SE467169B - Transmission foer ett fordon samt foerfarande foer reglering av densamma - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 467 169 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 stegväxellåda. Momentomvandlaren är förbunden med en drivmotor via två separata lamellkopplingar. Vid AIR 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 stegvâxelláda så att en startväxel kan iläggas. Därefter aktiveras den ena lamellkopplingen varigenom momentomvandlaren inkopplas och drivkraft överförs från motorn till växellådans utgående axel. När fordonet uppnått 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 stegväxellàdan växlas, vilket sker med hjälp av olika kopplingar i växellådan. När fordonet åter stannat är det erforderligt att avbryta drivkraft- förbindningen, 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 synkroniseringsa- * nordning som bl a reglerar motorns varvtal inför ett växlingsförlopp. I avsikt att påskynda synkroniseringen innefattar 10 15 20 25 30 35 467 169 detta arrangemang även en broms som möjliggör snabbt nedbringande av hastigheten på växellådans ingående axel.

Uppfinningens 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 automatisk transmission som inte kräver förarens manövrering av någon koppling vid växling, som kan avge ett högt och lätt reglerbart moment vid åtminstone start och som medger att ett flertal växlar kan väljas för att motorn ska kunna drivas kring ett optimalt motorvarvtal. Vidare är syftet att reducera frikti- onsförluster genom transmissionen samt att utforma transmissionen enkelt och till relativt låg kostnad.

Kort beskrivning av uppfinningen Dessa syften uppnås genom att den uppfinníngsenlíga transmissionen utföras i enlighet med vad som anges i bifogade patentkravs 1 kännetecknande del. Genom att uppfínningsenligt anordna en broms som kan fastlåsa växellàdans ingående axel möjliggörs att växe- liläggning kan ske vid start, även då fordonets drivmotor är i gång, utan behov av att använda sedvanlig friktionskoppling för drivkraftavbrott. Därigenom möjliggörs att regleringen av en meka- nisk växellåda kunnat automatiseras med enkla medel. Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen 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 efterföljande beskrivning av en uppfinningen exemplifi- erande utföringsform.

Figurförteckning Beskrivningen görs med hänvisning till bifogade ritningar av vilka 10 15 20 25 30 35 467 169 Figur 1 visar schematiskt 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.

Figur 5 visar ett hydrauliskt kopplingsschema för reglering av en broms ingående i transmissionen.

Beskrivning av utföringsexemgel Bifogade figur 1 visar ett schematiskt fordon 1 i form av en last- bil. Uppfinningen är emellertid tillämpbar pá alla typer av fordon, både vid tyngre fordon sàsom lastbilar och bussar och vid lättare fordon såsom 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 fràn motorn följande huvudenheter, nämligen en pla- netväxel 4, en hydraulisk momentomvandlare 5, en stegväxellàda 6, en hydraulisk retarder 7 och en bakväxel 8 som slutligen överför drivkraften till drivhjulen 9. Dessa enheter âr pâ konventionellt sätt förbundna med varandra via ett antal axlar och pä 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 1. Motorn 2 visas i figur 2 med en utgående axel 10 vilken i motorn 2 âr förbunden med dess vevaxel och dess svânghjul (ej visade) via en fjädrande medbringare. Denna medbring- are är ett elastiskt överföringselement för att utjämna vevaxelns pulserande svängningar orsakade av olika tändtidpunkter 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 avgränsas beskrivningen fràn närmare angivande av dess utformning.

Planetväxeln 4 innefattar en ingående axel 11, som i ena änden är 10 15 20 25 30 35 467 169 förbunden med motorns 2 utgående axel 10 och som i andra änden är förbunden med en planethjulshållare 12. Planetväxeln 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.

