SE1250367A1

SE1250367A1 - Mobil fordonsväxelenhet

Info

Publication number: SE1250367A1
Application number: SE1250367A
Authority: SE
Inventors: Niklas Bennstedt
Original assignee: Autoinvent Transip Ab
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-13
Also published as: ES2663434T3; US20150068338A1; EP2836743B1; EP2836743A1; CN104364561A; WO2013154487A1; EP2836743A4

Abstract

Ett förfarande för nedväxling av hastigheten av en rotationsrörelse från en första hastighet, som tillförs en ingående axel (28), till en andra hastighet, som avges av en utgående axel (28), innefattande överföring av nämnda rotationsrörelse till nämnda utgående axel (26), via ett drivet kugghjul (34) på den utgående axeln (26), vilket drivna kugghjul (34) är snedskuret och har en första kuggsnedvinkel (^), från en mellanaxelanordning, i syfte att generera ett första axialtryck (F1) hos den utgående axeln (26) i en första axiell riktning; överföring av nämnda rotationsrörelse till mellanaxelanordningen, via ett drivande kugghjul (44) på den ingående axeln (28), vilket drivande kugghjul (44) är snedskuret och har en andra kuggsnedvinkel (4^), som är större än nämnda första kuggsnedvinkel (T), från den utgående axeln (28) i syfte att åstadkomma ett andra axialtryck (F2) hos den ingående axeln (28) i en andra riktning, vilken andra riktning är väsentligen motsatt nämnda första riktning; och ansättning av nämnda första axialtryck (F1) och nämnda andra axialtryck (F2) på samma ställe av en axiellt stel stödkonstruktion (50) så att nämnda första och andra axialtryck (F1, F2) motverkar varandra och åtminstone delvis tar ut varandra i stödkonstruktionen (50).Publiceringsbild: Fig 9a

Description

10 15 20 25 30 35 2 rörelse från en första hastighet, som tillförs en ingående axel, till en andra hastighet, som avges av en utgående axel, vilket förfarandet innefattar överföring av rotationsrörelsen till den utgående axeln via ett drivet kugghjul på den utgående axeln, vilket drivet kugghjul är snedskuret och har en första kuggsnedvinkel, från en mellanaxelanordning, i syfte att åstad- komma ett första axialtryck hos den utgående axeln i en första axiell riktning; överföring av rotationsrörelsen till mellanaxelanordningen via ett drivande kugghjul på den ingående axeln, vilket drivande kugghjul är sned- skuret och har en andra kuggsnedvinkel, som är större än nämnda första kuggsnedvinkel, från den ingående axeln, i syfte att åstadkomma ett andra axialtryck hos den ingående axeln i en andra riktning, vilken andra riktning är väsentligen motsatt den första riktningen; och ansättning av åtminstone en del av nämnda första axialtryck och åtminstone en del av nämnda andra axialtryck på samma ställe av en axiellt stel stödkonstruktion, så att nämnda första och andra axialtryck motverkar varandra och åtminstone delvis tar ut varandra i nämnda stödkonstruktion.

Skillnaden hos kuggsnedvinklarna medför att tryckens storlek bli mera lika, vilket innebär att graden med vilken axialtrycken åtminstone delvis tar ut varandra ökar. Den resulterande kraften mot den axiellt stela stödkonstruk- tionen blir därmed begränsad. Och genom att låta axialtrycken verka mot samma ställe av stödkonstuktionen, kan den axiella rörelsen av den ingående och utgående axeln på grund av varierande lastförhållanden minimeras. Vid nedväxlingsförfarandena enligt teknikens ståndpunkt får däremot den in- gående och utgående axeln i allmänhet låta sitt respektive dynamiska axial- tryck verka mot motstående ändväggar av ett växellådshus, så att växel- Iådshuset utböjs eller deformeras något under den axiella lasten och den ingående och utgående axeln därigenom skjuts isär något. Sådan förskjutning kan medföra förtida lagerbrott, speciellt under varierande lastförhållanden.

Axiell förskjutning nödvändiggör också en lite mera förlåtande växelenhets- konstruktion, vid vilken ett betydande kuggspel eller glapp ger en viss rörelse- frihet. Genom att istället låta motsatt riktade axialtryck verka mot samma ställe av en stödkonstruktion, blir det möjligt att åstadkomma ett axiellt stelt förhållande mellan den ingående och utgående axeln, så att den ingående och utgående axeln inte förflyttas i någon betydande utsträckning i axiell riktning iförhållande till varandra. Följaktligen kan en växelenhet med mindre glapp och därmed ökad livslängd byggas för ett sådant nedväxlingsför- farande. l hela denna beskrivning ska ”väsentligen motsatta riktningar” 10 15 20 25 30 35 3 uppfattas som riktningar som bildar en vinkel i förhållande till varandra på mer än 165°.

Enligt en utföringsform är nämnda axiellt stela stödkonstruktion en huvudaxiallageranordning, som förbinder den ingående och utgående axeln med varandra, så att axialtrycken åtminstone delvis tar ut varandra via huvud- axiallageranordningen. Huvudaxiallageranordningen kan innefatta ett eller flera axiallager, som är utformade som en "trycklageranordning”, dvs är ut- formade att stödja när den ingående och utgående axeln trycks mot varandra; som en "draglageranordning", dvs som stöd när den ingående och den ut- gående axeln dras isär; eller som en dubbelriktad lageranordning som stöd i båda axiella riktningar.

Enligt en utföringsform är den axiellt stela stödkonstruktionen en huvudaxiallagerhållare, som axiellt håller den ingående axeln och den ut- gående axeln, så att axialtrycken åtminstone delvis tar ut varandra via huvud- axiallagerhållaren. Huvudaxiallagerhållaren kan vara vilken som helst axiellt stel konstruktion som håller både den ingående axeln och den utgående axeln i respektive axiallager så att det blir möjligt att låta de respektive axial- trycken ta ut varandra. Huvudaxiallagerhållaren kan t ex vara en centralt placerad konsol i en växelenhet, varvid konsolen håller den ingående och utgående axeln på så sätt att den utgående axelns drivna kugghjul och den ingående axelns drivande kugghjul är placerade på ömse sidor om nämnda konsol. Den ingående respektive utgående axeln kommer därigenom att samtidigt dra eller samtidigt trycka från eller mot motsatta sidor av huvud- axiallagerhållaren, så att trycken åtminstone delvis tar ut varandra. Alternativt kan huvudaxiallagerhållaren utgöra en del av en ändvägg av ett växellådshus, i förhållande till vilken vägg den utgående axelns drivna kugghjul och den ingående axelns drivande kugghjul kan vara anordnade på samma sida. Vid en sådan lösning kommer en av nämnda axlar utöva en axiellt dragande kraft mot väggen, medan den andra axeln kommer att utöva en axiellt tryckande kraft, så att trycken åtminstone delvis tar ut varandra i väggen.

Enligt en utföringsform innefattar förfarandet överföring av nämnda rotationsrörelse via ett flertal mellanaxlar hos mellanaxelanordningen; och för varje mellanaxel hos mellanaxelanordningen, generering av ett axialtryck för ett drivande kugghjul, som är snedskuret och har en drivande kugghjul-kuggsnedvinkel; 10 15 20 25 30 35 4 generering av ett axialtryck för ett drivet kugghjul, som är snedskuret och har en drivet kugghjul-kuggsnedvinkel, varvid det drivna kugghjulets kuggsnedvinkel är större än det drivande kugghjulets kuggsnedvinkel; riktning av det drivande kugghjulets axialtryck i nämnda andra riktning; och riktning av det drivna kugghjulets axialtryck i nämnda första riktning, så att axialtrycken av det drivande respektive drivna kugghjulet hos varje mellan- axel åtminstone delvis tar ut varandra i nämnda mellanaxel. Genom att åtminstone en del av axialtrycken som påverkar mellanaxeln tar ut varandra, reduceras de resulterande sammantagna axiallasterna på en växelenhet.

Enligt en utföringsform innefattar mellanaxelanordningen ett flertal mellan- axlar, varvid axialtrycken för var och en av nämnda flertal mellanaxlar åtmins- tone delvis elimineras i varje mellanaxel i enlighet med de ovan beskrivna principerna.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen undanröjs eller åtminstone begränsas en del av eller samtliga ovannämnda problem med hjälp av en mobil växelenhet, som innefattar en utgående axel och en ingående axel, som är väsentligen parallell med den utgående axeln, varvid växelenheten är utformad att åstadkomma ett utväxlingsförhållande mellan den ingående axeln och den utgående axeln via en mellanaxelanordning, varvid den utgå- ende axeln är försedd med ett drivet kugghjul i ingrepp med ett drivande kugghjul hos mellanaxelanordningen, och varvid den ingående axeln är för- sedd med ett drivande kugghjul i ingrepp med ett drivet kugghjul hos mellan- axelanordningen, varvid utväxlingsförhållandet är skiljt från ett, så att ett kugghjul av den utgående axelns drivna kugghjul och den ingående axelns drivande kugghjul är inrättat att arbeta med ett förhållandevis lägre vrid- moment medan det andra kugghjulet är inrättat att arbeta med ett förhållande- vis högre vridmoment, varvid nämnda förhållandevis högre vridmoment är högre än nämnda förhållandevis lägre vridmoment; varvid den utgående axeln är lagrad i en utgående axel-huvudaxiallageranordning, som är monterad på en huvudaxiallagerhållare, och är anordnad att begränsa den axiella rörelsen av den utgående axeln i en första axiell riktning; varvid den ingående axeln är lagrad i en ingående axel-huvudaxiallager- anordning, varvid nämnda ingående axel-huvudaxiallageranordning är samlokaliserad med nämnda utgående axel-huvudaxiallageranordning på nämnda huvudaxiallagerhållare, varvid nämnda ingående axel-huvudaxial- lageranordning är inrättad att begränsa den axiella rörelsen av den ingående 10 15 20 25 30 35 5 axeln i en andra axiell riktning, vilken andra axiella riktning är väsentligen motsatt den första axiella riktningen; varvid huvudaxiallagerhållaren stelt förbinder nämnda utgående axel-huvudaxiallageranordning med nämnda ingående axel-huvudaxiallageranordning; varvid den utgående axelns drivna kugghjul är snedskuret i en första snedskärningsriktning; varvid den ingående axelns drivande kugghjul av är snedskuret i en andra snedskärningsriktning, vilken andra snedskärningsriktning är densamma som nämnda första snedskärningsriktning vid ett positivt utväxlingsförhållande och motsatt nämnda första snedskärningsriktning vid ett negativt utväxlingsförhållande, dvs när den ingående och utgående axeln roterar i olika riktningar; och varvid kugghjulet som är anordnat att arbeta med ett förhållandevis lägre vridmoment har en kuggsnedvinkel som överstiger kuggsnedvinkeln för kugghjulet som är anordnat att arbeta med ett förhållandevis högre vrid- moment.

När vridmomentet vid en sådan växelenhet tillförs den ingående axeln i en drivriktning, kommer axialtrycket som genereras av den utgående axelns drivna kugghjul att vara riktat i en första axiell riktning, riktad mot nämnda utgående axel-huvudaxiallageranordning. Axialtrycket som genereras av den ingående axelns drivande kugghjul kommer att vara riktat i en andra axiell riktning, som är väsentligen motsatt nämnda första axiella riktning. Följakt- ligen kommer den ingående och utgående axelns axialtryck att vara riktade i motsatta riktningar och utövas mot samma ställe, dvs där den ingående och den utgående axelns huvudaxiallageranordningar är förenade medelst huvud- axiallagerhållaren. Följaktligen kan en sådan växelenhet användas för genomförande av det ovan beskrivna förfarandet och omfattas således av samma uppfinningskoncept. Skillnaden mellan kuggsnedvinklarna kommer att medföra att storleken på trycken blir mera utjämnad, varigenom graden med vilken axlaltrycken åtminstone delvis tar ut varandra i huvudaxiallagerhållaren ökar. Den resulterande kraften på axiallagerhâllaren blir därmed begränsad.

