SE537660C2 - Hydraulsystem med en klokoppling - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG I ett hydraulsystem med en klokoppling (23-25), är en hydrauliskt manovrerad klokopplingsaktuator anordnad att altemativt fora klokopplingen till ett inkopplat till- stand eller ett urkopplat tillstand. Kopplingsaktuatom har en kolv (127), som är rorlig fram och ater under hydraultryck mellan tva dndldgen, motsvarande de tva kopplingstillstanden. Hydraulolja under tryck tillfors tillkopplingsaktuatom med hjalp av ett hydraullcraftsystem, innefattande en av en elektrisk motor (3) driven pump (4). Det finns organ i kopplingsaktuatom for att minska det pa kolven (27) verkande hydraultrycket vid kolvens narmande till ettdera av sina andldgen, sa att en hydraulisk signal for tillbaka till det hydrauliska kraftsystemet.

Description

HYDRAULSYSTEM MED EN KLOKOPPLING Tekniskt omrade Foreliggande uppfinning avser ett hydraulsystem med en klokoppling, varvid en hydrauliskt mantivrerad klokopplingsaktuator är anordnad att alternativt fOra klokopplingen till ett inkopplat tillstand eller urkopplat tillstand, kopplingsaktuatorn har en kolv, som är rtirlig fram och ater under hydraultryck mellan tva andlagen, motsvarande de tva kopplingstillstanden, hydraulolja under tryck flint's till kopplingsaktuatom med hjalp av ett hyd10 raulkraftsystem, innefattande en av en elektrisk motor driven pump.

Uppfinningens bakgrund Sasom är val kant i facket, kan ett AWD-fordon (All Wheel Drive) vara forsett med minst en hydraulisk skivkoppling fir fordelning av drivmomentet fran fordonsmo- torn till alla fordonshjulen. En sadan koppling kan sdrskilt finnas i drivlinan mellan framaxeln och bakaxelns hjul, oftast i narheten av bakaxeldifferentialen.

Ibland kan det vara onskvart att anvanda AWD-fordonet i en FWD-mode (Forward Wheel Drive). I detta fall är kopplingen urkopplad, d.v.s. dess skivor är separerade fran varandra.

Genom att driva fordonet med kopplingen i frankopplat tillstand minskas rote- rande massor i fordonet, vilket leder till en ldgre branslefbrbrukning.

I ett praktiskt fall har en drivaxel hos fordonet, miijligen innefattande en eller tva snedkuggtransmissioner, en hydraulisk skivkoppling vid en ande och en enkel till/fran-koppling, exempelvis en klokoppling, vid den andra dnden. I frikopplingsldget maste bacla dessa kopplingar vara frikopplade fir uppnaende av den iinskade effekten.

Foreliggande uppfinning avser ett hydraulsystem med en klokoppling, som har en hydrauliskt maniivrerad klokopplingsaktuator, sasom angivits ovan.

Eft pumpaktuatorsystem for en hydraulskivkoppling for ett AWD-fordon visas i WO 2011/043722. I ett sadant system styrs tillfdrseln av hydraulolja till kopplingskolven genom rotationshastigheten hos en pump. Ett liknande system kan utnyttjas for ma-30 novreringen av klokopplingsaktuatorn.

Det är av stor vikt att till/fran-funktionen sker riktigt, sá att det respektive tillstandet nas pa onskat sat. Det finns ett behov av att uppna en kontroll i form av bekraftelsesignal att det respektive tillstandet har nails. 1 Uppfinningen Detta uppnas enligt uppfinningen genom att det firms organ i kopplingsaktuatom for att minska det pa kolven verkande hydraultrycket vid kolvens narmande till ettdera av sina andlagen, sá att en hydraulisk signal fors tillbaka till det hydrauliska kraftsystemet.

Denna hydraultryckrninskning leder till en minskad stromniva till motom i hydraulsystemet.

