SE468710B - Arrangemang foer manoevrering av differentialspaerr i ett fordon - Google Patents

Description

43; O\ CO lO 15 20 25 30 35 __! J) Dessutom medför varje kopplingsmanövrering ett visst slitage av densamma.

Qppfinningens ändamål Föreliggande uppfinning hartill ändamål att lösa det påtalade problemet utan att ovannämnda nackdelar gör sig gällande. Sålunda är upp- finningens ändamål att säkerställa att inkopplingen av differentialspärren kan ske utan risk för att densamma havererar genom att säkerställa att inget drivhjul spinner vid iläggningen. I de fall något hjul redan spinner ska uppfinningen tillse att detta upphör innan iläggning sker. Ytterligare ändämål är att iläggningen ska kunna ske enkelt, och utan behov av flera olika manöverrörelser. Ett ändamål är även att tiden för iläggningen ska reduceras så att risk för att fordonets hastighet reduceras under iläggningen inte uppkommer.

Kort beskrivning av uppfinningen I enlighet med uppfinningen åstadkommes detta genom att arrangemanget utformas med de särdrag som anges i bifogade patentkravs 1 kännetecknande del. Genom att styrenheten därigenom automatiskt styr både iläggningen av differentialspärren och motorns gaspådrag under iläggningen kan dessa båda aktiviteter optimeras relativt varandra. lläggningen av differentialspärren kan ske snabbt samtidigt som tiden för gasavdraget kan hållas kort. Manövreringen blir enkel eftersom enbart ett enda reglage behöver manövreras. lläggningen kan ske utan risk för att drivhjulen spinner under iläggningen och risk för skador på differentialspärren undviks.

Ytterligare uppfinningen utmärkande särdrag och fördelarframgår av efterföljande beskrivning exemplifierande två utföringsformer av uppfinningen. Beskrivningen görs med hänvisning till bifogade ritningar.

Figurförteckning Hgurl Hgur2 visar schematiskt ett fordon med en differentialväxel, visar ett kopplingsschema för ett arrangemang för att reglera en differentialspärr, lO 15 20 25 30 35 4 6 8 7 l Û Figur 3 visar en elektrisk styrenhet ingående i arrangemanget, Figur 4 visar ett sig nalschema-för den elektriska styrenheten, och Figur 5 visar en modifierad utföringsform av uppfinningen tillämpad vid en luftfjädrad, tandemdriven lastbil.

Beskrivningsexempel Figur 1 visar schematiskt ett fordon 1 såsom en lastbil eller annat tyngre fordon. l fordonets 1 främre ände är anordnad en drivmotor 2, vilken via en transmission 3 överför drivkraft till fordonets bakre, drivande hjul 4.

Motorns 2 gaspådrag regleras av föraren medelst en s k elektrisk gaspedal 5, vilket innebär att överföringen mellan gaspedal och motorn sker elektriskt i stället för mekaniskt. Till motorn är härför ansluten en elektrisk styren het 6 som styr motorns 2 gaspådrag i beroende av bl a signalerfrån gaspedalen 5. Motorstyrenheten 6 är öven förbunden med andra givare i fordonet för att på optimalt sätt styra motorn 2.

Transmissionen 3 innefattar på konventionellt sätt en differentialväxel 7 vid drivaxlarna för drivhjulen 4. Differentialväxel 7 innefattar en differentialspärr 8 medelst vilken fordonets drivhjul 4 mekaniskt kan sammankopplas med varandra. Reglering av differentialspärren 8 sker med hjälp av pneumatiska servoorgan vilka styrs med hjälp av elektriska magnetventiler.

Figur 2 visar ett principiellt kopplingsschema för ett arrangemang för reglering av differentialspärren 8. Vid förarplatsen är anordnad en manuell strömbrytare 9 för in- och urkoppling av differentialspärren 8.