Den hydrauliska momentomvandlaren 5 innefattar ett pumphjul 17 förbundet med en ingående axel 18, fortsättningsvis benämnd pumpax- el 18. Momentomvandlaren 5 innefattar även ett turbínhjul 19, som via ett frihjul 20 är förbundet med en utgående axel 21, fortsätt- ningsvis benâmnd 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 planetväxeln 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 utnyttias 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 lågvâxelläge för planetväxeln 4 är däremot bromsen 34 inte aktive- rad varvid momentet uppdelas i planetväxeln 4, som då verkar såsom en differentialväxel, i en del som överförs till dess första utgå- ende 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 frihjulet 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 26, en huvudaxel 26 och en sidoaxel 27, vilka axlar 25,26,27 är parallella med varandra- 10 15 20 25 30 35 467 169 6 och uppbär olika samverkande kugghjulspar 28 för att bilda olika utväxlingsförhållanden. Ett backkugghjul anordnat på en backaxel medger på konventionellt sätt att rotationsriktningen 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- hiulspar 28 kan selektivt inkopplas för att bilda de olika utvâxlingsförhållandena. Kopplingarna 31 innefattar kopplingshalvor för formfast sammankoppling 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 kopplingarna 31 saknar individuella synkroniseringsorgan.

Utmärkande för det exemplifierade arrangemanget som avser en fördelaktig urföríngsform är att växellådans ingående axel 25 är fast förbunden med turbinaxeln 21 och att transmissionen 3 saknar mekanisk koppling för åstadkommande av drivkraftavbrott mellan motorn 2 och växellådan 6 under växling i växellådan 6 och vid iläggning av startväxeln.

I alternativa utföringsformer kan stegvâxellådan innefatta ett flertal sidoaxlar. Stegväxellådan kan även vara baserad på helt andra typer av växellådor, där de olika växlarna selektivt kan inkopplas medelst formfasta kopplíngselement.

Mellan växellådan 6 och momentomvandlaren 5 är anordnad en broms 34. Denna är utformad som en lamellbroms med ett antal lameller anordnade på och fast förbundna med växellådans 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 10 15 20 25 30 35 7 467 '169 bromstryck. Servoorganet 37 är elektriskt förbundet med den elek- triska styrenheten 32 för styrning av detsamma i enlighet med vad som närmare kommer att beskrivas nedan.

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

PA växellàdans utgående axel 26 år anordnad en broms utformad som en hydrodynamisk retarder 36, vilken pà 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. Dà emellertid dessa hydrauliska- system kan anses vara konventionellt uppbyggda och det inte âr nödvändigt att känna till deras närmare utformning för förståelsen av föreliggande uppfinning avgränsas beskrivningen frän dessa.

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

Figur S visar en principiell ritning av bromsens 34 hydrauliska reglersystem och vilket kan anses inga i servoorganet 37. En olje- pump 90 suger fràn en sump 91 hydraulolia som pumpas ut i en matarledníng 92 och via en strypning 110 till en första elektromag- netventil 93. Ventilen 93 är i ett fjäderbelastat viloläge 94 stängd. Ventilen 93 år elektriskt förbunden med och styrd av sty- renhet 32 och vid aktivering intar ventilen 93 ett öppet läge 95, varvid hydraulolja leds vidare till en bromsledning 96 direkt förbunden med turbinbromsen 34. Till bromsledningen 96 är även kopplad en grenledning 97, som är förbunden med en tryckreglerings- ventil 99. Denna är även förbunden med sumpen 91 via en returledning 102. Tryckregleringsventilen är även förbunden med matarledningen 92 via en ledning 103, vilken ledning 103 innefattar en andra magnetventil 98. Denna ventil har ett fjäderbelastat stängt viloläge 100 och ett öppet aktiverat läge 101. även den 10 15 20 25 30 35 467 169 andra magnetventilen 98 är förbunden med styrenheten 32 och aktive- ras av densamma.

Tryckregleringsventilen 99 innefattar en tryckregleringskolv 113, som reglerar flödet av olja fràn grenledningen 97 till returled- ningen 102, för att därigenom även reglera det tryck med vilket oljan tilleds bromsen 34. Kolven 113 visas i figur S i ett stängt läge, där kolven 113 är förskjuten mot sitt högra ändläge, under inverkan av en tryckfjäder 112.

