SE520230C2 - Stegväxlad växellåda för motorfordon - Google Patents

Description

520 230 drivande motor i automatväxelläget låser för nmmentöverföring från motorn till drivhjulen men som vid 4 momentöverförinfl i _, motsatt r ng, d.v.s. vid noll gaspådrag och fordonet i rörelse, frikopplar och låter fordonet rulla fritt utan motorbromsning, vilket ger lägre bränsleförbrukning' genonl utnyttjande av fordonets läges- ligger och bromsar. hittills stegväxellådor' har Inan, hittills inte kunnat få på annat och rörelseenergi än om motorn Motsvarande frihjulsfunktion hos kända sätt än genom manuell frikoppling av lamellkopplingen mellan motorn och växellådan.

Det finns således önskemål att kunna erhålla en frihjulsfunktion med en automatiserad stegväxlad växellåda som motsvarar en frihjulsfunktion hos en traditionell automatväxellåda med planetväxelsteg och frihjuls- kopplingar. Detta önskemål baseras generellt på behovet att i högsta Hbjliga mån kunna begränsa bränsleförbrukningen hos motorn.

Genom patentdokumentet US 4078631 visas ett arrangemang vid ett fordon, innefattande en växellåda med en mekanisk frihjulsanordning som kan aktiveras automatiskt då fordonet uppnått en förinställd hastighet, för att på så vis minska bränsleförbrukningen hos motorn. Närmare bestämt är detta kända arrangemang inrättat så att motorn stängs av elektroniskt när en viss inställd hastighet har uppnåtts.

En frihjulsfunktion aktiveras då genom att en separat mekanisk frikoppling frikopplar motorn från växellådan automatiskt då det positiva, d.v.s. drivande, momentet från motorn närmar sig noll.

En nackdel med detta kända arrangemang är att en eventuellt önskad motorbromsning inte komm r att vara möjlig, eftersom e motorn är frikopplad från växellådan. Inte heller tar detta kända system någon hänsyn till variationer avseende yttre 520 230 .- ..- _; v... körförhållanden såsom exempelvis väglutning, eventuell motvind eller medvind, luftmotstånd, rullmotstånd etc.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhanda- hålla ett förbättrat arrangemang vid en drivlina för ett fordon som innefattar en automatiserad stegväxlad växellåda med en frihjulsfunktion.

Detta ändamål uppnås i enlighet med föreliggande uppfinning genom anordningen enligt efterföljande patentkrav 1, närmare bestämt genom en stegväxlad växellåda för motorfordon innefattande en i ett hus lagrad ingående axel, minst en i huset lagrad mellanaxel, som uppvisar minst ett kugghjul i ingrepp med ett kugghjul på den ingående axeln, en i huset lagrad huvudaxel med kugghjul som ingriper med kugghjul på mellanaxeln, varvid åtminstone det ena kugghjulet i varje par med varandra ingripande kugghjul på mellanaxeln och huvudaxeln är roterbart lagrat på sin axel och medelst kopplingsorgan är làsbart på sin axel, samt med kopplingsorganen samverkande manöverorgan soul är styrda av en styrenhet i beroende av till styrenheten inmatade signaler representerande olika motor- och fordonsdata. kännetecknas av att till styrenheten som indikerar ett förutbestämt körtillstånd, Växellådan enligt uppfinningen manöverorganen är inrättade att vid insignaler vid vilket fordonets bränsleförbrukning är optimalt låg, ställas med hjälp av styrenheten så att en för tillfället inkopplad. synkroniserad 'växel försätts i friläge, samt att manöverorganen är inrättade att avaktivera nämnda friläge då nämnda körförhållande ej föreligger. aenom uppfinningen ppnås vissa fördelar. Främst kan noteras att frihjulsfunktionen enligt uppfinningen medger drivas att motorn kan tillåtas på tomgångsvarvtal för -.» = > | . . . . .u minimal bränsleförbrukning, t.ex. när det inte föreligger något behov från motorn att leverera ett drivmoment eller när ingen hromsförmàga krävs. Genom att uppfinningen ger nmjlighet till att i större utsträckning driva motorn pà tomgàngsvarvtal skapas också förutsättningar för en lägre ljudnivå. i och kring' fordonet, vilket är en miljö- och komfortmässig fördel.