Vid differentialväxeln 7 är anordnade tvâ magnetventiler 10,11 av vilka den ena magnetventilen 10 vid aktivering tilleder tryckluft till differentialspärrens 8 servoorgan för inkoppling av differentialspärren 8, medan den andra magnetventilen 11 vid aktivering avluftar servoorganen och därmed urkopplar differentialspärren 8. Vid differentialspärren 8 är anordnad en mekanisk strömbrytare 12 som sluter när differentialspärren 8 är inkopplad och som bryter när den är urkopplad. Denna strömbrytare 12 är kopplad l serie med en kontrollampa 13 som utnyttjas för att indikera när differentialspärren 8 är ilagd. l detta exempel är kontroll- lampan 13 inbyggd i manöverströmbrytaren 9 såsom visas i figuren 2. 46 ö 10 15 20 25 30 35 71 l arrangemanget ingår även en elektrisk styrenhet 14 vars funktion nedan närmare beskrivs i anslutning till figurerna 3 och 4. Denna styrenhet 14 är via en ingång 16 förbunden med manöverströmbrytaren 9, via en första utgång 17 med magnetventilen 10 för inkoppling av differentialspärren 8 samt via anslutningar 18,19 med matningsledningar 15,31 i fordonet. Den ena matningsledningen 15 utgör en plusmatning och den andra matningsledningen 31 en jordledning. Dessa matningsledningar15,31 är även förbundna med de övriga komponenterna såsom visas i figuren 2.

Härutöver är styrenheten 14 via en andra utgång 20 förbunden med motorstyrenheten 6 via en mot backströmmar spärrande diod 33.

Figur 3 visar styrenheten 14 i form av ett funktionsschema. De beteckningar för anslutningarna 16-20 som används är desamma i figur 3 som i figur 2. Styrenheten 14 är via ingângarna 18,19 förbunden med matningsledningarna 15,31 för att driva dess olika delkomponter.

Figur 4 åskådliggör de olika signalerna på styrenhetens ingång 16 och utgångarna 17,20 relativt varandra utefter en tidsaxel. När föraren vill inkoppla diffferentialspärren 8 manövrerar han strömbrytaren 9 till ett aktiverat läge 28, varvid en spänning via ingången 16 tilleds ett ingångssteg 21 istyrenheten 14. Kurvan A i figur4 representerar signalenpå ingången 16. När strömbrytaren 9 är i ett icke-aktiverat läge 27 är signalen låg, dvs ingen spänning ligger på ingången 16. Når strömbrytaren förs till det aktiverade läget 28 blir signalen hög, och den förblir hög så länge strömbrytaren 9 är i detta läge. Samtidigt med att ingångssteget 21 erhåller spänning aktiveras en krets 22 som genererar en tidsbegränsad spänningspuls 23, vilken tilleds en utgångskrets 24. Denna utgångskrets 24 är via utgången 20 förbunden med motorstyrenheten 6.

Kurvan B i figur4 representerar signalen på utgången 20 till motor- styrenheten 6. Denna signal är i strömbrytarens 9 icke-aktiverade läge 27 låg. När strömbrytaren 9 förs till sitt aktiverade läge 28 kommer signalen pä ingången 16 bli hög varvid den tidsbegränsade pulsen 23 utläggs på utgången 20. Under den tid denna puls 23 är utlagd, kommer motorns 1 gaspådrag att automatiskt reduceras till tomgångsvarvtal, eller annat valt, reducerat varvtal, oberoende av gaspedalens 5 påverkan. Tiden T som denna puls 23 varar bör vara mellan 0,5 och 2 sekunder, med fördel cirka 1,0 sekund, i beroende av vilken motor 1 och differentialspärr 2 som utnyttjas. Tiden T för pulsen 23 bör vara vald tillräckligt läng för att med lO 15 20 25 30 35 468 710 säkerhet dels motorn 2 ska hinna dras nertill tomgång och dels differentialspärren 8 ska hinna iläggas. Samtidigt bör tiden T inte vara onödigt lång eftersom det fördröjer återgång till normalt gaspådrag. När denna tid T är slut upphör spänningen på utgången 20 och gaspådraget återgårtill det som bestäms av gaspedalens 5 läge eller av andra motorparametrar.

Samtidigt med att pulsen 23 genereras startar en tidsfördröjning i en parallell tidsfördröjande krets 25, som efter en förutbestämd tid t aktiverar en andra utgångskrets. Därmed utläggs en spänning på den andra utgången 17 som ärförbunden med magnetventilen 10 för inkoppling av differentialspärren 8. Denna tidsfördröjning t bör vara mellan 0,1 och 0,5 sekunder. Vid prov hartider mellan 0,2 och 0,4 sekunder och speciellt omkring 0,3-0,4 sekunder visat sig lämpliga. Denna tid t bör vara vald tillräckligt lång för att motorn 1 med säkerhet ska hinna dras ner till tomgång inför iläggning av differentialspärren 8, men samtidigt inte längre än nödvändigt. Kurvan C i figur 4 representerar signalen på utgången 17 till magnetventilen för iläggning av differential- spärren 8. Den förutbestämda tiden t, efter det att signalen på utgången 20 blivit hög, blir även signalen på utgången 17 hög och förblir hög lika länge som signalen på ingången 16 är hög. l och med att utgången 17 spänningssätts inkopplasdifferentialspärren 8.

