SE526837C2 - Växelspakstransmission - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 kan denna längd minskas genom skjutning av det första ändpar- tiet tillbaka axiellt mot lagringsstället. Under teleskopför- flyttningen kan föraren genom denna utformning av växelspaken förflytta handen mellan två lägen, där handen i åtminstone ett av lägena inte har en optimal ergonomisk ställning. Dess- utom medför denna anordning att handförflyttningen och därmed tiden för att utföra växlingsarbetet blir lång.

För att minska den handkraft som är nödvändig för förflytt- ning av beståndsdelen är det för växlingsanordningar med en växelspak som är utformad med armpartier med fast längd känt att växelspaken kan samverka med en servo- eller hjälpanord- ning, som är förbunden med beståndsdelen hos växellådan, och som är anordnad att påverka beståndsdelen hos växellådan med en större kraft än den kraft som utövas av det andra armpar- tiet mot servoanordningen. Därvid kan uppnås att längden av handförflyttningen kan vara liten utan att den handkraft som är nödvändig för att utföra en växling samtidigt behöver vara stor. Denna utformning av växlingsanordningen är emellertid dyr.

Med avseende på en växelspak med att rörligt handtag hänvisas till sökandens patent SE 464 662, som emellertid där är visad i förbindelse med en annan anordning. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en växlingsan- Ordning av den inledningsvis nämnda typen som inte är behäf- tad med de ovan nämnda nackdelarna.

Det karakteristiska med uppfinningen framgår av de i patent- kraven angivna, kännetecknande särdragen.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hänvisning till ritningarna, som schematiskt visar exempel på utföringsformer av en växlingsanordning i enlighet med upp- finningen.

Fig. 2 är en sidovy av en vertikalt gående stàngformad växel- spak och beståndsdelar hos ett fordon som är förbundet med 10 15 20 25 30 växelspaken, för en första utföringsform av växlingsanord- ningen i enlighet med uppfinningen.

Fig. 3 visar ett vertikalt snitt genom det område av växel- spaken som är angivet med III i fig. 2.

Fig. 4 visar ett vertikalt snitt motsvarande det som visas i fig. 3, men för en annan utföringsform av vaxlingsanord- ningen.

Såsom framgår av fig. 2 omfattar växlingsanordningen en väx- elspak l, som är utformad i huvudsak som en tvåarmad hävarm, som är vridbart lagrad på en svängtapp 2, så att växelspaken kan svängas medurs eller moturs i ritningens plan såsom an- tyds med en dubbel pil A. Svängtappen 2 är fastsatt på t.ex. ett chassi 3 hos ett fordon, och ritningens plan kan vara ett vertikalplan hos fordonet.

Växelspaken l har ett första armparti 5 med ett första änd- parti 6 som befinner sig på avstånd från svängtappen 2, och som är utformat som ett handtag. En förare av fordonet kan gripa detta handtag med en hand och förflytta det för att ut- föra en växling.

På den motsatta sidan om svängtappen 2 har växelspaken 1 ett annat armparti 7 med ett annat ändparti 8, som likaså befin- ner sig på avstånd från svängtappen 2, och som är förbundet med ett överföringselement 9 såsom en kabel eller en stång via en ledad axel 18.

Det första armpartiet 5 har en längdaxel 4' och det andra armpartiet 7 har en längdaxel 4", varvid dessa längdaxlar skär svängtappens längdaxel. I fig. 2 är de två längdaxlarna 4' och 4" sammanfallande så att de bildar en gemensam längd- axel 4 för växelspaken, men de kan sträcka sig i vinkel i förhållande till varandra, varvid växelspaken l bildar en vinkelhävarm.

Via kabeln 9 kan en kraft överföras från det andra ändpartiet 8 till en beståndsdel lO hos en växellåda Il. På vanligt sätt 10 15 20 25 30 för fordon har växellådan ll en ingångsaxel 12 som är förbun- den med en motor 13 och en utgàngsaxel 14 som är förbunden med drivhjul 15 hos fordonet. Överföringselementet 9 kan om- fatta en led eller liknande chassit på ett i och för sig förut känt sätt, (inte visad) som är lagrad i så att en för~ flyttning av överföringselementet 9 möjliggörs när det andra ändpartiet 8 förs längs en cirkelbàge kring svängtappen 2 vid förflyttning av växelspaken 1.

