren kan föraren välja åtminstone ett körläge framåt D, ett körläge bakåt R och ett neutralläge N. Vid ilâggning av körläget framåt D sker ett automa- tiskt val av växel och en automatisk växling av växellådan 6. I alternativa utföringsformer kan körlâgesvâljaren härutöver även vara utformad för manuellt val av växel och växling. Styrenheten 32 innehåller i dessa fall även kontrollorgan som kontrollerar om den av föraren valda växeln och om den av föraren begärda växlingen kan ske med hänsyn till aktuella körförhållanden. Körlägesväljaren innehåller en givare 50 avkännande vilket läge föraren valt, vilken givare 50 är förbunden med styrenheten 32.

Vidare âr styrenheten 32 förbunden med i figuren 2 ei återgivna givare avkännande pumpaxelns 18 rotationshastíghet, vilket växellå- ge som är ilagt i växellådan 6, vilket moment motorn 2 avger samt givare som avkänner att huruvida bromsarna 24,34 resp 38 i pla- netväxeln 4, på turbinaxeln 21 och på vâxellådans 6 utgående axel är aktiverade eller inte.

Styrenheten 32 avger utsignaler till olika servoorgan för aktive- ring av olika enheter i transmissionen 3 såsom framgått av beskrivningen ovan. Hârutöver är styrenheten 32 även förbunden med 10 15 20 25 30 35 467 168 en motorstyrenhet 46 medelst vilken motorn 2 kan regleras. Om motorn 2 utgörs av en dieselmotor är motorstyrenheten 46 med fördel anordnad att reglera bränsleinsprutningsmängden, varigenom motorns 2 varvtal kan regleras. Även i det fall motorn 2 utgörs av en Ottomotor kan bränsleinsprutning regleras, men det är även möjligt att åtminstone inom vissa områden styra motorns tändsystem i varv- talsreglerande syfte. Med fördel bör dock motorstyrenneten 46 vara av förhållandevis noggrann typ som medger att motorvarvtalet med stor noggrannhet kan regleras. Under normal körning utnyttjar styrenheten 32 signaler från gaspedalgívaren 45 för att styra motorn 2. Fordonet 1 är således utrustat med elektriskt styrt gaspådrag, s k elgas, vilket medger att motorn även kan styras oavsett förarens gaspedalläge. Eftersom dylika elektriska motor- reglersystem i sig är väl kända avgränsas beskrivningen även från dessa.

Styrenheten 32 är även anordnad att via ett servoorgan 47 reglera aktivering av planetväxelns 4 broms 47, servoorganet 37 för regle- ring av bromsen 34 på turbinaxeln 21, ett servoorgan 48 för reglering av retardern 38 på vâxellådans 6 utgående axel 26, samt servoorgan och reglerorgan (ej visade) ingående i momentomvandla- rens 5 hydrauliska system reglering av oljetillförsel och oljetryck i momentomvandlaren 5. Ej heller detta system utgör del av före- liggande uppfinning och avgränsas därför från närmare beskrivning.

Funktionen av den beskrivna transmissionen 3 och ett förfarande för att starta, växla och köra ett fordon 1 med en dylik transmission 3 beskrivs i det följande, med hänvisning till de flödesscheman som visas i figurer 3 och 4. Därvid visar figur 3 hur en växeliläggning av en startvåxel sker och figur 4 hur uppväxling sker i växellådan 6.

Fordonet 1 förutsätts inledningsvis vara stillastående med motorn 2 i ett tomgångsläge, varvid dess utgående axel 10 roterar. Pla- netväxelbromsen 24 förutsätts vara frikopplad så att planetväxelns 4 solhjul 15 roterar, dvs planetväxeln 6 har sitt lågväxelområde inkopplat. Bromsen 34 på turbinaxeln 21 förutsätts vara frikopplad. 10 15 20 25 30 35 467 10 168 växellådan 6 förutsätts vara i ett neutralläge, så att den åstad- kommer ett drivkraftavbrott. Växellådans 6 utgående axel 26 förutsätts liksom drivhjulen 9 vara stillastående. Det förutsätts även att styrenheten 32 detekterat dessa tillstànd. När föraren vill starta körning framåt av fordonet aktiverar han körlägesvälja- ren 50 genom att föra en manöverspak på densamma från neutralläget N till körlâget D. I figur 3 är detta illustrerat av ett inledande steg 51.