Det kan noteras att uppfinningen är särskilt lämplig att starkt t.ex. motorer som är utrustade med s.k. utnyttjas för motorer med ett varvtalsberoende friktionsmoment, turbo-compound-aggregat. Dessutom, kan konstateras att uppfinningen är särskilt lämplig att utnyttjas vid lastfordon, eftersonx den möjliggör frihjulning vid. högst varierande situationer beroende pà väg- och vindförhàllanden, eventuell last i fordonet och andra specifika förhållanden.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNINGI Uppfinningen kommer i_ det följande att förklaras närmare med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de bifogade figurerna, där figur 1 visar principiellt en förbränningsmotor med anslutande koppling och växellåda, samt tillhörande styrenheter, och figur 2 visar kopplingen. och växellådan enligt figur 1, i förstorad skala. 52Û 25Û :Äffšflffef . . - = .- FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM: Den föreliggande uppfinningen kommer nu att beskrivas med _änvisning till en föredragen utföringsform som framgår av figurerna. I figur 1 visas således en nwtor 1, som lämpligen utgörs av en sexcylindrig förbränningsmotor av typen dieselmotor. Motorn 1 innefattar en vevaxel 2 som är kopplad. till en generellt med 3 betecknad enskivig torrlamellkoppling, vilken är innesluten i en kopplingskàpa 4. Vevaxehi 2 är ovridbart förbunden med kopplingens 3 kopplingshus 5, medan dess lamellskiva 6 är förbunden med en som är ovridbart ingående axel 7, roterbart lagrad i huset 8 hos en generellt med 9 betecknad växellåda. I huset 8 ingår även en huvudaxel 10 och en mellanaxel 11 roterbart lagrade.

Såsom tydligast framgår av figur 22 är ett kugghjul 12 roterbart lagrat på den ingående axeln 7 och lasbart på axeln med hjälp av en Hæd synkroniseringsorgan försedd ovridbart men axiellt kopplingshylsa 13, vilken är förskjutbart lagrad på ett med den ingående axeln 7 ovridbart förbundet nav 14. Med hjälp av kopplingshylsan 13 är även ett på huvudaxeln 10 roterbart lagrat kugghjul làsbart axeln 7. Med kopplingshylsan 13 i ett mittläge är bägge kugghjulen 12 relativt den ingående och 15 frikopplade från sin axel 7. Kugghjulen 12 och 15 ingriper med kugghjul 16 respektive 17, som är ovridbart mellanaxeln 11 är förbundna med mellanaxeln 11. På ytterligare kugghjul 18, 19 och 20 'vridfast anordnade, vilka ingriper" med :på huvudaxeln. 10 roterbart lagrade kugghjul 21, 22 huvudaxeln med hjälp av kopplingshylsor 24 respektive 25, vilka i det synkroniseringsanordningar. På respektive 23, som är låsbara på visade utföringsexemplet saknar huvudaxeln 10 är ett ytterligare kugghj 1 28 roterbart lagrat och ingriper med ett pà en separat axel 29 roterbart lagrat mellankugghjul , vilket i sin tur ingriper med nællanaxelkugghjulet 520 QÉÛ íjzgjjïïïrf' . Kugghjulet 28 är låsbart på sin axel med hjälp av en kopplingshylsa 26.

Kugghjulsparen 12, 16 och 15, 17 samt kopplingshylsan 13 bildar en splitväxel med ett lågväxelsteg' LS och ett bildar tillsammans med kugghjulsparen 21, 18, 22, 19, 23, 20 och högväxelsteg HS. Kugghjulsparet 15, 17 även 28, 30 en basväxellåda med fyra växlar framåt och en backväxel. På huvudaxelns utgàngsände är ett kugghjul 31 fast anordnat, vilket bildar betecknad, tvàväxlad planethjulsbärare 33 är vridfast förbunden Imxí en axel solhjulet i en med 32 rangeväxel av planettypf vars 34, som bildar växellàdans utgående axel. Rangeväxelns 32 planethjul 35 ingriper med ett ringhjul 36, som med hjälp låsbart lågrange LR och av en kopplingshylsa 37 är relativt växellàdshuset 8 för relativt planethjulsbäraren 33 för högrange HR. Kopplingshylsorna 13, 24, 25, 26 och 37 är förskjutbara såsom pilarna visar i figur 2, varvid de ii anslutning till pilarna visade växelstegen erhålles. Förskjutningen åstadkommes med i 43 och 44, som kan vara elektropneumatiskt manövrerade kolv- figur 2 schematiskt antydda servodon 40, 41, 42, cylinderanordningar av den typ/ som utnyttjas i en växellåda av ovan beskrivet slag, vilken. marknadsförs under beteckningen Geartronic®.

Servodonen 40, 41, 42, 43 och 44 styrs av en elektronisk transmissionsstyrenhet 45 (se figur 1), innefattande en mikrodator, i beroende av i transmissionsstyrenheten 45 inmatade signaler som representerar olika motor- och fordonsdata, som åtminstone innefattar motorvarvtal, fordonshastighet, gaspedalläge och, i förekommande fall, till styrenheten 45 kopplad elektronisk växelväljare 46 står i sitt motorbroms till-fràn, när en transmissions- automatväxelläge. När väljaren står i läge för E;2(] 2:5() ?}šf:ä§ gg f v ~ . , =. manuell växling sker växlingen på förarens kommando via växelväljaren 46.

Vidare innefattar arrangemanget en motorstyrenhet 47, som är inrättad att styra bränsleinsprutningen till motorn l i beroende av gaspedalläget, vilket i sin tur detekteras med hjälp av en lägesgivare 48 för fordonets gaspedal.

