SE528347C2 - System för att säkra att totalkraften som verkar på en växlingsmekanism inte överstiger ett på förhand bestämt värde - Google Patents

Description

25 30 35 528 347 växellådan, samtidigt som man i mesta möjliga grad upprätthåller de önskade manöverringskrafterna.

En lösning på problemet för att begränsa de krafter som verkar på växlingsmekanismen, är att införa en begränsning för det kraftbidrag som tillföres från hj älpsystemet. I servobetjänade system införes sålunda en begräsning av den maximala kraft som tillföres från servomekanismen. I elektroniskt styrda, servobetjänade system kan detta uppnås genom att införa en reduktion av servobetj äningen, när den beräknade totala kraften på växlingsmekanismen i växellådan överstiger ett på förhand bestämt värde. Detta utföres t ex i programvara.

Emellertid är det ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en mekanisk lösning på ovan nämnda problem, vilken är oberoende av om man använder mekaniskt eller elektriskt styrt servoassistanssystem.

En angreppsvinkel för att lösa detta problem är att skapa en förutsättningsstyrd begränsning i hj älpsystemets kraftförsörjning, såtillvida att de styrande förutsättningarna för begränsning av kraftförsörjningen görs avhängig av parametrar som växlingsmekanismens hållfasthetsgräns, osv. Detta kan lösas genom att införa en reducator som kan fungera tillsammans med servomekanismen och som är i stånd till att åstadkomma en ändrad kraftförsörjning in till servomekanismen.

Uppfinningens syften uppnås medelst uppfinningen sådan denna anges i de självständiga patentkraven, varvid utföringsforrner av uppfinningen anges i kravsetets osjälvständiga patentkrav.

Enligt det självständiga patentkravet 1 åstadkommes ett system för att säkra att den totala kraft som 'verkar på växlingsmekanismen icke överstiger ett på förhand bestämt värde. Det förutsätts i detta sammanhang att den kraft som överföres från växelspaken till växlingsmekanismen får ett kraftbidrag från ett hjälpsystem.

Kraftbidraget från hj älpsystemet har ett värde som håller den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen konstant eller reducerar den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen, när växelspakskraften är lika stor som eller större än ett gränsvärde (i det efterföljande benämnt andra gränsvärde). Gränsvärdet regleras i beroende av hållfastheten hos den växlingsmekanism som skall användas samt av systemets övriga individuella egenskaper. 10 15 20 25 30 35 528 347 I det fall uppfinningen skall användas i ett växlingssystem där det krävs stora krafter för att utföra en ändring av utväxlingsförhållandet, används ett hj älpsystem som ger ett kraftbidrag som gör det lättare för föraren att växla, typiskt ett så kallat servosystem. Systemet enligt uppfinningen, sådan denna anges i det självständiga patentkravet 2, kommer då att få en tvåfaldig funktion där - kraftbidraget från hj älpsystemet har ett värde som ökar den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen, när kraften från växelspaken ökas innanför ett område där växelspakkraften är lika stor som eller större än ett första gränsvärde och mindre än ett andra gränsvärde, och där - kraftbidraget från hjälpsystemet har ett värde som håller den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen konstant eller reducerar den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen, när växelspakskraften är lika stor som eller större än det andra gränsvärdet.

Systemet kan även regleras genom att gränsvärdena sätts för den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen.

För att beskriva den kraftöverföring som sker i växlingssystemet mellan växelspakmekanismen och företrädesvis växlingsmekanismen och hjälpsystemet används härefter begreppet signalöverföring. Med överföring av signal förstås här överföring av information om vilka ingångsförhållanden som gäller för växlingsmekanismen och hjälpsystemet. Signalen som överförs mellan växelspaksmekanismen och företrädesvis växlingsmekanismen och hj älpsystemet kan sålunda vara av olika slag. Det kan vara en kombinerad kraft- och rörelsesignal via stag eller kabel, exempelvis i det fall växlingssystemet är mekaniskt.

Signalöverföringen kan också utföras som en trycksignal, exempelvis då växlingssystemet utgörs av ett hydrauliskt system. Trycksignalöverföringen kan givetvis också ske med andra tryckmedia än hydrauliska, exempelvis pneumatiska.

Alternativt kan si gnalöverföringen utformas som en elektrisk, optisk eller elektromagnetisk signal. Det skall nämnas att det samma begreppet signalöverföring också kommer att användas för att beskriva överföring av tryck-, kraft- och spänningsförhållanden mellan andra komponenter i systemet.

I det fall en kraftgivande anordning, exempelvis en servomekanism, ingår i hj älpsystemet, överförs signalen från växelspaken till den kraftgivande anordningen, och beroende på si gnalens värde överförs ett kraftbidrag till växlingsmekanismen. Alternativt kan en signal överföras från hjälpsystemet, som 10 15 20 25 30 35 528 347 representerar ett kraftbidrag, till en kraftgivande anordning som är förbunden med växlingsmekanismen.

