NO312564B1 - Girskifteanordning for kjöretöyer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en girskifteanordning for kjøretøyer med en mekanisk, manuelt opererbar girkasse som er anordnet mellom en motor og drivhjul for kjøretøyet, hvor girkassen kan bli betjent ved hjelp av en girspak, som er tilknyttet en signalgiver, som via en overføringsanordning er forbundet med en signalmottaker til bevegelse av bestanddeler av girkassen for innkobling eller utkobling av gir, og girspaken er innrettet til å bli brakt fira en stilling, hvori et gir er innkoblet, til en stilling, hvori et annet gir er innkoblet, via en nøytralstilling, hvori intet gir er innkoblet.

Fra tidligere er det kjent girskifteanordninger av den ovennevnte type. Eksempelvis er det fra NO 171426 kjent en hydraulisk girskifteanordning, hvor signalgiveren er dannet av to hydraulikkhovedsylindre, som kan bli betjent ved hjelp av girspaken. Forbindelsesanordningen omfatter hydraulikkledninger, og signalmottakeren omfatter to hydraulikkslavesylindre. Girspaken har et håndtak som kan bli beveget langs en H-formet bane med to innbyrdes parallelle ben som er forbundet med et på tvers av benene forløpende baneparti. Ved bevegelse av håndtaket langs det tversgående parti og drift av den ene slavesylinder ved hjelp av den ene hovedsylinder, blir det beveget fra det ene ben til det annet. Girene kan bli innkoblet ved bevegelse av håndtaket fira det tversgående baneparti til de respektive bens ender. Herunder blir den annen slavesylinder drevet av den annen hovedsylinder. Når håndtaket befinner seg på det tversgående baneparti, er motoren således ikke drivmessig forbundet med drivhjulene og denne stilling av håndtaket kan også kalles en nøytralstilling.

Videre er det fra US 5 595 551 kjent en mekanisk, flertrinns, automatisk girkasse, hvor girskifteanordningene omfatter en elektronisk styringsanordning som er innrettet til å motta signaler fra en rekke sensorer som måler kjøreparametre såsom motorturtall og -pådrag, kjøretøyhastighet etc, og avhengig av målingene fastslår hvilken girutveksling som er den beste og velger et tilsvarende gir. Ved slike automatiske girkasser kan det dessuten ofte bli valgt en halvautomatisk operasjonsmodus, hvor kjøretøyets fører ved operasjon av en elektrisk bryter kan velge et gir, som deretter blir innkoblet automatisk, dvs. uten særskilt betjening av eri clutchpedal eller gasspedal, idet girkassen og eventuelt clutchen blir betjent av en elektronisk styrt, mekanisk innretning som bevirker skiftingen av gir i girkassen og clutchen. Dersom det skulle inntreffe en svikt ved det elektriske anlegg eller en svikt av den mekaniske innretning, kan en girkasse av denne type ikke bli betjent, hverken i den automatiske eller den halvautomatiske operasjonsmodus.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en girskifteanordning for en girkasse av den innledningsvis nevnte type, hvor kjøretøyets fører med girspaken kan velge mellom en manuell operasjonsmodus og en automatisk operasjonsmodus.

Ved den manuelle operasjonsmodus blir gir innkoblet ved hjelp av en girspak via en mekanisk, hydraulisk eller pneumatisk anordning eller en kombinasjon av slike anordninger som forbinder girspaken med girkassen, og via hvilken et ønsket gir kan bli innkoblet.

Ved den automatiske operasjonsmodus blir egnede gir innkoblet i overensstemmelse enten med motor- og kjøreparameterverdier som har blitt målt ved hjelp av en rekke sensorer (helautomatisk operasjonsmodus), eller med informasjon eller signaler som har blitt gitt av føreren ved hjelp av girspaken (halvautomatisk operasjonsmodus), idet denne informasjon blir overført til en elektronisk styringsanordning som i sin tur bevirker innkobling av egnede gir.

Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen kan det bli oppnådd at girkassen kan bli operert selv om det skulle inntreffe en elektrisk svikt av de bestanddeler som omfattes av den anordning som skaffer den automatiske skifting av gir eller en svikt ved elektrisitetsforsyningen for denne.

