SE530136C2 - Anordning och metod för att ändra växel i mekaniska växellådor - Google Patents

Description

25 30 530 138 Med befintliga servounderstödda växlingssystem väljs en växel med användning av en servoenhet. Servoenheten aktiveras genom att en servoventil öppnas med en förflyttning av en Växelspak av fordonsföraren. Föraren kan få problem med brist på en exakt känsla i växelspaken. Det kan förekomma svårigheter for föraren att, via växelspaken, säga läget i växellådan och växlingssystemet. Det finns en "elastisk" känsla på förarsidan beroende på förflyttning av ett fjäderarrangemang i servoventilen.

Föreliggande uppfinning riktar sig mot problemen hos befintliga servostyrda växellådor, såsom bristen på utpräglad känsla vid manövrering av växelspaken.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Enligt en första aspekt på föreliggande uppfinning erbjuds en anordning för att underlätta växling i mekaniska växellådor, varvid anordningen, innefattande en Växelspak som är länkad till en servostyrenhet genom en kopplingsenhet, en förskjutbar växelvalstång och servoorgan för att utföra mekanisk förflyttning av växelvalstången som svar på en fórflyttning av växelspaken, kärmetecknas av att anordningen innefattar känselresponsorgan för växelspaken, varvid känselresponsorganet innefattar en motståndsmekanism, varigenom motståndsmekanisrnen under användning för operatören indikerar en relativ placering av växelspaken genom tillhandahållandet av en variabel kraft som hänför sig till växelspakens läge.

Motståndsmekanismens variabla kraft kan inledningsvis motstå växelns förflyttning och därefter kan den variabla kraften vara till hjälp vid förflyttningen av växelspaken. Detta arrangemang hjälper till att ge växelspakens operatör en positiv responsfunktion som indikerar att växelspaken har nått det önskade läget.

Företrädesvis innefattar motståndsmekanismen ett spärrelement och ett indexeringselement som tvingas mot spärrelementet, varvid spärrelementet och indexeringselementet är rörliga relativt varandra och indexeringselementet kan tas emot av spärrelementet. 10 15 20 25 30 530 135 Företrädesvis innefattar motståndsmekanismen åtminstone en spärrmekanism som är anordnad mellan växelspaken och servostyrenheten, varvid spärrmekanismen innefattar ett rörligt element som försetts med åtminstone en spärrhake och ett indexeringselement som tvingas mot det rörliga elementet och som kan tas emot av spärrhaken/arna, varvid indexeringselement innefattar en elasticitetsgrad och står i glidbar kontakt med det rörliga elementet.

Den uppfinningsenlíga växlingsanordningen kan innefatta vilken lämplig typ som helst av kopplingsenhet som länkar samman växelspaken i fordonshytten med en ingående aktiveringsstång till servostyrenheten. Företrädesvis är motståndsmekanismen anordnad i kopplingsenheten mellan växelspaken och styrenheten. Kopplingsenheten kan vara en mekanisk, en hydraulisk, en elektrisk eller en kabellänkning som förenar växelspaken med företrädesvis en pneumatisk servostyrenhet. Kopplingsenheten som länkar samman växelspaken med servostyrenheten är företrädesvis anordnad med motståndsmekanismen på den ingående stången (aktiveringssidan) till en servostyrenhet. Kopplingsanordningen kan innefatta servostyrenhetens ingående stång (aktiveringsstång).

Servostyrenheten innefattar företrädesvis ett styrventilfunktionsarrangemang för servoorganet. Genom att den ingående stången är försedd med spärrhakar finns det en Förbättrad responskänsla i växelspaken. Den "elastiska" känslan avlägsnas eller reduceras och föraren får en bättre känsla för växellådans läge, dvs. neutralt eller med växel inkopplad. Detta ökar förarens känsla av kontroll över växellådan och fordonet, vilket resulterar i ökad körbekvämlighet.