En signal som motsvarar signalen från växelspaken, eller som härleds från denna signal, överförs till en reducator som är utformad så att den beroende på värdet på den ingående signalen kan reglera värdet på en krafttillförsel som reducatorn står i förbindelse med. Detta kan gälla krafttillfórsel av olika slag, som trycksatt fluid, en spänningskälla, osv. Reducatorn kan överföra en kraftförsörj ning till servomekanismen eller alternativ överföra en signal som representerar en krafttilltörsel, exempelvis i det fall krafttillförseln är av det slag som måste omforrnas för att bli kompatibelt med servomekanismen.

I ett föredraget utförande av reducatorn innefattar denna minst en mätenhet och minst en regulator. Mätenheten tar emot signalen från växelspaken eller signalen som härleds från växelspakens signal och styr regulatorn på basis av denna signal.

Då signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, styr mätenheten regulatorn på sådant sätt att signalen från reducatorn till servomekanismen är eller representerar en reducerad krafttillförsel.

När signalen från växelspaken representerar ett värde som är mindre än det andra gränsvärdet men större än eller lika stort som det första gränsvärdet, representerar signalen som överfördes till servomekanismen från reducatorn, kraftförsörjningen som regulatorn får från en källa. När signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, reduceras krafttillförseln från källan i regulatorn, och värdet på signalen som överförs till servomekanismen från reducatorn reduceras motsvarande.

Krafttillförseln kan i ett utförande av uppfinningen åstadkommas av ett trycksatt fluidum, varvid regulatorn är utformad med ett inlopp för ledning av det trycksatta fluidet från källan till ett hålrum i regulatom. I hälrurnmet finns anordnad en förspänd reglerkolv, som är utformad med ett borrhål för ledning av fluidet till ett utlopp. Vidare åstadkommer kolven öppning av ett avlopp genom rörelse mot riktningen av sin förspänningskraft. Då signalen från växelspaken representerar ett värde som är mindre än det andra gränsvärdet, är fluidets tryck ut från utloppet huvudsakligen lika stort som trycket hos fluidet som tillföres regulatorn. När signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, öppnas avloppet i regulatorn för utsläpp av fluidum från l0 15 20 25 30 35 528 347 regulatorn, varvid trycket på fluidet som leds ut från utloppet sålunda reduceras i överensstämmelse med värdet på signalen från växelspaken.

Enligt en ytterligare utföringsforrn gäller att, när signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, mätenheten styr regulatorn på sådant sätt att det åstadkommes en kraft i regulatorn som motverkar/är större än reglerkolvens förspänning, och eventuellt íörspänningen till reglerkolvens ventilsäte som stänger av utloppet, så att kolven därvid öppnar för utsläpp av fluidum genom utloppet. Kraften som alstras i regulatom kan åstadkommas på olika sätt, och även mätenhetens styrning av regulatom kan ske på olika sätt.

Vid en implementering av uppfinningen innefattar mätenheten två forspända kolvar, vilka är anordnade i mätenhetens hålrum. Den första kolvens kolvstång är placerad i ett genomgående borrhål, som sträcker sig genom den andra kolven och den andra kolvens kolvstång.

Då signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, alstras en kraft mot en av de två kolvarna som motverkar/är större än summan av den aktuella kolvens fórspänning, reglerkolvens förspänning och eventuellt ventilsätets förspänning. Därvid förskjuts först mätenhetens kolv till anliggning mot reglerkolven, vilken också förskjuts på sådant sätt att utloppet öppnas.

I det fall då reducatorn med mätenhet, såsom beskrivits i föregående avsnitt, används i ett hydrauliskt växlingssystem, kommer kraften som utövas mot en av de två kolvama att alstras genom tillförsel av fluidum till mätenheten till följd av växelspakskraften. Vid förflyttning av växelspaken i den ena riktningen överförs fluidum till mätenheten så att tryck utövas mot den första kolvens kolvyta. Vid rörelse av växelspaken i den andra riktningen överförs fluidum till ett rum mellan den första och den andra kolven i mätenheten, så att fluidet utövar tryck mot den andra kolvens kolvyta.

I det fall då reducatorn används i ett mekaniskt växlingssystem, kan reducatorn i ett föredraget utförande innefatta två regulatorer och en mätenhet som är placerade mellan de två regulatorema. Mätenheten innefattar då två fórspända slider som är placerade i ett hålrum i mätenheten, Förflyttning av växelspaken med en kraft som är lika stor som eller större än det andra gränsvärdet i den ena eller den andra 10 15 20 25 30 35 528 347 riktningen medför att en kraft utövas mot en av de två sliderna, vilken år större än summan av förspänningen till den aktuella sliden, förspänningen till en ventil som är anordnad i hålrummet i mätenheten, den aktuella reglerkolvens förspänning och eventuellt förspänningen på reglerkolvens ventilsäte. Därvid uppnås en öppning av utloppet och därpå följ ande tryckreglering av kraftförsörjning in till servomekanismen.

I det följande skall förutsättningarna för uppfinningen samt funktionsbeskrivning och två utföranden av uppfinningen förklaras med hänvisning till bifogade figurer, i vilka Fig. 1 visar krafterna som uppstår i växlingsmekanismen enligt känd teknik.