Trekk som kjennetegner girskifteanordningen ifølge oppfinnelsen fremgår av kravene.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som skjematisk viser et utførelseseksempel på en girskifteanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 er et skjematisk perspektivriss av en girskifteanordning og tilknyttede bestanddeler, hvor partier har blitt bortskåret. Fig. 2 er et riss som skjematisk viser en bevegelsesbane for et håndtak av en girspak under giring med girskifteanordningen ifølge oppfinnelsen, idet denne bane fås ved betraktning av girspaken ovenfra, dvs. i retningen for pilen II. Fig. 3 er et koblingsdiagram som skjematisk viser et utførelseseksempel på en styringsinnretning og bestanddeler som er styrt av denne.

Med uttrykket "opp" skal det i beskrivelsen nedenfor i forbindelse med fig. 1 forstås retningen mot den kant av tegningsbladet som vender bort fra leseren, og med uttrykket "frem" skal det forstås retningen for pilen F, idet denne retning også skal forstås å angi kjøretøyets lengderetning og bevegelsesretning under kjøring fremover. Med uttrykkene "høyre" og "venstre" skal det forstås retningene til høyre respektive til venstre for en person som ser i retningen for pilen F. Med uttrykket "tverretningen" skal det forstås en retning som forløper horisontalt og på tvers av lengderetningen.

Som det fremgår av fig. 1 omfatter girskifteanordningen en girspak 1 hvis nedre ende er leddforbundet med et chassis 2 av et kjøretøy (ikke vist), og hvis øvre ende er forsynt med et håndtak 3.

Girspaken 1 er forbundet med en første, dobbeltvirkende hydraulikkhovedsylinder 5 som forløper i tverretningen og som via hydraulikkledninger 6 og 7 er forbundet med en første, dobbeltvirkende slavesylinder 8 som er anbrakt ved en girkasse 9, og som likeledes forløper i tverretningen. Videre er girspaken 1 forbundet med en annen, dobbeltvirkende hydraulikkhovedsylinder 15 som forløper i lengderetningen og som via hydraulikkledninger 16 og 17 er forbundet med en annen, dobbeltvirkende slavesylinder 18. Slavesylindrene har stempler (ikke vist) som er forbundet med bestanddeler av girkassen som ved bevegelse av stemplene, bevirker innkobling eller utkobling av gir.

De første hovedsylindre 5,15 danner en signalgiver, som via ledningene 6,7,16,17, som danner en overføringsanordning, overfører signaler til slavesylindrene 8,18, som danner en signalmottaker. Det vil forstås at det kan bli benyttet andre innretninger til overføring av informasjon fra en girspaken til girkassen. Eksempelvis kan det i stedet for hydraulikkbestanddeler som signalgivere, overføringsinnretninger og signalmottakere bli benyttet pneumatiske eller mekaniske innretninger såsom vinkelhevarmer, stenger, ståltau etc.

Girkassen 9 er via en clutch 19 forbundet med en motor 20, og via en rekke aksler 10, 11 forbundet med drivhjul 12 av kjøretøyet.

Som det også fremgår av fig. 2, er girspakens håndtak innrettet til å bli beveget frem og tilbake i en bane omfattende en rekke baneparti er 21,22,23,24,25 i retningen for dobbeltpilen Y, som også angir lengderetningen, og i et baneparti 26 i retningen for dobbeltpilen X som også angir tverretningen. Den resulterende bevegelse av slavesylindrene 8,18 er angitt med dobbeltpilen X2 respektive Y2.

Ved bevegelse av girspakhåndtaket 3 langs banepartiet 26, blir bare den første hovedsylinder 5 og den tilhørende slavesylinder 8 betjent. Herunder passerer håndtaket tilstøtende, første ender av de langsgående baneparti er 21-25 uten at det blir beveget noen bestanddeler som bevirker en innkobling av gir av girkassen. Girkassen befinner seg da stadig i en nøytral stilling.