I en första utföringsform enligt den första aspekten på föreliggande uppfinning kan det rörliga elementet i motståndsmekanismen vara rörligt i en linjär, axiell riktning relativt indexeringselementet. Ett sådant arrangemang år lämpligt för ett växlingssystem där spärrhakarna är anordnade på, eller i förening med, en axiellt rörlig ingående stång till servostyrenheten. Spärrhakarna kan vara anordnade på utsidan och "uppströms" relativt servostyrenheten men kan även vara placerade i servoventilhuset. 10 15 20 25 30 530 135 4 Enligt en andra alternativ utföringsform är det rörliga elementet i motståndsmekanismen rörligt i en svängbar riktning runt en axel för ett ingående element i servostyrenheten. Ett sådant arrangemang är lämpligt för ett växlingssystem där spärrhakarna är anordnade på en håvarm som svänger för att styra servoventiler i styrenheten. Även enligt denna utföringsform kan spärrhakarna, och hävannen, vara anordnade i ett servohus eller altemativt i ett separat hus.

Det skall inses att för både den första och andra utföringsformen kan motståndsmekanismen alternativt innefatta ett rörligt element som innefattar ett indexeringselement och ett stationärt element som försetts med åtminstone en spärrhake, varvid indexeringselementet tvingas mot det stationära elementet och kan tas emot av spärrhaken/hakarna, varvid indexeringselementet innefattar en i elasticitetsgrad och står i glidbar kontakt med det rörliga elementet.

Generellt kan spärrmekanismen vara täckt av ett separat hus för att förhindra inflytande från omgivningen, t.ex. smuts, fukt etc.

I båda de ovannämnda uttöringsformerna kan anordningen innefatta effekterna av spärrhakarna i den första spärrmekanísmen som är förenad med en ingående stång till servostyrenheten kombinerad med effekterna av spärrhakarna i en andra spärrmekanism som år förenad med en utgående växelvalstång. Det skall inses att den andra spärrmekanismen kan ha samma sammansättning och arrangemang som vilken som helst av ovan nämnda arrangemang av utföringsformema för den första spårrmekanismen.

Spärrhakarna i den andra spärrmekanismen som är förenad med en utgående växelvalstång säkerställer preliminärt att växellådan förblir i det önskade läget, medan spärrhakarna i den första spårrmekanismen som är förenad med den ingående stången primärt för föraren säkerställer en tydlig känsla avseende växellådans tillstånd. För ett sådant arrangemang kan den relativa längden på spärrhakarna användas för att justera eller fininställa servoassistansen. Om spärrhakarna i den första spärrmekanismen är' konstruerade så att den ingående stången passerar toppen på spärrhaken innan spärrhakarna i den andra spärrrnekanismens utgående 10 15 20 25 30 530 136 växelvalstång passerar dess topp, ökar servoassistansen. Altemativt reduceras servoassistansen om den utgående stången passerar toppen på sin spärrhake innan den ingående stången gör detsamma.

Spärrhakama i den första spärnnekanismen som är förenad med den ingående stången kan företrädesvis ha längre avstånd mellan respektive toppar än motsvarande avstånd mellan topparna på spärrhakarna i den andra spärrmekanismen som är förenad med den utgående växelvalstången. Alternativt kan spärrhakarna på den andra spärrmekanismen som är förenad med den utgående växelvalstången ha längre avstånd mellan respektive toppar än motsvarande avstånd mellan topparna på spärrhakarnai den första spärrmekanismen som är förenad med den ingående stången.

Enligt en andra aspekt på föreliggande uppfinning erbjuds en metod att tillhandahålla känselresponsorgan för anordningen som underlättar växling i mekaniska växellådor innefattande en växelspak kopplad till en servostyrenhet, en förskj utbar växelvalstång och servoorgan för att utföra mekanisk förflyttning av växelvalstången som svar på en fiirflyttning av växelspaken, kännetecknad av att metoden innefattar indikation åt operatören av en relativ placering av växelspaken genom tillhandahållandet av en variabel kraft som motstår förflyttningen av växelspaken.

Företrädesvis ökar inledningsvis motståndskraften, när växelspaken flyttas från ett neutralt läge till ett växlingsläge, och minskar motståndskraften, eller blir en assisterande kraft, när växelspaken flyttar från ett växlingsläge till ett läge där en växel är ilagd.