F ig. 2 visar krafterna som uppstår i växlingsmekanismen enligt den lösningsprincip som ligger till grund för uppfinningen.

Fig. 3 visar ett blockdiagram för lösningsprincipen enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar uppfinningen utnyttjad i ett hydrauliskt växlingssystem.

Fig. 5 visar en reducator som används i systemet i Fig. 4.

Fig. 6, 7 och 8 visar uppfinningen utnyttjad i ett mekaniskt växlingssystem.

I Fig. 1 visar den horisontella axeln den kraft som föraren utövar på växelspaken.

Den vertikala axeln visar kraften som påföres växlingsmekanismen. Ett standardsystem utan kraftbidrag från ett hjälpsystem kommer att ge en kraft på växelvalsmekanismen i växellådan som funktion av förarens kraft på växelspaken.

Detta förhållande visas genom kurva 2, varav framgår att kraften som verkar på växelvalsmekanismen ökar proportionellt med förarens kraft på växelspaken.

Kurva 5 visar ett exempel på hur kraftbidraget från hjälpsystem inverkar. Vid låga växelspakskrafter kommer kraftbidraget från hj älpsystemet att öka som funktion av växelspakskrafterna och när max kraftbidrag från hj älpsystemet har uppnåtts, kommer kurvan att plana ut och ge en konstant tilläggskraft till växelvalsmekanismen i växellådan.

Totalkraften som verkar på växelvalsmekanismen i växellådan visas i kurva 6.

Denna kurva utgör resultanten av växelspakskraften, som visats i kurva 2, och kraftbidraget från hjälpsystemet som visats i kurva 5.

Kurva 1 visar vilken kraft som växellådans synkroniseringsringar maximalt kan tåla. För växelspakskrafter som är större än kraftvärdet vid den punkt där kurvan 6 10 15 20 25 30 35 skär kurvan 1, riskeras överbelastning av växellådans synkroníseringsmekanism.

Detta område är markerat 7 i Fig. 1.

För att undgå att resultanten, som visas i kurva 6, överstiger växlingsmekanismens/synkroniseringsmekanismens maximala hâllfasthetsvärde, har föreliggande uppfinning som utgångspunkt att åstadkomma ett system som med lämpliga medel sörjer för att totalkraften som verkar på växlingsmekanismen hålls under det maximala hållfasthetsvärdet.

En lösningsprincip för ett sådant system visas i Fig. 2. Den horisontella axeln visar den kraft som föraren utövar på växelspaken. Den vertikala axeln visar kraften som påföres växlingsmekanismen. Kurva 2 visar, på samma sätt som Fig. 1, ett standardsystem utan kraftbidrag från något hjälpsystem, vilket kommer att ge en kraft på växelvalsmekanismen i växellådan som funktion av förarens kraft på växelspaken.

Kurva 3 visar ett exempel på en lösning, vid vilken införes ett önskat skydd mot överbelastning av växlingsmekanismen, genom att reglera kraftbidraget från ett hj älpsystem. Såsom kurva 3 visar, utförs detta genom att reducera kraftbidraget från hjälpsystemet när växelspakskraften når ett bestämt gränsvärde. Vid denna lösningsprincip uppnås att växlingsmekanismen belastas med resultanten (visat genom kurva 4), av växelspakskraften (visat genom kurva 2) och kraftbidraget från hj älpsystemet (visat genom kurva ). Av Fig. 2 framgår att vid låga växelspakskrafter kommer kraftbidraget från hj älpsystemet att öka som en funktion av växelspakskrafterna. Vid ett bestämt gränsvärde, vare sig detta utgör ett gränsvärde för växelspakskraften, eller ett gränsvärde för totalkraften på växlingsmekanismen, kommer kraftbidraget från hj älpsystemet att reduceras med ökande växelspakskraft, så att totalkraften på växlingsmekanismen aldrig överstiger tillåter maximal kraft.

Den maximalt tillåtna totalkraften på växlingsmekanismen visas genom kurva 1.

Av Fig. 2 framgår sålunda att kraftbidraget från hj älpsystemet har en storlek som ökar den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen, när växelspakskraften ökas innanför ett område där växelspakskraften är lika stor som eller större än ett första gränsvärde och mindre än ett andra gränsvärde. Vidare att kraftbidraget från hjälpsystemet har en storlek som håller den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen konstant, eller reducerar den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen, när växelspakskraften är lika stor som eller större än det andra gränsvärdet. 10 15 20 25 30 35 528 347 Värdet på den maximala totalkraft som tillåtes på växlingsmekanismen, samt det första och det andra gränsvärdet, kan variera i beroende av vad slags typ av system som används. I det exempel som visas i Pig. 1 kommer växelspakskraftens andra gränsvärde att befinna sig i det område där man ser att kraftbidraget från hj älpsystemet har en reducerande inverkan (se kurva 2) på totalkraften som visas genom kurva 4. Växelspakskraftens första gränsvärde kommer vidare att vara mindre än det andra gränsvärdet, och i det exempel som visas i F ig. 2 kommer det första gränsvärdet att befinna sig i det område där hj älpsystemets kraftbidrag (kurva 2) börjar ge ett positivt bidrag till totalkraften på växlingsmekanismen (kurva 4).