Motorstyrenheten 47 är också inrättad för reglering av en motorbromsfunktion i fordonet. Lägesgivaren 48 för gaspedalen är företrädesvis ansluten till en ytterligare styrenhet 49 i form av en vagnsstyrenhet som i sin tur är ansluten till såväl motorstyrenheten 47 som till transmissionsstyrenheten 45, varvid den sistnämnda styr lufttillförseln till en elektropneumatisk kolv- cylinderanordning 50, medelst vilken kopplingen 3 kan frikopplas.

En frihjulsfunktion kan uppnås genom frikoppling av en synkroniserad splitväxel, oberoende av vilken växel som är ilagd när frirullning av fordonet önskas. Uppfinningen är inte begränsad till detta, utan kan ocksa utnyttjas synkroniserad växellåda utan tillfället för att i en splitväxel frikoppla den för ilagda synkroniserade växeln.

I enlighet med uppfinningen är transmissionsstyrenheten 45 programmerad. på så vis att frihjulsfunktionen aktiveras i beroende av vissa typiska situationer, vilka i synnerhet motsvaras av körförhällanden vid vilka fordonets bränsleförbrukning pâverkas i positiv riktning jämfört med om frihjulsfunktionen inte skulle ha varit aktiverad. Detta kommer att beskrivas i detalj nedan.

Exempelvis kan tillses att ett bromsande moment endast medges när föraren begär detta och att frihjulsfunktionen aktiveras då fordonet - utan att utnyttja nàgot bromsande moment - skulle få en minskad bränsleförbrukning. 520 230 De ovannämnda körförhàllandena kan detekteras genom att antal ...4 1 a. 3 signaler från ett givare och reglage, vilka signaler detekteras och behandlas av transmissions- styrenheten 45. Dessa innefattar signaler lämpligen signaler från den ovannämnda växelväljaren 46, från lägesgivaren 48 för gaspedalen samt dessutom från ett tillsatsbromsreglage 51, en lägesgivare 52 för fordonets fotbromspedal samt ett farthàllningsreglage 53 för en i fordonet inrättad farthàllare (vilken beskrivs i detalj nedan). Dessa signaler" matas till vagnsstyrenheten 49, vilken i sin tur står i förbindelse med transmissions- fotbromsen styrenheten 45. Det kan noteras att alternativt kan utgöras av någon annan typ av föraraktiverad broms, t.ex. ett bromsreglage som anordnat i anslutning till fordonets ratt och som är inrättat att vid paverkan av föraren aktivera fordonets bromssystem.

Vad beträffar utrustat med tillsatsbromsfunktioner som alltså bromsar sätt Tillsats- bromsfunktionerna kan vara av typen primärretarder (t.ex. tillsatsbromsning är lämpligen fordonet fordonet pà annat än via hjulbromsar. i form av en kompressionsbroms eller avgasbroms) eller av typen sekundärretarder (t.ex. i form. av en elektromagnetisk eller hydraulisk tillsatsbroms).

Respektive tillsatsbromsfunktion kan appliceras automatiskt med hjälp av en lämplig styrning fràn vagnsstyrenheten 49.

Enligt ett tänkbart utförande kan tillsatsbromsreglaget 51 ställas i ett flertal lägen, t.ex. "A", "l", "2", "3" och "B". Läget "A" kan då sägas motsvara en automatisk tillsatsbromsning (vilket styrs av vagnsstyrenheten 49 i det fall fordonet drivs med hjälp av farthàllaren). Detta innebär att tillsatsbromsen regleras med avseende pà en förinställd hastighet, varvid tillsatsbromsarna generellt ..f _ , _ *':,,,' 'I z v » m H . . « s. ..; » 1 , í : ,_ ;. . . 4 _- », , , . . . , f ~ =g , , _ . f . ., . , - .w ., u, . , ansätts i ökad. utsträckning' ju högre hastigheten. är i förhållande till den förinställda hastigheten. I det fall fordonet inte drivs med hjälp av farthållaren kommer tillsatsbromsen att regleras med avseende på hur mycket bromspedalen är nedtryckt. Vidare motsvarar läget "1" tillsatsbromsning med endast en viss del av tillgängligt t.ex. 15%.

Läget "2" kan då motsvara tillsatsbromsning med en något bromsmoment från tillsatsbromsfunktionerna, större del av det tillgängliga bromsmomentet, t.ex. 40%, medan läget "3" kan motsvara tillsatsbromsning men fullt tillgänglig bromsmoment (l00%) från tillsatsbromsfunktio- nerna. Läge "OFF" innebär att ingen tillsatsbromsfunktion är aktiverad. Läge "B" används för aktivering av ett speciellt växelvalsprogram som ser till att välja växel så att maximal motorbromseffekt erhålls.

När föraren exempelvis inte trycker ned gaspedalen och växellådan inte kopplas ur från motorn kommer motorn dessutom att verka svagt bromsande, till följd av friktionsförluster i motorn och till följd av ytterligare aggregat som exempelvis en kylfläkt, en luftkompressor, ett luftkonditioneringssystem eller liknande tillsatsaggregat. Andra parametrar såsom exempelvis temperaturen hos motorns olja påverkar också friktionsmotståndet som. föreligger hos motorn. Sådana parametrar kan då tas med vid bestämning av huruvida en aktiverad frihjulsfunktion skulle resultera i en totalt sett lägre bränsleförbrukning' än om frihjulsfunktionen inte aktiverades.