Tack vare att den ingående och den utgående axeln är anordnade att utöva sitt respektive axialtryck mot samma axiellt stela ställe, reduceras axlarnas axiella rörelser. Därigenom möjliggörs mindre spel, vilket förlänger växelen- hetens livslängd. Dessutom reducerar den reducerade axiella rörelsen så kallad glidning, ett fenomen som förklaras närmare nedan. Liknande uttrycket ”väsentligen motsatta riktningar” ska uttrycket "väsentligen parallellt" tolkas som bildande av en vinkel på mindre än 15°. 10 15 20 25 30 35 6 Enligt en utföringsform är huvudaxiallagerhållaren fäst vid ett växel- lådshus. Därigenom kan huvudaxiallagerhållaren även överta funktionen att verka som ett radiellt stöd.

Enligt en utföringsform är nämnda utgående axel-huvudaxiailager- anordning inrättad på en första sida av huvudaxiallagerhållaren och nämnda ingående axel-huvudaxiallageranordning inrättad på en andra sida av huvud- axiallagerhållaren, varvid nämnda andra sida är motsatt nämnda första sida.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen undanröjes eller åtminstone begränsas delar av eller samtliga ovannämnda problem med hjälp av en mobil växelenhet infattande en ingående axel och en utgående axel, som är väsentligen parallell med den ingående axeln, varvid växelenheten är ut- formad att åstadkomma ett utväxlingsförhållande mellan den ingående axeln och den utgående axeln via en mellanaxelanordning, varvid den utgående axeln är försedd med ett drivet kugghjul i ingrepp med ett drivande kugghjul hos mellanaxelanordningen, och varvid den ingående axeln är försedd med ett drivande kugghjul i ingrepp med ett drivet kugghjul hos mellanaxelanord- ningen, varvid utväxlingsförhållandet är skiljt från ett så att ett kugghjul av den utgående axelns drivna kugghjul och den ingående axelns drivande kugghjul är inrättat att arbeta med ett förhållandevis lägre vridmoment och det andra kugghjulet med ett förhållandevis högre vridmoment, varvid det förhållandevis högre vridmomentet är högre än det förhållandevis lägre vridmomentet; varvid den ingående axeln är lagrad i den utgående axeln i en huvudaxiallager- anordning, som är inrättad att begränsa den ingående axelns axiella rörelse relativt den utgående axeln i en första axiell riktning; varvid den utgående axelns drivna kugghjul är snedskuret i en första snedskärningsriktning; varvid den ingående axelns drivande kugghjul är snedskuret i en andra sned- skärningsriktning, vilken andra snedskärningsriktning är detsamma som nämnda första snedskärningsriktning vid ett positivt utväxlingsförhållande och motsatt nämnda första snedskärningsriktning vid ett negativt utväxlings- förhållande; och varvid kugghjulet som är inrättat att arbeta med ett för- hållandevis lägre vridmoment har en kuggsnedvinkel som överstiger kugg- snedvinkeln av kugghjulet som är inrättat att arbeta med ett förhållandevis högre vridmoment. l en sådan växelenhet kommer, när vridmoment tillförs den ingående axeln i en ingångssriktning, axialtrycket som genereras av den utgående axelns drivna kugghjul att vara riktat i nämda första axiella riktning.

Det axiella trycket som genereras av den ingående axelns drivande kugghjul kommer att vara riktat i en andra axiell riktning, som är väsentligen motsatt 10 15 20 25 30 35 7 nämnda första axiella riktning. Följaktligen kommer den ingående och den utgående axelns axialtryck att vara motsatt riktade och utövas mot samma ställe, dvs där axlarna är förenade medelst huvudaxiallageranordningen. En sådan växelenhet kan användas för att genomföra det ovan beskrivna för- farandet och omfattas därför av samma uppfinningskoncept. Skillnaden mellan kuggsnedvinklarna kommer att medföra att tryckens storlek blir mera utjämnad, vilket medför att graden med vilken axialtrycken åtminstone delvis tar ut varandra i huvudaxiallageranordningen ökar. Det resulterande axial- trycket som verkar mot den ingående och den utgående axeln kan därigenom begränsas. Tack vare att den ingående och den utgående axeln är inrättade att utöva sitt respektive axialtryck på samma, väsentligen oeftergivliga huvud- axiallageranordning gör att axlarnas radiella rörelser reduceras. Detta gör det möjligt att arbeta med mindre kuggspel, varigenom växelenhetens livslängd ökas. Dessutom medför reducerad axiell rörelse reducerad glidning hos de rullande elementen i axiallagren.

Enligt en utföringsform är den utgående axeln inrättad på en första sida av huvudaxiallageranordningen och är den ingående axeln inrättad på en andra sida av huvudaxiallageranordningen, varvid den andra sidan är motsatt den första sidan.

Enligt en utföringsform av någon av de ovan beskrivna växelenheterna är varje huvudaxiallageranordning en dubbelriktad axiallageranordning för begränsning av den axiella rörelsen av den ingående respektive utgående axeln i två axiella riktningar. Därigenom tas axiella krafter uti huvudaxial- lagerhållaren eller i huvudaxiallagret, beroende på fallet, oberoende av rotationsriktningen eller växelenhetens ingående vridmoment.

Vid en utföringsform av någon av de ovan beskrivna växelenheterna är den ingående axeln ansluten till en roterande kraftkälla, såsom en elmotor eller en förbränningsmotor, för drivning av den ingående axeln i en ingående rotationsriktning, varvid snedskärningsriktningen för den utgående axelns drivna kugghjul är vald att åstadkomma utgående axel-axialtryck i nämnda första axialriktning när den kraftkällan överför vridmoment till den ingående axlen i nämnda ingångsriktning. Detta innebär implicit att den utgående axelns axialtryck därigenom utövas i nämnda andra axialriktning, väsentligen motsatt nämnda första axialriktning. Genom anslutning av växelenheten till en kraftkälla för mottagning av rotationskraft i huvudsak i nämnda första ingångs- riktning, blir det möjligt att utforma växelenheten så att den tål ett större vrid- moment i den förutbestämda ingångsriktningen än i en rotationsriktning mot- 10 15 20 25 30 35 8 satt nämnda ingångsriktning. På så sätt kan vikt sparas och konstruktionen göras enklare, eftersom trycklagret (-en) kan vara enkelriktat (-de) och/eller husväggarna kan göras tunnare.

Enligt en utföringsform av någon av de ovan beskrivna växelenheterna är den ingående och den utgående axeln axiellt förbelastade i en förbelast- ningsanordning. Var och en av den ingående och den utgående axeln kan vara förbelastad i en förbelastningsanordning antingen mellan ett par ytter- ligare förbelastningslager eller mellan en huvudaxiallageranordning och ett ytterligare förbelastningslager. I det senare fallet har huvudaxiallageranord- ningen den dubbla funktionen att ta ut dynamiska axiallaster och att fungera som ett av förbelastningslagren av en förbelastningsanordning. De ytterligare förbelastningslagren kan vara placerade t ex vid respektive ändvägg av ett växellådshus. Genom riktning av det dynamiska axialtrycket mot ett enda, axiellt stelt ställe, där trycken åtminstone delvis tar ut varandra när växel- enheten drivs i en framåtriktad, högbelastad drivriktning, kan storleken på förbelastningskraften väljas friare och med högre noggrannhet. När koniska rullager används, reducerar noggrann axiell förbelastning glidning och ser till att en större del av lagrens rullande element är i kontakt med lagrens inner- och ytterbanor under en större del av varje varv av respektive axel, varige- nom den axiella lasten kan fördelas bättre mellan de rullande elementen. Av detta skäl har ett korrekt förbelastat axiallager generellt en förväntad större livslängd än ett icke-förbelastat axiallager. Ett alltför högt förbelastat axial- lager har dock generellt en förväntad kortare livslängd än ett icke-förbelastat lager. Genom att eliminera en betydande del av de dynamiska axialkrafterna kan axlarnas förbelastning hållas på en lägre, mera konstant och mera noggrant valbar nivå. Dessutom kan vilket som helst hus eller vilken som helst stödkonstruktion, som uppbär de förbelastade trycklagren, dimension- eras tillräckligt styvt för den statiska förbelastningen utan att bli överdrivet tung, vilket hade varit fallet om den hade behövt ta upp även stora dynamiska axialtryck som härrör från de snedskurna kugghjulens drift. Det blir också möjligt att anordna de förbelastade trycklagren i en flexibel hållare, så att en vald, konstant axiell förbelastningskraft åstadkommes. Därutöver medför axiell förbelastning även en viss reducering av respektive axels axial- och radialrörelser, varigenom den förväntade livslängden ökar.

Enligt en utföringsform av någon av de ovan beskrivna växellådorna är den ingående axeln och den utgående axeln väsentligen koncentriska. På så sätt kommer endast ett minimalt tvärriktat vridmoment att påverka huvudtryck- 10 15 20 25 30 35 9 lagret (huvudaxiallagerhållaren), och en minimal böjningskraft att påverka den utgående axeln. I hela denna beskrivning ska ”väsentligen koncentrisk" tolkas som att en central geometrisk axel av åtminstone endera den ingående axeln eller den utgående axeln sträcker sig genom en yta som definieras av de yttre gränserna av ett axiallager som uppbär den andra axeln.

Enligt en utföringsform av någon av de ovan beskrivna växellådorna har den utgående axelns drivna kugghjul en utgående axel-drivet kugghjul- delningsdiameter Doiii och en utgående axel-drivet kugghjul-kuggsnedvinkel *lloiii ; varvid den ingående axelns drivande kugghjul har en ingående axel- drivande kugghjul-delningsdiameter Dii, och en ingående axel-drivande kugghjul-kuggsnedvinkel Win; och varvid den utgående axelns drivna kugghjul och den ingående axelns drivande kugghjul uppfyller ett förhållande Dintan lpout: DOM tan *Pin O.2 tot där lioi är växelenhetens utväxlingsförhållande. På så sätt kan den resulteran- de axialkraften reduceras ytterligare. Företrädesvis gäller Dintan Wow Dout: tan Win O.5 tot så att de ingående och utgående axialtrycken tar ut varandra i ännu större utsträckning i huvudaxiallagret eller huvudaxiallagerhållaren beroende på fallet ifråga.

Enligt en utföringsform av vilken som helst ovan beskriven växelenhet innefattar mellanaxelanordningen ett flertal väsentligen parallella mellanaxlar, som är seriekopplade, varvid varje mellanaxel är försedd med ett snedskuret drivande kugghjul och ett snedskuret drivet kugghjul, varvid varje mellanaxels drivna kugghjul är vänt åt samma håll som samma mellanaxels drivande kugghjul. På så sätt tar axialtrycken vid varje mellanaxel åtminstonde delvis ut varandra i form av en tryckande eller dragande axialkraft i varje mellanaxel.

Företrädesvis omfattar varje mellanaxel av nämnda flertal mellanaxlar ett drivande kugghjul, som har en drivande kugghjul-delningsdiameter Diiiivevi och en drivande kugghjul-kuggsnedvinkel Wiiiive, i; och ett drivet kugghjul, som har en drivet kugghjuI-delningsdiameter Ddiiiieiii och en drivet kugghjul-kuggsned- vinkel Wdiiveiii , varvid drivet kugghjul-kuggsnedvinkeln Wdiiveii, i skiljer sig från drivande kugghjul-kuggsnedvinkeln Wiiiive, i; och 10 15 20 25 30 35 10 Û-2< KDarive, ftafl llJdriven, i)/(Ddriven, ftan ll-ldrive, i)| < 5- Under dessa särskiljda förhållanden gäller att axialtryckskomponent- erna som påverkar varje mellanaxel tar ut varandra i en ännu större utsträck- ning. Ännu hellre gäller, 0-5< KDdrive, iirtan Wdriven. Û/(Ddriven, iaktan Wdrive, < 2, så att större delen av axialtryckskomponenterna som påverkar varje mellan- axel upphävs. Det inses att Wdﬂven inte behöver vara identiskt med Wd,h,en,i-1 ; detta kan vara fallet t ex om axlarna ifråga inte är exakt parallella.