Av Fi g. 2 framgår att om växlingskraften ökas ytterligare utöver det område där hj älpsystemet ger ett kraftbidrag, kommer ökningen i växelspakskrafter efter hand att medföra att växlingsmekanismens maximala tillåtna kraft (kurva 1) överstiges.

Av säkerhetsmässiga skäl kan det i vissa fall vara önskvärt att anordna systemet på sådant sätt att det blir möjligt för föraren att ändra utväxlingen vid sådana höga växlingskrafter, även om den höga växelspakskraften då medför att växlingsmekanismens maximala tillåtna kraft överstiges, varvid fara föreligger för att växlingsmekanismen skall förstöras.

I Fig. 3 visas en funktionsbeskrivning av systemet i enlighet med uppfinningen i form av ett blockdiagrarn.

Pil 6a illustrerar den kraft som föraren påför växelspaken. Växlingsmekanismen överför förarens kraftbelastning på växelspaken till en signal 6b. Signalen 6b kan utgöras av en kombinerad kraft och rörelse via stag eller kabel eller dylikt.

Eventuellt kan det vara ett hydrauliskt eller pneumatiskt tryck eller en elektrisk signal.

I de flesta fall kommer signalen från växelspaksmekanismen att påverka växellådans växlingsmekanisrn 3 direkt vid signal 6c. I det visade fallet ingår en servoassistans i hj älpsysternet, varvid signalen från växelspaksmekanismen styr en servomekanísm 2. Servomekanismen ger ett kraftbidrag indikerat som signal 2a till växellådans växlingsmekanism. Signalen 2a och signalen 6c utgör totalkraften till växlingsrnekanismen i växellådan. 10 15 20 25 30 35 528 347 Servomekanismen 2 mottar en signal 5b som är eller representerar en kraftfórsörjning. Signalen 5b kan exempelvis vara ett pneumatiskt eller hydrauliskt tryck, alternativt en spänningsfórsörjningssignal.

Hj älpsystemet innefattar vidare en reducator , som visas innanför det markerade fältet 1. Reducatorn innefattar en regulator 5 och en mätenhet 4, som mottar önskad inkopplingskraftsignal från växelspaksmekanismen via signalen 6b. Mätenheten 4 styr regulatorn 5, som är anordnad på så sätt att en kraftförsörjning Sa kan regleras till önskad nivå Sb beroende av ingångssignalen 6b till mätenheten 4. En kraftkälla sörjer för kraftförsörjningen 5 a, varvid kraftkällan exempelvis kan utgöras av lufttryckstillförsel, tillförsel av hydrauliskt tryck, spänningsförsörjning, osv.

I det fall signalen 6b är större än eller lika stor som det första gränsvärdet kommer den kraftförsörjning 5b som levereras till servomekanismen 2 att huvudsakligen motsvara kraftförsörjningen Sa in till regulatorn. Under dessa förhållanden bidrar servomekanismen med ett kraftbidrag som ökar den totala kraften på växlingsmekanismen, vilket underlättar för föraren av fordonet att byta växel. I det fall signalen 6b är lika stor som eller överstiger det andra gränsvärdet kommer mätenheten 4 att styra regulatorn så att kraftförsörjningen 5a in till regulatorn regleras ned i regulatom, varvid uppnås en reducerad kraftförsörjning 5b in till servomekanismen. Därmed säkras att kraftbidraget 2a från servomekanismen till växlingsmekanismen begränsas, när kraften på växelspaken är större än det andra gränsvärdet. Därmed uppnås att totalkraften på växlingsmekanismen hålles mindre eller lika stor som en i förväg bestämd storlek, så att en eventuell överbelastning av växlingsmekanismen undviks.

Den i Fig. 3 illustrerade lösningsprincipen är i Fig. 4 implementerad i ett hydrauliskt växlingssystem med pneumatisk servoassistans. I det exempel som visas i Fig. 4 visas reducatorn 1 utförd med en regulatordel 5 - här visad som en pneumatisk tryckreduktionsventil 5 - som styrs av en hydraulisk mätenhet 4. Även andra typer av fluidmeclium kan givetvis användas som tryckmedium i regulatorn och för den delen också i mätenheten. Reducatorns detaljerade utförande visas tydligast i Fig. 5. Denna utföringsform av lösningsprincipen skall beskrivas i det följande med hänvisning både till Fig. 4 och Fig. 5.

Mätenheten 4 innefattar ett hålrum 12 utformat i reducatorn 1, varvid i hålrummet 12 är anordnad en första förspänd kolv 13 och en andra fórspänd kolv 14. Av Fig. 4 10 15 20 25 30 35 528 547 10 och 5 framgår att den första kolven 13 är anordnad med sin kolvstång sträckande sig genom ett borrhål i den andra kolven 14, så att ändarna på de båda kolvarnas kolvstänger positioneras på ett motsvarande avstånd från regulatorkolven 15. Av Pig. 4 och 5 framgår vidare att den första och den andra kolven 13, 14 är förspänd med fjädrar l3a, 14a.