KORT FIGURBESKRIVNING Två specifika utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas med hjälp av enbart exempel med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka: Fig. 1 utgör en isometrisk vy av en anordning Rör att underlätta växling i mekaniska växellådor innefattande en svängande växelvalstång. 10 15 20 25 30 530 135 Fi g. 2 utgör en isometrisk vy av en anordning för att underlätta växling i mekaniska växellådor innefattande en axiellt rörligt växelvalstång, Fig. 3a, 3b och 3c utgör sidovyer av den anordning som visas i Fig. 1 och visar förflyttningen av anordningen när en växel väljs, och Fig. 4a, 4b och 4c utgör sidovyer av anordningen som visas i F ig. 2 och visar fórflyttningen av anordningen när en växel väljs.

Med hänvisning till Fig. l och 3a, 3b och 3c visas en anordning 1 för att underlätta växling i en mekanisk växellåda (visas ej). Den huvudsakliga konstruktionen och huvudsakliga manövreringen av anordningen 1 överensstämmer med kända typer av servostyrda växlingssystem för manuellt manövrerbar växellådor. I sådana anordningar är det normal praxis att överföra 'rörelser från en manuell Växelspak till det faktiska växlingsorganet med hjälp av en kulledsmonterad växlingsstång och denna typ av anordning beskrivs i specifikationen US 428784. En sådan anordning innefattar ett första mekaniskt arrangemang för att överföra förflyttningen av växelspaken till en servostyrventil och ett andra mekaniskt arrangemang för att utföra mekanisk förflyttning av en växelvalstång med assistans av en servo.

Servostyventilen manövreras genom en förflyttning av växelspaken och ventilen i sin tur aktiverar servon. Det första mekaniska arrangemanget kan innefatta en serie länkar och enheter som kopplar samman växelspaken med servostyrventilen. Det andra mekaniska arrangemanget innefattar normalt en växelvalstång som är svängbart rörlig, och kan vara axiell, runt dess längsgående axel medelst en servoaktiveringsspak.

Anordningen 1 enligt föreliggande uppfinning som visas i F ig. 1 innefattar en Växelspak (visas ej) ansluten till en servostyrenhet 4 via en roterbar ingående stång 3 och ett hävarrnselement 11. Anordningen 1 innefattar en roterbar växelvalstång 2 och servoorgan (visas ej) för att utföra mekanisk törflyttning av växelvalstången 2.

Växelvalstången 2 och den ingående stången är roterbara runt en längsgående axel 8.

Anordningen l innefattar dessutom känselresponsorgan innefattande en motstândsmekanism, varigenom känselresponsorganet under användning för 10 15 20 25 30 530 '[35 operatören indikerar ett relativt läge för en växelspak genom tillhandahållande* aV en variabel kraft som står emot växelspakens förflyttning. Motståndsmekanismen innefattar en spärrmekanism 10 anordnad mellan växelspaken och styrenheten 4.

Spärrmekanismen 10 innefattar det rörliga hävarmselementet 11 som är fastsatt på den ingående stången 3 och ett indexeringselement 14 i form av en tryckfiäder 14 och ett kullager 17. Indexeringselementet 14 är anordnat i ett lämpligt hus (viSaS ej). Den distala änden av hävarmelementet 11 är utformad med en serie av tre spärrhakar 12 som är anordnade i en båge. Hävarmselementet ll svängs runt axeln 8 medelst en rotatíonskraft som är riktad genom ett nedre tappfórband.

Rotationskraften härrör från operatörens förflyttning av växelspaken. Kullagret 17 tvingas av tryckfiädern 15 mot hävarmselementet 11. Kullagret 17 står i glidbar kontakt med spärrhakar 12 och kan tas emot av spärrhakarna i en snäppingreppseffekt. En svängande förflyttning av hävarmselementet ll förmår den ingående axeln 3 att svänga runt axeln 8.

Servoorganet består av en manövercylinder innefattande åtminstone ett trycköverforande element som verkar på en glidbar stång. Servon kan manövreras med ett hydrauliskt eller pneumatiskt medel. Den glidbara stången är kopplad till den distala änden av en hävarm 6 via ett tappförband 18. Servon förses med ett trycksatt medel genom två rör (visas ej) som sträcker sig från styrenheten 4.