I ett andra steg 52 kontrolleras att körlägesväljaren intagit körläget D medelst den härför avsedda givaren 50. Om så har skett avger denna givare 50 en signal till styrenheten 32 att aktivera servoorganen 37 vid bromsen 34, fortsättningsvis benämnd turbin- bromsen, så att denna bromsar och fastlåser turbinaxeln 21. Detta är i figur 3 illustrerad av ett tredje steg 53. Skulle av någon anledning givaren 50 vid körlägesväljaren inte detektera att körläget D är ilagt, kommer inget att hända förrän så har skett. I ett fjärde steg 54 avkänns varvtalet nt på turbinaxeln 21 medelst givaren 43. Om givaren 43 detekterar att varvtalet n är lika med noll, avger styrenheten 32 en signal till servoorganên 33 vid växellådan 6 att lägga i en växel. Detta är illustrerat av ett femte steg 55 i figur 3. Denna växel är en startväxel och tillika växellådans 6 första växelläge för körning framåt. Om givaren 43 inte detekterar att varvtalet på turbinaxeln 21 är lika med noll, kommer styrenheten 32 inte att avge någon signal för växelilägg- ning.

I växellådan finns som tidigare nämnts givare avkännande vilket växelläge 6 som är ilagt och även en givare som avkänner när växellådans 6 neutralläge är ilagt. I en enklare utföringsform kan sistnämnda givare utgå, och i stället utnyttjas de förstnämnda givarna för att detektera att neutralläget är ilagt. En frånvaro av detektering pá att någon växel är ilagd utnyttjas därvid för att detektera att neutralläget är ilagt. Om aktuell givare avkänner att det aktuella växelläget är ilagt är växelíläggningen klar, i figur 3 illustrerat av ett sjätte steg 56. Hela förfarandet för växe- liläggning är därmed klart och styrenheten 32 avger signal att frigöra turbinbromsen 34 i ett sjunde steg 57. Fordonet 1 är därmed 10 15 20 25 30 35 11 467 168 körklart vilket illustreras av ett åttonde steg 58. Föraren kan medelst gaspedalen reglera önskat drivmoment och kan igångsätta och köra fordonet 1.

Under växeliläggningen har turbinaxeln 21 varit stoppad, vilket medfört att även växellådans 6 ingående axel 25 varit stillaståen- de. Växeliläggningen kan därför göras utan ytterligare behov av nägra synkroniseringsanordningar í växellådan 6. Växellådan 6 kan därför vara av s k osynkroniserad typ, vilket gör densamma både enkel, billig och kan ges små dimensioner. Vidare har under växe- liläggningen turbinaxeln 21 varit stoppad medan däremot pumpaxeln 18 drivits av motorn 2. I momentomvandlaren 5 har därför en medve- ten slirning ägt rum mellan pumphjulet 17 och turbinhjulet 19.

Skulle enligt det sjätte steget 56 ovan ingen detektering erhålles på att växeln är ilagt, avvaktar styrenheten 32 tills så sker.

Skulle någon detektering inte erhållas inom en viss förutbestämd tid T0, är detta en indikering på att växeliläggning inte kan ske.

Detta kan exempelvis vara orsakat av att kopplingsorganen 31, som ingår i växellådan för att ombesörja inkoppling av växellägen, har intagit vridningslägen relativt varandra som inte medger samman- koppling. Kopplingsorgan 31 av formfast typ, exempelvis klokopplingar, medger sammankoppling enbart när de delar som ska sammankopplas befinner sig i vissa relativa vridningslägen.

I figuren 3 illustreras i ett nionde steg 59 att tidräkning sker och om tiden T enligt det ovanstående överstigit den förutbestämda tiden TO, avger styrenheten 32 en signal att avbryta iläggning av växeln och i stället att lägga i vâxelládans 6 neutralläge. Detta illustreras av ett tionde steg 60.

I ett elfte steg 61 avkänns om växeln är urlagd och om således neutralläget är ilagt, Om så är fallet avger styrenheten 32, i ett tolfte steg 62, en signal att frigöra turbinbromsen 34. Därvid kommer i momentomvandlaren 5 pumphjulet 17 att kunna driva turbín- hjulet 19 med följd att turbinaxeln 21 börjar rotera. I ett trettonde steg 63 avkänns att turbinaxeln 21 verkligen roterar. När 10 15 20 25 30 35 12 467 168 styrenheten 32 via givaren 43 erhållit indikering på att turbinax- t är skilt från noll, görs ett nytt försök att lägga i växeln, vilket påbörjas med att eln 21 roterar, dvs att turbinaxelvarvtalet n turbínbromsen 34 på nytt aktiveras. Enligt flödesschemat i figuren 3 sker således en återgång till det tredje steget 53, varefter det ovan beskrivna förloppet upprepas. Förhoppningsvis har turbínaxelns 21 rotation oh därmed även rotationen av växellådans 6 ingående axel 25 medfört att kopplingsorganen 31 i växellådan 6 roterats till relativa lägen som medger sammankoppling. Beroende på vad som kommer att detekteras i det sjätte steget 56 kommer antingen växe- líläggningen vara fullbordad eller nya försök till växeliläggning att ske.