Vid genomförande av växelbyte överförs hydraulvätska genom överföringsledningar till servomekanismen 2 och till mätenheten 4. I detta utförande innefattar servomekanismen 2 en ventilenhet och en servoaktuator. Om växelspaken rörs i pilens A riktning överförs hydraulvätska genom ledningarna 10 till servomekanismen 2 och till det område av hålrummet som befinner sig över kolvens kolvyta 13b. Om växelspaken förs i pilens B riktning överförs hydraulvätska genom ledningarna 11 till servomekanismen 2 och till det område som befinner sig över den andra kolvens 14 kolvyta 14b.

Det tryck som verkar mot de respektive kolvytorna i vart och ett av de två fallen är avhängigt av kraften som föraren utövar på växelspaken. För att uppnå förflyttning av den ena eller den andra kolven måste den kraft som verkar på kolvarna 13 och 14 ha en storlek och riktning som kan övervinna förspänningskraften som utövas av fjädrarna l3a och 14a.

Om kraften som utövas mot kolvytorna l3b, 14b är mindre än det andra gränsvärdet uppnås icke tillräcklig förflyttning av de respektive kolvarna i reducatorn för att regulatorkolvens ventilsäte 19 skall kunna öppnas. En fluidumbana etableras från en källa 16 till den ventilenhet som är ansluten till servomekanismen. Trycksatt fluidum förs från källan 16 in i ett inlopp 16a i regulatorn och vidare genom ett borrhål 17, som är utformat i regulatorkolven 15, ut genom ett utlopp 21 och vidare in till ventilenheten. Härvid uppnås att servomekanismen blir tillförd ett tryck huvudsakligen motsvarande trycket på fluidet i källan 16. Trycktillförseln från reducatorn l till servomekanismen 2 bestämmer kraftbidraget från servomekanismen till växlingsmekanismen 3. I detta fall ger trycktillförseln in till servomekanismen 2 ett kraftbidrag som bidrar till att öka den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen 3.

I regulatordelen 5 visas reglerkolven 15 förspänd med fjäder 15a. Om den kraft som verkar på en av kolvarna 13, 14 är större än det andra gränsvärdet, uppnås att änden av den tillhörande kolvstången förs till anliggning mot regulatorkolven 15. Kolven 13 eller 14 överför i detta fall en kraft till regulatorkolven 15, vilken motverkar 10 15 20 25 30 35 528 347 11 regulatorkolvens 15 förspänning. Regulatorkolven 15 förflyttas därvid nedåt till anliggning mot regulatorkolvens ventilsäte 19, som är förspänt med hjälp av en fjäder 19a, samtidigt som kraften är tillräcklig för att motverka íjäderns 19a förspänning, så att fjädern pressas samman. Därvid öppnas regulatorkolvens ventilsäte 19, vilket medför ett utsläpp av fluidum till avloppet 20. Hur stor öppning som uppnås när regulatorkolvens ventilsäte 19 öppnas, och därmed hur mycket fluidum som förs ut genom fluidumbanan mellan källan och ventilenheten, är sålunda beroende av den kraft som verkar på kolvytorna l3b eller l4b. Ju större kraft föraren utövar på växelspaken, desto större är den kraft som verkar på kolvytorna l3b eller 14b, varvid också uppnås större avtappning av fluidum genom avloppet 20. Resultatet blir då en trycktillförsel, som är nedreglerad jämfört med trycket till fluidet i källan 16, samt ett kraftbidrag från servomekanismen som sörjer för att den totala kraft som verkar på växlingsmekanismen hålls under ett på förhand bestämt värde.

I Fig. 6-8 är lösningsprincipen som i Fig. 3 implementerad i ett mekaniskt växlingssystem med pneumatisk servoassistans. Fig. 6 visar en översikt över det ' mekaniska växlingssystemet. Med mekaniskt växlingssystem förstås här kabel- eller stagöverföring mellan växelspak och växellåda. F ig. 7 och 8 visar en reducator la att användas i ett sådant mekaniskt växlingssystem. Reducatorn la innefattar en mätenhet 4, som är placerad mellan två regulatorer Sa och 5b. Reducatorns mätenhet utgörs i detta fall av en servoventil. Servoaktuatorn är emellertid placerad utanför reducatorn på samma sätt som i utföringsformen enligt F ig. 4-5. För enkelhets skull används i det följande begreppet servomekanism 2 om servoaktuatorn.

Regulatorerna Sa, 5b liknar huvudsakligen den regulator som visas i Fig. 4 och 5.

