SE507795C2 - Stegväxlad automatväxellåda för motorfordon - Google Patents

Description

Ut 10 507 795 [Qi till- och frånslag av konventionella flerskiviga lamellkopplingar, är känd exempelvis genom SE-A-467 574.

Syftet med föreliggande uppfinning är generellt att med utgångspunkt från denna kända stegväxlade automatväxellåda åstadkomma en automatväxellåda med ett hydrauliskt manöversystem, som gör det möjlijgt att framställa en enkel, kompakt, driftsäker och i det närmaste underhållsfri transmission mellan ett fordons motor och dess drivhjul. l synnerhet är syftet att åstadkomma en transmissison, i vilken den för samtliga kopplingar gemensamma hydraulpumpen med tillhörande hydraulkrets kan elimineras.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att varje koppling innehåller en vätske- pumpanordning, som alstrar manövertrycket, samt ventilorgan för reglering av manövertrycket.

Uppfinningen bygger på idén att i en stegväxlad automatväxellåda använda samma typ av kopplingar som idag utnyttjas som differentialbromsar i fordons differential- växlar och i fördelningsväxlar, som fördelar momentet mellan fram- och bakhjulen i ett fyrhjulsdrivet fordon. En typ av dylik koppling, benämnd visco-koppling, har en vätskepumpanordning innefattande ett par mot varandra vända, relativt varandra i ett hus fyllt med högviskös silikonolja roterbara skivor, av vilka den ena är kopplad till ett drivande och den andra till ett drivet element. Vid relativrotation mellan skivorna medbringas silikonoljan. Skivorna är så utformade och anordnade i förhållande till en cylinder till en manöverkolv, att den medbringade oljan pressas in i cylindern, varvid kolven förskjuts mot kopplingens lamellpaket och pressar samman detta. Vid an- vändning av sådana kopplingar i en växellåda enligt uppfmningen förbinds den ena skivan med axeln och den andra med kopplingens hus, vid vilket kugghjulet är ovridbart fixerat.

Un 10 507 795 b) Förutom de ovan angivna fördelama uppnås genom uppfinningen den mycket väsentliga fördelen, att den till praktiskt taget samtliga olika typer av automat- växellådor anslutna momentomvandlaren, som vid start överför momentet från motorns vevaxel till växellådans ingående axel, kan elimineras. Vid start åstad- kommes mjuk inkoppling under relativrotation mellan skivoma i kopplingen till ettans kugghjul. l beroende av motorstyrkan kan det moment, som i extrema fall (hastig acceleration) kan behöva överföras på ettans växel, bli högre än vad kopplingen klarar av utan att kopplingcns "slip" blir för stort. I en föredragen utföringsform av växellådan enligt uppfinningen är därför kopplingen till ett kugghjul, som är inkopplat vid köming på en växel högre än ettans växel, så styrd i förhållande till ettans koppling, att momentet vid start på ettans växel även överförs via kopplingen till nämnda högre växel. På detta sätt avlastas ettans koppling, så att högre moment kan överföras vid start än vad ettans koppling ensam klarar av. Vid en ytterligare utföringsform som utvecklats för att förhindra för stort "slip" vid exempelvis start i backe är även en visco-koppling inkopplad mellan svänghjulet och växellådans ingående axel så att momentet kan fördelas på upp till tre kopplingar.

Uppñnningen beskrivs närmare med hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där fig. 1 visar ett schema över en utföringsform av en växellåda enligt uppfinningen och fig. 2 ett längdsnitt genom en av kopplingarna i växellådan i fig. 1.

I ñg. 1 betecknar 1 huset till en växellåda för ett fordon med tvärställd motor och framhjulsdrift. I huset är en ingående axel 2, en första mellanaxel 3 och en andra mellanaxel 4 roterbart lagrade. På den ingående axeln 2 är ett svänghjul 5 vridfast anordnat. Svänghjulet 5 saknar en traditionell lamellkoppling, som medger frikopp- ling av motoms vevaxel (inte visad) från växellådans ingående axel, utan motoms 10 507 795 vevaxel och växellådans ingående axel är förbundna med varandra via en koppling 5a av en typ, som brukar nämnas visco-koppling..

