SE440262B - Synkroniserad, hydrostatisk-mekanisk vexellada - Google Patents

Description

8300140-4 2.. Även med hydrostatisk transmission har försök gjorts att växla med en power-shift-växellåda för att få ett tillräckligt stort hastíghetsområde, men den oeftergivliga hydrostatiska växeln fungerar ej som dämpare vid hastighets- ändringen, varför ett kraftigt ryck uppstår, som känns obehagligt och medför stora påfrestningar för förare och fordon.

Syftet med föreliggande uppfinning är att eliminera de ovan diskuterade nackdelarna hos den tidigare kända tekniken.

Detta syfte uppnås med en synkroniserad, hydrostatisk~mekanisk växellåda av inledningsvis angivet slag med de i patentkravet 1 angivna kännececknen.

Villkoret för en ryckfri växling mellan två variabla växellådor, i det här fallet en hydrostatisk och en mekanisk, är att den utgående axel i ena växellådan alltid ges samma varvtal, som den tillkopplade, ingående axeln i den andra växellådan skall ha. Med andra ord, växlingen skall ske synkroniserat.

En såsom exempel vald utföringsform av växellådan enligt uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande med hänvisning till figurerna, på vilka fig. 1 visar en fordonstransmission med en utföringsform av växellådan enligt uppfinningen och fig- 2 ett alternativt utförande av styrnigen av en farthållningsventil vid tranmissionen enligt fig. 1.

I fig. 1 visas en fordonstransmission i sin helhet, bestående av en dieselmotor l som via en axel 6 driver, dels en hydraulisk pump 2 för servo- tryck, dels, via axelförlängningen 6', en hydraulisk transmissionspump 3 med ställbart deplacement, vars flöde kan dirigeras, både i tryckledningens och returledningens riktning, till en hydraulisk transmissionsmotor 4, vilken likaledes har ställbart deplacement- Den hydrauliska transmissionsmotorn är, via axeln 7, fast kopplad till ingående axeln 7' i en mekanisk växellåda 5 av s k power-shift-typ, i detta beskrivna utföringsexempel utförd med två växelsteg.

Den mekaniska växellådan 5 är via axeln 8 ansluten till en energiförbrukare, i detta fall ett landgående fordons drivande hjulaxel.

Synkroniserad växling kan ske om den gemensamma axeln 7, 7' i fig. 1 för både den hydrostatiska växeln 3, 4 och den mekaniska växeln 5 har förutsätt- ningar att få samma varvtalsändring. Detta är möjligt om ändringen i utväxlingen är lika stor och växling sker samtidigt i båda växellådorna. Då dessutom både den hydrostatisk växeln 3, 4 och den mekaniska 5 kan växla under full moment- överföring, kan transmissionen i sin helhet växla "steglöst" under överförande av full dragkraft i ett fordon.

För att förenkla beskrivningen till att enbart avse växlingens funktion förutsättes i ett utförande för fullständig fordonskraftöverföring att diesel- 8300140-4 3 motorn l hos fordonet arbetar med konstant varvtal. En vartalsregulator av känd typ ser till att bränsletillförseln anpassas till den effekt dieselmotorn 1 skall avge. Dessutom beskrives endast ett utförande av styrningen av de ingående komponenterna i transmissionen, i det här fallet ett i huvudsak hydrauliskt styrsystem.

Den fortsatta beskrivningen blir enklast om utgångsläget är ett stilla- stående fordon med den i fig. 1 visade transmissionen, varvid dieselmotorn l förutsättes, som sagt, arbeta med ett konstant arbetsvarvtal på sådan nivå, att ökad bränsletillförsel medger uttag av fullt vridmoment från dieselmotorn 1.

I utgångsläget är hydraulpumpens 3 deplacement noll, vilket medför att hydraulmotorn 4, vars deplacement i utgångsläget är ställd i sitt maximiläge, inte roterar, vilket i sin tur, givetvis innebär att fordonet står stilla- För att starta fordonets rörelse påverkas en farthållningsventil 16, exempelvis med mekanisk fotpedal 24, och bringas att, proportionellt mot pedalens läge, släppa fram styrtryck från servopumpen 2 till hydraulpumpens 3 ställdon 19 och hydraulmotorns 4 ställdon 20 samt till ställdonet 26 för den mekaniska växel- lådans 5 växelväljarventil 17. I utgångsläget ansluter växelväljarventilen 17 servotrycket till ett inkopplingsdon 12' för den hydrauliska kopplingen ll' hos den mekaniska växellådan 5, varvid kopplingen 11' förbinder ett kugghjul 9' till den utgående axeln 8 och, genom kugghjulets 9' ingrepp med ett kugghjul 10 på den ingående axeln 7', åstadkoms att växellådan 5 arbetar med sin större utväxling (lågfartsväxel).

Servotrycket hållas konstant med hjälp av en tryckregleringsventil 15 och servooljan från tanken renas 1 ett filter 14.