Styrenheten 4 innefattar en ventilmekanism som aktiveras av den ingående stångens 3 rotationsrörelse.

En andra spärrrnekanism 20 är monterad på växelvalstången 2. Spämnekanismen 20 innefattar ett rörligt hävarmselement 21, vars ena ände är fastsatt vid den utgående växelvalstången 2 och ett indexeringselement 22 i form av ett kullager 24 och en tryckt] äder 26. Tryckt] ädern 26 är anordnad i ett cylindriskt hål som gjorts i den distala änden av det rörliga elementet 21. Ett stationärt spärrelement 28 är försett med en serie av tre spärrhakar 30. Hävarrnselementet 21 är svängbart runt axeln 8 medelst en rotationskraft som är riktad genom ett nedre tappförband 18.

Rotationskraften härrör sig från servon. 10 15 20 25 30 530 138 Med hänvisning till Fig. 3a-3c visas manövreringen av anordningen 1 i olika stadier. Fig. 3a visar anordningen 1 i ett neutralt läge, Fig. 3b visar anordningen i ett växlingsläge och Fig. 3c visar anordningen i ett läge med ilagd växel.

Manövreringen av anordningen 1 börjar med att föraren flyttar växelspaken från ett neutralt läge för att välja önskad växel, förflyttningen av växelspaken gör att en kraft utövas på tappförbandet 5 i pilens 32 riktning. Denna kraft i riktning 32 förmår hävarmen 11 att rotera runt axeln 8. I det initiala neutrala läget är kullagret 17 placerat i den mittersta spärrhaken 12 och servostyrningsventilen är stängd. När hävarmen 11 svänger i riktning 32, glider kullagret längs ytan på hävarmens ll distala ände och pressar ihop fjädern 15, och servostyrningsventilen öppnas. Den kraft som krävs för att pressa samman fjädern 15 utövar ett motstånd på förflyttningen av hävarmen ll och utövar följ aktligen ett motstånd på växelspaken. 1 det mellanliggande läge som visas i Fig. 3b befinner sig kullagret 17 mellan två av spärrhakarna. Slutligen kommer kullagret 17 in i en av de yttre spärrhakarna i en snäppliknande inverkan. Denna inverkan åstadkommer en plötslig minskning av det motstånd som operatören av växelspaken känner av.

I det initiala, neutrala läget är servostyrningsventilen stängd. När hävarmen ll svänger i riktning 32, öppnas servostyrningsventilen. När styrventilen öppnas, aktiveras servon och börjar flytta växelvalstången 2. Såsom visas i Fig. 3b är det en viss eftersläpning mellan fórflyttningen av hävarmen 11 och förflyttningen av det rörliga elementet 21 som är monterat på växelvalstången 2. Denna skillnad kan hjälpa till med växelvalet när kullagret 17 passerat det maximala motståndet mot förflyttningen av hävarmen 11 och snäpps in i den yttre spärrhaken.

Spärrhakama 12, som är förenade med den ingående stången 3, kan ha längre avstånd mellan respektive toppar än motsvarande avstånd mellan topparna på spärrhakarna 30, som är förenade med växelvalstången 2. Alternativt kan spärrhakarna 30 ha längre avstånd mellan topparna än spärrhakarna 12 på den ingående stången 3. För sådana arrangemang kan spärrhakarnas relativa längd användas för att justera eller fininställa servoassistansen. 10 15 20 25 ~30 530 136 9 Med hänvisning till Fig. 2 och F ig. 4a-4c visas en andra utföringsform enligt föreliggande uppfinning av en anordning 41 för att underlätta växling i en mekanisk växellåda (visas ej). Anordningen 1 enligt föreliggande uppfinning, som visas i Fig. 4, innefattar en växelspak (visas ej) kopplad till en servostyrenhet 42 via en linjärt rörligt ingående stång 43, en rörlig växelvalstång 44 och servoorgan 45 för att utföra mekanisk förflyttníng av växelvalstången 44. Växelvalstången 44 och den ingående stången 43 är rörliga i den längsgående riktningen runt en axel 46.