Funktionen av det hydrauliska reglersystemet är den följande. I det i figur 5 visade läget av de ingående ventilerna 93,98 och 99 dränerasolja fràn bromsen till sumpen 91, och bromsen är således inte aktiverad. Vid aktivering av den första ventilen 93 tilleds däremot bromsen olja, vilken därmed trycksätts. Emellertid kommer även olja att via grenledningen 97 tilledas tryckregleringsventilen 99 i vilken denna verkar pà reglerkolvens 113 högra sida och förskjuter, under motverkan av fjädern 112, kolven 113 till ett öppet läge. Olja frán bromsledningen 96 kommer därvid att vidare- ledas till returledningen 102 och vidare till sumpen 91. Detta medför att det oljetryck som tilleds bromsen 34 enbart kan uppnà ett relativt lågt värde. Tryckfjädern 112 och kolvens 113 utform- ning av dimensionerade att begränsa oljetrycket som kan upprätthàllas i bromsledningen 96 till ett lågt tryck. Detta tryck är alltför litet för att bromsen 34 ska kunna uträtta något broms- arbete. Däremot är detta tryck tillräckligt för att lamellerna i bromsen 34 ska kunna ansättas och spel kunna upptagas. vid aktivering av även den andra magnetventilen 98 tilleds olja även från matarledningen 92 till tryckregleringsventilen 99, i vilken oljan verkar pà kolvens 113 vänstra sida. Dessutom tilleds liksom tidigare olja via grenledningen 97 till kolvens 113 högra sida. Oljetrycken som verkar på kolvens 113 båda sidor är lika och utjämnar varandra. Under inverkan av fjädern 112 kommer kolven 113 att förskjutas mot sitt högra, stängda läge. Därmed upphör förbin- delsen mellan grenledningen 97 och returledningen 102. Det tryck som oljan uppnår i bromsledningen 96 kommer därmed att uppnà ett högt värde som enbart begränsas av det tryck som pumpen 90 förmår 10 15 20 25 30 35 467 169 att avge. Detta tryck är dimensionerat tillräckligt högt för att lamellerna i bromsen 34 ska ansättas mot varandra och uträtta bromsarbete. Det förutsätter att oljepumpen 90 i sig innefattar organ som reglerar det tryck som pumpen 90 maximalt förmår avge, vilket tryck är lika med det tryck som maximalt kan tilledas brom- sen 34. Det förutsätter även att pumpen 90 innefattar organ som skyddar pumpen mot överbelastning i de fall båda magnetventilerna 93 och 98 är stängda.

Som exempel på lämplig dimensionering av de låga och höga oljetryck som kan förekomma vid reglerkolvens 113 stängda respektive öppna läge kan följande anges. Det låga trycket som utnyttjas för att ansätta lamellerna bör vara lägre än 1 bar, med fördel även mindre än 0,5 bar. Enligt en fördelaktig utföringsform är detta tryck valt till ca 0,2 bar. Det höga trycket som utnyttjas för att ansätta bromsen, så att den uträttar bromsarbete, bör vara åtminstone en 10-potens högre än det låga trycket, med fördel ca 200 X högre eller mer. När bromsen ska uträtta ett bromsarbete är bromstrycket i sig mindre intressant. Det som är väsentligt är att bromsen förmår åstadkomma ett visst önskat bromsmoment. Detta bromsmoment måste vara tillräckligt högt för att helt kunna fasthålla växellå- dans 6 ingående axel 25, när drívmotorn 2 går på tomgång och momentomvandlaren 5 åtminstone delvis är fylld med olja. För en tyngre lastbil gäller att bromsen 34 bör vara dimensionerad att åstadkomma ett bromsmoment på åtminstone ca 2000 Nm. Med lämplig dimensionering av bromsen 34 bör detta bromsmoment kunna uppnås vid ett bromstryck på ca 5 bar, vilket således motsvarar det höga oljetryck som omnämns ovan. Med denna dimensionering motsvarar det låga oljetrycket på 0,2 bar ett bromsmoment på ca 80 Nm. Med fördel bör detta bromsmoment vara lägre än 100 Nm vilket det således är.