Om det nu förutsätts att en växeliläggning är fullbordad, kan föraren starta fordonet 1. På konventionellt sätt kan han medelst gaspedalen reglera önskat drivmoment. I och med att planetväxel- bromsen 24 är frikopplad kommer motorns 2 drivmoment på den utgående axeln 10 att uppdelas i planetväxeln 4. En del av momentet överförs mekaniskt och en del hydrauliskt via momentomvandlaren 5 till växellådans ingående axel 25. Eftersom på detta sätt enbart en del av motorns 2 moment går via momentomvandlaren 5 är det möjligt att dimensionera planetväxeln 4, momentomvandlaren 5 och växellå- dans 6 första växel så att fordonet 1 kan uppnå en relativt hög hastighet innan växling på nytt erfordras. Denna hastighet är åtminstone så hög att fordonet 1 under nästkommande växling i växellådan 6 inte riskerar att hinna stanna under nästa växlingsförlopp.

Under starförloppet ovan kommer på konventionellt sätt momentom- vandlaren 5 inledningsvis att verka som en momentförstärkare. När styrenheten 32 detekterar att fordonet uppnått en viss hastighet avges till servoorganet 47 en signal att aktivera planetväxelbrom- sen 24. Därmed kommer solhjulet 15 att fastlåsas och dess rotation upphöra. Under denna första växling sker inledningsvis en slirning i planetväxelbromsen 34 och denna växling sker utan drivkraftav- brott eftersom ingen växling görs i växellådan 6. Planetväxeln 4 verkar därefter som en överväxel genom att varvtalet på dess första utgående axel 14 är högre än varvtalet på den ingående axel 11. 10 15 20 25 30 35 13 467 168 även detta medför att fordonet 1 i enlighet med det ovanstående kan uppnå en relativt hög hastighet innan nästa växling erfordras vilken växling görs i växellådan 6.

När emellertid ett behov att växla upp föreligger för att ytterli- gare öka fordonets hastighet, sker uppväxling i växellådan 6_ automatiskt enligt det principiella flödesschema som visar i figr 4. Ett dylikt behov kan av styrenheten 32 detekteras med hjälp av bl a varvtalsgivarna 42,43 pà växelládans 6 utgående axel 26 res- pektive ingående axel 15 samt av signaler från motorstyrenheten 46.

I ett inledande steg 71 förutsättes att styrenheten 32 detekterat ett behov av uppväxling. Styrenheten 32 avger i nästa steg 72 signal till motorstyrenheten 46 att reglera motorns 2 avgivna moment M mot noll. Dylik reducering av motormomentet sker med fördel efter en förutbestämd rampfunktion. I nästföljande steg 73 avkänns om motormomentet M är lika med noll, eller med hänsyn till eventuella toleranser är tillräckligt nära noll. Om så är fallet avger styrenheten 32 i nästa steg 74 en signal till växellàdans 6 servoorgan 33 att lägga ur den växel om är ilagd och i stället lägga i neutralläget. Det följande steget 75 avkänner om så har skett och om växeln är ur avger styrenheten 32 en signal att akti- vera turbinbromsen 34 i ett steg 76. För att ännu snabbare bringa ner hastigheten pà turbinaxeln 21 avger styrenheten 32 även en signal till motorstyrorganet 46 att aktivera en motorbromsfunktion i ett steg 77. I praktiken kan denna motorbromsfunktíon åstadkommas genom att motorns 2 gasspjäll stängs och/eller genom lämplig regle- ring av dess bränsleinsprutning. I de fall motorn 2 dessutom är utrustad med en s k avgasbroms kan med fördel även denna broms anordnas att aktiveras av styrenheten samtidigt med motor- bromsfunktionen för att ännu snabbare retardera motoraxeln 10.