Av fig. 2 framgår att det första armpartiet 5 också har ett första mittparti 16 och att det andra armpartiet 7 har ett annat mittparti 17, varvid dessa mittpartier 16, 17 befinner sig nära svängtappen 2 och tillsammans bildar ett mittområde av växelspaken 1 genom vilket svängtappen 2 sträcker sig.

Såsom framgår av fig. 3 är det andra mittpartiet 17 och det andra ändpartiet 8 utformade som två separata beståndsdelar som kan förflyttas inbördes teleskopiskt.

Således kan det andra mittpartiet 17 omfatta ett långsträckt hylsparti 24 med en borrning 25, vars längdaxel i det visade utföringsexemplet sammanfaller med längdaxeln 4 för växelspa- ken 1. Borrningen 25 har en innervägg 26. Nära svängtappen 2, d.v.s. vid borrningens inre ände, är borrningen 25 avslutad med en botten 27, och vid borrningens motsatta eller yttre ände har borrningen 25 en öppning 28.

I borrningen 25 och nära dennas öppning 28 är en rörformad solenoid 30 anordnad, vars radiellt yttre sida är fastsatt, t.ex. limmad, vid innerväggen 26. Nära den ände av solenoiden 30 som vetter mot svängtappen 2 är det i borrningen 25 insatt ett element 32 som ligger an mot innerväggen 26, och som är något elastiskt eftergivande i tvärriktningen av det andra Elementet 32 kan vara en gummielastisk ring. Genom elementet 32 kan en rörfor~ armpartiet 7, d.v.s. tvärs längdaxeln 4. mad hylsa 33 av t.ex. metall sträcka sig, vars radiellt yttre sida ligger an mot och kan vara fastsatt på den radiellt inre sidan av elementet 32, varvid hylsan 33 kan vara inpressad i 10 15 20 25 30 eller limmad mot elementet 32. Hylsan har en axiellt genomgå- ende kanal.

Det andra ändpartiet 8 hos det andra armpartiet 7 är utformat som en stång som sträcker sig glidbart genom den genomgående kanalen hos den rörformade hylsan 33. Räknat från längdaxeln 18, och i riktningen av längdaxeln 4 mot svängtappen 2, sträcker sig det andra ändpartiet 8 först genom solenoiden 30 med ett förhållandevis stort spel, och därefter glidbart ge- nom hylsan 33. Ett ändomràde 34 hos det andra ändpartiet 8 som skjuter ut ur hylsan 33 och vetter mot svängtappen 2, är avslutat med en tvärgående änd- eller stödyta 36 som befinner sig mellan botten 27 och det elastiska elementet 32. På känt sätt är en del av det andra ändpartiet 8, som är anordnat att skjuta in i solenoiden 30, framställt av ett ferromagnetiskt material och bildar en kärna för solenoiden 30. Sidoytan av ändomràdet 34 bildar en anliggningsyta 35.

Mellan stödytan 36 och botten 27 är ett elastiskt organ 37 anordnat, såsom en tryckfjäder, som kontinuerligt försöker skjuta det andra ändpartiet 8 axiellt bort från botten 27.

I borrningen 25 är det dessutom anordnat minst en sensor 40.

Sensorn 40 har en stator 4l, som är fastsatt pà det andra mittpartiet 17, och en rörlig del eller känselorgan 42, som är anordnat att kontinuerligt anligga mot anliggningsytan 35.

Sensorn kan vara av den typ som omfattar en potentiometer, som är kopplad till känselorganet 42.

På grund av elasticiteten hos det elastiska elementet 32 kan det andra ändpartiet 8 bli vinkelförskjutet kring den ledade axeln 18 i ritningens plan för fig. 2 och 3 en liten vinkel i förhållande till det andra mittpartiet l7. Härvid möjliggör spelet mellan det andra ändpartiet 8 och solenoiden 30 en så- dan vinkelförskjutning.

Vid en sådan vinkelförskjutning av det andra ändpartiet 8 i förhållande till det andra mittpartiet 17 kan sensorn 40 fastslå denna förflyttning eller förskjutning och via en led- 10 15 20 25 30 35 526 837 ning 44 sända en motsvarande signal antingen direkt till so- lenoiden 30 eller till en regleranordning 45, t.ex. en data- maskin, som i sin tur är anordnad att via en ledning 46 sända en elektrisk signal till solenoiden 30, så att denna utövar en kraft som försöker dra det andra ändpartiet 8 in i det andra mittpartiet 17.