I en fördelaktig utföringsform av det i figur 5 visade hydraulsys- temet kan den andra magnetventilen 98 vara utformad som en proportionalventil medelst vilken det tryck om tilleds reglerkol- vens 113 vänstra sida kontinuerligt kan regleras. En dylik proportionalventil kan ha samma principiella uppbyggnad som den visade ventilen 98, men där aktiveringen sker medelst signaler í form av pulser. Genom att trycket på reglerkolvens 113 vänstra sida 10 15 20 25 30 35 467 169 1° på detta sätt kan regleras, kommer även det tryck som tilleds bromsen att kunna regleras kontinuerligt. Detta kan i mer utveckla- de utföringsformer av uppfinningen vara värdefullt.

Proportionalventilen kan givetvis vara utformad på andra, i sig väl kända sätt.

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 för att detektera olika fordonstillstånd. Av dessa nyttias 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 är 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 drívmoment. 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 körlägesväljare förbunden med styrenheten 32. Medelst körlägesväliaren kan föraren välja åtminstone ett körläge framåt D, ett körläge bakåt R och ett neutralläge N. vid iläggning av körläget framåt D sker ett automa- tiskt val av växel och en automatisk växling av växellådan 6. I alternativa utföringsformer kan körlägesväljaren 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. 10 15 20 25 30 35 11 467 169 Vidare är styrenheten 32 förbunden med i figuren 2 ej återgívna givare avkännande pumpaxelns 18 rotationshastighet, 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 växellådans 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. Härutöver är styrenheten 32 även förbunden med 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 tândsystem i varv- talsreglerande syfte. Med fördel bör dock motorstyrenheten 46 vara av förhållandevis noggrann typ som medger att motorvarvtalet med stor noggrannhet kan regleras. Under normal körning utnyttjar styrenheten 32 signaler från gaspedalgivaren 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 växellådans 6 utgående axel 26, samt servoorgan och reglerorgan (ej visade) ingående i momentomvandla- rens 5 hydrauliska system för reglering av oljetillförsel och oljetryck i momentomvandlaren 5. Ej heller detta system utgör del av föreliggande uppfinning och avgränsas därför från närmare be- skrivning.

Funktionen av den beskrivna transmissionen 3 och ett förfarande för att starta, växla och köra ett fordon 1 med en dylik transmission 3 10 15 20 25 30 35 467 1.2 'i 69 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 startväxel sker och figur 4 hur uppväxling sker i växellådan 6.

Fordonet 1 förutsätts inledningsvis vara stillastående med motorn 2 i ett tomgàngsläge, varvid dess utgående axel 10 roterar. Pla- netväxelbromsen 24 förutsätts vara frikopplad sä att planetväxelns 4 solhjul 15 roterar, dvs planetväxeln 6 har sitt làgvâxelområde inkopplat. Bromsen 34 pá turbinaxeln21 förutsätts vara frikopplad.

Växellàdan 6 förutsätts vara i ett neutralläge, sa att den åstad- kommer ett drivkraftavbrott. Växellàdans 6 utgående axel 26 förutsätts liksom drivhjulen 9 vara stillastående. Det förutsätts även att styrenheten 32 detekterat dessa tillstànd. När föraren vill starta körning framàt av fordonet aktiverar han körlägesvälja- ren 50 genom att föra en manöverspak pà densamma fràn neutralläget N till körläget 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 sà har skett avger denna givare S0 en signal till styrenheten 32 att aktivera servoorganen 37 vid bromsen 34, fortsättningsvis benämnd turbin- bromsen, sà att denna bromsar och fastlàser turbinaxeln 21. Detta àstadkommes genom att båda magnetventilerna 93 och 98 aktiveras med följd att olja under högt tryck tilleds turbinbromsen 34. Detta är i figur 3 illustrerad av ett tredje steg 53. Skulle av någon anled- ning givaren 50 vid körlägesvâljaren inte detektera att körläget D är ilagt, kommer inget att hända förrän så har skett. I ett fjärde steg S4 avkänns varvtalet nt pà turbinaxeln 21 medelst givaren 43.