Transmissionsstyrenheten 45 är enligt uppfinningen således inrättad att kontinuerligt beräkna huruvida fordonet skulle få en minskad bränsleförbrukning om frihjulsfunktionen skull aktiveras (utan att något bromsande moment appliceras). ett tillstånd där Gm styrenheten detekterar bränsleförbrukningen skulle bli 520 230 frljïfffï_f 'ï lO optimalt låg, och om dessutom föraren inte kräver nagot bromsande moment, kan frihjulsfunktionen aktiveras. I praktiken innebär detta att de ovannämnda servodonen 40, 41, 42, 43 och 44 styrs pà så vis av transmissionsstyrenheten 45 att frihjulsfunktionen erhålles.

Uppfinningens funktion kommer nu att beskrivas med hänvisning till ett antal typiska körsituationer och hur frihjulsfunktionen utnyttjas vid respektive situation.

Vid de följande exemplen kan förutsättas att fordonet har en viss hastighet væt som nwtsvarar ett fortvarighets- tillstànd där föraren inte begär mer drivkraft av motorn än vad som krävs för att upprätthålla nämnda hastighet.

Enligt ett första exempel pà en körsituation kan antas att fordonet körs pà så vis att det skulle accelerera utan att gaspedalen är nedtryckt och utan att tillsatsbromsning utnyttjas. Detta nmtsvarar exempelvis körning i, stark utförslutning. Fordonet accelererar dä trots en viss motorbromsande verkan (till följd av motorns inre friktion samt eventuellt inkopplade aggregat, t.ex. luftkonditionering) och trots att gaspedalen inte är nedtryckt. I ett sådant fall utnyttjas inte någon frihjulsfunktion, eftersom detta skulle leda till att fordonet skulle accelerera ännu mer, vilket inte är önskvärt i den aktuella körsituationen. I detta läge kommer således transmissionsstyrenheten 45 att tillse att frihjulsfunktionen inte aktiveras, eftersom bränsle- förbrukningen inte skulle bli optimalt làg om frihjulsfunktionen aktiverades. Bränsletillförseln stängs av helt, eftersom fordonet accelererar trots motorbroms.

Företrädesvis sker en kontroll av huruvida fordonets hastighet uppnår en förutbestämd högsta tillåten hastighet vmu. Om detta sker kommer företrädesvis en 520 230 'f . - - - » f. ll tillsatsbromsfunktion att inkopplas så att fordonet inte fortsätter att accelerera.

En ytterligare tänkbar körsituation kännetecknas av att fordonet skulle retardera om frihjulsfunktionen inte var aktiverad. (d.v.s. om gaspedalen är uppsläppt och inga tillsatsbromsar är applicerade, varvid drivlinan är ihopkopplad och en viss motorbromsning sker) och skulle accelerera om frihjulsfunktionen skulle aktiveras. Denna situation motsvarar normalt att fordonet körs i en mellansvag utförslutning, d.v.s. en mindre stark utförslutning än vid den ovannämnda körsituationen. I en sádan situation kommer frihjulsfunktionen att aktiveras om bränsleförbrukningen blir optimalt lag, d.v.s. om den totala bränsleàtgàngen för att hålla motorn pá tomgang är lägre än för fallet att vid icke aktiverad frihjulsfunktion med motorn accelerera upp fordonets hastighet till samma sluthastighet (som skulle gällt vid aktiverad frihjulsfunktion). Detta förutsätter dock att fordonets hastighet är lägre än ett visst maximalt värde vmu, vilken i sin tur är högre än den ovannämnda hastigheten img, Vid» högre hastighet än vmu kommer en tillsatsbroms att aktiveras automatiskt med hjälp av vagnsstyrenheten 49.

Om frihjulsfunktionen. är aktiverad kommer fordonet att accelerera. I den aktuella körsituationen väljs saledes frihjulsfunktionen, eftersom fordonets rörelseenergi ökar upp till den maximala hastighet vid vilken en automatisk tillsatsbromsfunktion träder i kraft. Alternativet är alltså ett svagt gaspådrag för att kunna upprätthålla den inställda, önskade hastigheten, vilket kostar mer bränsle än att hålla motorn igång pá tomgång med aktiverad frihjulsfunktion. 520 2zo¿>¿:; g; 12 fordonet skulle ' 4- hastigheten vfit En tredje körsituation kännetecknas av att skulle aktiveras retardera om inte frihjulsfunktionen och bibehålla den tänkt istället skulle aktiveras. konstanta (under en tidsperiod) om frihjulsfunktionen Detta nwtsvarar normalt att fordonet körs i, en svag utförslutning. Fordonet kommer således att retardera om dess drivlina är ihopkopplad. Om frihjulsfunktionen däremot är inkopplad haller fordonet huvudsakligen en konstant hastighet. I ett sådant läge kommer transmissionsstyrenheten 45 att aktivera frihjulsfunktionen. Alternativet vore då ett visst gaspådrag för att kunna upprätthålla den önskade hastigheten, vilket dock kostar mer bränsle än att hålla motorn igång på tomgång i frihjulningsläge.