När motorvarvtalet nm sjunkit till eller understiger ett för varje växelläge förutbestämt varvtal NO enligt steg 78, avger styrenheten 32 enligt steg 79 en signal att frigöra turbinbromsen 34. Dessutom avger styrenheten 32 i ett steg 80 en signal till motorstyrenheten 46 som reglerar motorvarvtalet nm mot ett varvtal som motsvarar ett synkront varvtal ns i växellådan 6 för den växel som ska iläggas.

Det förutsätts därvid att det i styrenheten 32 finns en minnesenhet 10 15 20 25 30 35 14 467 168 i vilken finns lagrat värden för de olika utväxlingar som är möj- liga för växellådan 6. Med hjälp av dessa värden kan synkront varvtal ns för varje växel beräknas i beroende av aktuellt varvtal på växellådans 6 utgående axel 39. Denna styrning av motorvarvtalet nm sker i praktiken genom reglering av motorns gasspjäll och/eller 'vi bränsleinsprutning.

(J När motorvarvtalet nm antagit det synkrona varvtalet ns eller med hänsyn till toleranser anses ligga tillräckligt nära detsamma, illustrerat av steg 81, avger styrenheten 32 signal till växellå- dans 6 servoorgan 33 att lägga i aktuell ny växel, illustrerat av steg 82. I steg 83 avkânns om växeln verkligen är ilagd och om så är fallet är uppväxlingen klar, illustrerat av steg 84. Föraren kan därefter medelst gaspedalen reglera motorns 2 avgivna moment och med vilken hastighet fordonet 1 ska framföras.

Under det beskrivna uppväxlingsförloppet har styrningen av motorn 2 helt skett medelst signaler från styrenheten 32. Förarens aktive- ring av gaspedalen har under växlingsförloppet således inte inverkat på motorstyrningen. övergången mellan styrenhetens 32 automatiska reglering av motorstyrningen och förarens reglering via gaspedalen bör ske efter en viss rampfunktion för att körningen ska upplevas fri från ryck. Ytterligare uppväxlingar i växellådan 6 sker på helt analogt sätt med vad som beskrivits ovan med hänvis- ning till figuren 4. Under alla växlingar som sker i växellådan 6 är planetväxeln 4 i sitt högväxelläge, dvs planetväxeln 4 verkar som en överväxel och momentomvandlaren 5 medverkar inte till mo- mentöverföringen i transmissionen.

Om styrenheten 32 med ledning av de fordonsparametrar som avkânns detekterar ett behov av nerväxling, sker detta enligt ett förfaran- de snarlikt det som utlöses vid en uppväxling. Vid nerväxling är det dock i stället erforderligt att accelerera växellådans 6 ingå- W ende axel 25 inför en ny växeliläggning. Det flödesschema som figur 4 visar är även tillâmpbart vid en nerväxling vad avser stegen 72- * 75. 10 15 20 25 30 35 15 467 168 Däremot ska turbinbromsen enligt steget 76 inte aktiveras. Likaså ska enligt steg 77 motorn 2 inte styras till en motorbromsfunktion utan i stället ska motorn 2 styras så att dess varvtal ökar. När motorns 2 varvtal överstiger ett visst varvtal styrs motorn 2 till synkront varvtal på samma sätt som i steg 80. Därefter âr förloppet detsamma som i stegen 81-84.

Vid nerväxling till lägsta växeln, startvâxeln, då stegväxellådans 6 första växelläge och planetväxelns lågväxelområde är inkopplade, avger styrenheten 32 även signaler för reglering av planetväxel- bromsen 24 på analogt sätt som beskrivits tidigare. Skulle fordonet 1 snabbt nerbromsas kommer nerväxling att ske så att startväxeln är ílagd innan fordonet 1 är helt stillastående. Vid stillastående kommer därvid såsom ovan beskrivits momentomvandlarens 5 pumphjul 17 att drivas medan dess turbinhjul 19 är stillastående.

Iläggning av växellàdans 6 backväxel sker på analogt sätt med vad som ovan beskrivits för iläggning av startväxel. Eftersom åtminsto- ne vad avser fordon för landsvägstrafik enbart ett begränsat behov föreligger att kunna backa fordonet, föreligger inget behov av att bortkoppla momentomvandlaren 5 under backning. Enbart backväxeln och den första växeln i växellådan 6 måste vara dimensíonerad för de förhöjda moment som kan förekomma på grund av momentomvandlarens S momenthöjning. övriga växlar behöver enbart vara dimensionerade efter de moment som motorn 2 via planetväxeln 4 själv förmår avge.