Om givaren 43 detekterar att varvtalet n är lika med noll, avger styrenheten 32 en signal till servoorganšn 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 växellàdans 6 första växelläge för körning framåt. Om givaren 43 inte detekterar att varvtalet pà turbinaxeln 21 är lika med noll, kommer styrenheten 32 inte att avge någon signal för växeliläggning. 10 15 20 25 30 35 ” 467 169 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 utföríngsform kan sistnämnda givare utgå, och i stället utnyttjas de förstnämnda givarna för att detektera att neutralläget är ilagt. En frånvaro av detektering på 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 växeliläggningen 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. Detta sker genom att styrenhetens 32 aktivering av magnetventilerna 93 och 98 upphör med följd att matningen av olja till turbinbromsen 34 upphör och i stället dräneras olja från turbinbromsen 34 till sumpen. Fordonet 1 är därmed 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 några synkroniseringsanordningar i 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 ílagt, avvaktar styrenheten 32 tills så sker.

Skulle någon detektering inte erhållas inom en viss förutbestämd tid TO, 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. 10 15 20 25 30 35 14 467 169 I figuren 3 illustreras i ett nionde steg 59 att tidräkning sker och om tiden T enligt det ovanstående överstigit den förutbestämda tiden T0, avger styrenheten 32 en signal att avbryta iläggning av växeln och i stället att lägga i växellådans 6 neutralläge. Detta illustreras av ett tionde steg 60.

I ett elfte steg 61 avkânns 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 turbin- hjulet 19 med följd att turbinaxeln 21 börjar rotera. I ett trettonde steg 63 avkänns att turbinaxeln 21 verkligen roterar. När 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 turbinbromsen 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 turbinaxelns 21 rotation och 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 S6 kommer antingen växe- liläggningen 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 fríkopplad 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 10 15 20 25 30 35 15 467 169 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 styrenneten 32 detekterar att fordonet uppnått en vis 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 24 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. 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 figur 4. Ett dylikt behov kan av styrenheten 32 detekteras med hjälp av bl a varvtalsgivarna 42,43 på växellådans 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 ett efterföljande steg 105 en signal som aktiverar den första magnetventilen 93, medan den andra magnetventilen 98 förblir i sitt stängda viloläge 100. Därvid kommer olja att tilledas turbinbromsen 34. Emellertid kommer olja att via ledningen 97 även tilledas tryckregleringsven- tilen 99, i vilken förbindelsen med returledningen 102 öppnas. Det oljetryck som tilleds bromsen 34 kan därigenom enbart uppnå ett lågt värde i enlighet med vad som beskrivits tidigare. Detta låga oljetryck är således avsett för att ta upp spel mellan bromsens lameller och ansätta lamellerna med ett lågt tryck. Styrenheten 32 avger i nästa steg 72 signal till motorstyrenheten 46 att reglera motorns 2 avgivna moment M mot noll. Dylik reducering av motor- momentet sker med fördel efter en förutbestämd rampfunktion. I nästföljande steg 73 avkänns om motormomentet M är lika med noll, 10 15 20 25 30 35 16 467 169 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 växelom 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 i ett steg 76 en signal att aktivera även den andra magnetventilen 98, så att den intar sitt öppna läge 101. Olja kommer därigenom även att tílledas tryckregleringsventilen 99 och förskjuta kolven 113 till sitt högra ândlâge så att ledningens 97 förbindelse med returledningen 102 upphör. Oljan som tilleds bromsen 34 kommer därigenom att uppnå ett högt tryck, som är tillräckligt för att bromsens 34 lameller ska kunna uträtta ett bromsarbete för att reducera rotationshastigheten hos växellàdans ingående axel 25.