På den ingående axeln 2 är tre kugghjul 6, 7 och 8 ovridbart fixerade och två kugg- hjul 9 och 10 roterbart lagrade. Kugghjulen 9 och 10 är alternativt låsbara på axeln 2 medelst varsin kopplingsanordning 11 och 12, som är sammanbyggda till en enhet 13. Kugghjulen 6 och 7 ingriper med på den första mellanaxeln 3 roterbart lagrade kugghjul 14 och 15 som är altemativt låsbara på axeln medelst varsin kopplingsan- ordning 16 och 17, vilka är sammanbyggda till en enhet 18 motsvarande kopplings- enheten 13. Den första mellanaxeln 3 uppvisar dessutom två ovridbart fixerade kugghjul 19 och 20, som ingriper med kugghjulen 9 resp 10 på den ingående axeln 2. Slutligen uppvisar den andra mellanaxeln 4 två på axeln roterbart lagrade kugghjul 21 och 22, som är alternativt låsbara på axeln medelst varsin koppling 23 och 24, vilka är sammanbyggda till en enhet 25 motsvarande enheterna 13 och 18. Kugg- hjulet 21 ingriper med ett kugghjul 26, vilket är vridfast förbundet med kugghjulet 14 på den första mellanaxeln, medan kugghjulet 22 ingriper med kugghjulet 8 på den ingående axeln 2. Mellanaxlarna 3 och 4 uppvisar varsitt på respektive axel ovridbart fixerat kugghjul 27 resp 28, som bägge ingriper med ett kronhjul 29 till en generellt med 30 betecknad differentialväxel för drivning av fordonets framhjulsaxlar (inte visade). Genom inkoppling av respektive koppling 11, 12, 16, 17, 23 och 24 så som indikeras med pilar i tig. 1 erhålls de i figuren i anslutning till pilarna angivna växellägena, dvs fem växlar framåt och en backväxel.

Såsom tidigare angivits saknas en konventionell friktionskoppling eller momentom- vandlare mellan den inte visade motorns vevaxel och växellådans ingående axel 2.

Den erforderliga kopplingsfunktionen för att koppla motoms vevaxel till och från fordonets drivhjul övertas här, förutom av den tidigarea nämnda med svänghjulet 5 och den ingående axeln 2 förbundna kopplingen 5a, av de tre kopplingsenheterna 13, 18 och 25, vilka alla har samma uppbyggnad och av vilka kopplingsenheten 18 med tillhörande kugghjul 14, 26 och 15 visas närmare i fig. 2.

Un 10 IQ Un 30 507 795 Kopplingen 18 har ett nav 40, som är ovridbart förbundet med mellanaxeln 3 och ett hus bestående av två från varandra skilda husdelar 41 och 42, vilka är fast förbundna med resp kugghjul 14 och 15. Med hjälp av ett lamellpaket 43 innefattande om- växlande med navet 40 och med husdelen 41 resp 42 förbundna lameller 44 kan kugghjulet 14 resp 15 låsas vid axeln 3. Sammanpressningen av lamellpaketet 43 för låsning av kugghjulet 14 eller 15 åstadkommes genom axiell förskjutning av en ringkolv 45 i en cylinder 46 under inverkan av trycket i tryckvätskan i cylindern.

Tryckvätskan består i det aktuella fallet av högviskös silikonolja, som genom relativ- rotation mellan två speciellt utformade skivelement 48 och 49, vilka är vridfast för- bundna med navet 40 resp husdelen 41, 42, genom friktion pressas in i cylindern 46.

Den beskrivna kopplingen 18 liksom de övriga kopplingarna 13 och 25 är av en känd typ, som benämns visco-koppling och som föreslagits främst för differential- bromsar och fördelningsväxlar för fördelning av momentet mellan de främre och bakre drivhjulen hos fyrhjulsdrivna fordon. För närmare beskrivning av funktion och uppbyggnad hos en dylik koppling, som kan utnyttjas i växellådan enligt förelig- gande uppfinning, hänvisas till rapporten "VISCO-LOK: A Speed-Sensing Limited- Slip Device with High-Torque Progressive Engagement" i SAE Technical Paper daterad 96-07-18.