Anordningen 41 innefattar dessutom känselresponsorgan, varigenom känselresponsorganet under användning för operatören indikerar ett relativt läge för en Växelspak genom tillhandahållandet av en variabel kraft som står emot förflyttningen av växelspaken. Känselresponsorganet innefattar en motståndsmekanism som bildas av en spärrmekanism 48 som är anordnad mellan växelspaken och styrenheten 42. Spärrmekanismen 48 innefattar en serie av tre spärrhakar 50 som utformats på den ingående stången 43 och ett indexeringselernent i form av en tryckfjäder 51 och ett kullager 52.

Styrenheten 42 innefattar två fjädrar 58, 59 som är anordnade på var sin sida om en distansplatta 60.

Servoorganet 45 innefattar en manövercylinder 53 innehållande en kolv 54 som går fram och tillbaka. Kolven 54 är monterad vid växelvalstången 44. Stången 44 är försedd med en andra spärrmekanism 56. Den andra spärrmekanismen 56 innefattar en tryckfj äder 58, ett kullager 60 och en serie av tre spärrhakar 61 i växelvalstängen 44.

Anordningen 41 arbetar på liknande sätt som anordningen 1, förutom att de rörliga elementen rör sig i en linjär, axiell riktning och inte i en svängande rotationsriktning. Med hänvisning till Fig. 4a-4c visas manövreringen av anordningen 41 i olika stadier. Fig. 4a visar anordningen 41 i ett neutralt läge, Fig. 4b visar anordningen i ett växlingsläge och F ig. 4c visar anordningen i ett läge med ilagd växel. Manövreringen av anordningen 41 börjar med att föraren flyttar växelspaken från ett neutralt läge för att välja önskad växel, förflyttningen av växelspaken gör att en kraft utövas på den ingående stången 43 i pilens 62 riktning. 10 15 20 25 30 530 135 10 Kraften i riktning 62 förmår den ingående stången 43 att flytta sig linjärt längs axeln 46. I det initiala, neutrala läget är kullagret 52 placerat i den mittersta spärrhaken 50 och servostyrningsventilen 42 är stängd. När den ingående stången 43 flyttar sig i riktning 62, glider kullagret 52 längs spärrhakens 50 yta och pressar ihop fjädern 51, och servostyrningsventilen 42 öppnas. Den kraft som krävs för att pressa samman fjädern 51 åstadkommer ett motstånd mot förflyttningen av den ingående stången 43 och utövar följaktligen ett motstånd från växelspaken. I det mellanliggande läge som visas i Fig. 4b befinner sig kullagret 52 mellan två av spärrhakarna 50. Slutligen kommer kullagret 52 in i en av de yttre spärrhakarna i en snäppliknande inverkan. Denna inverkan åstadkommer en plötslig minskning av det motstånd som operatören av växelspaken känner av.

I det initiala, neutrala läget är servostyrventilen 42 stängd. När den ingående stången 43 flyttar sig i riktning 62, öppnas servostyrventilen 42. När styrventilen 42 är öppen, aktiveras servon 45 och börjar flytta växelvalstången 44. Såsom framgår av Fig. 4b är det en liten fördröjning mellan förflyttningen av den ingående stången 43 och förflyttningen av valstången 44. Denna skillnad kan hjälpa till med växelvalet, när kullagret 17 har passerat det maximala motståndet mot förflyttningen av hävarmen ll och snäpps in i den yttre spärrhaken.

Spärrhakarna 50 som är förenade med den ingående stången 43 kan ha längre avstånd mellan respektive toppar än motsvarande avstånd mellan topparna på de spårrhakar 61 som är förenade med växelvalstången 44. Alternativt kan spärrhakarna 61 ha längre avstånd mellan topparna än spärrhakarna 50 på den ingående stången 43.

Det skall inses att spärrmekanismen 10 kan ersättas med en mekanism som är lika som spärrmekanismen 20, varvid motståndsmekanismen alternativt kan innefatta ett rörligt element som innefattar ett indexeringselement och ett stationärt element som försetts med åtminstone en spärrhake, varvid indexeringselementet tvingas mot det stationära elementet och kan tas emot av spärrhaken/arna, varvid indexeringselementet innefattar en elasticitetsgrad och står i glidbar kontakt med det rörliga elementet.