Enligt en utföringsform av vilken som helst ovan beskriven våxelenhet är växelenheten en nedväxlingsväxelenhet. Och enligt en utföringsform av vilken som helst ovan beskriven växelenhet har växelenheten ett utväxlings- förhållande mellan den ingående axeln och den utgående axeln på 30:1 eller mindre. Företrädesvis ligger utväxlingsförhållandet i området 2021 to 0.5:1 och ännu hellre i området 1511 till 0.5:1. De häri beskrivna växelenhetslös- ningarna är särskilt väl lämpade för stora utgående vridmoment hos en nedväxlingsväxelenhet och/eller en växelenhet med ett högt utväxlingsför- hållande.

Enligt en utföringsform av vilken som helst ovan beskriven våxelenhet har växelenheten ett fast utväxlingsförhållande. En sådan konstruktion är relativt kompakt och tillförlitlig, vilket gör den särskilt väl lämpad för elfordon, som har elmotorer som inte behöver möjligheten att kunna variera utväxlings- förhållandet mellan elmotorn och drivhjulen.

Enligt en annan utföringsform har växelenheten ett variabelt utväxlings- förhållande. En sådan våxelenhet är särskilt väl lämpad för elfordon med hög topphastighet och för fordon med förbränningsmotor.

Enligt en utföringsform är den utgående axelns drivna kugghjul axiellt fast på den utgående axeln och är den ingående axelns drivande kugghjul axiellt fast på den ingående axeln.

Enligt en utföringsform är hos varje mellanaxelanordning mellanaxelns drivna kuddhjul axiellt fast i förhållande till mellanaxelns drivande kugghjul.

Enligt en utföringsform uppfyller för varje axel av växelenheten det vinkelmässiga axelglappet 95 i förhållande till en annan axel av växelenheten förhållandet eS där nG representerar antalet kuggar av ett kugghjul på nämnda axel, vilket kugghjul är i ingrepp med ett kugghjul på nämnda andra axel. 10 15 20 25 30 35 11 Enligt en utföringsform avsmalnar den utgående axeln inåt i riktning mot en huvudaxiallageranordning.

Kort beskrivning av ritninqarna Ovanstående och ytterligare ändamål med, särdrag av och fördelar med föreliggande uppfinning förklaras närmare nedan i den illustrerade och icke-begränsade noggranna beskrivningen av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka lika- dana hänvisningssiffror används för beteckning av liknande element, varvid: Fig 1 är en schematisk sidovy av ett elektriskt drivet fordon; Fig 2 är en schematisk sidovy av drivenheten för det elektriska fordonet i fig 1; Fig 3 är en schematisk perspektivvy av växeln av en mobil växelenhet; Fig 4 är en schematisk vy ovanifrån i sektion av en mobil växelenhet innefattande växeln ifig 3; Fig 5a är en schematisk sidovy i tvärsektion längs linjen V-V av växel- enheten i fig 4; Fig 5b är en förstorad vy av området i ﬁg 5a som deﬁnieras av en streckad rektangel; Fig 6a är en schematisk tvärsektionsvy av en andra utföringsform av en växelenhet; Fig 6b är en förstorad vy av området i fig 6a som definieras av en streckad rektangel; F ig 7a är en schematisk sidovy i tvärsektion av en tredje utföringsform av en växelenhet; Fig 7b är en förstorad vy av området i fig 7a som defineras av en streckad rektangel; Fig 8a är en schematisk vy ovanifrån i tvärsektion av en fjärde utföringsform av en växelenhet; och Fig 8b är en schematisk sidovy i tvärsektion längs linjen B-B av växel- enheten i ﬁg 8a.

Fig 9a är en schematisk sidovy a en femte utföringsform av en växelenhet; Fig 9b är en schematisk sidovy i tvärsektion av växelenheten ifig 9a. 10 15 20 25 30 35 12 Noggrann beskrivninq av de exemplifierande utförinqsformerna Mobila fordonsväxelenheter enligt teknikens ståndpunkt har en del svagheter. T ex utsätts axlarna i en mobil fordonsväxelenhet för axialtryck, som tas upp av axiallager i växellådshuset. En elmotor överför exempelvis mycket höga vridmomentsnivåer till växelenheten redan vid låga varvtal; följaktligen kan den radiella och den axiella lasten på den ingående axelns lager vara mycket höga. Den höga lasten kan få växellådshuset att flexa eller ge efter, vilket medför ökat axiellt Iagerspel och gör ett väsentligt kuggspel nödvändigt. Sådant axiellt spel kan begränsa livslängden av den mobila fordonsväxelenheten; följaktligen måste växellådshuset utformas så att det kan ta upp betydande krafter, vilket gör det tungt.

Axialtryckets riktning varierar med lastförhållandet för den mobila fordonsväxelenheten; axiellt obegränsade axlar kan därför förflyttas i den axiella riktningen beroende på varvtalet och vridmomentet som överförs av elmotorn. I ett lager kan kontaktförlust mellan rullelementen och en lagerbana medföra en intermittent, glidande kontakt mellan lagerbanan och rullelemen- ten. Detta fenomen kallas glidning och kan medföra ökat lagerslitage. Dess- utom kan alternerande torsionstransienter, som uppstår på grund av stort spel, dvs avstånd mellan kuggarna på kugghjul, som är i ingrepp med varandra, också bidraga till förkortning av livslängden av en mobil fordons- växelenhet. lfig 1 visas schematiskt ett motorfordon 10, som innefattar en fordons- kropp 12 och en drivenhet 14. Drivenheten 14 innefattar en motor 16. Motorn 16 kan exempelvis vara en elmotor, en deplacementsmaskin, som t ex en förbränningsmotor, såsom en bensin- eller dieselmotor, eller en dynamisk motor, såsom en jetmotor. Drivenheten 14 innefattar dessutom ett energi- lagringssystem 18, som kan vara ett batteripaket, om motorn 16 är en elmotor, eller en bränsletank, om motorn 16 är en förbränningsmotor, en drivaxel 20 för överföring av rotation till fordonets 10 hjul 22 och en mobil fordonsväxelenhet 24, som förbinder motorn 16 med drivaxeln 20. En typisk rotationshastighet för motorn 16 kan t ex ligga mellan 1 000 och 20 000 rpm.

I fig 2 visas den mobila fordonsväxelenheten 24 schematiskt. Motorn 16 är kopplad till drivhjulen 22 (fig 1) via växelenheten 24, som växlar ned motorns 16 höga rotationshastighet till en lägre hastighet för drivaxeln 20, och till drivhjulen 22. En utgående växelenhetsaxel 26 förbinder växelenheten 24 med drivaxeln 20 och drivhjulen 22 och åstadkommer en långsam rotations- rörelse med högt vridmoment i en drivriktning 19 hos drivhjulen 22, som 10 15 20 25 30 35 13 omvandlar rotationsrörelsen till en framåtrörelse av fordonet 10. En ingående växelenhetsaxel 28 förbinder motorn 16 med växelenheten 24 och åstadkom- mer en höghastighetsrotationsrörelse med lågt vridmoment för växelenheten 24.

Typiskt kan drivhjul 22 vara utformade att arbeta med en rotations- hastighet på mellan 100 och 5000 rpm (varv i minuten). Det totala utväxlings- förhållandet lm för växelenheten 24 kan definieras som den nominella rota- tionshastigheten för den ingående axeln 28 delad med den nominella rota- tionshastigheten för den utgående axeln 26, när de båda axlarna 28, 26 betraktas i en riktning från den ingående axeln 28 till den utgående axeeln 26.

När den ingående axeln 28 roterar i en riktning, och den utgående axeln 26 roterar i samma riktning, dvs förtecknet för den ingående axelns 28 rotation är detsamma som förtecknet för den utgående axelns 26 rotation, kommer det totala utväxlingsförhållandet lm vara positivt (delning av tal med samma för- tecken), och när den ingående axeln 28 roterar i en riktning och den utgående axeln 26 roterar i en annan riktning, dvs förtecknet för den ingående axelns 28 rotation skiljer sig från förtecknet för den utgående axelns 26 rotation, kommer det totala utväxlingsförhållandet lm vara negativt (delning av tal med olika förtecken). Följaktligen kommer det totala utväxlingsförhållandet lm för växelenheten företrädesvis vara +/-30:1 eller lägre.

I ﬁg 3 visas växelenhetens 24 växel mera detaljerat. Den utgående axeln 26 är kopplad till den ingående axeln 28 via en mellanaxelanordning 29, som innefattar en första mellanaxel 30 och en andra mellanaxel 32, som är seriekopplade. Den utgående axeln 26 är försedd med ett drivet kugghjul 34, som ingriper med ett drivande kugghjul 36 på den första mellanaxeln 30. Den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 har en större delningsdiameter Dom än den motsvarande delningsdiametern Dd,i,,e_1 av den första mellanaxelns 30 drivande kugghjul 36, så att ingreppet vid den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 med mellanaxelns 30 drivande kugghjul 36 medför en första ned- växling, med utväxlingsförhållandet l1, av rotationshastigheten från den första mellanaxeln 30 till den utgående axeln 26.

Den första mellanaxeln 30 är försedd med ett drivet kugghjul 38, som ingiper med ett drivande kugghjul 40 på den andra mellanaxeln 32. Den första mellanaxelns 30 drivna kugghjul 38 har en större delningsdiameter Ddñvenﬂ än den motsvarande delningsdiametern Ddﬁve, 2 av den andra mellanaxelns 32 drivande kugghjul 40, så att ingreppet av den första mellanaxelns 30 drivna kugghjul 38 med mellanaxelns 32 drivande kugghjul 40 medför en andra ned- 10 15 20 25 30 35 14 växling, med utväxlingsförhållandet l2, av rotationshastigheten från den andra mellanaxeln 32 till den första mellanaxeln 30.

Den andra mellanaxeln 32 är försedd med ett drivet kugghjul 42, som ingriper med ett drivande kugghjul 44 på den ingående axeln 28. Den andra mellanaxelns 32 drivna kugghjul 42 har en större delningsdiameter Ddﬂven, 2 än den motsvarande delningsdiametern Dm av den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44, så att ingreppet för den andra mellanaxelns 32 drivna kugghjul 42 med den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 medför en tredje ned- växling, med utväxlingsförhållandet lg, av rotationshastigheten från den ingå- ende axeln 28 till den andra mellanaxeln 32. Följaktligen innefattar växel- enheten 24 tre växelsteg med utväxlingsförhållandena l1, lg, l3, vilket ger ett totalt utväxlingsförhållande lm, = l1*l2*l3 från den ingående axeln 28 till den utgående axeln 26. l fig 4 visas växelenheten 24 anordnad i ett våxellådshus 45.

Den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 är ett i en snedskärnings- riktning snedskuret kugghjul, vilken snedskärningsriktning i detta exempel är höger riktning, varvid höger riktning är definierad som så att kuggarna vrids medurs med ökande avstånd från en betraktare som tittar längs den geome- triska axeln AW, för den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34. Den utgå- ende axelns 26 drivna kugghjul 34 har dessutom en kuggsnedvinkel Wout, som är definierad som värdet utan förtecken för vinkeln som bildas mellan en tangent mot kugghjulets snedskärning vid delningscirkeln och riktningen för den centrala geometriska axeln AW, för det drivna kugghjulet 34.

Den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 är ett i en andra sned- skärningsriktning snedskuret kugghjul, varvid nämnda andra snedskärnings- riktning i detta exempel är vänster riktning, varvid vänster riktning är defini- erad som så att kuggarna vrids moturs med ökande avstånd från en be- traktare som tittar utmed den geometriska axeln Am för den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44. Den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 har dessutom en kuggsnedvinkel Win, definierad som värdet utan förtecken för vinkeln som bildas mellan en tangent mot kugghjulets snedskärning vid del- ningscirkeln och riktningen för den centrala geometriska axeln Am för det drivande kugghjulet 44. Samma definition för kuggsnedvinkeln gäller, mutatis mutandis, för växelenhetens 24 andra snedskurna kugghjul.