En tallriksfjäder 50 motverkar kolvkraften och bestämmer momentkarakteristiken.

Först när relativrotation mellan navet 40 och husdelen 41 eller 42 genererar ett tryck, som övervirmer kraften från fiädern 50 börjar inkopplingen. Fjäderkaralcteristiken bestämmer således inkopplingsvarvtalet hos motom, när exempelvis kopplingen 16 vid start börjar överföra moment från den ingående axeln 2 till kugghjulet 14.

In- resp urkopplingen av kopplingen Sa resp den ena eller andra kopplingshalvan 16 och 17 hos kopplingsenheten 18 liksom hos de övriga kopplingsenheternas kopp- lingshalvor regleras genom axiell förskjutning av en med vardera kopplingshalvan samverkande, axiellt förskjutbar hylsa 51, med en ås 52, som när hylsan 51 förskjuts 10 to Ut 507 795 från ett neutralläge, trycker in ett stift 53, vilket via en fjäder 54 då belastar en ventilkropp i form av en kula 55 mot ett säte i en kanal 56, varvid olja pressas in i cylindern 46 och alstrar ett inkopplingstryck mot kolven 45. När hylsan 51 förskjuts till sitt neutralläge minskar belastningen på kulan 55 via stiftet och fjädern 54 och kulan lyfts från sitt säte under inverkan av centrifugalkraften, varvid kanalen 56 "kortsluter" den av de roterande skivorna bildade pumpens trycksida och sugsida, så att ett övertryck inte längre kan upprätthållas i cylindern 46. Under inverkan av tall- riksfiäderns 50 returkraft på kolven 45 avlastas lamellpaketet så att kopplingen fri- kopplar.

Förskjutningen av kopplingshylsorna 51 kan åstadkommas med hjälp av en i och för sig känd, inte närmare visad växlingsmekanism, som styrs av ett elektroniskt, mikro- procesorreglerat styrsystem, i vilket via olika givare information om trottelläge, motorvarvtal, fordonshastighet och växelläge inmatas. Styrsystemet kan vara inrättat att vid start på ettans växel koppla in både kopplingen 16 för ettans kugghjul 14 och kopplingen 12 för treans kugghjul 10. Genom att dela upp momentet på två kopp- lingar vid start kan man förhindra för stort "slip" i ettans koppling 16, om start- momentet är högt.

Genom att den beskrivna växellåldan saknar momentomvandlare mellan motorns vevaxel och växellädans ingående axel kan man inte genom reglering av motorvarv- talet hålla bilen stillastående vid stopp i backe mer än högst kortvarigt innan värme- utvecklingen i de slirande kopplingarna blir för hög. För att underlätta start i backe är i det visade utföringsexemplet en envägskoppling 60 inkopplad mellan femmans löphjul 22 och växellådshuset 1. Envägskopplingen 60 är anordnad att blockera löp- hjulets 22 rotation i en riktning motsatt rotationsriktningen vid körning framåt.

Före start i backe förutsätts ettans växel vara ilagd, dvs kopplingen 16 är tillslagen för låsning av ettans löphjul 14 på axeln 3. Om fordonet tenderar att rulla bakåt överförs momentet från löphjulet 14 via kugghjulen 6 och 8 till femmans löphjul 22, UI 507 795 som emellertid är spånat i backriktningen av envägskopplingen 60, så att fordonet endast kan rulla framåt. Kopplingen 60 får genom det visade arrangemanget även den funktionen, att fordonet vid ilagd backväxel endast kan rulla bakåt. För att upp- häva envägsfunktionen på andra växlar än ettan och backen är kopplingens 60 ytter- ring 61 låsbar resp frikopplingsbar relativt huset medelst en bandbroms 62, som styrs av reglagen för i- och urläggning av ettans växel och backväxeln. Genom att lägga spärrfunktionen på högsta växelns (femmans) löphjul uppnås maximal utväxling (tre steg) för bromsfunktionen, vilket innebär att en envägskoppling med små dimensio- ner är tillräcklig för att hindra fordonet från att rulla.