Genom att bromsen i det tidigare steget 105 ansatts med ett lågt tryck kan aktiveringen av bromsen i steget 76 ske snabbt, med följd att även bromsningen av den ingående axeln sker snabbt. Detta medför att tiden för ett uppväxlingsförlopp kan ske snabbt liksom den tid växlingen orsakar drivkraftavbrott kan reduceras. För att ännu snabbare bringa ner hastigheten pà turbinaxeln 21 avger sty- renheten 32 även en signal till motorstyrorganet 46 att aktivera en motorbromsfunktion i ett steg 77. I praktiken kan denna motor- bromsfunktion åstadkommas genom att motorns 2 gasspjäll stängs och/eller genom lämplig reglering 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 motorbromsfunktionen för att ännu snabbare retardera mOtOfâXelfl 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 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 m 10 15 20 25 30 35 17 467 169 på växellàdans 6 utgäende axel 39. Denna styrning av motorvarvtalet nm sker i praktiken genom reglering av motorns gasspjäll och/eller bränsleinsprutning.

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 växellà- 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 fràn ryck. Ytterligare uppväxlingar i växellådan 6 sker pá helt analogt sätt med vad som beskrivits ovan med hänvis- ning till figuren 4. Under alla växlingar som görs 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 transmíssionen.

Om styrenheten 32 med ledning av de fordonsparametrar som avkänns 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 växellàdans 6 ingå- ende axel 25 inför en ny växeliläggning. Det flödesschema som figur 4 visar är även tillämpbart vid en nerväxling vad avser stegen 72- 75.

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 sä att dess varvtal ökar. När motorns 2 varvtal överstiger ett visst varvtal styrs motorn 2 till 10 15 20 25 30 35 467 169 “ synkront varvtal på samma sätt som i steg 80. Därefter är förloppet detsamma som i stegen 81-84.

Vid nervâxling till lägsta växeln, startvâxeln, då stegväxellådans 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 nervâxling att ske så att startväxeln är ilagd innan fordonet 1 är helt stillastående. Vid stillastående kommer därvid såsom ovan beskrivits momentomvandlarens 5 pumphjul 17 att drivas medan dess turbinhiul 19 är stillastående.

Iläggning av växellådans 6 backväxel sker på analogt sätt med vad som ovan beskrivits för iläggning av startväxel. Eftersom åtminsto- ne vad avser fordon för landsvâgstrafik 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 dimensionerad för de förhöjda moment som kan förekomma på grund av momentomvandlarens 5 momenthöjning. övriga växlar i växellådan 6 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- míssionen 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 emellertid planetväxeln 4 enligt den exemplifierade fördelaktiga utföringsformen och momentomvandlaren 5 medger att fordonet 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 10 15 20 25 30 35 19 467 169 förmodan ha stannat eller dess hastighet ha reducerats under växlingsförloppet, iläggs automatiskt startväxeln och körningen kan omedelbart återupptas eller fortsätta med làg hastighet.

Växelládor för tyngre fordon innefattar ofta en s k rangedel med ett làgfartsomräde och ett högfartsomràde. Den uppfinningsenliga transmissionen medför att behovet av att växla inom làgfartsomràdet bortfallit och därmed har även behovet av rangeväxelläda bortfal- lit. Därigenom erhålls stora fördelar.

Genom att behovet av särskild koppling bortfallit medges att växlingsförloppet kunnat automatiseras med enkla medel. Genom att aktiveringen av turbinbromsen 34 vid uppväxling sker i tvâ steg har tiden för själva växlingsförloppet kunnat reduceras liksom den tid växellådan åstadkommer drivkraftavbrott. 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 sidoaxelväxellàda. För lastbilar som omväxlande körs utan last och med full last innebär detta problem genom att inslirningen av kopplingen mäste 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 nàgot styrsys- tem för kopplingen. Detta underlättar automatiseringen av växlingsförloppet.

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

Detta medför att de nackdelar som beror på momentomvandlarens 5 relativt dàliga verkningsgrad gör sig gällande under enbart en begränsad tid. Genom att körning pà övriga växlar kan ske helt mekaniskt och med en stegväxelláda 6 av osynkroniserad typ, erhål- les en växellåda som är både billig att tillverka och som har laga friktionsförluster. Momentomvandlarens 5 frihjul 20 förhindrar att 10 15 20 467 “v69 2° 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 fordonets bromsförmàga. I dylikt fall erhåller styrenheten 32 en signal fràn bromspedalgiva- ren 40 att ett bromsförlopp pàgàr och styrenheten 32 kan avge ny signal att aktivera turbinbromsen 34.