Konstruktionen hos kopplingsaktuatom är foretradesvis sadan att kolven tillsammans med sin cylinderhylsa bildar tva arbetskammare, vardera med en inloppsopp10 ning, och att kolven är fdrsedd med tva overstrOmningshal, vartdera anordnat att komma i kontakt med en av arbetskamrarna, dá kolven är i eller nara ett av sina andlagen. Kopplingsaktuatom är fbretradesvis anordnad nara klokopplingen koaxiellt runt en axel till klokopplingen med den rOrformiga kolven omgivande axeln. Arbetskamrama kan vara bildade av kolven, cylindem, en central tatning pa kolven och tva inre tatningar i cylinderhylsan, dar de senare tatningarna är anordnade nara och axiellt utanfor inloppsoppningama.

Kolven är foretradesvis forbunden med en kopplingsring hos klokopplingen med hjalp av langsgaende manoverremsor i axiella spar i axeln.

En elastisk positioneringsanordning kan vara fast vid kolven och ha elastiska organ fOr positionerande ingrepp med ettdera av tva ornkretsspar i axeln. Harigenom kommer kolven all positivt hallas i ettdera av sina tva andlagen. Ingreppet mellan det elastiska organet och det respektive sparet kan aven utova en haft pa kolven att intaga det riktiga andlaget, sa att den onskade signalen avges.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen skall beskrivas narmare i det fOljande under hanvisning till de bi- fogade ritningarna, pa vilka Fig 1 visar ett hydraulschema for en koppling enligt uppfinningen, Fig 2 är en isometrisk vy av en koppling och en kopplingsaktuator enligt uppfinningen (utan ett kopplingsaktuatorhus), Fig 3 och 4 är sektionsvyer fran vanster i fig 5-8 av kopplingen i inkopplat re- spektive frankopplat tillstand, Fig 5 och 6 är tva olika langsgaende sektioner genom kopplingen (med kopplingsaktuatorn) i inkopplat tillstand, Fig 7 och 8 är tva motsvarande, skilda langsgaende sektioner genom koppling- en (med kopplingsaktuatom) i frankopplat tillstand, 2 Fig 9 och 10 är fdrstoringar av viktiga partier av fig 5 respektive 7 samt Fig 11 är en sektionerad, schematisk illustration av en kolvtaningskonstruktion i kopplingen.

Detaljerad beskrivning Ett drivsystem hos ett AWD-fordon (All Wheel Drive) är valkant i facket. Ty- piska exempel visas i WO 2011/043722. Ett sadant system har en motor, en framaxel med en differential, en kardanaxel samt en bakaxel med en differential. For att ftirdela momentet inte blott till framaxeln utan aven till bakaxeln i enlighet med driftforhallandena är en elektroniskt reglerad vatskivkoppling anordnad i drivlinan till bakaxeln, ofta i kardanaxeln eller ndra den bakre differentialen. Denna vatskivkoppling beslcrivs exempelvis i WO 2012/125096.

Blott som mojliga exempel visas tva utforingsformer av bakaxelarkitekturer for ett AWD-fordon i fig 1 och 2 ddri. Funktionen hos kopplingen vid drift av fordonet i en AWD-mode beskrivs pa annat ställe, exempelvis i den namnda WO 2011/043722.

Ndr det är Onskvart att driva AWD-fordonet i en FWD-mode (Forward Wheel Drive), frikopplas skivkopplingen, d.v.s. dess skivor separeras for att hindra dem fOr att overfora nagot moment. Kopplingen kan sagas vara i ett frankopplingslage. For att forbattra denna separationseffekt kan den olja som normalt finns i kopplingen for att smorja och kyla dess skivor avlagsnas fran kopplingen. For att minska accelerationen hos kardanaxelns roterande massa och eliminera slapmomentet i lager och taningar dad& kan det finnas en koppling, fOretradesvis nara framaxeldifferentialen, for att stanna kardanaxeln 1 i fordonets FWD-mode.

Foreliggande uppfirming avser en sadan koppling, som är en hydrauliskt reglerad klokoppling av till/fran-typ.

Fig 1 visar ett hydrauliskt schema frit- reglering av kopplingen enligt uppfin- ningen.