Enligt en fjärde körsituation skulle fordonet retardera om frihjulsfunktionen är aktiverad och retardera om frihjulsfunktionen inte är aktiverad. Denna situation kan uppstå vid körning på huvudsakligen. plan. mark. Vid en sådan situation kommer frihjulsfunktionen att aktiveras om bränsleåtgången blir optimalt låg, d.v.s. om den totala bränsleåtgången för att hålla motorn på tomgång är fallet att vid frihjulsfunktion med motorn lägre än för icke aktiverad accelerera upp fordonets hastighet till samma sluthastighet (som skulle gällt vid aktiverad frihjulsfunktion).

Fordonet kommer således att retardera om. drivlinan är ihopkoppladd Om. frihjulsfunktionen är aktiverad kommer fordonet också att retardera, men inte lika mycket som när drivlinan är ihopkopplad, d.v.s. fordonet rullar längre innan man kommer till en lägsta tillåten hastighet vmn. Här väljs frihjulning under förutsättning att: Wt + Wv < Wvæt, där lO 520 230 » » - . - - 13 Wt = energiåtgången (d.v.s. bränsleförbrukningen) för att hålla motorn plus eventuella inkopplade aggregat igång, Wv = vad det bränsleförbrukning) att accelerera upp fordonet till væt, kostar i energiåtgång (d.v.s. och Wvæt vad det kostar i energiåtgàng att under samma vägsträcka ha drivlinan ihopkopplad och motorn drivande (vilket medför en viss bränsleförbrukning).

På så vis görs i transmissionsstyrenheten 45 en bedömning av huruvida fordonets rörelse- och lägesenergi kan utnyttjas för att erhålla en låg bränsleförbrukning när fordonet rullar lätt och när således en frihjulsfunktion kan kopplas in.

Vid de ovanstående körsituationerna kan antas huvudsak- ligen vindstilla förhållanden. Vid exempelvis stark med- eller motvind kan andra utfall fås än vad som anges ovan.

Nedan följer en mer detaljerad beskrivning av ett antal olika tänkbara körförhållanden där frihjulsfunktionen enligt uppfinningen kan aktiveras respektive avaktiveras.

I de antingen följande exemplen kan antas att fordonet körs genom att gaspådrag begärs med hjälp av gaspedalen, eller med hjälp av en farthållarfunktion, vilken. styrs med. hjälp av' det ovannämnda reglaget 53.

Farthållaren. är i sig förut känd och baseras på att föraren med hjälp av reglaget 53 ställer in en önskad hastighet vw hos fordonet. Vagnsstyrenheten 49 reglerar bränsletillförseln och transmissionsstyrenheten 45 reglerar växelval m.Hu så att den önskade hastigheten upprätthålls. 520 230 "-¿,-" 'ï . . . . f. 14 Farthällarfunktionen kan ocksa kompletteras med en automatisk bromsfunktion, vid vilken en tillsatsbroms aktiveras automatiskt vid en hastighet \ßc som motsvarar faktiska hastighet reglaget 53 inställda hastigheten med ett visst maximalt att fordonets överstiger den med värde. Detta maximala värde kan exempelvis vara inom intervallet 3-15 km/h och utgör saledes en marginal som tillåter fordonets hastighet att bli nàgot högre än det önskade, inställda värdet vw. När denna högre hastighet kommer således en tillsatsbroms att vy, har uppnåtts aktiveras. olika villkor för De följande beskrivningarna av inkoppling respektive urkoppling av frihjulsfunktionen kan sägas utgöra förenklingar som lämpligen kan utnyttjas hjälp av vid styrning av frihjulsfunktionen med transmissionsstyrenheten.

Under normal körning med hjälp av gaspedalen (d.v.s. till skillnad fràn körning med hjälp av en farthallare) màste samtliga följande villkor i)-vi) vara uppfyllda för att frihjulsfunktionen enligt utföringsformen skall aktiveras: i) växelreglaget är i A-läget, motsvarande "automatisk växling" (vilket kan detekteras med hjälp av växelväljaren 46), ii) tillsatsbromsreglaget 51 är i läge "A" (d.v.s. tillsatsbromsning sker automatiskt efter behov), iii) den aktuella valda växeln ligger inom ett förutbestämt intervall av växlar, och utgör företrädesvis av någon av växellàdans högrange- l0 520 230 g; (vilket kan konstateras med hjälp av transmissionsstyrenheten 45), växlar iv) fotbromsen (eller alternativt nagon annan form av föraraktiverad brons) är inte nedtryckt (vilket kan konstateras med hjälp av motsvarande lägesgivare 52), v) fordonet rullar inte i alltför stort motlut (vilket kan beräknas i transmissionsstyrenheten 45 med hjälp av tillgängliga mätsignaler), och vi) gaspedalen är inte nedtryckt (vilket kan konstateras med hjälp av motsvarande lägesgivare 48).