När den utgående axeln 26 roteras i drivriktningen 19 (fig 3), vilken drivriktning är medurs sett i riktningen för den centrala geometriska axeln AW, för den utgående axeln 26 i riktning mot den ingående axeln 28, kommer den 10 15 20 25 30 35 15 utgående axelns 26 snedskurna drivna kugghjul 34, som är axiellt fast på den utgående axeln 26, åstadkomma ett axialtryck F1 som verkar mot den utgå- ende axeln 26. På grund av snedskärningsriktningen av den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 blir axialtrycket F1 riktat mot den ingående axeln 28.

Den ingående axelns 28 drivna kugghjul 44, som via nämnda första och andra mellanaxel 30, 32 kommer att rotera i en ingångsriktning 47 (fig 3) motsatt drivriktningen 19, kommer att generera ett axialtryck F2. Den ingå- ende axelns 28 drivande kugghjul 44 är axiellt fast på den ingående axeln 28, så att axialkraften F2 kommer att verka mot den ingående axeln 28. På grund av snedskärningsriktningen av den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 kommer axialtrycket F2 att vara riktat mot den utgående axeln 26.

Axialtryckens F1, F2 riktningar är illustrerade med hjälp av pilar.

Den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28 är koncentriska och möts ien huvudaxiallagerhållare 50. Vid huvudaxiallagerhållaren 50 är den utgående och ingående axeln 26, 28 lagrade på ett sätt som beskrivs närmare nedan. Huvudaxiallagerhållaren 50 är fäst på växellådshuset 45 på ett icke roterande sätt och bildar i detta särskilda exempel en konsol för fast- hållning av den utgående axeln 26 på en första utgångssida 52 av denna och den ingående axeln 28 på en andra ingångssida 54 av denna. Huvudaxial- lagerhållarens 50 utgångssida 52 är motsatt ingångssidan 54.

Huvudaxiallagerhållaren 50 utgör en axiellt stel stödkonstruktion, i vilken den utgående och ingående axeln 26, 28 är lagrade för överföring av axialtrycken F1, F2 därtill. Tack vare att snedskärningsriktningarna av den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 och den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 är riktade så att de respektive axialtrycken F 1, F2 är riktade i mot- satta riktningar, kommer axialtrycken F1, F2 delvis ta ut varandra i huvud- axiallagerhållaren 50. Detta minskar rörelsen av utgående och den ingående axeln 26, 28 och av deras tillhörande kugghjul 34, 44, vilket i sin tur möjliggör mindre kuggspel. Och tack vare att den utgående och ingående axeln 26, 28 är koncentriska, kommer axialtrycken F1, F2 inte att medföra något väsentligt tvärriktat vridmoment eller någon väsentlig tvärriktad böjningskraft mot huvud- axiallagerhållaren 50 eller mot axlarna 26, 28 själva.

När vridmoment överförs till den ingående axeln 28 i ingångssrikt- ningen 47 (fig 3), tar axialtrycken F1, F2 ut varandra som tryckkraft när den utgående och ingående axeln 26, 28 möts i huvudaxiallagerhållaren 50. Vid normal drift av ett fordon 10 (fig 1) är det genomsnittliga och momentana vrid- momentet som tillförs den mobila fordonsväxelenheten 24 typiskt större i 10 15 20 25 30 35 16 ingångsriktningen 47, dvs i framåtriktningen, än i den motsatta riktningen.

Den motsatta riktningen kan t ex användas när fordonet 10 (fig 1) ska backas.

Backning av ett elektriskt drivet fordon kan åstadkommas genom enkel växling av elmotorns rotationsriktning till en riktning motsatt ingångsriktningen 47. Backning av fordonet sker normalt under mycket kort tid och vid förhål- landevis låg last. Följaktligen behöver den mobila växelenheten 24 inte nöd- vändigt vis utformas så att den kan ta upp stora axialtryck i motsatta rikt- ningar, dvs tryck som verkar för att pressa den utgående axeln 26 bort från den ingående axeln 28.

Enligt ovanstående deﬁnition av utväxlingsförhållandet lm kommer de motsatta rotationsriktningarna för den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28 att medföra ett negativt totalt utväxlingsförhållande lm. l syfte att åstadkomma ett axialtryck F2 för en utgående axel i en riktning motsatt ett axialtryck F1 för den ingående axeln gäller generellt att den andra snedskär- ningsriktningen, vilken andra riktning motsvarar den ingående axelns 28 rota- tionsriktning, bör vara detsamma som den första snedskärningsriktningen, vilken första riktning motsvarar den utgående axelns 26 rotationsriktning, för ettjämt antal mellanaxlar i serie mellan den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28. För ett udda antal mellanaxlar i serie mellan den utgå- ende axeln 26 och den ingående axeln 28 bör den andra snedskärnings- riktningen vara densamma som den första snedskärningsriktningen. För en medurs drivriktning 19 för den utgående axeln 26, sett i den axiella riktningen mot den ingående axeln 28, gäller dessutom att för den utgående axeln 26 ett åt höger snedskuret drivet kugghjul 34 bör väljas för att åstadkomma axial- tryck F1, F2 som möts vid huvudaxiallagerhållaren 50. För en moturs riktad drivriktning 19 för den utgående axeln 26, bör för den utgående axeln 26 ett åt vänster skuret drivet kugghjul 34 väljas för att åstadkomma axialtryck F1, F2 som möts vid huvudaxiallagerhållaren 50.

Företrädesvis uppfyller den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 och den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 förhållandet Dmtan *Pom < 5 (1) Dom tan “Ifl-n Det har visat sig att en betydande del av den utgående och den in- gående axelns 26, 28 axialtryck F 1, F2 tar ut varandra om detta förhållande är uppfyllt.

Mera föredraget gäller 0.2 < Im, 10 15 20 25 30 17 Din tan Tou, I 2, 2 mt Dout tan qjin < ( ) 0.5 < och idealt gäller 3,, (3, Dom tan *Pin så att en i det närmaste komplett axialtrycksbalans föreligger mellan F1 och F2. På så sätt kan de axiella krafterna som den ingående och den utgående axeln 28, 26 utövar mot växellådshusets axiella ändväggar väsentligen elimineras. Fackmannen inser att förhållandena (1)-(3) ovan också kan varieras i syfte att kompensera för friktion i den mobila växelenheten 24.

Enligt ett speciﬁkt exempel som uppfyller samtliga förhållanden ovan för en mobil fordonsväxelenhet 24 som har ett totalt utväxlingsförhållande lm på 2,5:1, kan den utgående axelns 26 drivna kugghjul ha en delningsdiameter Dom på 110 mm och en kuggsnedvinkel Wout på 12°, medan den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 kan ha en delningsdiameter Dm på 60 mm och en kuggsnedvinkel *Pin på 16°.

I syfte att åstadkomma en minimal total kraft mot växellådshuset 45, kan även mellanaxelanordningens 29 mellanaxlar 30, 32 (fig 3) balanseras axiellt. Detta kan åstadkommas genom att varje mellanaxel 30, 32 förses med ett respektive drivet kugghjul och ett respektive drivande kugghjul snedskurna i samma snedskärningsriktning, företrädesvis med en större kuggsnedvinkel hos respektive kugghjul med större delningsdiameter än hos respektive kugg- hjul med mindre delningsdiameter. l den som exempel visade mobila fordons- växelenheten 24 i ﬁg 4 har den första mellanaxelns 30 drivande kugghjul 36 en drivande kugghjul-kuggsnedvinkel Wdﬁveﬂ och det drivna kugghjulet 38 en drivet kugghjul-kuggsnedvinkel Wdﬂvenﬂ riktad i samma snedskärningsriktning som hos det drivande kugghjulet 36. När den utgående axeln 26 roteras i nämnda drivriktning 19 kommer därigenom åtminstone en del av axialtrycken som genereras av den första mellanaxelns 30 snedskurna kugghjul 36, 38 tas ut som en dragkraft i den första mellanaxeln 30. Det drivna kugghjulets 36 delningsdiameter Ddﬂvem är större än det drivande kugghjulets 38 delnings- diameter Ddﬁve, 1; följaktligen överstiger företrädesvis ingående axel-kugg- snedvinkeln Wdﬂve; utgående axel-kuggsnedvinkeln Wdriven, 1, så att den axiella balansen förbättras ytterligare.

Företrädesvis gäller för varje mellanaxelanordning 0-2< |(Ddrive,i*tafï llldriven,Û/(Ûdriveimftan l-lJarive,i)| < 5, (4) 10 15 20 25 30 35 18 där i den specifika utföringsformen i fig 4 i=1 representerar de respektive egenskaperna Ddriven, 1, Wdmenj, Ddnvm och llldﬂve, 1 för den första mellanaxeln 30 och i=2 representerar respektive egenskaper för den andra mellanaxeln 32.

Mera föredraget gäller 0-5< KDdrive, ffan llluriven, Ö/(Ûdriven, fia" llldrive, i)| < 2» (5) och idealt gäller KDdrive, iictan Wdriven, Ö/(Ddriven, man l-Udrive, 31 - (6) Under dessa förhållanden kan mellanaxlarna 30, 32 balanseras helt iden axiella riktningen, och deras lagring kan ske utan axiallager, dvs de kan lagras för huvudsakligt stöd endast iden radiella riktningen.

Som ett specifikt exempel som uppfyller samtliga villkor ovan kan i den mobila fordonsväxelenheten 24 i fig 3 den första mellanaxelns 30 drivna kugghjul 36 ha en delningsdiameter Ddﬂvem på 550 mm och en kuggsned- vinkel Wd,i,,en_1 på 2,5°; den första mellanaxelns 30 drivande kugghjul 36 ha en delningsdiameter Dd,ive_1 på 80 mm och en kuggsnedvinkel llld,ive_1 på 15°; den andra mellanaxelns 32 drivande kugghjul 40 ha en delningsdiameter Dd,ive_ 2 på 75 mm och en kuggsnedvinkel Wdﬂthï 2 på 15°; och den andra mellanaxelns 32 drivna kugghjul 42 ha en delningsdiameter Ddﬂven, 2 på 80 mm och en kuggsnedvinkel Wdﬂven; på 16°. l fig 5a, som visar sektionen V-V längs den centrala geometriska axeln Aout i fig 4, visas en exemplifierande lagring av den utgående och den in- gående axeln 26, 28, och i den förstorade vyn ifig 5b visas detaljer av hur axlarna 26, 28 är lagrade i huvudaxiallagerhållaren 50. Den utgående axeln 26 är lagrad i huvudaxiallagerhållaren 50 i en utgående axel-huvudaxiallager- anordning 56, som innefattar ett första axiallager, i form av ett första koniskt rullager 58, och ett andra axiallager, i form av ett andra koniskt rullager 60.

De båda koniska rullagren 58, 60 är koniska åt olika håll, så att de tillsam- mans bildar en dubbelriktad axiallageranordning, dvs utgående axel-axial_ lageranordningen 56 är anordnad att ta upp betydande axiella krafter i båda axialriktningar.

På motsvarande sätt är den ingående axeln 28 lagrad i huvudaxial- lagerhållaren 50 i en ingående axel-huvudaxiallageranordning 62, som också innefattar två koniska rullager 64, 66, som är koniska i motsatta riktningar och på så sätt bildar en dubbelriktad axiallageranordning. De utgående och ingå- ende axel-huvudaxiaIlageranordningarna 56, 62 är samlokaliserade på 10 15 20 25 30 35 19 huvudaxiallagerhållaren 50, som förbinder huvudaxiallageranordningarna 56, 62 på ett axiellt stelt sätt.

Tack vare att den utgående och den ingående axelns huvudaxiallager- anordningar 56, 62 är dubbelriktade tas, när ett vridmoment tillförs den in- gående axeln 28 i en riktning motsatt nämnda ingångsriktning 47, axialtrycken F 1, F2 ut som en dragkraft i huvudaxiallagerhållaren 50. På så sätt reduceras de axiella krafterna mot växellådshusets 45 axiella ändväggar 78, 80 obero- ende av den ingående axelns 28 arbetsriktning.

Ett extralager 68 stöder den utgående axeln 26 i radialriktningen. Efter- som utgående axel-huvudaxiallageranordningen 56 är dubbelriktad och åstadkommer allt axiellt stöd som behövs, behöver extralagret 68 inte utfor- mas för att ge något axiellt stöd. Följaktligen kan extralagret 68 vara ett enkelt, radiellt stödjande lager av den t ex cylindriska, icke koniska rullager- typen.