Kopplingen styrs med hjdlp av en kolv 1 mottagen i en cylinder 2. Kopplingen 1 kommer att rora sig at vanster eller Niger pa ritningen beroende pa det hydrauliska tryck som ansatts pa endera sidan av kolven.

En elektrisk motor 3 driver en motor 4 via en drivaxel 5. En tryckOverstrom- ningsventil 6 regleras av ett hydraultryck i systemet och av en fjader 8.

Motom kan matas med positiv eller negativ strom fOr rotation i endera riktningen. Beroende pa rotationsriktningen — ocksa hos pumpen 4 — kommer hydraulolja under tryck att matas till endera sidan av kolven 1 av det hydraulsystem som nu skall 35 beskrivas. 3 Hydraulolja for det hydrauliska aktuatorsystemet finns i en behallare 8. Om motom 3 roteras i en fOrsta riktning, sugs olja in i pumpen 4 genom en hydraulledning 9, forsedd med en envagsventil 10, och matas &rill-an mot den vanstra sidan av kolven 1 genom en hydraulledning 11. Om motom 3 roteras i en andra riktning, sugs olja in i pumpen 4 genom en hydraulledning 12, forsedd med en envagsventil 13, och levereras dfirifran mot den hogra sidan av kolven 1 genom en hydraulledning 14.

Beroende pa balansen mellan tjdderns 7 kraft och det hydraultryek som verkar pa tryekOverstromningsventilen 6, avleds hydrauliskt flode for endera sidan av kolven 1 genom hydraulledningar 15 — forsedda med envagsventiler 16 — genom overstrom- ningsventilen 6 och tillbaka till behallaren 8. Resultatet är aft det hydraultryck som leve- reras till cylindem 2 styrs av fiadern 7.

Fig 2 är en isometrisk vy av en koppling och en kopplingsaktuator enligt uppfinningen. Kopplingen är anordnad mellan ett fldnsarrangemang 20 aft anslutas till en drivande del hos det fordon i vilket kopplingen skall anordnas och en axel 21. Andama- let med kopplingen är aft distinkt koppla eller frankoppla de tvd delarna 20 och 21 med respektive fran varandra. Kopplingsaktuatorn saknar sift hus i fig 2, vilket betyder aft oljematningshal 22 är synliga.

Fig 3 och 4 är sektionsvyer genom sjdlva den mekaniska klokopplingen i tillkopplat tillstand respektive frankopplat tillstand. Huvudpartierna av klokopplingen är en ytterring 23 i fldnsarrangemanget 21, en innerring 24 pa axeln 21 och en kopplingsring mellan de tva andra ringama 23, 24. Sasom illustreras, är ringarna forsedda med hoppassande tander.

I fig 3 är kopplingsringen 25 anordnad mellan de tva ringarna 23, 24, sá aft axeln 21 är forbunden med fldnsarrangemanget 20, medan i fig 4 bar kopplingsringen (som inte syns i fig 4) forts ur ingrepp med de tva ringama 23, 24, sá aft axeln 21 är frankopplad fran flansarrangemanget 20.

Den mekaniska och hydrauliska aktueringen eller manovreringen av klokopplingen kommer nu aft beslcrivas med sarskild hdrivisning till fig 5-10. Av tydlighetsskal finns hanvisningsbeteckningar i dessa figurer blott i den man som det är nodvandigt fOr en riktig fdrstaelse av vad den respektive figuren illustrerar.

Rorelsen av kopplingsringen 25 till och fran ingrepp med de tva ringama 23, 24 astadkommes — sasom illustreras i fig 6 och 8 — med hjdlp av langsgaende manoverremsor 26. Sasom illustreras i fig 4 kan antalet remsor 26 vara tre. Varje remsa 26 är vid en ande forbunden med kopplingsringen 25 och vid sin andra ande med en kolv 27 hos kopplingsaktuatom och är anordnad i ett axiellt spar 26' i axeln 21. 4 Sasom sarskilt framgar av fig 5, är kopplingsaktuatorn anordnad i ett hus 28 och kan forbindas med en fast del av fordonet med hjdlp av en monteringsfldns 29 for att bli icke-roterbar. Lager 30, 31kan finnas mellan fldnsarrangemanget 20 och axeln 21 samt mellan axeln 21 och kopplingsaktuatorhuset 28. Tatningar 32 kan finnas mellan axeln 21 och kopplingsaktuatorhuset 28.