Om samtliga de ovannämnda villkoren är uppfyllda kommer transmissionsstyrenheten 45 att aktivera frihjuls- funktionen.

Vid aktivering av frihjulsfunktionen styr först transmissionsstyrenheten 45 nmtorvarvtalet sa att inget moment överförs mellan växelladans ingäende axel '7 och huvudaxel 10. signal att frikoppla kopplingen 3 (med hjälp av ställdon Därefter ger transmissionsstyrenheten 45 50). Därefter ger transmissionsstyrenheten 45 signal till ställa varefter' motorn styrs servodonet 40 att kopplingshylsan 13 i neutralläget, till tomgangsvarv.

Drivlinan är nu isärkopplad och fordonet kan rulla fritt.

Genom. att frikoppla. en synkroniserad. splitväxel uppnås frihjulsfunktionen genom frikoppling av en och samma växel oberoende av vilken växel som är ilagd i basväxellàdan.

För att frihjulsfunktionen enligt uppfinningen skall avaktiveras under körning med hjälp av gaspedalen (d.v.s. till skillnad från körning med farthàllare) måste 520 230 16 åtminstone ett av följande villkor i)-vi) vara uppfyllt: i) växelreglaget 46 är inte i "A"-läge, ii) tillsatsbromsreglaget 51 är inte i "A"-läget, iii) den valda växeln ligger utanför ett förutbestämt intervall av växlar som lämpligen svarar mot någon av fordonets högrange-växlar, iv) fotbromsen är nedtryckt (vilket konstateras med motsvarande lägesgivare 52), v) gaspedalen är nedtryckt (vilket konstateras med motsvarande lägesgivare 48), vi) motorn har stannat (vilket i sin tur kan bero pá ett eventuellt förekommande elfel, bränslebrist el.dyl.).

Om nàgot av ovanstående villkor i)-vi) är uppfyllt kommer en aktiv frihjulsfunktion att avaktiveras.

Transmissionsstyrenheten 45 är programmerad att avaktivera frihjulsfunktionen genom. att motorvarvtalet först regleras in mot ett varvtal som möjliggör synkronisering och därefter förskjuts kopplingshylsan 13 till sitt föregående inkopplingsläge. Drivlinan är nu ihopkopplad, och drivning eller motorbromsning är àter möjlig.

De huvudsakliga villkoren för aktivering av frihjuls- funktionen enligt den föredragna utföringsformen. under w körning med hjälp av den ovannämnda farthallarefunkti ne »- o kommer nu att beskrivas, varvid samtliga följande villkor i)-v) måste vara uppfyllda: 520 2zo¿¿gw 17 i) växelreglaget är i "A"-läget, ii) tillsatsbromsreglaget 51 är i position A, l, 2 eller 3, iii) den valda växeln är inom ett förutbestämt övre intervall, företrädesvis någon av växellàdans högrange-växlar, iv) ingen begäran om tillsatsbromsning föreligger (vilket konstateras med hjälp av' styrenheten 45), och v) ingen begäran om bränsle som kommer att resultera i ett levererat positivt moment fràn drivlinan föreligger (vilket konstateras med hjälp av styrenheten 45).

Således kommer aktiveras om samtliga ovanstående villkor i)-V) är uppfyllda. frihjulsfunktionen att skall avaktiveras när fordonet körs med hjälp av farthàllare För att frihjulsfunktionen enligt uppfinningen måste åtminstone ett av följande villkor i)-vii) vara uppfyllt: i) växelreglaget är inte placerat i "A"-läget, ii) den valda växeln utgörs inte av någon av högrange- växlarna, iii) det föreligger en begäran om tillsatsbromsning, iv) det föreligger en begäran om bränsle som resulterar i ett positivt moment frán drivlinan, 520 23Û§,ffl§ÉI§ï¿-" " 18 v) gaspedalen är nedtryckt, eller vi) motorn har stannat.

Om något av ovanstående villkor i)-vii) är uppfyllt kommer en aktiv frihjulsfunktion att avaktiveras.

Således kan frihjulsfunktionen enligt uppfinningen aktiveras både när fordonet körs med gaspedalen och med en farthàllare. Dessutom kan frihjulsfunktionen alltid kopplas bort genom att sätta tillsatsbromsreglaget 51 i läge "OFF", d.v.s. helt inaktiv tillsatsbromsning.

Ytterligare villkor kan utnyttjas för att bestämma huruvida frihjulsfunktionen skall aktiveras eller ej.

Frihjulsfunktionen kan aktiveras om fordonets hastighet är högre än den av farthällaren 53 inställda hastigheten men samtidigt lägre än den inställda hastigheten xßc vid vilken tillsatsbromsning sker (jfr. ovan).

Vidare kan transmissionsstyrenheten 45 vara inrättad med en beräkningsmodell för bestämning av ett värde som motsvarar om. fordonet för tillfället körs i ett brant nedförslut eller ett brant uppförslut. Detta kan ske genom att transmissionsstyrenheten 45 beräknar ett värde soul motsvarar fordonets färdmotstånd, med utgångspunkt från signaler avseende motormomentet, fordonets acceleration och fordonets massa. Sammantaget kan dessa signaler utnyttjas som en indikation på väglutning och eventuell med- eller motvind. Denna information kan i sin tur utnyttjas för bestämning av optimal växel för växellådan.