Eftersom planetväxeln 4 i dessa fall verkar som en överväxel kommer momentet från motorn 2 att reduceras innan det överförs till växellådans 6 ingående axel 25.

En väsentlig fördel som erhålles i en fördelaktig utföringsform av föreliggande uppfinning är att behov helt bortfaller av någon särskild koppling för att åstadkomma drivkraftavbrott mellan motorn 2 och växellådan 6 under den tid som växling sker i växellådan 6.

Under växling i växellådan 6 erhålles ett drivkraftavbrott i trans- missionen 3. Om därvid fordonets hastighet skulle vara alltför låg föreligger en risk att fordonet, exempelvis ett tungt lastat for- donståg i uppförsbacke, hinner stanna innan ny växel ilagts. Då 10 15 20 25 30 35 467 16 168 emellertid planetväxeln 4 och momentomvandlaren 5 medger att fordo- net 1 kan uppnå en förhållandevis hög hastighet innan behov av uppväxling i växellådan 6 uppstår, har denna risk kunnat elimineras under åtminstone de vanligaste körförhållandena. Skulle fordonet 1 mot förmodan ha stannat eller dess hastighet ha reducerats under växlingsförloppet, iläggs automatiskt startväxeln och körningen kan omedelbart återupptas eller fortsätta med låg hastighet. växellådor för tyngre fordon innefattar ofta en s k rangedel med ett lågfartsområde och ett högfartsområde. Den uppfinningsenliga transmissionen medför att behovet av att växla inom lågfartsområdet bortfallit och därmed har även behovet av rangeväxellåda bortfal- lit. Därigenom erhålls stora fördelar.

Genom att behovet av särskild koppling bortfallit enligt uppfin- ningen medges att växlingsförloppet kunnat automatiseras med enkla medel. Detta har även medfört att tiden för ett växlingsförlopp kunnat reduceras liksom den tid växellådan åstadkommer drivkraftav- brott. Risken för att fordonet 1 ska hinna stanna under ett växlingsförlopp är därför mindre än i de fall föraren tvingas att manövrera en koppling.

Speciellt för tyngre fordon har olika försök gjorts att automatise- ra manövreringen av en konventionell torrlamellkoppling för att därmed kunna automatisera hela växlingsförloppet vid användning av en sidoaxelväxellåda. För lastbilar som omväxlande körs utan last och med full last innebär detta problem genom att inslirningen av kopplingen måste regleras med hänsyn til lasten. Detta medför att mycket avancerade och komplicerade styrsystem erfordras för regle- ring av kopplingsarbetet. Enligt föreliggande uppfinning bortfaller behovet helt av en dylik koppling liksom behovet av något styrsys- tem för kopplingen. Detta underlättar automatiseringen av växlingsförloppet.

Vid normal körning är planetväxelns 4 lågfartsområde och därmed även momentomvandlaren 5 enbart inkopplad under startförloppet.

Detta medför att de nackdelar som beror på momentomvandlarens S relativt dåliga verkningsgrad gör sig gällande under enbart en 10 15 20 25 17 467 168 begränsad tid. Genom att körning pà övriga växlar kan ske medelst en stegväxellàda 6 av osynkroniserad typ, erhàlles en växellåda som år bade billig att tillverka och som har låga friktionsförluster.

Momentomvandlarens 5 frihjul 20 förhindrar att turbinhjulet 19 drivs av turbinaxeln när momentomvandlaren är bortkopplad, vilket i annat fall skulle orsaka friktionsförluster i momentomvandlaren 5.

Turbinbromsen 34 kan även utnyttjas tillsammans med fordonets 1 ordinarie bromssystem för att förbättra dess bromsförmága. I dylikt fall erhåller styrenheten 32 en signal fràn bromspedalgivaren 40 att ett bromsförlopp pågår och styrenheten 32 kan avge ny signal att aktivera turbínbromsen 34.

Det beskrivna förfarandet gar i första hand avsett ett normalt körförlopp. Styrenheten 32 kan härutöver vara anordnad att reglera transmissionen med andra signaler än vad som angivits, vid detekte- ring av fel på systemet eller vid uppkomst av onormala körsituationer.

Uppfinningen kan inom ramen av bifogade patentkrav modifieras och utformas pà annat sätt än vad som exemplifíerats i beskrivningen OVâII .