Fig 5 och 6 visar kopplingen i inkopplat tillstand. Kopplingsringen 25 är till hOger i ingrepp med ytterringen 23 och innerringen 24. Kolven 27, som är forbunden darmed med hjdlp av manovetTemsorna 26, är awn i sift hogra ldge.

Fig 7 och 8 visar kopplingen i det frankopplade tillstandet. Kopplingsringen 25 10 är i ett vdnstra ldge ur ingrepp med de tva ringarna 23, 24. Kolven 27 är awn i sitt vanstra ldge.

Uppbyggnaden av kopplingsaktuatorn kommer nu att beskrivas under hartvisning till fig 9 och 10. Visade hdr är axeln 21, kopplingsaktuatorkolven 27 och kopplingsaktuatorhuset 28. Fig 9 illustrerar det inkopplade tillstandet och fig 10 det fran- kopplade tillstandet.

Den rorformiga kolven 27 är fast vid manoverremsorna 26 (som inte syns i fig 9 och 10) med hjdlp av fjdderringar 35. Den är forsedd med en central tatningsring 36 och pa omse sidor &rum overstromningshal 37 for ett dndatnal som skall beskrivas.

En stodhylsa 38 och en cylinderhylsa 39 är anordnade i huset 28, tatade i for-20 hallande därtill genom tatningar 40. Cylinderhylsan 39 är forsedd med tva inloppsoppningar 41 och 42 for tilltrade av hydraulolja for att paverka kolven 27 till det i fig 9 visade inkopplade tillstandet eller till det i fig 10 visade frankopplade tillstandet. Kolvtdtningen 36 befinner sig alltid mellan de tva inloppsoppningarna 41, 42 vid kolvens 27 fram- och atergaende rorelse.

Cylinderhylsan 39 är utanfor varje inloppsoppning 41, 42 forsedd med en inre tattling 43, 44 i ingrepp med kolven 27. Kolvens 27 diameter är nagot minskad vid vardera sidan om kolvtdtningen 27 for skapande av en aktiv kolvarea for det tillforda hydraultrycket att verka pa och salunda en trycksatt arbetskammare.

Sasom visas i fig 9, ror sig kolven 27 at Niger under det tryck som tillfors ge- nom inloppsoppningen 41 for att na det visade inkopplade tillstandet. Under denna rorelse kommer det vanstra overstrOmningshalet 37 inte att sta i forbindelse med arbetskammaren, forrdn det har passerat tatningen 43, dá kolven har natt sift visade dndlage med kopplingen tillkopplad. Da overstromningshalet 37, som leder till aktuatorns hus och hdrigenom indirekt till oljebehallaren, kommer i forbindelse med arbetskammaren, kommer trycket i den senare att falla. Den minskade trycknivan leder till en minskad strOmniva till motorn 3, vilket ger en signal eller indikation att det tillkopplade tillstandet har natts och att klokopplingen inte har blockerats i en situation med tand mot tand. Ett motsvarande resonemang galler det frankopplade tillstandet och tatningen 44 tillsammans med det hogra Overstromningshalet 37.

Uppbyggnaden av kolvtatningarna 36, 43 och 44 illustreras i fig 11. Visad har är sarskilt den hogra kolvtaningen 44 i laget enligt fig 10 fOr att illustrera samarbetet med det hogra Overstromningshalet 37. Den i ett omkretsspar i cylinderhylsan 39 anordnade kolvtatningen kan irmefatta en 0-ring 45 och en packningsring 46 av fylld PFTE. Vid anvandning i tatningskonstruktioner är PFTE ofta fdrsett med ett fyllmaterial for att forbattra dess mekaniska hallfasthet, stabilitet och notningsmotstandskraft. Packnings- ringen 46 kan som visat ha en plan yta i kontakt med kolven 27 och ha avfasade horn. Aven overstromningshalet 37 kan av skyddsskal vara avfasat eller rundat vid sin Opp-fling.