Enligt utföringsformen skall således inte frihjuls- 520 23Û¿§;f=§Éf§ï-_f.f' 19 funktionen aktiveras vid kraftiga nedförslut (t.ex. vid ett nedförslut som överskrider ett förutbestämt gränsvärde), där lägre bränsleförbrukning fås genom att drivlinan är ihopkopplad så att nwtorn drivs av vagnen utan att oönskad retardation fås.

Vid ett alltför kraftigt uppförslut förutsätts på liknande sätt att gaspådrag alltid behövs och således aktiveras inte heller frihjulsfunktionen vid sådana körförhållanden.

Lämpligen utnyttjas enligt uppfinningen en viss tidsfördröjning' vid. aktiveringen av» frihjulsfunktionen.

Eftersom det exempelvis tar ungefär en halv sekund från det att flyttar sin fot till bromspedalen frihjulsfunktionen kunna föraren från skall aktiveras under denna period eftersom förarens avsikt då gas- inte har varit att bromsa fordonet (vilket i sig inte är tänkt att medge frihjulning). Således fördröjs aktiveringen av villkoren är frihjulsfunktionen då de ovannämnda uppfyllda, för att undvika oavsiktlig frihjulning.

När frihjulsfunktionen. har aktiverats vid någon av de ovannämnda körsituationerna föreligger ett avbrott i drivlinan. genom. att splitväxeln. är i_ ett neutralläge, varvid kan noteras att splitväxeln är synkroniserad. Om motorn skulle stanna under aktiverad frihjulsfunktion är transmissionsstyrenheten 45 inrättad att utföra följande åtgärder: i) frihjulsfunktionen avaktiveras, ii) kopplingen 3 frikopplas 50), (med hjälp av anordningen iii) splitväxeln kopplas in, 520 230 ;.:=;::¿ iv) kopplingen 3 kopplas in, v) motorn drivs av fordonets rörelse.

I enlighet med uppfinningen aktiveras en frihjulsfunktion vid vissa körförhàllanden vid vilka bränsleförbrukningen påverkas i positiv riktning och optimeras jämfört med om frihjulsfunktionen inte skulle ha varit aktiverad.

Frihjulsfunktionen är särskilt lämplig att utnyttjas vid motorer som har stora inre friktionsförluster, särskilt där friktionsförlusterna är starkt varvtalsberoende.

Vidare är frihjulsfunktionen fördelaktig vid svaga och medelstarka nedförslut, vid körning i medvind, samt vid körning där viss hastighetsminskning hos fordonet är önskvärd (d.v.s. en. minskning av' hastigheten. utan att använda tillsatsbromsar och/eller motorns inre friktion).

Frihjulsfunktionen är också fördelaktig i slutet pá brantare nedförsbackar där fordonets hastighet kan tillåtas öka genom gravitation.

Frihjulsfunktionen enligt uppfinningen är särskilt lämplig att användas i samband med tyngre lastfordon, varvid många olika typer av körförhállanden kan föreligga, t.ex. med, lastat alternativt olastat fordon eller med olika färdmotstånd (p.g.a. med- eller motvind samt med- eller motlut vid körning). Uppfinningen anpassas dà för en automatisk reglering av en frihjuls- funktion i enlighet med aktuella körförhàllanden, så att optimalt låg bränsleförbrukning och motorbuller fàs.

Uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen, utan kan varieras inom ramen för de efter- följande patentkraven. Exempelvis kan uppfinningen utnyttjas vid olika typer av fordon, t.ex. lastvagnar och personvagnar.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 520 230 21 PATENTKRAV:

1. Stegväxlad växellåda (9) för motorfordon innefattande en i ett hus (8) lagrad ingående axel (7), minst en i huset (ll), ingrepp med ett kugghjul (12, 15) lagrad. mellanaxel som. uppvisar minst ett kugghjul (16, 17) i ingående på den (10) med kugghjul (15, 21, 22, 23) som ingriper med kugghjul (18, 19, 20) på kugghjulet i varje par med varandra ingripande kugghjul på axeln, en i huset lagrad huvudaxel mellanaxeln, varvid åtminstone det ena mellanaxeln och huvudaxeln är roterbart lagrat på sin axel och medelst kopplingsorgan (13, 24, 25) är låsbart på sin axel, samt med kopplingsorganen samverkande manöverorgan (40, 41, 42) som är styrda av en styrenhet (45) i beroende av till styrenheten inmatade signaler representerande olika motor- och fordonsdata, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, 42) är att vid (45) som indikerar ett vid. vilket fordonets bränsle- att manöverorganen (40, 41, inrättade insignaler till förutbestämt körtillstànd, förbrukning är styrenheten optimalt låg, ställas med hjälp av tillfället friläge, samt att styrenheten (45) så att en för inkopplad synkroniserad växel försätts i manöverorganen (40, 41, 42) är inrättade att avaktivera nämnda friläge då nämnda körförhållande ej föreligger.