Om en kraft utövas på växelspakens första ändparti eller handtag 6 för att åstadkomma en växling, och växelspaken där- vid försöker svänga en första riktning kring svängtappen 2, kommer en motsvarande kraft att utövas av det andra mittpar- tiet 17 på det andra ändpartiet 8 via det elastiska elementet 32. Därvid blir det elastiska elementet 32 sammantryckt i tvärriktningen, och det uppstår också en vinkelförskjutning mellan det andra ändpartiet eller stången 8 och hylspartiet 24. Sensorns känselorgan 42 kommer att fastslå denna samman- tryckning och vinkelförskjutning denna första riktning och sända en motsvarande sensorsignal till datamaskinen 45.

Datamaskinen kan förete en löpande värdering av sensorsigna- lerna och sända en reglersignal till solenoiden 30 när de överskrider ett bestämt tröskelvärde som motsvarar en be- stämd, maximal handkraft mot växelspakens handtag, så att so- lenoiden 30 genererar ett magnetfält som påverkar en dragning av det andra ändpartiet 8 längre in i solenoiden och borr- ningen 25 hos hylspartiet 24 under övervinnande av den kraft som utövas av fjädern 37, vilket medför att längden av det andra armpartiet 7 minskar. Därvid kan en kraft utövas av detta andra armparti 7 på kabeln 9 som har ökat i förhållande till den kraft som utövades innan kärnan trycktes in i borr- ningen 25 under bibehållande av samma kraft på handtaget.

I stället för att datamaskinen är anordnad att sända en re- glersignal direkt till solenoiden, kan datamaskinen vara an- ordnad att sända en reglersignal till en anordning såsom ett elektriskt relä (inte visat), som i sin tur leder en elekt- risk ström eller huvudström till solenoiden för indragning av det andra ändpartiet 8. 10 15 20 25 30 35 Om den kraft som utövas mot växelspakens handtag därefter minskar så mycket att sensorsignalen är mindre än tröskelvär- det, kan reglersignalen från datamaskinen 45 för indragning av det andra ändpartiet 8 i det andra mittpartiet 17 upphöra.

Därvid kan fjädern 37 skjuta det andra ändpartiet 8 i motsatt riktning i förhållande till det andra mittpartiet l7 så att det ursprungliga inbördes läget av dessa partier erhålls och längden av det andra armpartiet 7 ökar till det ursprungliga värdet.

I stället för att datamaskinen sänder reglersignaler till so- lenoiden på detta sätt, kan sensoranordningen vara anordnad för detta ändamål.

I enlighet med en annan utföringsform av anordningen i enlig- het med uppfinningen, kan sensorn 40 vara anordnad att sända en sensorsignal som är proportionell mot vinkelförskjutningen av det andra ändpartiet 8 i förhållande till hylspartiet 24, och regleranordningen 45 kan vara anordnad att utsända en motsvarande proportionell reglersignal till solenoiden 30 för indragning av det andra ändpartiet 8 i solenoiden 30. Därvid kan minskningen av längden av det andra armpartiet 7 vara proportionell mot den momentana kraft som utövas på växelspa- kens handtag.

Solenoiden och kärnan bildar en elektrisk motoranordning för inbördes kontinuerlig eller stegvis förflyttning av dessa två beståndsdelar.

I stället för en motoranordning av denna typ, kan t.ex. en annan lämplig motoranordning vilken som helst utnyttjas, som åstadkommer en inbördes reglerbar förflyttning av de telesko- piska beståndsdelarna. Således kan motoranordningen omfatta en motor såsom en elektrisk stegmotor, som möjliggör en kon- tinuerlig eller stegvis förflyttning av det andra ändpartiet 8 i förhållande till det andra mittpartiet 17. Dessutom kan motoranordningen omfatta t.ex. en pneumatisk eller hydraulisk motor och en magnetventilanordning för reglering av en tryck- fluidström för drift av denna motor. 10 15 20 25 30 Motoranordningen kan eventuellt påverka en inbördes förflytt- ning av de teleskopiska beståndsdelarna i bägge riktningar beroende på sensorsignalen, så att det inte finns något behov av en returfjäder.