Därför används i stor utsträckning samma hänvisningsbeteckningar som på regulatorn i Fig. 4. Man ser att mätenheten 4” har en annan uppbyggnad än den mätenhet som visas i Fig. 4. Mätenheten 4” är dubbelverkande (verkar i båda riktningarna) och innefattar två slider 22a, 22b, som är förspända med fjädrar 22c och 22d. Kraften från växelspaken överförs till servomekanismen 2 och reducatorn la medelst en balanserad hävarm (icke visad). Hävarmen har sin angreppspunkt i reducatorns mätenhet 4' genom en aktiveringspinne 12, som utövar en kraft på den ena eller den andra sliden. Beroende på om växelspaken förs i en riktning motsvarande A och B, såsom detta visas i Fig. 4 kommer denna kraft endera att verka på sliden 22a eller 22b. Beskrivningama av funktionssätt och konstruktion blir sålunda lika för reducatorns båda sidor. 10 15 20 25 30 35 528 347 12 Om systemet inte är aktivt leds fluidum (luft) från källan i regulatordelen genom inloppet l6a, 16b. Utloppet 21a, 21b leder till den sida av servomekanismen 2 som vid tryckökning kommer att förflytta aktuatorn i samma riktning som kraften från växelspaken bestämmer. Avloppen 20 och 24 används för att släppa ut luft ur systemet.

Härvid är utloppet 21a, 21b för överföring av trycksatt luft till servomekanismen 2 direkt förbundet med avloppet 24 via avloppsventilsätet 26 och ett borrhål 25 inne i sliden 22a, 22b. Systemet, såsom det visas i Fig. 7 och 8, visas i sitt obelastade tillstånd.

När växelspakskraften är lika stor som eller större än det första gränsvärdet, men mindre än det andra gränsvärdet, aktiveras mätenheten genom att aktiveringspinnen 12 utövar en kraft som trycker på en av slidema 22a, 22b och för denna nedåt ett stycke, så att fjädern 22c, 22d, som åstadkommer förspänning för sliden 22a, 22b, komprimeras i viss grad. Det skall här åter nämnas att kraften som krävs för att förflytta sliden utgör en funktion av fiäderstyvhet och törflyttningssträcka. När sliden 22a, 22b har flyttats ett stycke kommer avloppsventilsätet 26 att täta mot ventilen 27. Detta medför att utloppet 21 till servomekanismen 2 icke längre utluftas till avlopp 24. Ytterligare förflyttning av sliden kommer sålunda också att förflytta ventilen 27, som äter komprimerar ventiltj ädern 28 samt öppnar upp for passage av fluidum genom tillförselventilsätet 29. Fluidet från källan kommer att föras in genom inloppet l6a, 16b, genom borrhålet 17 i regulatorkolven 15, därefter genom kanalen 23 och därmed in till tillförselventilsätet 29 -via spår i ventilsätet 30 - därsom ventilsätet 30 ligger an mot regulatorkolven 15. Dessa spår är icke visade på skissen.

Den fluidumpassage som uppstår genom att ventilen 27 förflyttas i tilltörselventilsätets 29 riktning, möjliggöres antingen genom att det finns möjlighet för förflyttning av ventilen 27 relativt en pinne 31, som är inrymd i en ursparing i ventilen 27 och reglerkolven 15, eller att ventilen 27 och pinnen 31 törflyttas relativt reglerkolven 15. Alternativt förflyttas ventilen 27, förbindelsepinnen 31 och regulatorkolven 15 nedåt tillsammans, då avståndet mellan regulatorkolvens ventilsäte 19 och regulatorkolven 15 gör detta möjligt utan att det leder till att reglerkolvens ventilsäte 19 öppnas. 10 15 20 25 30 35 528 547 13 Fluidum kommer sålunda att strömma ut till servomekanismen 2 och medföra att föraren lättare kan förflytta denna. När servomekanismen 2 rör sig mot den position som växelspaken indikerar, kommer avståndet mellan önskad position (växelspaken) och verklig position (servomekanismen 2) att minska, varvid hävarmsmekanismen, som kopplar regulatorn till servomekanismen 2, kommer att sörja för att allteftersom önskad position uppnås kommer förflyttning av sliden 22a, 22b att tryckas tillbaka mot ursprunglig position. Sålunda kommer den beskrivna ventilmekanismen att fungera som en positionsregulator.

Regulatorkolven 15 kan aktiveras av pinnen 31 som är inrymd i utborrningen i ventilen 27, varvid pinnen 31 eventuellt också kan vara fästad till ventilen. Pinnen 31 sitter icke fast i regulatorkolven 15 utan kan förflyttas oberoende av denna.

Såsom också är nämnt i det föregående rör sig ventilen 27 till följd av att den kraft som utövas på växelspaken representerar en motkraft som är större än förspänningen till slidfjädern 22c, 22d.

Vidare kommer den översta delen av reglerkolven 15 att vara försedd med trycksatt fluidum via kanalen 23. Tillförseln från källan, som föres in genom inloppet 16a, 16b, kommer in i regulatorkolven 15 till ett hålrum mittemellan två glidtätningar, såsom visas i Fig. 6 och 7. Nettokraften från tillförseln från källan mot reglerkolven 15 är i det närmaste noll. Undersidan på den stora kolvytan i reglerkolven 15 är avluftad till avlopp 20 via kanal 32, så att det aldrig där uppstår någon tryckuppbyggnad.