Alternativt kan extralagret 68 också vara ett axie|lt axiallager, tex av konisk rullagertyp, som stöder den utgående axeln 26 i en axialriktning. På så sätt kan extralagret 68 användas som ett förbelastningslager för axiell förbe- lastning av den utgående axeln 26 mellan extralagret 68 och utgående axel- huvudaxiallageranordningen 56. Vid en sådan lösning bildar extralagret 68 och utgående axel-axiallageranordningen 56 tillsammans en förbelastnings- anordning, som permanent kan hålla den utgående axeln 26 under drag- eller tryckbelastning. På så sätt kan utgående axel-huvudaxiallageranordningens 56 livslängd ökas. Dessutom kan ett minimalt kuggspel byggas in i de möt- ande kuggarna av den mobila fordonsväxelenhetens 24 kugghjul, så att hela växelenhetens 24 livslängd ökas. Även den ingående axeln 28 kan förbelastas med hjälp av en för- belastningsanordning som bildas av ett extra axiellt axiallager 70 och ingående axel-huvudaxiallageranordningen 62. Det är också möjligt att noggrant förbelasta mellanaxlarna 30, 32, som kan vara axiellt balanserade i linje med vad som beskrevs ovan under hänvisning till fig 4 med hjälp av lik- nande förbelastningsanordningar med axiallager.

I fig 6a-b visas en alternativ lagerlösning för den mobila fordonsväxel- enheten 24, vid vilken lösning den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28 är anordnade att överföra axialtryck F1, F2 till varandra på ett mera direkt sätt. I det särskilda i fig 6a-b visade exemplet är den ingående axeln 28 lagrad i den utgående axeln 26 via en huvudaxiallageranordning 156, som tillåter den utgående och den ingående axeln 26, 28 att rotera oberoende av 10 15 20 25 30 35 20 varandra. Huvudaxiallageranordningen 156 innefattar ett första koniskt rullager 158 och ett andra koniskt rullager 160, som är anordnade i ett axiellt urtag 174 i den utgående axeln 26. De båda koniska rullagren 158, 160 är koniska i olika riktningar, så att de tillsammans bildar en dubbelriktad axial- lageranordning. På så sätt möts den utgående och den ingående axelns 26, 28 axialtryck F1, F2 och tar åtminstone delvis ut varandra vid huvudaxial- lageranordningen 156 oberoende av den ingående axelns 28 ingångssrikt- ning. Huvudaxiallageranordningen 156 bildar således en axiellt stel stöd- konstruktion för oeftergivlig upptagning av axiella krafter från både den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28.

Den utgående axeln 26 är lagrad i ett extralager 176, som är monterat i en lagerhållare 150. Extralagret 176 behöver inte vara ett axiallager, eftersom axialtrycket huvudsakligen kommer att tas upp av huvudaxiallageranord- ningen 156. På samma sätt som beskrevs ovan med hänvisning till ﬁg 5a-b kan extralagret 176 alternativt dock också vara ett axiallager, som kan användas för förbelastning av den utgående axeln 26 mot exempelvis ett andra extralager 68.

Varken lagerhållaren 150 eller det däri monterade extralagret 176 behövs för balansering av de dynamiska axialtrycken som uppstår när växelenheten arbetar; de kan således undvaras och det radiella stödet åstadkommas med hjälp av andra medel som fackmannen har till sitt för- fogande.

Som ett alternativ till integrering i den mobila fordonsväxelenheten 24 av en huvudaxiallageranordning 156 som är dubbelriktad, kan det för en växelenhet, som är avsedd för en lösning, i vilken den i huvudsak utsätts för höga vridmoment i en enda, förutbestämd ingångsriktning 47 (fig 3), räcka att använda en enkelriktad huvudaxiallageranordning i enlighet med beskriv- ningen ovan.

I fig 7a-b visas en ytterligare alternativ utföringsform av den mobila fordonsväxelenhetens 24 lager, vid vilken utföringsform den utgående axeln 26 är ihålig och huvudaxiallageranordningen 156 är placerad långt in i urtaget 174 i den utgående axeln 26. Även om i fig 7a axialtrycket F1 visas på den ingående axeln 28, inses det att axialtrycket F 1 verkar mot den ihåliga utgå- ende axeln 26 som omger den ingående axeln 28.

Vid lösningen ifig 7a-b är den utgående och den ingående axeln förbundna med varandra via en huvudaxiallageranordning 156, via vilken axlarnas 26, 28 axialtryck F1, F2 tar ut varandra. Som ett alternativ (ej visat) 10 15 20 25 30 35 21 kan dock den utgående axeln 26 vara lagrad i växellådshusets 45 axiella änd- vägg 178 i en utgående axel-huvudaxiallageranordning, som är utformad att överföra axialtryck från den utgående axeln 26 till den axiella ändväggen 178.

På motsvarande sätt kan den ingående axeln 28 vara lagrad i samma axiella ändvägg 178 av växellådshuset 45 i en ingående axel-huvudaxiallageranord- ning, som är utformad att överföra axialtryck från den ingående axeln 28 till den axiella ändväggen 178. Vid en sådan lösning bildar växellådshusets 45 axiella ändvägg 178 en huvudaxiallagerhållare på ett sätt som liknar det som beskrevs ovan under hänvisning till fig 5a-b. En sådan lösning skulle dock skilja sig från anordningen i fig 5a-b genom att den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 och den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 skulle vara placerade på samma sida om huvudaxiallagerhållaren, så att endera utgå- ende axel- eller ingående axel-huvudaxiallageranordningen skulle uppta en axiell tryckkraft, medan den andra skulle uppta en axiell dragkraft när växel- enheten 24 arbetar.

I fig 8a-b visas en alternativ lösning för mellanaxlarna, vid vilken lös- ning den mobila fordonsväxelenheten 24 innefattar en första mellanaxel- anordning 29 och en andra mellanaxelanordning 29”. Vardera mellanaxel- anordning 29, 29' innefattar en första mellanaxel 30, 30' försedd med ett drivande kugghjul 36, 36' och ett drivet kugghjul 38, 38', och en respektive andra mellanaxel 32, 32', vilken andra mellanaxel 32, 32' också är försedd med ett drivande kugghjul 40, 40' och ett drivet kugghjul 42, 42”. De båda mellanaxelanordningarna 29, 29' år parallellt anordnade och utformade att åstadkomma ett identiskt utväxlingsförhållande lm mellan den ingående axeln 28 och den utgående axeln 26. Den utgående och den ingående axeln 26, 28, samt växelenhetens 24 mellanaxlar 30, 30', 32, 32' kommer att balan- seras axiellt under samma förhållanden, enligt definitionen i vidhångande krav, som vid vilken som helst annan ovan i samband med fig 1-7b beskriven utföringsform. l det särskilda i fig 8b visade exemplet tar den utgående och den ingående axelns 26, 28 axiella krafter åtminstone delvis ut varandra i en huvudaxiallageranordning 156 på ett sätt liknande det som beskrevs ovan i samband med fig 6a-b.

Två parallella mellanaxelanordningar, som ingriper med samma drivna respektive drivande kugghjul 34, 44 på den utgående och den ingående axeln 26, 28 visas i fig 8a-b. Växelenheten kan dock också vara försedd med vilket som helst annat antal parallella mellanaxelanordningar, och mellanaxlarna kan vara inkopplade mellan olika uppsättningar drivna kugghjul på den utgå- 10 15 20 25 30 35 22 ende axeln 26 och drivande kugghjul på den ingående axeln 28; den gene- rella principen med axialtrycksbalansering som avslöjas häri gäller hur som helst. l fig 9a-b visas en mobil fordonsväxelenhet 24 enligt en femte alternativ utföringsform. Den mobila fordonsväxelenheten 24 i fig 9a-b har ett variabelt totalt utväxlingsförhållande lm. Den mobila fordonsväxelenheten 24 har en första växel, som representerar ett första totalt utväxlingsförhållande lim, och en andra växel, som representerar ett andra totalt utväxlingsförhållande lm.

Den mobila fordonsväxelenheten 24 enligt denna femte utföringsform i fig 9a- b är lämplig för elektriskt drivna fordon. Ett elektriskt drivet fordon är försett med en elmotor 16 (fig 1). En elmotor 16 har ett högt vridmoment redan vid låga varvtal, t ex vid 1000 rpm. För att uppnå en hög toppfart och/eller en hög verkningsgrad för det elektriska fordonet 10 kan den elektriska motorns 16 varvtalsspektrum dock vara otillräckligt. Den första växeln av den mobila fordonsväxelenheten 24 i fig 9a-b kan användas för fordonshastigheter på t ex 0 till 120 km/h och den andra växeln av den mobila fordonsväxelenheten 24 i fig 9a-b kan användas för fordonshastigheter på t ex 80 till 200 km/h.

Växling mellan den första växeln och den andra växeln kan ske manuellt med hjälp av en växelspak eller automatiskt exempelvis enligt principerna för en i sig känd robotstyrd manuell växellåda med elektronisk koppling.

Det inses att alternativa mobila fordonsväxelenheter kan tillverkas en- ligt de nedan beskrivna principerna under hänvisning till fig 9a-b innefattande tre, fyra, fem, sex, sju eller t o m fler växlar, vilket leder till en ytterligare varia- tionsmöjlighet för det totala utväxlingsförhållandet lm. Dessutom kan mobila fordonsväxelenheter tillverkas enligt de nedan beskrivna principerna under hänvisning till fig 9a-b och förses med allt från två till tio ellert o m ännu fler växlar för användning för andra typer av motorer 16, som t ex förbrännings- motorer som går på bränslen såsom bensin, diesel, biogas eller etanol. Åter till fig 9a-b, där det elektriskt drivna fordonets mobila fordonsväx- elenhet 24 innefattar en utgående axel 26, som är kopplad till en ingående axel 28 via en mellanaxelanordning 29. Mellanaxelanordningen 29 innefattar i denna utföringsform en enda mellanaxel 30. Det inses att växelenheten 24 i alternativa utföringsformer kan vara försedd med två eller flera mellanaxlar, som är seriekopplade enligt principerna för fig 3-4, och/eller med två eller fler parallella mellanaxlar enligt principerna i fig 8a. 10 15 20 25 30 23 Den utgående axeln 26 är försedd med ett första drivet kugghjul 34, som ingriper med ett första drivande kugghjul 36 på mellanaxeln 30, och med ett andra drivet kugghjul 35, som ingriper med ett andra drivande kugghjul 37 på mellanaxeln 30. I ett neutralt läge, som visas ifig 9a-b, frihjular det första och andra kugghjulet 34, 35 på den utgående axeln 26. En växelspak 84 kan anslutas till en ingreppsring 86, som är anordnad på den utgående axeln 26 mellan det första och det andra drivna kugghjulet 34, 35. lngreppsringen 86 är axiellt förﬂyttbar längs den utgående axeln 26, i dess axiella riktning, såsom visat med hjälp av pilar i fig 9a. lngreppsringen 86 är radiellt fastlåst på den utgående axeln 26 och roterar tillsammans med den utgående axeln 26. Ge- nom förflyttning av lngreppsringen 86 i riktning mot det första drivna kugghju- let 34, dvs genom förflyttning av lngreppsringen åt höger i fig 9a, kan in- greppsringen 86 bringas till ingrepp med det första drivna kugghjulet 34 och radiellt låsa fast det första drivna kugghjulet 34, så att det första drivna kugg- hjulet 34 börjar rotera den utgående axeln 26. Sådan radiell fastlåsning av det första drivna kugghjulet 34 vid den utgående axeln 26 är detsamma som att lägga i den första växeln i växelenheten 24. Genom förflyttning av ingrepps- ringen 86 i riktning mot det andra drivna kugghjulet 35, dvs genom förflyttning av lngreppsringen åt vänster i fig 9a, kan lngreppsringen 86 bringas till in- grepp med det andra drivna kugghjulet 35 och radiellt låsa fast det andra drivna kugghjulet 35, så att det andra drivna kugghjulet 35 börjar rotera den utgående axeln 26. Sådan radiell fastlåsning av det andra drivna kugghjulet 35 vid den utgående axeln 26 är detsamma som att lägga i den andra växeln i växelenheten 24. lngreppsringens 86 ingrepp med det första eller andra driv- na kugghjulet 34, 35 kan åstadkommas med hjälp av i sig kända principer för synkroniserings- eller kloingrepp.