Dersom girspakhåndtaket 3 etter å ha blitt beveget til den første ende av et av de langsgående banepartier 21-25 ved betjening av den første hovedssylinder 5, blir beveget til dette banepartis annen ende ved betjening av den annen hovedsylinder 15 og den tilhørende slavesylinder 18, kan det fås en innkobling av et av fire gir Gl- G4 for drift av kjøretøyet fremover, eller et gir R for drift av kjøretøyet bakover.

Under innkoblingen av girene, betjener føreren på kjent måte en clutchpedal 30, som er forbundet med en tredje, enkeltvirkende hydraulikkhovedsylinder 35. Denne hovedsylinder 35 er via en hydraulikkledning 36 forbundet med en tredje, enkeltvirkende hydraulikkslavesylinder 38 til utkobling og innkobling av clutchen 19.

Ved manuelle girkasser kan det på i og for seg kjent måte være anordnet servoinnretninger (ikke vist) til hjelp for føreren under innkobling eller utkobling av girene ved hjelp av girspaken og til operasjon av clutchen. Ved anordningen ifølge oppfinnelsen, kan en slik servoinnretning eksempelvis være tilknyttet hver slavesylinder. Servoinnretningen den kan omfatte en pneumatikksylinder som når et gir skal bli innkoblet, kan få tilført trykkluft fra en trykkluftkilde av kjøretøyet og bidra til å lette innkoblingen av giret. Det vil imidlertid ved bruk av slike servoinnretninger være slik at det likevel er behov for utøvelse av en relativt stor muskelkraft for utførelse av girvekslinger eller operasjon av clutchen.

Dersom det blir benyttet servoinnretninger i forbindelse med anordningen ifølge oppfinnelsen, skal det forstås at også disse kan bli operert selv om det skulle inntreffe en elektrisk svikt som nevnt ovenfor.

Som det fremgår av fig. 2, kan girspaken 3 bli beveget på tvers i retningen for dobbeltpilen X til en ende av det tversgående baneparti 26, til en stilling A. I denne stilling påvirker girspaken eller en bestanddel som beveges sammen med denne, en første sensoranordning 41, som er innrettet til å sende et signal til en fortrinnsvis elektronisk styringsinnretning 44 for iverksettelse av en automatisk operasjon av girkassen 9.

Det er også anordnet en annen sensoranordning 42 som er innrettet til å måle verdier av kjøreparametre som et automatisk girskifte kan være avhengig av, såsom motorturtall og -pådrag, kjøretøy hastighet etc. og å sende tilsvarende signaler til styringsinnretningen 44.

Videre er det anordnet en tredje sensoranordning 43 omfattende en sensor 45 som kan bli påvirket når håndtaket blir beveget bakover fra stillingen A til en stilling A-, og en sensor 46 som kan bli påvirket når håndtaket blir beveget fremover fra stillingen A til en stilling A+.

Basert på signaler mottatt fra sensoranordningene 41 - 43 er styringsinnretningen 44 innrettet til å sende elektriske signaler til en innstillingsanordning 50. Innstillingsanordningen 50 er innrettet til via hydraulikkledninger 55,55',56,56',57 å styre en tilførsel av et hydraulikk-trykkfluid til en første, annen og tredje ventilanordning 51,52 respektive 53 fra et hydraulikkaggregat 58.

Ventilanordningene 51,52,53 er innsatt i hydraulikkledningene 6,7,16,17,36 mellom hovedsylindrene 5,15,35 og de respektive slavesylindre 8,18,38 og er innrettet til å bryte en forbindelse eller gjenopprette en brutt forbindelse mellom hovedsylindrene og slavesylindrene. Videre er ventilanordningene 51,52,53 innrettet til å styre en tilførsel av hydraulikkfluid til slavesylindrene 8, 18, 38 via innstillingsanordningen 50 fra hydraulikkaggregatet 58 for operasjon av slavesylindrene i overensstemmelse med signaler avgitt av styringsinnretningen 44 til innstillingsanordningen 50. Det vil forstås at styringsinnretningen 44 kan være en elektronisk computer som kan bli forsynt med et egnet dataprogram for styring av ventiler av ventilanordningene 51,52,53, slik at slavesylindrene 8,18,38 bevirker innkobling av de egnede gir under egnet operasjon av clutchen.