Summan av krafterna från växelspaken som överförs genom aktiveringspinnen 12 och kraftkomponenten från trycket i kanalen 23 mot översidan på regulatorkolven 15, strävar efter att pressa regulatorkolven 15 nedåt och på detta sätt komprimera fjädern 15a. Vid en bestämd kraft från växelspaksmekanismen, beroende av fjäderstyvheten i slidfjädern 22c eller 22d + ventilfjädern 28 + fjädern 15 a för regulatorkolven, kommer regulatorkolven 15 att anläggas mot regulatorkolvens ventilsäte 19 och därmed stänga för tillförsel från källan genom inloppet 16a, 16b.

Stoppar föraren förflyttningen av växelspaken där, kommer servomekanismen 2 att använda luft från utloppet 21a eller 21b, varigenom lufttrycket över reglerkolven 15 kommer att sjunka och kolven skjutas tillbaka av fjädern 15a helt till dess reglerkolven 15 lättar från regulatorkolvens ventilsäte 19 och åter släpper in luft till mätenheten/servoventilen. (Detsamma gäller för den utföringsfonn som visas i Fig. 4 och 5.) 10 15 20 25 30 528 347 14 Om föraren däremot försöker öka kraften på växelspaken ytterligare, så att växelspakskraften blir lika stor som eller större än det ändra gränsvärdet, aktiveras regulatordelen 5 till att uppnå en nedreglering av trycket det fluidum som införes till servomekanismen 2. I detta fall trycks regulatorkolven 15 ändå längre ned, varvid regulatorkolvens ventilsäte 19 pressas nedåt genom att fjädern 19a _ komprimeras. Fluidet som införs till servoventilen/mätenheten 4” genom kanalen 23 kommer då att avluftas till avloppet 20. En balans mellan trycket på regulatorkolvens 15 ovansida, kraften som föraren applicerar på växelspaksmekanismen som överförs med aktiveringspinnen 12, samt motkraften från fjädern till regulatorkolven 15, sörjer för att enheten pinne 31, regulatorkolven 15, fjädern till regulatorkolven 15, regulatorkolvens ventilsäte 19 och den tillhörande fjädern 19 tillsammans verkar som en tryckregulator, som reglerar ned underhållstrycket som skall levereras till servoventilen/mätenheten 4”. Vid avtappning av fluidum genom avloppet 20 och därmed följande reducerade tryck på fluidum som då leds till servomekanismen 2 genom utloppet 2la, 2lb, uppnås att totalkraften som verkar på växlingsmekanismen hålls konstant eller reduceras.

Tryckregleringen av fluidet som levereras till rnätenheten/servoventilen och därifrån till servomekanismen 2 är så anpassad på så sätt att när kraften, som föraren utövar på växelmekanismen ökar utöver ett initialt dödband, kommer trycket på fluidet in till servoventilen att sjunka proportionellt. Detta betyder att ju större kraft föraren växlar med, desto mindre servoförstärkning kommer servoventilen att bidra med, när växelspakskraften befinner sig över det andra gränsvärdet. Detta kommer att fortsätta ända tills servoenheten icke längre är i stånd till att ge något kraftbidrag.

Därmed kommer det alltså att förhindras att totalkraften som verkar på växlingsmekanismen från servomekanismen 2 och växelspakskraften överstiger det förhandsbestämda maximalvärdet.

För att åstadkomma förspärmingen för de olika kolvar som används i reducatorn 1 och la, kan givetvis även använda andra medel än fjädrar.

Claims (13)

1. 0 15 20 25 30 35 528 347 15 PATENTKRAV 1.

2. System för att säkra att totalkraften som verkar på en växlingsmekanism (3) icke överstiger ett på förhand bestämt värde, varvid den kraft som överföres från växelspaken till växlingsmekanismen (3) får ett kraftbidrag från ett hj älpsystem, k ä n n e t e c k n a t av att ett (andra) gränsvärde används för att styra att kraftbidraget från hjälpsystemet reduceras, när växelspakskraften ökas, varvid - kraftbidraget från hj älpsystemet får ett värde som håller den totala kraften som verkar på växlingsmekanismen (3) konstant eller reducerar den totala kraften som verkar på växlingsmekanismen (3), när växelspakskraften ökas innanför ett område där växelspakskraften är lika stor som eller större än nämnda (andra) gränsvärde.

3. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att ett första gränsvärde används for att styra att kraftbidraget från hjälpsystemet ökar, när växelspakskraften ökas, varvid - kraftbidraget från hj älpsystemet får ett värde som ökar den totala kraften som verkar på växlingsmekanismen (3), när växelspakskraften ökas innanför ett område där växelspakskraften är lika stor som eller större än det första gränsvärdet men mindre än det andra gränsvärdet. .

4. System enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at av att kraften från växelspaken överförs som en signal (6c) till växlingsmekanismen (3)och att kraften som föraren utövar på växelspaken överförs som en signal (6b) från växelspaken till hjälpsystemet. i System enligt krav 3, k ä n n e t e c k n at av signalerna som överförs är hydrauliska, pneumatiska, elektriska, optiska eller elektromagnetiska.