Claims (10)

10 15 20 30 19 467 168 P A T E N T K R A V

1. Transmission för ett fordon innefattande en utgående axel (10) från en drivmotor (2), en mekanisk stegväxellåda (6), med ett antal kugghjulspar (28) anordnade på en huvudaxel (26) respektive åtmíns~ tone en sidoaxel (27), med vilka ett flertal olika utväxlingsförhållanden vilka vid växling är selektivt inkopplings- bara medelst formfasta kopplingsorgan 31 och en hydrodynamisk momentomvandlare (5) anordnad framför stegväxellådan (6), varvid ett turbinhjul (19) i momentomvandlaren (5) är drivkraftöverförande förbundet med en turbinaxel (21) via ett frihjul (20), turbinaxeln (21) är drivkraftöverförande förbunden med växllàdans (6) ingående axel (25) utan möjlighet till särkopplade lösgöring mellan axlarna (21,25), och ett pumphjul (7) i momentomvandlaren är förbundet med en pumpaxel (18), k ä n n e t e c k n a d av att motorns utgående axel (10) är drivkraftöverförande förbunden med pumpaxeln (18) utan möjlighet till särkopplande lösgöring, och att således mekanisk koppling för àstadkommande av drivkraftavbrott mellan motorns utgående axel (10) och växellådans ingående axel (25) under växling i växellådan (6) saknas.

2. Transmission enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den ingående axeln (25) är förbunden med en broms (34) medelst vilken rotation på axeln (25) kan stoppas.

3. Transmission enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen (34) är utformad som en mekanisk broms, och att bromsen (34) är anordnad vid växellådans (6) ingående axel (25) eller på en sidoaxel som är drivkraftförbunden med den ingående axeln (25).

4. Transmission enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att transmissíonen (3) även innefattar en planetväxel (4) anordnad mellan motorns (2) utgående axel (10) och momentomvandlaren (5). -fu (I 10 15 20 25 30 35 /4 467 168

5. Transmission enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att en planethjulshàllare (12) för planetväxeln (4) är förbunden med motorns (2) utgående axel, att ett ringhjul (13) för planetväxeln (4) är förbundet med växellàdans (6) ingående axel (25), och att ett solhjul (13) för planetväxeln (6) är förbundet med pumpax- eln (18).

6. Transmission enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av att planetväxelns solhiul (15) och momentomvandlarens (5) pumpaxel (18) är förbundna med en planetväxelbroms (24), som vid aktivering fastlåser solhiulet (15), varvid allt drivmomentet från motorns (2) utgående axel (10) via planetväxeln (4) överförs till växellådans (6) ingående axel (25).

7. Transmission enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att transmissionen även innefattar en en mikrodatorbaserad styren- het (32) anordnad för automatisk reglering av transmissionen (3) och härför är förbunden med servoorgan (37) för aktivering av bromsen (34) och med servoorgan (33) för att utföra växling i växellådan (6), att styrenheten (32) är förbunden med givare (42) för detektering av att fordonets (1) drivhjulshastighet är lika med noll och givare (S0) för detektering av ett förarpåverkbart val för iläggning av en startväxel i växellådan (6), och att styrenheten (32) är anordnad att avge utsignal för aktivering av bromsen (34) under den tid iläggning av startväxeln sker och fordonets (1) drivhjulshastighet samtidigt är lika med noll.

8. Transmission enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten (32) är anordnad att aktivera planetväxelbromsen (34) för fastlåsning av solhjulet (15) under alla växlingslâgen i växellådan (6) utom för startväxel och backväxel.

9. Förfarande för att utföra automatisk iläggning av en startväx- el från ett neutralläge växellådan (6) ingående i transmissionen enligt patentkrav 2, vilken transmission (3) regleras av en elek- trisk styrenhet (32) med hjälp av härför avsedda servoorgan (33), 40 467 168 k ä n n e t e c k n a t av att förfarandet innefattar följande 10 15 20 steg

10. detektering av att en körlägesväljare manövrerats ett körläge (steg 52), aktivering av bromsen (34) för att fastlása växellàdans (6) -fl ingående axel (25) (steg 53), iläggning av en startväxel i växellådan (6) (steg 55), I) frigöring av bromsen (34) (steg 62) varvid vâxeliläggningen är klar i växellådan (6). Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a t av även följande steg detektering att startväxeln är ilagd (steg 56), vilken detekte- ring är tidsbegränsad och om detektering inte sker inom en förutbestämd tid sà fortlöper förfarandet enligt följande steg, avbrytning av vâxeliläggningen och/eller urläggning av startväxeln (steg 60), frigöring av bromsen (34) (steg 62), samt förnyad aktivering av bromsen (34) (steg 53) inför ett nytt försök att lägga i startväxeln. '51