Det vil imidlertid også forstås at det på i og for seg kjent måte kan være anordnet ytterligere sensorer (ikke vist) som er innrettet til å tilføre verdier av ytterligere parametre vedrørende f.eks. rotasjonshastigheten av aksler i girkassen, det dreiemoment som blir overført av disse aksler, etc. Verdier av disse parametre kan bli tilført styringsinnretningen 44, som automatisk bevirker en innkobling av gir f.eks. når aksler som skal sammenkobles har den samme omdreiningshastighet og ikke overfører noe dreiemoment, slik at det ikke er behov for operasjon av clutchen under den automatiske operasjonsmodus. Bestanddeler såsom en ventilanordning 53 og en hydraulikkledning 57 for automatisk operasjon av clutchen kan da være utelatt.

Innstillingsanordningen 50 og ventilanordningene 51,52 og eventuelt 53 er innrettet til å bryte forbindelsen mellom hovedsylindrene og slavesylindrene og å styre hydraulikkvæske fra hydraulikkaggregatet til slavesylindrene avhengig av signaler fra styringsinnretningen 44 for automatisk innkobling av gir. I det følgende skal imidlertid bare montasjen omfattende ventilanordningene 51,52 til bryting av forbindelsen mellom slavesylindrene 8,18 og hovedsylindrene 5,15 via ledningene 55,55',56,56' for innkobling gir bli betegnet som en bryteranordning. Fig. 3 er et koblingsdiagram som viser den innbyrdes forbindelse av bestanddeler av anordningen ifølge oppfinnelsen, idet en fagmann vil forstå virkemåten av bestanddelene basert på dette diagram hvor også henvisningstallene angir bestanddeler som har blitt beskrevet ovenfor. Fig. 3 viser den første hovedsylinder 5 som er innrettet til å påvirke den første sensor 41, som, slik det er angitt med pilen C, og med stiplet strek, er innrettet til

å sende et signal til styringsinnretningen 44 når sensoren 41 blir påvirket av girspaken i dennes stilling A. Videre er det vist en annen hovedsylinder 15 som er innrettet til å påvirke sensorene 45 og 46, som i sin tur likeledes er innrettet til å sende signaler til styringsinnretningen 44 slik det er angitt bare med pilene C2 og C3.

I parene av hydraulikkledningene 6,7 og 16,17 som forbinder hovedsylindrene 5,15 med slavesylindrene 8,18 er det innsatt en første ventilanordning 51 respektive en andre ventilanordning 52.

I hydraulikkledningen 36 som forbinder clutchhovedsylinderen 35 med clutchslavesylinderen 38 er det innsatt en tredje ventilanordning 53.

Ventilanordningene er fjærbelastede til en stilling hvori de skaffer en forbindelse mellom hovedsylindrene og slavesylindrene. Dersom strømtilførselen skulle svikte, kan således gir bli innkoblet manuelt.

I innstillingsanordningen 50 er det anordnet en første, annen og tredje innstillingsventil 61, 62 respektive 63 hvormed en trykkvæske kan bli ledet fra et hydraulikkaggregat 58 til ventilanordningene 51,52 og 53. Disse innstillingsventiler 61,62,63 kan bli styrt av styreinnretningen 44 via elektriske ledninger, slik det angitt med stiplet linje og piler.

Når ventilanordningene 51, 52 i ledningene 6,7,16,17 har blitt brakt til en stilling, hvori de bryter forbindelsen mellom hovedsylindrene og oppretter en tilsvarende forbindelse med den første og den annen innstillingsventil 61,62, kan det ved en egnet operasjon av innstillingsventilene 61,62 bli oppnådd en ønsket bevegelse av slavesylindrene 8,18 for automatisk innkobling av gir. Innstillingsventilene 61,62 kan herunder bli styrt av innstillingsinnretningen 44 via elektriske ledninger som er angitt med stiplet strek.