5. System enligt ett av kraven 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t av att signalen (6b) från växelspaken till hjälpsystemet överförs förträdesvis till en kraftgivande anordning, exempelvis en servomekanism (2), och att en signal (2a) överförs, vilken är eller representerar ett kraftbidrag från hj älpsystemet till växlingsmekanism (3).

6. System enligt ett av kraven 3-5, k ä n n e t e c k n at av att en signal som motsvarar signalen (6b) från växelspaken eller som härleds från denna signal 10 15 20 25 30 35 528 347 16 (6b) överförs till en reducator (1), och att reducatorn (1) överför en signal som är eller representerar en krafiförsörjning (5b) till servomekanismen (2).

7. System enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av reducatorn (1) innefattar minst en mätenhet som mottar signalen från växelspaken eller signalen som härleds från växelspakens signal, minst en regulator som styrs av mätenheten och när signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, styr mätenheten regulatorn så att signalen som överförs från reducatom till servomekanismen är eller representerar en reducerad kraftförsörjning.

8. System enligt krav 7, k änn ete cknat av att när signalen från växelspaken representerar ett värde som är mindre än det andra gränsvärdet, representerar signalen som överförs till servomekanismen från reducatorn, kraftförsörj ningen som regulatorn får från en källa (Sa), när signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet reduceras kraftförsörj ningen från källan (5a) i regulatorn och värdet till signalen som överförs till servomekanismen från reducatorn, reduceras motsvarande.

9. System enligt ett av kraven 7 eller 8, k ä n n e t e c k n at av att kraftförsörj ningen åstadkommes av ett trycksatt fluidum och regulatorn (5) är utformad med ett inlopp för ledning av det trycksatta fluidet från källan (Sa) till ett hälrum i regulatorn, varvid i hålrummet är anordnad en förspänd regulatorkolv (15), som är utformad med ett borrhål (17) för ledning av fluidet till ett utlopp, varvid kolven kan åstadkomma öppning av ett avlopp genom förflyttning mot riktningen av sin fórspänningskraft, när signalen från växelspaken representerar ett värde som är mindre än det andra gränsvärdet, är fluidets tryck ut från utloppet huvudsakligen samma som trycket av det fluidum som tillföres regulatorn, när signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, öppnas avloppet i regulatorn för utsläpp av fluidum från regulatorn och trycket till fluidet som leds ut från utloppet reduceras i överensstämmelse med värdet på signalen från växelspaken.

10. 15 20 25 30 35 10.

11.

12.

13. 528 347 17 System enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att när signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, styr mätenheten (4) regulatorn (5) så att det åstadkommes en kraft i regulatorn (5) som motverkar regulatorkolvens (15) förspänningskraft, och eventuellt fórspänningen till regulatorkolvens ventilsäte som stänger till avloppet, så att regulatorkolven därvid öppnas för utsläpp av fluidum genom avloppet. System enligt ett av kraven 9-10, k ä n n e t e c k n a t av att mätenheten (4) innefattar två fórspända kolvar (13,l4) anordnade i mätenhetens hålrum, varvid den första kolvens kolvstång är positionerad i en genomgående urborrning som sträcker sig genom den andra kolven och den andra kolvens kolvstång, - när signalen från växelspaken representerar ett värde som är lika stort som eller större än det andra gränsvärdet, utövas en kraft mot en av de två kolvarna (l3,14) som motverkar summan av den aktuella kolvens förspänning, regulatorkolvens (15) förspänning och eventuellt förspänningen till regulatorkolvens ventilsäte, varvid mätenhetens kolv fórskjutes till anliggning mot regulatorkolven för påföljande förskjutning av regulatorkolven så att avloppet öppnas. System enligt krav ll, k ä n n e t e c k n at av att reducatom (1) används i ett hydrauliskt växlingssystem, där rörelse av växelspaken i den ena riktningen medför överföring av fluidum till mätenheten (4) så att det utövar tryck mot den första kolvens (13) kolvyta (l3b), och rörelse av växelspaken i den andra riktningen medför överföring av fluidum till ett rum mellan den första och den andra kolven i mätenheten, så att fluidet utövar tryck mot den andra kolvens (14) kolvyta (14b). System enligt ett av kraven 7-10, k ä n n e t e c k n at av att reducatorn (1) används i ett mekaniskt växlingssystem och omfattar två regulatorer (5a,5b) och en mätenhet (4”) som är placerad mellan de två regulatorerna (5a,5b), varvid mätenheten (4”) omfattar två förspäncla slider (22a,22b) som är placerade i hålrum i mätenheten (4°), så att rörelse av växelspaken med en kraft som är lika stor som eller större än det andra gränsvärdet i den ena eller den andra riktningen medför att en kraft utövar mot en av de två sliderna (22a,22b), varvid denna kraft är större än summan av iörspänningen till den 528 313.7 18 aktuella sliden, förspänningen till en ventil som är anordnad i hálrumrnet i mätenheten, förspänningen till den aktuella regulatorkolven (15), och eventuellt forspänningen till regulatorkolvens (15) ventilsäte, så att avloppet öppnas för utsläpp av fluidum.