På detta sätt kan man uppnå att den handkraft som är nödvän- dig för förflyttning av växelspaken kan minskas under en väx- ling, t.ex. såsom anges med den streckade kurvan i fig. 1. Även om det ovan har angivits att växelspaken är utformad som en tvåarmad hävarm som kan svänga kring en svängtapp, och som har armpartier som befinner sig på motsatta sidor om en svängtapp, ska det förstås att växelspaken kan vara utformad som en enarmad hävarm, där armpartierna befinner sig på samma sida om svängtappen. Också i detta sistnämnda fall kan ett spakparti ha en variabel längd så att den kraft som utövas av växelspaken på beståndsdelar i växellådan kan ökas, utan att den kraft som utövas på växelspakens handtag behöver öka i motsvarande grad. Även om det ovan har angivits att växelspaken är anordnad att svänga endast i ritningsplanet och svängtappen sträcker sig vinkelrätt mot detta, ska det förstås att växelspaken kan vara lagrad på ett annat sätt, så att den också kan svängas kring en axel som sträcker sig i ritningsplanet. Härvid kan ytterligare sensorer vara anordnade som fastslår en sådan yt- terligare svängning, och som eventuellt kan påverka en minsk- ning av längden av det andra armpartiet också i detta fall.

Vid anordningen i enlighet med uppfinningen behöver föraren inte förflytta handen i förhållande till växelspakens handtag bort från svängtappen 2 för att därvid minska den handkraft som är nödvändig för att företa en växling, genom att längden av växelspaken varierar automatiskt när handkraften för att utföra en växling överskrider ett bestämt värde. Vid en två- armad Växelspak kan således växelspakens handtag ständigt be- finna sig i ett ergonomiskt riktigt läge i förhållande till föraren och dessutom underlättas växlingsarbetet. lO 15 20 25 30 35 Fig. 4 visar en annan utföringsform av uppfinningen, och i fig. 4 och fig. 3 utnyttjas samma hänvisningssiffror för mot- svarande beståndsdelar.

Också vid den andra utföringsformen av uppfinningen sträcker sig det andra ändpartiet 8 teleskopiskt in i hylspartiet 24 hos det andra mittpartiet 17.

Det andra ändpartiet 8 är emellertid axiellt glidbart lagrat i ett glidlager 50 som kan omfatta solenoiden. På axiellt av- stånd från glidlagret 50 är det andra ändpartiet 8 axiellt glidbart lagrat också i en sensoranordning 5l, som i likhet med glidlagret 50 är anordnad att stöda det andra ändpartiet 8 radiellt, på så sätt att det andra ändpartiet endast i mycket liten grad är anordnad att vinkelförskjutas eller för- flyttas i förhâllande till hylspartiet 24. Denna sensoranord- ning 51 omfattar en anordning (inte visad) som är lämplig för att fastslà en kraft som utövas i tvärriktningen av det andra armpartiet 7, genom att denna anordning kan omfatta t.ex. en töjningsgivare som mäter mekaniska spänningar i sensoranord- ningen till följd av kraftpåverkan.

Sensoranordningen 51 kan vara förbunden med en datamaskin 45 och datamaskinen 45 kan vara förbunden med solenoiden 30. So- lenoiden 30 är anordnad att dra det andra ändpartiet 8 mot svängtappen 2 när det till följd av att det utövas en kraft på handtaget hos spaken sänds en signal från sensoranord- ningen 51 till datamaskinen 45, och det från datamaskinen 45 sänds en signal till solenoiden 30, såsom beskrivits ovan i samband med den första utföringsformen av uppfinningen. När dessa signaler upphör, påverkar en returfjäder 37 en för- flyttning av det andra ändpartiet 8 den motsatta riktningen till det ursprungliga läget. Även om det ovan har beskrivits en växlingsanordning där sen- soranordningen 51 som fastslår en kraft som försöker åstad- komma en växling befinner sig i det andra armpartiet 7, ska det förstås att en motsvarande sensoranordning kan omfattas av det första armpartiet 5. Således kan exempelvis handtaget lO 15 20 25 30 m ro CA to nu ~ <1 vara rörligt i förhållande till andra partier hos det första ändpartiet 6, och sensoranordningen kan vara anordnad mellan handtaget och dessa andra partier. Därvid kan det andra änd- partiet 8 och det andra mittpartiet 7 omfatta endast en sole- noid som dessutom bildar ett glidlager för axiell styrning av det andra ändpartiet 8.

I enlighet med uppfinningen kan växelspakens första ändparti bära ett handtag som är rörligt i förhållande till det första ändpartiet och mellan dessa beståndsdelar kan en sensor vara anordnad. När föraren av fordonet utövar en kraft på handta- get, kan sensorn således mäta en inbördes förflyttning av handtaget och detta ändparti och sända motsvarande sensorsig- naler via en datamaskin till motoranordningen eller direkt till motoranordningen. Härvid ska det förstås att en hävarm i enlighet med uppfinningen inte behöver vara utformad av väx- elspaken, utan att den kan befinna sig på ett ställe vilket som helst hos transmissionen mellan växelspaken och växellå- dan. Sensorsignalerna från sensorn vid handtaget kan således sändas till hävarmen som kan befinna sig på avstånd från väx- elspaken.