Under ny hanvisning till fig 10, är en positioneringsanordning 50 fast vid kol- yen 27 med hjalp av en lasring 51. At vanster pa ritningen kan positioneringsanordning- en 50 vara hylsformad men at hoger vara uppslitsad eller separerad i langdled till fingrar 52, som elastiskt halls mat med hjalp av en fjaderring 53. Fingrarna 52 är mat forsedda med knoppar for samverkan med omkretsspar 54 i axeln 21, den vanstra fOr att Mita kolven 27 i laget for tillkopplat tillstand och den hOgra for frankopplat tillstand. Interak- tionen mellan knopparna och det respektive sparet 54 kommer aven att hjalpa till att forflytta kolven 27 den sista millimetern till dess andlage, da det respektive overstromningshalet 37 oppnar.

Modifikationer är mOjliga inom ramen for de efterfoljande patentkraven. 6

Claims (6)

1. PATENTKRAV 1. Hydraulsystem med en klokoppling (23-25), varvid en hydrauliskt manovrerad klokopplingsaktuator är anordnad att alternativt fora klokopplingen (23-25) till ett inkopplat tillstand eller ett urkopplat tillstand, kopplingsaktuatorn har en kolv (27), som är rorlig fram och ater under hydraultryck mellan tva andlagen, motsvarande de tva kopplingstillstanden, hydraulolja under tryck tillfors till kopplingsaktuatom med hjalp av ett hydraulkraftsystem, innefattande en av en elektrisk motor (3) driven pump (4), kannetecknad av att kolven (27) tillsammans med sin cylinderhylsa (39) i kopplingsaktuatom bildar tva arbetskammare, vardera med en inloppsoppning (41, 42), och att kolven (27) är forsedd med tva overstromningshal (37), vartdera anordnat att komma i kontakt med en av arbetskamrarna, dá kolven (27) är i eller nara ett av sina andlagen, sa att det pa kolven (27) verkande hydraultrycket vid kolvens narmande till ettdera av sina andlagen minskas och en hydraulisk signal fors tillbaka till det hydrau- liska kraftsystemet.

2. Hydraulsystem enligt krav 1, varvid kopplingsaktuatom är anordnad nara klokopplingen (23-25) koaxiellt runt en axel (21) till klokopplingen med den rorformiga kolven (27) omgivande axeln.

3. Hydraulsystem enligt krav 2, varvid arbetskamrarna ar bildade av kolven (27), cylindern (39), en central tatning (36) pa kolven (27) och tva inre tatningar (43, 44) i cylinderhylsan (39), dar de senare tatningarna (43, 44) är anordnade nara och axiellt utanfor inloppsoppningarna (41, 42).

4. Hydraulsystem enligt krav 2, varvid kolven (27) är forbunden med en kopp25 lingsring (25) hos klokopplingen (23-25) med hjalp av langsgaende manoverremsor (26) i axiella spar (26') i axeln (21).

5. Hydraulsystem enligt krav 2, varvid en elastisk positioneringsanordning (50) är fast vid kolven (27) och har elastiska organ (52, 53) fdr positionerande ingrepp med ettdera av tva omkretsspar (54) i axeln (21).

6. Hydraulsystem enligt krav 2, varvid kolvtatningarna, d.v.s. den centrala kolvtatningen (36) och de inre cylindertatningama (43, 44), vardera innefattar en 0-ring (45) och en packningsring (46) av fylld PFTE. 7 ' 16 if- iii-- ? 2, 'Yv 7 13/-----q 1Q--,8,,I 14- I1-9 i 119 Us o Fig 0-1 ITAIRIM P 21 6 \\%‘11- Mow. Mal= 3q, 3 / Vit lattimewm ‘‘. \ 25. Z3 Ail 2R 39 1/01/31/q 49 3iig laisimallaWalrirmiR1 PrIMMINEENEENIkyl ..limiummumai■Nimu;.1-tti 1 21 353? X7 36 .28 .Z.7S7 6b .2 53 3'4 51 1/ I/6 3g 37