Vid ökad påverkan av farthållningsventilen 16 ökar trycknivån hos styr- trycket till ställdonen 19 och 20. Ställdonet 19 är injusterat att reagera först och ökar sålunda successivt hydraulpumpens 3 deplacement och det härav följande, ökade flödet bringar hydraulmotorn 4 att rotera och därmed fordonet att röra sig med allt högre hastighet. När styrtrycket uppnått den nivå där hydraulpumpens 3 deplacement nått sitt maximum, börjar ställdonet 20 att reducera deplacementet hos hydraulmotorn 4 och axeln 7, 7' samt axeln 8 ökar ytterligare sin rotationshastighet. När hydraulmotorn 4 bringats till sitt minimideplacement, kan axelns 7, 7' hastighet inte ökas mer. Då såsom diskuterats ovan detta hastighetsområde är otillräckligt har växelväljarventilens 17 ställdon 26 injusterats att i denna driftpunkt av styrtrycket ändra inkopplingsläge, så att servotrycket från ställdonet 12' och kopplingen 11' släppes ut till en tank 13.

Härvid frigörs inkopplingen av kugghjulet 9' till axeln 8, samtidigt som servotrycket påverkar 8300140-4 “i ett annat ställdon 12 och en annan koppling ll hos växellådan 5, så att ett kugghjul 9 förbindes med axeln 7, 7' varvid den utgående axeln 8 via ett kugghjul 10' kan drivas med växellådans 5 mindre utväxling (högfartsväxel).

Detta förfarande skulle ge en momentan varvtalsökning hos axeln 8 om inte under växlingsmomentet också servotrycket, via en tryckregleringsventil 18, påverkat ställdonet 21 på hydraulmotorn 4 med exakt det tryck, som behövs för att motverka ställdonets 20 reducering av hydraulmotorns 4 deplacement, så att deplacementet ökar till den storlek att axelns 7, 7' varvtal i stället reduceras motsvarande skillnaden i utväxling mellan låg och hög växel i den mekaniska växellådan 5. I det beskrivna utförandet har hydraulmotorns 4 maximi- och mini- mideplacement valts i sådan proportion att den exakt motsvarar utväxlings- ändringen i den mekaniska växellådan 5.

Vid ytterligare ökning av styrtrycket till ställdonet 20 kan hydraul- motorns 4 varvtal åter ökas och därmed ökar den utgående axeln 8 sitt varvtal ytterligare.

När hydraulmotorn nått sitt minimideplacement kan man fortsätta hastighetsökningen genom att öka dieselmotorns l varvtal.

När man därefter önskar sänka hastigheten sker det först genom att dieselmotorns l varvtal sänks till sitt vanliga arbetsvarvtal, varpå styrtrycket sänks, varvid transmissionen, på omvänt sätt mot det ovan.beskrivna förloppet, kommer att sänka sin hastighet på axeln 8, först via ökning av hydraulmotorns 4 deplacement och därefter nedväxling när styrtrycket understiger växelväljar- ventilens 17 omkastarläge, då kopplingarna ll, ll' hos den mekaniska växellådan 5 byter inkopplingsläge och mottrycket för ställdonet 21 dräneras bort. Hydraul- motorns 4 deplacement minskar härigenom för att möta varvtalsökningsbehovet hos axeln 7, 7' i växlingsmomentet från hög till låg växel. Slutligen ökas hydraul- motorns 4 deplacement åter till maximivärdet och hydraulpumpens 3 deplacement minskas till noll, varvid fordonet åter står stilla.

De i den ovan beskrivna utföringsformen ingående ställdonen är lämpligen av servoventiltyp.

På flera ställen i fig. 1 visas i transmissionen ingående tankar 13 för att möjliggöra utsläppning eller dränering av servotrycket vid olika moment i hastighetsändringsförloppet, såsom nämnts ovan.

I fig- 2 illustreras en alternativ form av styrning av farthållnings- ventilen l6'. I detta utförande sker styrningen på elektrohydraulisk väg genom att en reglagepotentiometer 22, vilken lämpligen manövreras med en fotpedal, får styra en elventil. 8300 - - 5 140 4 För att möjliggöra körning i båda riktningarna kan flödet från den hydrauliska pumpen till hydraulmotorn på känt sätt bringas att skifta riktning.

Detta kan ske t ex genom att pumpen själv är utformad för att avge flöde i valfri riktning eller genom att en ventil placeras mellan hydraulpump och hydraulmotor som kan skifta riktning på tryckmedier, varigenom hela trans- missionen på likvärdigt sätt kan köras i båda riktningarna, framåt och bakåt.

Den ovan beskrivna sekvensstyrda, synkroniserat växlade transmissionen arbetar således helt steglöst över hela sitt hastighetsområde. Dess väsentliga funktion består, såsom beskrivits ovan, i att styra hydraulmotorns 4 deplacement i samma moment och samma proportion som den mekaniska växeln 5 ändras. Genom den kända power-shift-funktionen och genom att hydraulmotorns 4 deplacement kan ändras under full momentöverföring, erhålles kontinuitet i hela kraftöver- föringen.