Om en returfjäder är anordnad i likhet med returfjädern 37, ska det förstås att denna kan försöka minska längden av det andra armpartiet i stället för att öka denna längd, och att solenoiden härvid kontinuerligt tillförs ström för att mot- verka fjäderkraften, varvid denna ström bryts när t.ex. trös- kelvärdet överskrids. Även om det ovan har angivits att det andra mittpartiet om- fattar ett hylsparti i vilket en solenoid är anordnad och att det andra ändpartiet är anordnat att tryckas in i solenoiden när det tillförs en elektrisk signal till denna, ska det för- stås att det andra ändpartiet i stället kan omfatta ett hyls- parti i vilket en solenoid är anordnad, och att det andra mittpartiet kan omfatta en stång som är anordnad att tryckas in i solenoiden.

För att hindra varje risk för inbördes fastkilning av de te- leskopiska beståndsdelarna hos anordningen under en inbördes vinkelförflyttning av dessa, kan glidlagren ha bomberade ovansidor eller man kan utnyttja kullager.

Claims (8)

10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. Växelspakstransmission för fordon med en växellåda (11) som förbinder en motor (13) (3) med hjul (15) (3), varvid växellådan har beståndsdelar som kan hos fordonet hos fordonet förflyttas för att uppnå en växling när en lämplig handkraft utövas på en växelspak (1) hos fordonet, och växelspakstrans- missionen omfattar en tvåarmad hävarm, med - ett första och ett andra armparti (5 respektive 7), som om- fattar - ett första respektive ett andra mittparti (16 respektive 17) som tillsammans bildar ett mittområde via vilket växel- spaken (1) är vridbart lagrad i fordonet (3), och ett första respektive ett andra ändparti (6 respektive 8), - varvid det första ändpartiet (6) är anordnat att påverkas av en kraft som är proportionell mot handkraften, och det andra ändpartiet (8) är anordnat för förbindelse med be- ståndsdelarna i växellådan (11), kännetecknad av att - det andra ändpartiet (8) och det andra mittpartiet (17) är anordnade inbördes teleskopiska, och - hävarmen omfattar en sensoranordning (40) för mätning av värden av en parameter som är proportionell mot handkraften och för att avge en elektrisk sensorsignal motsvarande denna kraft till en motoranordning för inbördes teleskopisk för- flyttning av det andra ändpartiet (8) och det andra mittpar- tiet (17).

2. Växelspakstransmission enligt patentkravet 1, kännetecknad av att hävarmen utgörs av växelspaken (1).

3. Växelspakstransmission enligt patentkravet 1, kännetecknad av att motoranordningen omfattar en solenoid (30) hos det ena av det andra ändpartiet (8) och det andra mittpartiet (17), 10 15 20 25 526 857 ..l3._ och en kärna hos det andra av det andra ändpartiet (8) och det andra mittpartiet (17).

4. Växelspakstransmission enligt patentkravet 1 eller 2, kän- netecknad av att motoranordningen är en elektrisk motor, sä- som en stegmotor, eller en tryckfluidmotor som regleras av en magnetventil, som är anordnad att motta sensorsignaler.

5. Växelspakstransmission enligt något av föregående patent- krav, kännetacknad av att den elektriska reglersignalen till motoranordningen sänds kontinuerligt för kontinuerlig eller stegvis inbördes förflyttning av det andra ändpartiet (8) och det andra mittpartiet (17).

6. Växelspakstransmission enligt något av patentkraven 1 - 4, kännetecknad av att den elektriska signalen sänds till motorn när ett tröskelvärde för sensorsignalen överskrids.

7. Växelspakstransmission enligt något av föregående patent- krav, kännetecknad av att sensorn är anordnad för mätning av en inbördes förflyttning såsom en vinkelförflyttning av de teleskopiska beståndsdelarna kring en axel (18) som sträcker sig vinkelrätt mot riktningen för teleskopförflyttningen.

8. Växelspakstransmission enligt något av föregående patent- krav, kännetecknad av att växelspakens första ändparti uppbär ett handtag som är rörligt i förhållande till det första änd- partiet, och på vilket föraren kan utöva handkraften, och att sensorn är anordnad för mätning av en inbördes förflyttning av handtaget och detta ändparti.