Dersom girkassen er innrettet til å bli betjent med en girspak som kan bli ført i et H-liknende mønster med flere benpar, må den første slavesylinder 8 kunne bli stoppet på flere steder mellom endene av dens fulle slag. For dette formål kan det være anordnet en rekke posisjonssensorer 71,72, hvorav to er vist, ved disse steder. Når denne slavesylinders stempel har nådd et av disse steder, kan sensoren ved det aktuelle sted sende et signal til styringsinnretningen 44, som i sin tur sender et signal til innstillingsventilen 61 for å stoppe hydraulikkvæsketilførselen til denne slavesylinder.

På samme måte kan det for den annen slavesylinder 18 og den tredje slavesylinder 38, f.eks. for avgrensning av disses slag, være anordnet en rekke posisjonssensorer 73,74 respektive 75,76 hvorav det for hver hovedsylinder er vist to sensorer.

Da clutchslavesylinderen 38 er enkeltvirkende, er det behov for bare en ledning til den tilhørende ventilanordning 53 som vekselvis kan bli forbundet med en trykkledning og en returledning fra hydraulikkaggregatet 58.

Virkemåten for disse ventilanordninger fremgår forøvrig av de standardsymboler som har blitt benyttet på fig. 3.

Når kjøretøyet er i ro og føreren ønsker å sette det i bevegelse bakover, kan han koble ut clutchen ved hjelp av clutchpedalen og velge giret R, som vist på fig. 2, hvoretter han kobler inn clutchen, tilsvarende en manuell operasjonsmodus for girkassen og clutchen.

Når kjøretøyet er i ro og føreren ønsker å sette kjøretøyet i bevegelse fremover, kan han koble ut clutchen og velge giret Gl.

Dersom føreren ønsker at girkassen fortsatt skal funksjonere i manuell operasjonsmodus, kan han deretter skifte gir på den samme måte som er vanlig for manuelle girkasser ved å velge girene G2 - G4 etter eget ønske.

Dersom føreren etter å ha satt kjøretøyet i bevegelse fremover ønsker at girkassen skal funksjonere i automatisk operasjonsmodus, beveger han girspakhåndtaket 3 til stillingen A, hvori den første sensoranordning 41 blir påvirket.

Sensoranordningen 41 sender da et signal til styringsinnretningen 44 som i sin tur sender et signal til innstillingsanordningen 50 for bryting av forbindelsen mellom hovedsylindrene 5,15,35 og de respektive slavesylindre 8,18,38. Deretter besørger styringsinnretningen 44 valget av gir avhengig av kjøreparametrene.

Ved bevegelse av håndtaket 3 fremover til stillingen A+ eller A- hvorved enten sensoren 46 eller sensoren 45 blir påvirket, blir girskifteanordningen overført til en halvautomatisk operasjonsmodus, idet det ved repetert bevegelse av håndtaket mellom A og A+ fås suksessive girskiftinger til stadig høyere gir hver gang håndtaket når stillingen A+ inntil håndtaket eksempelvis blir værende i denne stilling. Tilsvarende fas det suksessive girskiftinger til stadig lavere gir når håndtaket ved repetert bevegelse blir beveget mellom A og A- og håndtaket når stillingen A-, inntil håndtaket blir værende i denne stilling.

Dersom føreren skulle ønske å operere girkassen manuelt, kan han når som helst under den hel- eller halvautomatiske operasjonsmodus føre håndtaket til det parti av det tversgående baneparti 26 som ligger til venstre for stillingen A.

Derved brytes forbindelsen med sensoren 41 som sender et tilsvarende signal til styringsinnretningen 44. Styringsinnretningen 44 bevirker deretter en gjenopprettelse av forbindelsene mellom hovedsylindrene 5,15,35 og

Claims (5)