Den utgående axelns 26 första drivna kugghjul 34 har en större del- ningsdiameter Dom än den motsvarande delningsdiametern Ddrive, G1 av mel- lanaxelns 30 första drivande kugghjul 36, så att ingreppet av den utgående axelns 26 andra drivna kugghjul 35 med mellanaxelns 30 andra drivande kugghjul 37 ger en neutral växel, med utväxlingsförhållandet IG; = 1, för rota- tionshastigheten från mellanaxeln 30 till den utgående axeln 26. 10 15 20 25 30 24 Mellanaxeln 30 är försedd med ett drivet kugghjul 38, som är i ingrepp med ett drivande kugghjul 44 på den ingående axeln 28. Alla kugghjul 36, 37, 38 på mellanaxeln 30 är axiellt låsta vid mellanaxeln 30 och överför axialtryck till mellanaxeln 30. Mellanaxelns 30 drivna kugghjul 38 har en större del- ningsdiameter Ddﬂven än den motsvarande delningsdiametern Din av den ingå- ende axelns 28 drivande kugghjul 44, så att ingreppet av mellanaxelns 30 drivna kugghjul 38 med den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 medför nedväxling, med utväxlingsförhållandet lg, för rotationshastigheten från den ingående axeln 28 till mellanaxeln 30. l första växeln innefattar den mobila fordonsväxelenheten 24 följaktli- gen två växelsteg med utväxlingsförhållandena lm och l3, som ger ett totalt nedväxlingsförhållande lm = lG1*l3 från den ingående axeln 28 till den utgåen- de axeln 26 när växelenheten 24 är inställd på första växeln. I den andra väx- eln innefattar den mobila fordonsväxelenheten 24 ett enda växelsteg, efter- som IG; = 1, med utväxlingsförhållandet lg, som ger ett totalt nedväxlingsför- hållande ltoi = l3 från den ingående axeln 28 till den utgående axeln 26 när växelenheten 24 är inställd på andra växeln.

Den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34, 35 är snedskurna i en för- sta snedskärningsriktning, vilken snedskärningsriktning i detta exempel är höger riktning, varvid höger riktning är definierad som så att kuggarna vrids medurs med ökande avstånd från en betraktare som tittar längs den geo- metriska axeln Aout för den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34, 35. Den utgående axelns 26 första drivna kugghjul 34 har dessutom en kuggsned- vinkel Wouﬂ, som är definierad som värdet utan förtecken för vinkeln som bildas mellan en tangent mot kugghjulets snedskärning vid delningscirkeln och riktningen för den centrala geometriska axeln Aout för det första drivna kugghjulet 34, varvid det andra drivna kugghjulet 35 har en kuggsnedvinkel *Pom som är definierad enligt samma principer.

Den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 är snedskuret i en första snedskärningsriktning, vilken snedskärningsriktning i detta exempel är höger riktning, som är definierad som så att kuggarna vrids medurs med ökande avstånd från en betraktare som tittar längs den geometriska axeln Am för den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44. Den ingående axelns 28 drivande 10 15 20 25 30 35 25 kugghjul 44 har dessutom en kuggsnedvinkel Win, som är definierad som värdet utan förtecken för vinkeln som bildas mellan en tangent mot kugg- hjulets snedskärning vid delningscirkeln och riktningen för den centrala geometriska axeln Am för det drivande kugghjulet 44. Samma definition för kuggsnedvinkeln gäller, mutatis mutandis, för växelenhetens 24 andra snedskurna kugghjul.

När den utgående axeln 26 via mellanaxeln 30 roteras i drivriktningen 19 (fig 1), vilken drivriktning är moturs setti riktningen för den centrala geo- metriska axeln Arn för den ingående axeln 28 i riktning mot den utgående axeln 26, kommer det snedskurna första drivna kugghjulet 34, eller, beroende på fallet, det snedskurna andra drivna kugghjulet 35, som är axiellt fasta på den utgående axeln 26, åstadkomma ett axialtryck F1 som verkar mot den utgående axeln 26. På grund av snedskärningsriktningen av den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34 och 35 blir axialtrycket F1 riktat bort från den ingående axeln 28.

Den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 kommer att rotera i en ingångsriktning 47, som är densamma som drivriktningen 19, och kommer att generera ett axialtryck F2. Den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 är axiellt fast på den ingående axeln 28, så att axialkraften F2 kommer att verka mot den ingående axeln 28. På grund av snedskärningsriktningen av den ingående axelns 28 drivande kugghjul 44 kommer axialtrycket F2 att vara riktat bort från den utgående axeln 26. Axialtryckens F1, F2 riktningar är illustrerade med hjälp av pilar. Enligt en alternativ utföringsform kan en växelenhet konstrueras, i vilken axialtrycken F1, F2 är riktade mot varandra.

Såsom framgår av fig 9b har den utgående axeln 26 ett inre parti 25 med mindre diameter än ett yttre parti 27. Den utgående axeln 26 är följaktligen en konisk axel. Det andra drivna kugghjulet 35, som utgör en del av växelenhetens 24 andra växel, överför ett lägre vridmoment än det första drivna kugghjulet 34. Därför är en mindre diameter hos det inre partiet 25 tillräcklig för vridmomenten som överförs av det andra drivande kugghjulet 35, varigenom vikt sparas. En skåra 31 vid övergången från det inre partiet 25 till det yttre partiet 27 tjänstgör som ett axiellt riktat stöd, mot vilket det andra drivna kugghjulet 35 kan anligga.

Den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28 är koncentriska och möts i en huvudaxiallagerhållare 150, vilket framgår tydligast av fig 9b.

Den ingående axeln 28 är lagrad i den utgående axeln 26 med hjälp av en 10 15 20 25 30 35 26 huvudaxiallageranordning 156, som är inrättad i en stödvägg 55 av ett växel- lådshus 45 och tillåter den utgående och ingående axeln 26, 28 att rotera oberoende av varandra. Stödväggen 55 är placerad mellan husets 45 axiella ändväggar 78, 80. Mellanaxeln 30 sträcker sig genom en öppning 57 i stöd- väggen 55. Alternativt, om radiellt stöd behövs, kan ett lager inrättas l öpp- ningen 57 för stöd av mellanaxeln 30. Genom att huvudaxiallageranordningen 156 är inrättad i stödväggen 55 åstadkommes radiellt stöd åt lageranordnin- gen 156. Huvudaxiallageranordningen 156 ifig 9b motsvarar anordningen 156 som beskrev ovan med hänvisning till fig 6b och innefattar ett första koniskt rullager 158 och ett andra koniskt rullager 160, som är anordnade i en axiell urtagning 174 i den utgående axeln 26. De båda koniska rullagren 158, 160 är koniska i olika riktningar, så att de tillsammans bildar en dubbelriktad axiallageranordning. På så sätt möts den utgående och den ingående axelns 26, 28 axialtryck F1, F2 och tar åtminstone delvis ut varandra vid huvudaxial- lageranordningen 156 oberoende av den ingående axelns 28 ingångssrikt- ning. Huvudaxiallageranordningen 156 bildar således en axiellt stel stöd- konstruktion för oeftergivlig upptagning av axiella krafter från både den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28.

Den utgående axeln 26 är lagrad i ett extralager 176, som är monterat i en lagerhållare 150. Extralagret 176 behöver inte vara ett axiallager, eftersom axialtrycket huvudsakligen kommer att tas upp av huvudaxiallageranordnin- gen 156. På samma sätt som beskrevs ovan med hänvisning till fig 5a-b kan extralagret 176 alternativt dock också vara ett axiallager, som kan användas för förbelastning av den utgående axeln 26 mot exempelvis ett andra extra- lager 68. Även den ingående axeln 28 kan förbelastas in en förbelastnings- anordning som bildas av ett extra axiallager 70 och huvudaxiallageranord- ningen 156.

Varken lagerhållaren 150 eller det däri monterade extralagret 176 behövs för balansering av de dynamiska axialtrycken som uppstår när växel- enheten arbetar; de kan således undvaras och det radiella stödet åstadkom- mas med hjälp av andra medel som fackmannen har till sitt förfogande.

När vridmoment överförs till den ingående axeln 28 i ingångssrikt- ningen 47, tar axialtrycken F 1, F2 ut varandra som tryckkraft när den utgå- ende och ingående axeln 26, 28 möts i huvudaxiallagerhållaren 150. Vid normal drift av ett fordon 10 (fig 1) är det genomsnittliga och momentana vrid- momentet som tillförs den mobila fordonsväxelenheten 24 typiskt större i ingångsriktningen 47, dvs i framåtriktningen, än i den motsatta riktningen. 10 15 20 25 30 35 27 Den motsatta riktningen kan t ex användas när fordonet 10 (fig 1) ska backas.

Backning av ett elektriskt drivet fordon kan åstadkommas genom enkel väx- ling av elmotorns rotationsriktning till en riktning motsatt ingångsriktningen 47.

När fordonet backas tar axialtrycken F1, F2 ut varandra som tryckkrafter där den utgående och ingående axeln 26, 28 möter varandra i huvudaxiallager- hållaren 150. De ovan i samband med uttrycken (1)-(3) beskrivna förhållan- dena kan tillämpas också på den utgående och ingående axeln 26, 28 i fig 9a-b i syfte att åstadkomma bästa möjliga utsläckning av axialtryck F1 och F2.

I utföringsformen i ﬁg 9a-b är den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28 koncentriska och möts i en huvudaxiallageranordning 156, som mot- svarar den huvudaxiallageranordning 156 som beskrevs ovan i samband med fig 6b. Det inses att andra typer av lageranordningar också kan kombineras med den mobila fordonsväxelenheten 24 i fig 9a-b. Exempelvis skulle den utgående axeln 26 och den ingående axeln 28 av växelenheten 24 i fig 9a-b kunna inrättas i en utgående axel-huvudaxiallageranordning 56 och en ingå- ende axel-huvudaxiallageranordning 62 av den typ som beskrevs ovan med hänvisning till fig 5b, eller i en huvudaxiallageranordning 156 av den typ som beskrevs ovan med hänvisning till fig 7b. l syfte att åstadkomma en minimal total kraft mot växellådshuset 45, kan även mellanaxeln 30 balanseras axiellt. Detta kan åstadkommas genom att mellanaxeln 30 förses med ett respektive drivet kugghjul 38 och respektive drivande kugghjul 36, 37 som är snedskurna i samma snedskärningsriktning, företrädesvis med en större kuggsnedvinkel hos respektive kugghjul med större delningsdiameter än hos respektive kugghjul med mindre delningsdia- meter. I den som exempel visade mobila fordonsväxelenheten 24 i fig 9b har mellanaxelns 30 första drivande kugghjul 36 en första drivande kugghjul- kuggsnedvinkel Wdﬁve, G1 och det andra drivande kugghjulet 37 en andra drivande kugghjul-kuggsnedvinkel l-Pdn-ve, G2 och set drivna kugghjulet 38 en drivet kugghjul-kuggsnedvinkel Wdﬂven riktad i samma snedskärningsriktning som hos det första och andra drivande kugghjulet 36, 37. När den utgående axeln 26 roteras i nämnda drivriktning 19 kommer därigenom åtminstone en del av axialtrycken som genereras av mellanaxelns 30 snedskurna kugghjul 36, 37, 38 elimineras som en tryckkraft i mellanaxeln 30. Det inses att när växelenheten 24 är inställd på första växeln, det drivna kugghjulets 36 axial- tryck åtminstone delvis bör eliminera det drivna kugghjulets 38 axialtryck, och att när växelenheten 24 är inställd på den andra växeln, det andra drivande 10 15 20 25 30 35 28 kugghjulets 37 krafter åtminstone delvis bör eliminera det drivna kugghjulets 38 axialtryck.