Utgången 17 är därefter spänningssatt tills föraren medelst manövrering av strömbrytaren 9 urkopplar differentialspärren 8. När så sker bort- kopplas spänningsmatningen till ingången 18, och i stället spänningsätts direkt från strömbrytaren 9 magnetventilen 11 som urkopplardifferen- tialspärren 8. Vid urläggning av differentialspärren 8 påverkas varken motorstyrenheten 6 eller motorns 1 gaspådrag.

Figur 5 visar ett modifierat kopplingsschema för att utnyttja uppfinningen vid ett annat fordon, nämligen en .lastbil med luftfjädrad tandemboggi. I denna ingår två drivande bakaxlar. Vardera axel innefattar en differentialväxel och dessutom finns en differentialväxel som fördelar drivkraften mellan de båda drivande axlarna i boggin. Fordonet har således totalt tre differentialväxlar, vilka var och en har en differential- spärr. För att underlätta manövreringen utnyttjas dock enbart två separata strömbrytare, av vilka den ena manövrerar differentialspärren Cm C13 lO 15 20 25 30 35 \Ã| CJ mellan axlarna och den andra gemensamt manövrerar de båda differentialspärrarna på respektive axel.

Vid denna typ av fordon utnyttjas normalt alla fyra drivhjulen i boggin för att möjliggöra hög lastkapacitet. Vid körning på slirigt underlag och med lätt last kan kontakttrycket mellan däck och vägbana bli litet med följd att hjulen slirar. Genom att avlufta de i luftfjädringen ingående luftbälgarna för den bakre drivande axeln förhindras denna axel att uppta någon belastning utöver sin egen vikt. l stället kommer belastningen på den främre drivande axeln att öka, med följd att förhoppningsvis även slirningen upphör. I samband med att den bakre axeln avluftas är det erforderligt att dessförinnan lägga i differentialspärren, åtminstone den differentialspärr som finns mellan axlarna, men lämpligen även de övriga differentialspärrarna.

Det i figur 5 visade arrangemanget för reglering av differentialspärren för differentialväxeln mellan axlarna uppvisar vad avser dess högra del samma uppbyggnad och funktion som beskrivits ovan. Enda skillnaden är att det är en differentialväxel mellan två axlar i stället för en differen- tialväxel på en drivaxel. Trots denna avvikelse utnyttjas för figuren där så är möjligt samma hänvisningsbeteckningar som tidigare utnyttjats. För att reglera differentialspärrarna på respektive axel kan utnyttjas ett arrangemang som ovan beskrivits med hänvisning till figurerna 2 och 3.

Reglering av den bakre axelns luftbälgar sker med hjälp av en manuellt reglerbar strömbrytare 30 på fordonets instrumentpanel. Strömbrytaren 30 spänningssätter vid aktivering en magnetventil 31 som evakuerar luften i luftbälgarna. Samtidigt spänningssättes ingången 16 på en elektronikenhet 14 liknande den som tidigare beskrivits. På en ledning mellan luftfjädringsströmbrytaren 30 och ingången 16 är anordnad en diod 32 för att spärra mot backströmmar. l och med att luftfjädrings- strömbrytaren 30 aktiverats och ingången spänningssätts 16 sker en reducering av motorn 1 till tomgångsvarvtalet analogt med vad som tidigare beskrivits. Efter en viss tidsfördröjning t sker en iläggning av differentialspärren 8. lläggningen av differentialspärren 8 kan därigenom ske utan att någon nämnvärd drivkraft överförs i transmissionen 6 och utan risk för att diffrentialspärren 8 utsätts för höga påkänningar. lO 15 20 25 30 35 i; uppfinningen, beskriven i de båda exemplen, medför att iläggning av differentialspärren kan ske utan att föraren behöver göra några extra manöverrörelser för att påverka motorns 1 gasreglage. l och med att arrangemanget därigenom även är oberoende av förarens manöver- rörelser, kan tiden för iläggning av differentialspårren optimeras. Vid körning t ex vid slirigt underlag i en uppförsbacke är det av väsentlig betydelse att iläggningen kan ske fort, då det i annat fall föreligger risk att fordonet helt hinner stanna innan iläggningen är klar och drivkraften åstadkommes.

Uppfinningen medför i sig endast smärre ingrepp på befintliga komponenter i ett fordon. De flesta komponenterna, såsom exempelvis den beskrivna motorstyrenheten 6, finns redan på många av dagens fordon. Dylika motorstyrenheter 6 innefattar redan idag ingångar som när de spänningssätts reducerar motorns 1 varvtal till tomgångsvarvtal.