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

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

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 å-I 467 169 P A T E N T K R A V

1. Transmission för ett fordon innefattande en stegväxellàda (6), företrädesvis med ett antal kugghjulspar (28) anordnade pà en huvudaxel (26) respektive åtminstone en sidoaxel (27), med ett flertal olika utväxlingsförhàllanden vilka vid växling är selektivt inkopplingsbara medelst formfasta kopplingsorgan 31 och en hydrody- namisk momentomvandlare (5) anordnad framför stegväxellàdan (6), varvid ett turbinhjul (19) i momentomvandlaren (5) är drivkraftö- verförande förbundet med en turbinaxel (21) via ett frihjul (20), turbinaxeln (21) är drivkraftöverförande förbunden med en ingàende axel (25) för stegväxellàdan (6) och transmissionen är styrd under inverkan av en elektrisk styrenhet (32), k ä n n e t e c k n a d av att att en broms (34) är förbunden med den ingående axeln (25) eller turbinaxeln (21).

2. Transmission enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen (34) är anordnad att vid uppväxling i växellådan (6) aktiveras under inverkan av styrenheten (32), och att bromsen (34) därvid är anordnad att aktiveras i tvà steg, av vilka ett första steg (105) utnyttjas för att uppta mekaniskt spel i bromsen (34) och av vilka ett andra steg (76) utnyttjas för att utföra bromsarbete och retardera växelládans (6) ingà- ende axel (25) inför iläggning av ny växel.

3. Transmission enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen (34) utgörs av en hydraulisk lamellbroms som vid akti- vering tilleds hydraulolia, att bromsen (34) vid aktivering i det första steget (105) tilleds hydraulolia av ett lagt tryck, som åtminstone understiger 1 bar, och att bromsen (34) vid aktivering i det andra steget (76) tilleds hydraulolja av ett högt tryck som åtminstone överstiger 5 bar.

4. Transmission enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen (34) innefattar elektro-hydrauliska servoorgan (37) förbundna med styrenheten (32) för reglering av bromsen (34), och 10 15 20 25 30 35 467 .es 169 att servoorganen (37) innefattar tvâ med styrenheten förbundna magnetventiler (93,98) av vilka den ena (93) reglerar att bromsen (34) aktiveras eller inte och den andra (98) reglerar att bromsen (34) tillförs olja av högt eller lågt tryck.

5. Transmission enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den ena magnetventilen (93) för reglering av bromsens (34) aktivering är utformad som en tvàlägesventil anordnad i en första hydraulledning (92,96) mellan en hydrauloljetryckkälla (90) och bromsen (34), att ventilen (93) i ett viloläge (94) är stängd, och att ventilen (93) i ett aktiverat läge (95) är öppen.

6. Transmission enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den andra magnetventilen (98) för reglering av om bromsen (34) tillförs olja av högt eller lagt tryck är utformad som en tvàlägesventil, att ventilen (98) är anordnad i en andra hydraulledning (103) som i ena änden är ansluten till den första hydraulledningen (92,96)_ och som i andra änden är ansluten till en tryckregleringsventil (99).

7. Transmission enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att tryckregleringsventilen (99) via en ledning (97) är förbunden med bromsledningen (96) och via en returledning (102) är förbunden med en oljesump (91), och att tryckregleringsventilen (99) innefattar en reglerkolv (113) som begränsar det tryck som kan förekomma i bromsledningen (96).

8. Transmission enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den andra magnetventilen (98) är utformad som en proportional- ventil.

9. Förfarande för reglering av en transmission enligt något av föregående patentkrav vid uppväxling i stegväxellàdan (6), k ä n n e t e c k n a t a v åtminstone följande steg s! *3 467 169 aktivering av bromsen (34) med ett lågt tryck (steg 105) efter det att ett uppväxlingsbehov detekterats i ett föregående steg (71), och aktivering av bromsen (34) med ett högt tryck (steg 76) efter det att det i ett föregående steg (75) detekterats att ingen växel är ilagd i stegväxellàdan (6) eller att växellådan (6) är i neutralläge.