Det första drivande kugghjulets 36 delningsdiameter Dd11Ve_ G1 är mindre än det drivna kugghjulets 38 delningsdiameter Ddﬂven; följaktligen överstiger företrädesvis drivet kugghjul-kuggsnedvinkeln Wdﬂven första drivande kugghjul- kuggsnedvinkeln Wd,11,e,G1, så att den axiella balansen förbättras ytterligare.

Ett liknande resonemang kan föras avseende det andra drivande kugghjulets 37 delningsdiameter och kuggsnedvinkel. De ovan i samband med uttrycken (4)-(6) beskrivna förhållandena kan tillämpas också för balansering av axial- tryck mot mellanaxeln 30 ifig 9b. Mellanaxeln 30 är lagrad i lager 71, 73 i respektive ändvägg 78, 80 av huset 45. Lagren 71, 73 behöver enligt ovan, när mellanaxelns 30 axialtryck är åtminstone delvis eliminerade, endast ta upp radiella krafter samt tämligen små axialtryck.

I samtliga ovan beskrivna utföringsformer medför den åtminstone delvisa elimineringen av axialkrafterna F1, F2 i en stel stödkonstruktion minskad rörelse av åtminstone den utgående och ingående axeln 26, 28 och de till dessa hörande kugghjulen 34, 44. Därigenom möjliggörs ett mindre kuggspel jämfört med växelenheter enligt teknikens ståndpunkt. Med andra ord kan den mobila fordonsväxelenheten 24 utformas som en växelenhet med litet kuggspel. Som en tumregel kan det vinkelmässiga kuggspelet 0G1 för ett kugghjul G1, som har kuggar nG1, vilket kugghjul G1 ingriper med ett annat kugghjul GGZ, som hålls fast, erhållas ut förhållandet eG1=ian'l(k/nG1> (7) där siffran k anger vinkelspelet. Tillämpat på ett exempel på kuggin- grepp för den ovan beskrivna mobila fordonsväxelenheten 24, kan det vinkel- mässiga kuggspelet 934 för den utgående axelns 26 drivna kugghjul 34, som har n34 kuggar, erhållas ur förhållandet eßßtan-Rk/ny.) (a) under antagande att den första mellanaxelns 30 drivande kugghjul 36 hålls orörligt. Typiskt erhålles ett lämpligt vinkelmässigt kuggspel för varje kugghjul 34, 36, 38, 40, 42, 44 i förhållande till sitt respektive mötande kugghjul för k<0.1. För en växelenhet med rimligt litet kuggspel har flertalet och företrädesvis alla kugghjul 34, 36, 38, 40, 42, 44 i växelenheten 24 ett vinkelmässigt kuggspel 9G som uppfyller förhållandet eG 10 15 20 25 30 29 varvid n är antalet kuggar av respektive kugghjul. En växelenhet med ännu mindre kuggspel kan åstadkommas om flertalet och företrädesvis alla kugghjul 34, 36, 38, 40, 42, 44 i växelenheten 24 ett vinkelmässigt kuggspel 6G som uppfyller förhållandet eG Ett axiellt spel som tillåter ett par av axlar S1, S2, som är i ingrepp via snedskurna kugghjul G1, G2, att förflyttas iförhållande till varandra resulterar i ett vinkelspel mellan axlarna, eftersom den relativa axiella förflyttningen av axlarna S1, S2 kommer att få kugghjulen G1, G2 vridas i sitt av snedskär- ningen bestämda ingrepp. Följaktligen kommer en minskad axiell rörelse av axlarna i växelenheten också direkt att resultera i ett minskat vinkelspel mel- lan axlarna.

För ett par av axlar S1, S2 är samma tumregel tillämpbar underför- utsättning att kugghjulen G1, G2 är axiellt fasta på sin respektive axel S1, S2; axelns S1 vinkelspel 051 i förhållande till axelns S2 kan erhållas ur förhållandet 9S1=tan"(k/n<;1) (11) där kugghjulet G1 har nG1 kuggar och siffran k åter anger vinkelspelet.

För en växelenhet 24, som är utformad att åtminstone delvis balansera axialtryck och därmed minska axialrörelse i enlighet med de häri återgivna riktlijerna, motsvarar det vinkelmässiga axelspelet 95 av varje axel 26, 28, 30, 32, som är kopplad till en annan axel via mötande kugghjul, en siffra på k siffra på k<0.07. På så sätt kommer det totala vinkelmässiga axelspelet mellan den ingående och utgående axeln 28, 26 att vara litet. Även om det är möjligt i teorin, är det i praktiken på grund av t ex friktion, oljeviskositet, produktionstoleranser, slitage osv omöjligt att perfekt eliminera axialkrafterna F1, F2 till exakt 100%. Därför är både den utgående och den ingående axeln 26, 28, och deras respektive kugghjul 34, 44, före- trädesvis axiellt fixerade i förhållande till huset 45, t ex med hjälp av en axiallageranordning. Därigenom kommer de inte att förflyttas axiellt när lastförhållandena förändras under växelenhetens 24 drift. Detta är av särskilt stort värde i en växelenhet för de varierande lastförhållandena som är typiska för en mobil fordonsväxelenhet 24, eftersom signifikant axiell förflyttning kan 10 15 20 25 30 30 få axlarna eller kugghjulen att nå ett ändläge i växellådshuset 45, vilket leder till skador hos växelenheten 24. Axiell förflyttning av den utgående eller ingå- ende axeln 26, 28 kan också medföra skador på alla enheter uppströms eller nedströms, såsom motorn 16 eller drivaxelns 20. Även om detta inte är nödvändigt är de utgående och ingående axlarna 26, 28, som visas i ovan, ocksp radiellt fasta i förhållande till växellådshuset 45. På så sätt kommer de inte att förflyttas radiellt på grund av förändrade lastförhållanden när den mobila fordonsväxelenheten 24 är i drift.

För att åtminstone delvis balansera axialkrafter i varje mellanaxel 30, 32 är respektive drivet och drivande kugghjul 38, 42, 36, 40 av varje mellan- axel 30, 32 axiellt fast i förhållande till varandra. Exempelvis är den första mellanaxelns 30 drivande kugghjul 36 axiellt fast i förhållande till samma mellanaxels 30 drivna kugghjul 38. Även mellanaxlarna 30, 32 kan vara axiellt fasta i förhållande till växellådshuset 45. Mellanaxlarna 30, 32 kan också vara förbelastade mellan respektive par av axiella förbelastningslager (ej visade) på ett sätt motsvarande förbelastningen av de utgående och ingående axlar- na 26, 28.

Uppfinningen har ovan beskrivits i huvudsak under hänvisning till ett fåtal utföringsformer. Fackmannen inser dock att andra utföringsformer än de ovan beskrivna också är möjliga inom ramen för uppﬁnningen såsom den definieras av de vidhängande kraven.

Det inses t ex att särdragen för de olika ovan beskrivna utförings- formerna kan kombineras så att ytterligare utföringsformer erhålles. Således representerar t ex förhållandena (1)-(6), som bekrevs ovan i samband med fig 4, föredragna förhållanden mellan utväxlingsförhållanden, kugghjulsdelnings- diametrar och respektive kuggsnedvinklar för samtliga utföringsformer.

Dessutom kan växelenheten, beroende på det önskade utväxlings- förhållandet, vara försedd med vilket som helst antal mellanaxlar inkopplade i serie mellan den ingående axeln och den utgående axeln, som tex en enda mellanaxel eller tre mellanaxlar. l syfte att åstadkomma den ovan beskrivna axialtrycksbalansen bör respektive snedskärningsriktning, delningsdiameter och kuggsnedvinkel för den utgående axelns drivna kugghjul och den in- gående axelns drivande kugghjul väljas på motsvarande sätt enligt beskriv- ningen ovan. 10 15 20 25 30 35 31 Växelenheten kan också vara försedd med vilket som helst antal mellanaxelanordningar inkopplade parallellt mellan den ingående och den utgående axeln. De ovanstående matematiska uttrycken och förhållandena avseende axiell balans gäller fortsatt, om de parallella mellanaxelanord- ningarna är likadana avseende kuggsnedvinklarna och kugghjulsradierna. För parallella mellanaxelanordningar som inte är likdana, behöverförhållandena (1)-(6) justeras på motsvarande sätt, vilket fackmannen inser.

Växelenheten behöver inte vara anordnad i ett hus som bildar en separat växellåda; alternativt kan Växelenheten 24 vara inbyggd i motorn 16, i en gemensam konstruktion, i vilken axlarna kan lagras och på vilken huvud- axiallagerhållaren 50 kan anbringas.

Växelenheten 24 kan utgöra en del av en större växelenhet eller ett större Växelsystem; Växelenheten 24 kan tex kombineras med andra växlar, som är anslutna till den ingående och/eller den utgående axeln 28, 26, så att ett större Växelsystem bildas. Växelenheten 24 kan t ex vara kopplad till en planetväxel, som tillsammans med växelenheten 24 bildar ett Växelsystem som har ett totalt utväxlingsförhållande som skiljer sig från det för enbart växelenheten 24.

Ovan har beskrivits hur den mobila fordonsväxelenheten 24 kan användas för åstadkommande av ett utväxlingsförhållande i ett fordon 10.

Tillämpningsområdet för en växelenhet enligt uppfinningen är dock inte begränsat till fordon 10, såsom bilar, bussar och lastbilar; exempelvis kan mobila, axialtrycksbalanserade växelenheter också användas i andra mobila tillämpningar, t ex fartyg för sjötransport, såsom passagerarfartyg och last- fartyg, varvid i så fall växelenheten kan installeras för nedväxling av varvtalet från en dieselmotor till ett lämpligt varvtal för propellern eller en annan lämplig framdrivningsanordning. Ett annat exempel på ett mobil fordonstillämpning är flygplan, i vilka den mobila, axialtrycksbalanserade Växelenheten kan använ- das för nedväxling av varvtalet från en turbin eller motor som driver flygplanet.

Uttrycken "snedskuret kugghjul" och "kuggsnedvinkel" ska tolkas brett så att de omfattar kugghjul som har krökta kuggar, såsom spiralskurna kugg- hjul, men vilka i sin helhet följer en väsentligen spiralformig bana, på så sätt att dessa kugghjul fungerar på ett sätt motsvarande spiralskurna kugghjul.

Claims

10 15 20 25 30 35 32 PATENTKRAV

1. Förfarande för nedväxling av hastigheten för en rotationsrörelse från en första hastighet, som åstadkommes av en ingående axel (28), till en andra hastighet, som avges av en utgående axel (26), innefattande överföring av nämnda rotationsrörelse till den utgående axeln (26), via ett drivet kugghjul (34) på den utgående axeln (26), vilket drivna kugghjul (34) är snedskuret och har en första kuggsnedvinkel (Wow), till en mellanaxel- anordning (29), så att ett första axialtryck (F1) åstadkommes hos den utgående axeln (26) i en första axiell riktning; överföring av nämnda rotationsrörelse till mellanaxelanordningen (29), via ett drivande kugghjul (44) på den ingående axeln (28), vilket drivande kugghjul (44) är snedskuret och har en andra kuggsnedvinkel (Win), som är större än nämnda första kuggsnedvinkel (Wow), från den ingående axeln (28), i syfte att generera ett andra axialtryck (F2) hos den ingående axeln (28) i en andra riktning, varvid den andra riktningen är väsentligen motsatt nämnda första riktning; och utövande av åtminstone en del av nämnda första axialtryck (F 1) och åtminstone en del av nämnda andra axialtryck (F2) mot samma ställe av en axiellt stel stödkonstruktion (50; 156), så att nämnda första och andra axial- tryck (F1, F2) motverkar varandra och åtminstone delvis tar ut varandra i nämnda stödkonstruktion (50; 156).

2. Förfarande enligt krav 1, vid vilket den axiellt stela stödkonstruktionen är en axiallageranordning (156) som förbinder den utgående och den ingående axeln (26, 28) med varandra.