Ovan har endast ett utföringsexempel beskrivits. Det är uppenbarligen möjligt att förse den mekaniska växellådan med fler än två steg, vilka lämpligen, för enkelhets skull, då ges samma utväxlingsförändring mellan varje steg och därvid upprepa hydraulmotorns omställning lika många gånger.

Om hydraulmotorns deplacement fast injusteras med maximi- och minimi- värdena i proportion till det mekaniska växelsteget, kan styrtrycket ges betryggande överlappningsvärden för att säkerställa stabila växlingspunkter- Det är emellertid uppenbart, att det teoretiskt är möjligt att styra hela den hydrostatiska växeln att avstämmas mot de mekaniska växelstegen.

Genom införande av avkännare (ej visade i figurerna) för transmissions- trycket mellan hydraulpump och hydraulmotor, vilken avkännare bringas att på känt sätt motverka uppbyggandet av styrtrycket, kan man begränsa den uttagna effekten så att överbelastning av dieselmotorn undvikes. Om dessutom, såsom nämnts ovan, dieselmotorns varvtal styres att vid högsta transmissionshastighet ytterligare öka, kan fordonets fartområde också ökas.

Transmissionen fungerar även vid godtyckligt varvtal på dieselmotorn, vilket ger möjlighet att separat reglera dieselmotorn till att arbeta vid mest ekonomiska varvtal i varje transmissionsläge.

Claims (9)

830014-0-4 Patentkrav

1. Synkroniserad, hydrostatisk-mekanisk växellåda med steglöst variabel utväxling, innefattande en hydrostatisk växel med en hydraulisk transmissions- motor (4) med varierbart deplacement, som är mekaniskt kopplad till en efter- följande mekanisk växel (5), vilken är utförd med åtminstone två växelsteg, var- vid ett första ställdon (20) är inrättat för transmissionsmotorn för ändring av dennas deplacement i beroende av ett styrtryck, k ä n n e t e c k n a d av att en av styrtrycket manövrerad växelväljarventil (17) är anordnad att ändra den mekaniska växelns (5) utväxling med ett förutbestämt steg, nedåt (till växel för högre hastighet), när den hydrauliska transmissionsmotorns (4) deplacement når sitt minimivärde, och uppåt (till växel för lägre hastighet), när transmissions- motorns deplacement når sitt maximivärde, samt att ett andra ställdon (Zl) är inrättat att vid ändring av den mekaniska växelns utväxling motverka det första ställdonets ändring av transmissionsmotorns deplacement och ändra detta, så att varvtalet hos den utgående axeln (7) från den hydrostatiska växeln ändras mot- svarande ändringen i den mekaniska växelns utväxling.

2. Växellåda enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den hydrauliska transmissionsmotorns (4) maximi- och minimideplacement är injusterade i proportion till utväxlingsändringen mellan den mekaniska växelns (5) växlar.

3. Växellåda enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att den hydrostatiska växeln innefattar en hydraulisk transmissionspump (3) med likaledes variabelt deplacement, anslutet till den hydrauliska transmissions- motorn (4), samt att en farthållningsventil (16) är anordnad att på styrbart sätt reglera överföring av styrtrycket till ställdon (19,20,l2,l2') för den hydrauliska transmissionspumpen (3), den hydrauliska transmissionsmotorn (4) samt den mekaniska växeln (5).

4. Växellåda enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att fart- hållningsventilen (16) är styrbar med mekanisk.fotpedal eller på elektro- hydraulisk väg med reglagepotentiometer (22).

5. S. Växellåda enligt patentkrav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att den hydrauliska transmissionspumpens (3) ställdon (19) är anordnat att reagera först vid successivt ökande styrtryck för att öka pumpens deplacement samt att den hydrauliska transmissionsmotorns (4) ställdon är anordnat att reducera motorns deplacement, när den hydrauliska transmissionspumpens (3) deplacement nått ett förutbestämt maximivärde. 8300140-4 7'

6. Växellåda enligt något av patentkraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att växelväljarventilen (17) är anordnad att för styrtryck under ett förut- bestämt tröskelvärde omkoppla den mekaniska växeln till stor utväxling (låg- fartsväxel) och för styrtryck över tröskelvärdet till låg utväxling (högfarts- växel).

7. Växellåda enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den hydrauliska transmissionspumpen är anordnad att mata flöde till den hydrauliska transmissionsmotorn (4), valbart i tryckledningens eller returledningens rikt- ning för körning framåt eller bakåt.

8. Växellåda enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d av att en hydraulisk pump (2) för servotryck är anordnad att ge nämnda styr- tryck.

9. Växellåda enligt något av patentkraven l - 8, k ä n n e t e c k n a d av att den mekaniska växeln (5) är utförd med mer än två växelsteg, varvid varje växelsteg har lika stort utväxlingsförhållande, samt att den hydrauliska transmissionsmotorn (4) är anordnad att vid varje växling ändra sitt deplacement motsvarande utväxlingsändringen i den mekaniska växeln.