Exempelvis utnyttjas detta om fordonet är utrustat med en elektrisk tillsatsbroms, en s k retarder. När denna är aktiverad reduceras också motorns varvtal till tomgångsvarvtal. Om på detta sätt flera anslutningar är kopplade till motorstyrenheten 6 bör de separeras medelst dioder 33 såsom är visat i figurerna 2 och 5 för att förhindra backströmmar.

Elektronikenheten 14 är ovan beskriven främst genom dess funktionella arbetssätt, eftersom dess ingående delar l sig utgörs av konventionella elektroniklösningar för att utforma kretsar 22,23,24,26 för pulsgenerering 22, tidsfördröjning och drivsteg.

Enligt de exemplifierade utföringsformerna sker utläggningen av signalerna på utgängarna 17,20 helt tidsstyrt och det föreligger ingen återkoppling att motorvarvtalet verkligen reduceras eller att differential- spärren 8 verkligen iläggs. Detta medför att lösningen blir enkel. I mer utvecklade utföringsformer av uppfinningen är det tänkbart att anordna en återkoppling för att möjliggöra kortare längd av tidspulsen T och tidsfördröjningen t i syfte att nedbringa tiden för differentialspärrens 8 iläggning. Det har dock vid gjorda prov visat sig fullt tillfredsställande att utnyttja de beskrivna arrangemangen med enkel tidsstyrd reglering.

Uppfinningen kan inom ramen av bifogade patentkrav modifieras och utformas annorlunda än vad som exemplifierats i beskrivningen.

Claims (8)

.m. Cfi CC) 10 15 20 25 30 35 '\_] ..._23 .f-\' PATENTKRAV

1. Arrangemang för manövrering av en differentialspärr ingående i en till en motor (2) ansluten fordonstransmission (3), innefattande en strömbrytare (9) för initiering av iläggning av differentialspärren (8), samt åtminstone en elektromagnetisk ventil (10) ingående i ett tryckmedieverkande servosystem för iläggning av differentialspärren (8), kännetecknat av att en elektrisk styrenhet (14) är inkopplad att aktiveras av strömbrytaren (9) och är avsedd att aktivera magnetventilen (10), styrenheten (14) ärförbunden med en motorstyrenhet (6) som påverkar motorns (2) gaspådrag, och styrenheten (14) innefattar en tidsfördröjande krets (25), som avger utsignal för aktivering av magnetventilen (10) en viss tid (t) efter det att en utsignal avgivits till motorstyrenheten att reducera motorns gaspådrag. att att

2. Arrangemang enligt patentkrav 1, kännetecknatav att styrenheten (14) är avsedd att avge en tidsbegränsad utsignal (23) till motorstyrenheten (6).

3. Arrangemang enligt patentkrav 1, kännetecknat av att styrenheten (14) är avsedd att avge en utsignal (23) till motorstyrenheten (6) som reducerar motorns (2) varvtal till tomgångsvarvtal.

4. Arrangemang enligt patentkrav 1-3, kännetecknar av att differentialspärren (8) ingår i en differentialväxel (7) mellan två drivhjul (4) på samma fordonsaxel.

5. Arrangemang enligt patentkrav1-4, kännetecknat av att differentialspärren ingår i en differentialväxel mellan två drivande fordonsaxlar i en boggi.

6. Arrangemang enligt patentkrav 5, kännetecknat av styrenheten är förbunden med en andra strömbrytare avsedd för manövrering av avluftning av en luftfjädrad drivaxel i en tandemboggi, och att lO l5 9 463 710 att styrenheten vid aktivering av den andra strömbrytaren är anordnad att automatiskt avge samma utsignaler för iläggning av differentialspärren och reducering av motorvarvtalet som vid aktivering av den förstnämnda strömbrytaren.

7. Arrangemang enligt patentkrav 1-2, kännetecknar av att styren heten (14) är anordnad att avge utsignal (23) till motorstyrenheten (6) under en tid (T) av 0,5 till 2,0 sekunder, med fördel omkring 1,0 sekund.

8. Arrangemang enligt patentkrav 1-2, kännetecknat av att styrenheten (14) är anordnad att avge utsignal till magnetventilen (10) med en tidsfördröjning (t) av 0,2 till 0,4 sekunder, med fördel omkring 0,3 sekunder efter det att styrenheten (14) startat utgivning av utsignal (23) till motorstyrenheten (6)..