Claims (9)

10 k.) Ur 30 507 795 Patentkrav

1. Stegväxlad automatväxellåda för motorfordon, innefattande en ingående axel (2), minst en av den ingående axeln driven mellanaxel (3,4), ett utgående element (29) samt på axlarna parvis grupperade kugghjul (6,14;7,15;8,22;9,19;l0,20;21,26) för drivning av det utgående elementet från den ingående axeln via mellanaxeln, varvid minst ett kugghjul (9,l0,14,15,21,22) i varje mellan den ingående axeln och mellan- axeln samverkande kugghjulspar är fritt roterbart lagrat på tillhörande axel och lås- bart på axeln medelst en hydrauliskt manövrerad friktionskoppling (11,12,16,17, 23,24), kännetecknad av att varje koppling (11,12,16,17,23,24) innehåller en vätskepumpanordning (48,49), som alstrar manövertrycket, samt ventilorgan f'54,55) för reglering av manövertrycket.

2. Växellåda enligt krav 1, kännetecknad av att vätskepumpanordningen innefattar ett par mot varandra vända, relativt varandra roterbara skivor (48,49), av vilka den ena (48) är förbunden med axeln (3) o 'h den andra (49) med kugghjulet och vilka är så utformade och anordnade i ett hus (41,42) innehållande högviskös vätska, att vid relativrotation mellan skivorna vätskan under inverkan av friktionen pumpas in i cylindern (46) till en manöverkolv (45).

3. Växellåda enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att kopplingen (12) till ett kugghjul (12), som är inkopplat vid körning på en växel högre än lägsta växeln, är så styrd i förhållande till kopplingen (16) till det kugghjul (14), som är inkopplat vid körning på lägsta växeln, att momentet vid start på lägsta växeln även överförs via kopplingen till nämnda högre växel.

4. Växellåda enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att en koncentriskt med kopplingen (11,12,16,17,23,24) anordnad, axiellt förskjutbar manöverhylsa (51) har ett neutralläge, i vilket med hylsan samverkande organ (53) håller ventilorganen (54,55) i ett läge, i vilket skivornas (48,49) pumpfunktion är upphävd oberoende av Un 10 h.) Un 507 795 varvtalsskillnaden mellan skivorna, och ett från neutralläget axiellt sidoförskjutet inkopplingsläge, i vilket ventilorganen är inställda att styra vätska till manöver- kolvens (45) cylinder (46).

5. . Växellåda enligt krav 4, kännetecknad av att två bredvid varandra på en axel fritt roterbart lagrade kugghjul (9,l0;14,l5;21,22) är alternativt låsbara på axeln medelst en mellan kugghjulen anordnad dubbelkoppling (13,18,25), som har en hylsa (51), vilken har ett inkopplingsläge för vardera kugghjulet på ömse sidor om ett mellan- liggande neutralläge.

6. Växellåda enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att den ingående axeln (2) uppvisar kugghjul (6,7,8,9,lO) i ingrepp med två växelvis drivbara mellanærlar (3,4)-

7. Växellåda enligt krav 6, kännetecknad av att det utgående elementet är bildat av ett kronhjul (29) i en differential (30) och att mellanaxlama (3,4) uppvisar varsitt kugghjul (2728) i ingrepp med kronhjulet.

8. Växellåda enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av att ett (22) av de fritt roterbart lagrade kugghjulen är samordnat med en frikopplingsbar envägskoppling (60), som i inkopplat tillstånd hindrar nämnda kugghjul att rotera i en riktning mot- satt motorns drivriktning.

9. Växellåda enligt krav 8, kännetecknad av att envägskopplingen (60) är samord- nad med högsta växelns kugghjul (22).