2. Växellåda (9) enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v , att styrenheten (45) är inrättad att aktivera frihjulsfunktionen vid åtminstone någon av följande körsituationer, under körning med förutbestämd hastighet (vætiwggz i) fordonet bedöms accelerera vid aktiverad frihjuls- funktion och retardera utan aktiverad frihjulsfunktion; 10 15 20 25 30 35 520 230 22 bibehålla konstant fart vid aktiverad frihjulsfunktion och retardera utan aktiverad ii) fordonet bedöms frihjulsfunktion; och iii) fordonet bedöms retardera vid aktiverad fri- hjulsfunktion och retardera utan aktiverad frihjuls- funktion.

3. Växellåda (9) enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v , att styrenheten (45) är inrättad att ej aktivera frihjulsfunktionen vid en körsituation vid vilken fordonet bedöms accelerera utan aktiverad frihjulsfunktion.

4. Växellåda (9) enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v , att styrenheten (45) är inrättad att ge att försätta nämnda synkroniserade växel i friläget när följande villkor utsignal till manöverorganen (40, 41, 42) är uppfyllda: i) ett till växellådan (9) hörande växelreglage (46) är i ett läge som motsvarar automatiskt styrd växling, ii) en i fordonet anordnad tillsatsbroms är inrättad för automatisk aktivering efter behov, iii) aktuell förutbestämt övre intervall, växel hos växellådan är inom ett iv) en i fordonet anordnad föraraktiverad broms är inte aktiverad, v) fordonet rullar på huvudsakligen plan eller svagt utförslutande mark, och vi) en i fordonet anordnad gaspedal är inte nedtryckt.

5. Växellåda enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d att styrenheten (45) utsignal till manöverorganen (40, 41, 42) d ä r a v , är inrättad. att ge att föra en i friläget lagd växel ut ur friläget när åtminstone ett av följande villkor är uppfyllt: i) nämnda växelreglage (46) är inte i ett läge som 10 15 20 25 30 35 520 230 çggy 23 motsvarar automatiskt styrd växling, ii) nämnda tillsatsbroms är inte inrättad för automatisk aktivering, iii) vald växel ligger utanför ovannämnda intervall, iv) nämnda föraraktiverade broms är aktiverad, v) nämnda gaspedal är nedtryckt, eller vi) motorn har stannat eller håller på att stanna.

6. Växellåda enligt patentkrav 4 eller 5, varvid nämnda motorfordon är inrättad att framdrivas med hjälp av en automatisk farthàllare, k ä n n e t e c k n a d d, ä r a v, att styrenheten (45) är inrättad att ge att försätta nämnda synkroniserade växel i friläget när följande villkor utsignal till manöverorganen. (40, 41, 42) är uppfyllda: i) ett till växellådan (9) hörande växelreglage (46) är i ett läge som motsvarar automatiskt styrd växling, ii) en i fordonet anordnad tillsatsbroms är inrättad för automatisk aktivering efter behov, iii) aktuell växel hos växellådan är inom ett förutbestämt övre intervall hos växellådans växlar, iv) ingen begäran om tillsatsbromsning föreligger, och v) ingen begäran om bränsle som bedöms resultera i ett levererat positivt moment från motorn till fordonets drivhjul föreligger.

7. Växellåda enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d d. ä r a v , att styrenheten, (45) är inrättad, att ge utsignal till manöverorganen (40, 41, 42) att föra en i friläget lagd växel ur friläget när åtminstone ett av följande villkor är uppfyllt: i) nämnda växelreglage (46) är inte i läge som motsvarar automatiskt styrd växling, ii) aktuell växel hos växellådan är inte inom nämnda övre intervall, 10 15 20 25 30 520 23q;;g;:;: 24 iii) det föreligger en begäran om tillsatsbromsning, iv) det resulterar i ett bränsle som till föreligger en begäran om positivt moment från motorn fordonets drivhjul, v) gaspedalen är nedtryckt, eller vi) motorn har stannat.

8. Växellåda enligt patentkrav 6 eller 7, k ä n n e - t e c k n a d ci ä r a v, att fordonet innefattar en automatisk tillsatsbromsfunktion som aktiveras vid en hastighet (V59 som motsvarar att fordonets faktiska hastighet överstiger en med farthållaren inställd hastighet (vw) med ett visst maximalt värde, varvid styrenheten (45) är inrättad att medge att nämnda synkroniserade växel försätts i friläge när fordonets hastighet är högre än den av farthállaren inställda hastigheten (vw) men samtidigt lägre än hastigheten (V59 vid vilken tillsatsbromsning sker.

9. Växellåda enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att styrenheten (45) vid ett eventuellt driftsstopp hos nämnda motor är inrättad att: i) föra en i friläget lagd växel ut ur friläget och således avaktivera en frihjulsfunktion, ii) frikoppla koppling (3) mellan nämnda motor (1) och nämnda växellåda (9), iii) koppla in nämnda växel, iv) koppla in kopplingen (3), varvid motorn tillåts drivas av fordonets rörelse.