Claims (13)

10 15 20 25 30 530 138 11 KRAV

1. Anordning (l) för att underlätta växling i mekaniska växellådor, varvid anordningen innefattar en Växelspak som är länkad till en servostyrenhet (4) medelst en kopplingsenhet, en förskjutbar växelvalstång (2) och servoorgan för att utföra mekanisk förflyttning av växelvalstången (2) som svar på en förflyttning av växelspaken, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen innefattar känselresponsorgan för växelspaken, varvid känselresponsorganet innefattar en motståndsmekanism, varigenom motståndsmekanismen under användning för operatören indikerar ett relativt läge på växelspaken genom tillhandahållandet av en variabel kraft som är relaterad till växelspakens läge.

2. Anordning enligt krav 1, varvid motståndsmekanismen är placerad i kopplingsenheten.

3. Anordning enligt krav l eller krav 2, varvid motståndsmekanismen innefattar ett spärrelement och ett indexeringselement som tvingas mot spärrelementet, varvid spärrelementet och indexeringselementet är rörliga relativt varandra och indexeringselementet kan tas emot av spärrelernentet.

4. Anordning enligt något av föregående krav, varvid motståndsmekanismen innefattar en första spärrmekanism (10) som är anordnad mellan växelspaken och styrenheten (4), varvid växelmekanismen innefattar ett rörligt element (11) som är försett med åtminstone en spärrhake (12), och ett indexeringselement (14) tvingas mot det rörliga elementet, varvid indexeringselementet (14) står i glidbar kontakt med det rörliga elementet (1 1) och kan tas emot av spärrhaken/arna (12).

5. Anordning enligt krav 4, varvid det rörliga elementet i den forsta spärrmekanismen (10) är rörligt i en linjär riktning relativt indexeringselementet ( 1 4).

6. Anordning enligt krav 4, varvid det rörliga elementet är svängbart rörligt relativt indexeringselementet (14) runt en axel för ett ingående element i styrenheten (4). 10 15 20 25 30 530 135 12

7. Anordning enligt något av föregående krav 3-6, varvid en första spärrhake motsvarar ett neutralt läge i växellådan.

8. Anordning enligt krav 7, varvid en andra spärrhake motsvarar ett läge i växellådan med ilagd växel.

9. Anordning enligt något av föregående krav, varvid anordningen innefattar en andra spärrmekanism (20) som är kopplad till servoorganet, varvid spärrmekanismen (20) innefattar ett rörligt element (21) som försetts med åtminstone en spärrhake (30) och ett indexeringselement (22) som tvingas mot det rörliga elementet (21), varvid indexeringselementet (22) står i glidbar kontakt med det rörliga elementet och kan tas emot av spärrhaken/arna (30).

10. Anordning enligt krav 9, varvid avståndet mellan respektive toppar på spärrhakarna (12) i den första spärrmekanismen (10) är större avståndet mellan respektive toppar på spärrhakarna (30) i den andra spärrmekanismen (20).

11. ll. Anordning enligt krav 9, varvid avståndet mellan respektive toppar på spärrhakarna (3 0) i den andra spärrmekanismen (20) är större än avståndet mellan respektive toppar på spärrhakarna (12) i den första spärrmekanismen (10).

12. Metod för att tillhandahålla känselresponsorgan för anordningen fór att underlätta växling i mekaniska växellådor innefattande en Växelspak som är kopplad till servostyrenheten (4), en förskjutbar växelvalstång (2) och servoorgan för att utföra mekanisk förflyttning av växelvalstången som svar på en förflyttning av växelspaken, k ä n n e t e c k n a d av att metoden innefattar att den till operatören indikerar ett relativt läge för växelspaken genom tillhandahållandet av en variabel kraft som står emot förflyttning av växelspaken.

13. Metod enligt krav 12, varvid motståndskraften inledningsvis ökar när växelspaken flyttas från ett neutralt läge till ett växlingsläge och motståndskraften minskar när växelspaken flyttas från ett växlingsläge till ett läge med ilagd växel.