1. Girskifteanordning for kjøretøyer med en mekanisk, manuelt opererbar girkasse (9) som er anordnet mellom en motor (20) og drivhjul (12) for kjøretøyet (2), hvor girkassen (9) kan bli betjent ved hjelp av en girspak (1), som er tilknyttet en signalgiver (5,15), som via en overføringsanordning (55,55',56,56') er forbundet med en signalmottaker (8,18) til bevegelse av bestanddeler av girkassen (9) for innkobling eller utkobling av gir, og girspaken (1) er innrettet til å bli brakt fra en stilling, hvori et gir er innkoblet, til en stilling, hvori et annet gir er innkoblet, via en nøytralstilling, hvori intet gir er innkoblet, karakterisert ved at den omfatter en innretning til automatisk operasjon av girkassen (9), omfattende - en første sensoranordning (41) som ved bevegelse av girspaken (1) bort fra nøytral stillingen til en fastlagt stilling i avstand fra nøytralstillingen eller fra denne stilling til nøytralstillingen, er innrettet til å fastslå et valg om at girkassen (9) skal bli operert automatisk respektive manuelt, dvs. at det har blitt valgt en automatisk respektive en manuell operasjonsmodus, - en i og for seg kjent annen sensoranordning (42) som er innrettet til fastslåelse av kjøreparametre hvorav et girvalg kan avhenge, såsom motorturtall og -pådrag, kjøretøyhastighet etc., - en elektronisk styringsanordning (44), som er innrettet til å motta signaler fra sensoranordningene (42,42) vedrørende en valgt operasjonsmodus og verdier av kjøreparametrene, og - en bryteranordning (51,52) til avbrytelse av forbindelsen mellom signalgiveren (5,15) og signalmottakeren (8,18) via overføringsanordningen (55,55',56,56') og opprettelse av en tilsvarende forbindelse mellom styringsinnretningen (44) og signalmottakeren (8,18), eller vice versa, idet - styringsinnretningen (44) er innrettet til å avgi et signal til bryteranordningen (51,52) enten a) for avbrytelse av forbindelsen mellom signalgiveren (5,15) og signalmottakeren (8,18) og til å avgi signaler til signalmottakeren (8,18) for automatisk innkobling av gir når den automatiske operasjonsmodus har blitt valgt, eller b) for opprettelse av forbindelsen mellom signalgiveren (5,15) og signalmottakeren (8,18) for manuell innkOobling av gir når den manuelle operasjonsmodus har blitt valgt.

2. Girskifteanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at girskifteanordningen er innrettet til å bli operert i en halvautomatisk operasjonsmodus, idet det er anordnet en tredje sensoranordning (43) som er innrettet til å bli påvirket av girspaken (1) samtidig som girspaken (1) påvirker den første sensoranordning (41), for å angi et ønsket girvalg, hvor den tredje sensoranordning (43) er innrettet til å avgi tilsvarende elektriske signaler til styringsinnretningen (44) for innkobling av et ønsket gir.

3. Girskifteanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at suksessive gir er valgbare under den halvautomatiske operasjonsmodus ved bevegelse av girspaken (1) i én retning til en stilling hvori den påvirker den første sensoranordning (41) og valg av den automatiske operasjonsmodus, og tilsvarende suksessive bevegelser av girspaken (1) på tvers av denne retning, fra og mot denne stilling for påvirkning av den tredje sensoranordning (43).

4. Girskifteanordning ifølge et av de foregående krav, hvor girspaken (1) har et håndtak (3), som er innrettet til å bli beveget i en H-liknende bane eller en bane med flere sammenstilte, H-liknende baner, med f.eks. fire eller flere, innbyrdes parallelle ben (21,22,23,24,25) og et på tvers av og mellom benene forløpende baneparti (26), idet nøytralstillingen har blitt valgt når håndtaket (3) befinner seg på det tversgående baneparti (26), og et gir har blitt valgt når håndtaket befinner seg i ved en ende av et ben (21,22,23,24,25), karakterisert ved at den første sensoranordning (41) er påvirkbar når håndtaket (3) befinner seg ved en ende (A) av en forlengelse av det tversgående baneparti (26).

5. Girskifteanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at signalgiveren omfatter to dobbeltvirkende hydraulikkhovedsylindre (5,15), signalmottakeren omfatter to dobbeltvirkende hydraulikkslavesylindre (8,18) og overføringsanordningen omfatter to hydraulikkledninger (55,55',56,56') som er forbundet med respektive hovedsylindre (5,15).