3. Förfarande enligt något av de föregående kraven, vid vilken den axiellt stela stödkonstruktionen är en huvudaxiallagerhållare (150) som axiellt stödjer den utgående axeln (26) och den ingående axeln (28).

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, dessutom innefattande överföring av nämnda rotationsrörelse via åtminstone en mellanaxel (30, 32) av nämnda mellanaxelanordning (29); och för varje mellanaxel (30; 32) av nämnda mellanaxelanordning (29) 10 15 20 25 30 35 33 generering av ett drivande kugghjul-axialtryck i ett snedskuret drivande kugghjul (36, 40), som har en drivande kugghjul-kuggsnedvinkel (Wd,;ve_1; Lpdrive, 2); generering av ett drivet kugghjul-axialtryck i ett snedskuret drivet kugg- hjul (38; 42), som har en drivet kugghjul-kuggsnedvinkel (Wd,h,en,1; Wdﬂven, 2), varvid nämnda drivet kugghjul-kuggsnedvinkel (Wdﬂven, 1; Wd,iven_ 2), är större än nämnda drivande kugghjul-kuggsnedvinkel (Wd,i\,e_ 1; llld,ive_ 2) ; riktning av nämnda drivande kugghjul-axialtryck i nämnda andra rikt- ning; och riktning av nämnda drivet kugghjul-axialtryck i nämnda första riktning, så att axialtrycken för respektive drivande och drivna kugghjul (36, 38; 40, 42) av varje mellanaxel (30; 32) åtminstone delvis tar ut varandra i varje mellan- axel (30; 32).

5. Mobil fordonsväxelenhet innefattande en utgående axel (26) och en ingå- ende axel (28), som är väsentligen parallell med den utgående axeln (26), vilken växelenhet (24) är utformad att åstadkomma ett utväxlingsförhållande (lm) mellan den ingående axeln (28) och den utgående axeln (26) via en mellanaxelanordning (29), varvid den utgående axeln (26) är försedd med ett drivet kugghjul (34) i ingrepp med ett drivande kugghjul (36) hos mellanaxel- anordningen (29), och varvid den ingående axeln (28) ärförsedd med ett drivande kugghjul (44) i ingrepp med ett drivet kugghjul (42) hos mellanaxel- anordningen (29), varvid utväxlingsförhållandet (lm) är skiljt från ett, så att ett kugghjul (34) av den utgående axelns (26) drivna kugghjul (34) och det drivande kugghjulet (44) av den ingående axeln (28) är inrättade att arbeta med ett förhållandevis högre vridmoment, och det andra kugghjulet (44) är inrättat att arbeta med ett förhållandevis lägre vridmoment, varvid nämnda förhållandevis högre vridmoment är högre än nämnda förhållandevis lägre vridmoment, kännetecknad av att den utgående axeln (26) är lagrad i en utgående axel-huvudaxial- lageranordning (56), som är monterad i en huvudaxiallagerhållare (50) och är inrättad att begränsa den utgående axelns (26) axiella rörelse i en första axiell riktning; att den ingående axeln (28) är lagrad i en ingående axel-huvudaxial- lageranordning (62), vilken ingående axel-huvudaxiallageranordning (62) är samlokaliserad med nämnda utgående axel-huvudaxiallageranordning (56) 10 15 20 25 30 35 34 på huvudaxiallagerhållaren (50), varvid nämnda ingående axel-huvudaxial- lageranordning (62) är inrättad att begränsa den ingående axelns (28) axiella rörelse i en andra axiell riktning, vilken andra axiell riktning är väsentligen motsatt nämnda första axiella riktning; att huvudaxiallagerhållaren (50) stelt förbinder utgående axel-huvud- axiallageranordningen (56) med ingående axel-huvudaxiallageranordningen (62): att den utgående axelns (26) drivna kugghjul (34) är snedskuret i en första snedskärningsriktning; att den ingående axelns (28) drivande kugghjul (44) är snedskuret i en andra snedskärningsriktning, vilken andra snedskärningsriktning är den- samma som nämnda första snedskärningsriktning vid ett positivt utväxlings- förhållande (ltot) och motsatt nämnda första snedskärningsriktning vid ett negativt utväxlingsförhållande (|,°,); och att nämnda kugghjul (44) som är inrättat att arbeta med ett för- hållandevis lägre vridmoment har en kuggsnedvinkel (Win) som överstiger kuggsnedvinkeln (WW) för nämnda kugghjul (34) som är inrättat att arbeta med ett förhållandevis högre vridmoment.

6. Mobil fordonsväxelenhet enligt krav 5, vid vilken huvudaxiallagerhållaren (50) är fäst vid ett växellådshus (45).

7. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-6, vid vilken nämnda utgående axel-huvudaxiallageranordning (56) är inrättad på en första sida (52) av huvudaxiallagerhållaren (50), och vid vilken nämnda ingående axel- huvudaxiallageranordning (62) är anordnad på en andra sida (54) av huvud- axiallagerhållaren (50), varvid nämnda andra sida (54) är motsatt nämnda första sida (52).

8. Mobil fordonsväxelenhet innefattande en utgående axel (26) och en ingående axel (28), som är väsentligen parallell med nämnda utgående axel (26), varvid växelenheten är utformad att åstadkomma ett utväxlingsför- hållande (lm) mellan nämnda ingående axel (28) och nämnda utgående axel (26) via en mellanaxelanordning (29), varvid den utgående axeln (26) är försedd med ett drivet kugghjul (34) i ingrepp med ett drivande kugghjul (36) på nämnda mellanaxelanordning (29), och varvid den ingående axeln (28) är försedd med ett drivande kugghjul (44) i ingrepp med ett drivet kugghjul (42) 10 15 20 25 30 35 35 på nämnda mellanaxelanordning (29), varvid utväxlingsförhållandet (lm) är skiljt från ett, så att ett kugghjul (44) av den utgående axelns (26) drivna kugghjul (34) och den ingående axelns (28) drivande kuhgghjul (44) är inrättat att arbeta med ett förhållandevis lägre vridmoment, och varvid det andra kugghjulet (34) är inrättat att arbeta med ett förhållandevis högre vridmoment, varvid nämnda förhållandevis högre vridmoment är högre än nämnda för- hållandevis lägre vridmoment, kännetecknad av att den utgående axeln (26) är lagrad i den ingående axeln (28) i en huvudaxiallageranordning (156), som är inrättad att begränsa den utgående axelns (26) axiella rörelse i förhållande till den ingående axeln (28) i en första axiell riktning; att den utgående axelns (26) drivna kugghjul (34) är snedskuret i en första snedskärningsriktning; att den ingående axelns (28) drivande kugghjul (44) är snedskuret i en andra snedskärningsriktning, varvid nämnda andra snedskärningsriktning är densamma som nämnda första snedskärningsriktning vid ett positivt utväx- lingsförhållande (lm) och motsatt nämnda första snedskärningsriktning vid ett negativt utväxlingsförhållande (l(°(); och varvid kugghjulet (44) som är inrättat att arbeta med ett förhållandevis lägre vridmoment har en kuggsnedvinkel (Win) som överstiger kuggsned- vinkeln (Wow) för kugghjulet (34) som är inrättat att arbeta med ett förhållan- devis högre vridmoment.

9. Mobil fordonsväxelenhet enligt krav 8, vid vilken den utgående axeln (26) är inrättad på en första sida av huvudaxiallageranordningen (156) och vid vilken den ingående axeln (28) är inrättad på en andra sida av huvudaxial- lageranordningen (156), vilken andra sida är motsatt nämnda första sida.

10. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-9, vid vilken huvudaxial- lageranordningen /-arna (56, 62; 156) är dubbelriktad /-e för begränsning av den axiella rörelsen av den utgående och/eller ingående axeln (26, 28) i två axiella riktningar.

11. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-10, vid vilken den utgå- ende axeln och den ingående axeln (26, 28) är axiellt förbelastade i en förbe- lastningsanordning. 10 15 20 25 30 35 36

12. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-11, vid vilken den utgående axeln (26) och den ingående axeln (28) är väsentligen koncen- triska.

13. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-12, vid vilken den utgående axelns (26) drivna kugghjul (34) har en utgående axel-drivet kugghjul-delningsdiameter (Dom) och en utgående axel-drivet kugghjul- kuggsnedvinkel (W.,ut); vid vilken den ingående axelns (28) drivande kugghjul (44) har en ingående axel-drivande kugghjul-delningsdiameter (Din) och en ingående axel-drivande kugghjul-kuggsnedvinkel (Winx och vid vilken den utgående axelns (26) drivna kugghjul (34) och den ingående axelns (28) drivande kugghjul (44) uppfyller följande förhållande Din tan Tout mt 5* < Dom tan *Pm där lm är växelenhetens (24) utväxlingsförhållande. 0.2

14. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-13, vid vilken nämnda mellanaxelanordning innefattar åtminstone en mellanaxel (30) och möjligen ett flertal väsentligen parallella mellanaxlar (30, 32; 30', 32'), som är seriekopplade, varvid varje mellanaxel (30, 32; 30', 32') är försedd med ett snedskuret drivande kugghjul (36, 40; 36', 40') och ett snedskuret drivet kugghjul (38, 42; 382 42'), varvid varje mellanaxels (30, 32; 30', 32') drivna kugghjul (38, 42; 38', 42') är snedskuret i samma snedskärningsriktning som samma mellanaxels (30, 32; 30', 32') drivande kugghjul (36, 40; 36', 40').

15. Mobil fordonsväxelenhet enligt krav 14, vid vilken, för varje mellanaxel (30; 32; 30'; 32') av nämnda åtminstone en mellanaxel eller nämnda flertal mellanaxlar, det respektive drivande kugghjulet (36; 40; 36'; 40') har en drivande kugghjuI-delningsdiameter (Ddrjve, i) och en drivande kugghjul-kuggsnedvinkel (Wdrive, i); det respektive drivna kugghjulet (38; 42; 38'; 42') har en drivet kugghjuI-delningsdiameter (Damen. i) och en drivet kugghjul-kuggsnedvinkel 10 15 20 25 30 35 37 (Wd,iven_ i), varvid nämnda drivet kugghjul-kuggsnedvinkel (Wd,iven_ i) skiljer sig från nämnda drivande kugghjul-kuggsnedvinkel (Wdﬁvå i), och 0-2< KDdrive, iütan Wdriven, Û/(Ddriven, man Wdrive, < 5-

16. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-15, vilken växelenhet är en nedväxlingsväxelenhet (24).

17. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-16, vilken växelenhet (24) har ett utväxlingsförhållande (lm) mellan den ingående axeln (28) och den utgående axeln (26) på mindre än 30:1.

18. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-17, vilken växelenhet (24) har ett variabelt utväxlingsförhållande (lm).

19. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-18, vilken växelenhet (24) är en växelenhet för ett elektriskt drivet fordon (10).

20. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-19, vid vilken den utgående axelns (26) drivna kugghjul (34) är axiellt fast på den utgående axeln (26), och vid vilken den ingående axelns (28) drivande kugghjul är axiellt fast på den ingående axeln (28).

21. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-20, vid vilken vid varje mellanaxel (30; 32) av mellanaxelanordningen (29) mellanaxelns (30; 32) drivna kugghjul (38; 42) är axiellt fast i förhållande till mellanaxelns (30; 32) drivande kugghjul (36; 40).

22. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-21, vid vilken vid varje axel (26, 28, 30; 32) av växelenheten (24) det vinkelmässiga axelspelet 65 i förhållande till en annan axel av växelenheten (24) uppfyller villkoret es där nG står för antalet kuggar av ett kugghjul (34, 36, 38, 40, 42, 44) på nämnda axel (26, 28, 30; 32), varvid nämnda kugghjul (34, 36, 38, 40, 42, 44) är i ingrepp med ett kugghjul på nämnda andra axel. 38

23. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-22, vid vilken huvud- axiallagerhållaren (50) är en stödvägg (55), som är placerad mellan de axiella ändväggarna (78, 80) av växellådshuset (45).

24. Mobil fordonsväxelenhet enligt något av kraven 5-23, vid vilken den utgående axeln (26) avsmalnar inåt i riktning mot en huvudaxiallager- anordning (156).