SE453379B - Tillsatsvexellada for motorfordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 455 379 placeras på kort avstånd till huvudväxellådan c»ch att planetväxelns ingående axel kan göras kort, vilket är gynnsamt för att motstå de böjpåkäxiningar planetväxelns båda axlar utsättas för. Emellertid medför denna utformning nackdelar vid körning i högväxel läget genom att planetväxelns samverkande kuggingrepp utsättas för höga uppväxlade krafter och att planethjulshållaren och den utgående axeln därigenom utsätts för ett högt moment.

I avsikt att undvika att planetväxeln utsättas för dessa uppväxlade krafter och moment är det i en annan utföringsform känt att anordna kopplingen kring den ingående axeln i stället för kring den utgående axeln. I högväxel läget sammankopplas därvid ringhjulet med den ingående axeln. Denna utföringsform medför att solhjulet måste anordnas på ett något längre avstånd från huvudväxellådan och är med avseende på de böjpåkänningar planetväxelns axlar utsättas för något sämre än den ovan beskrivna utföringsformen. Fördelarna med att kunna begränsa krafter och moment i högväxelområdet överväger nackdelarna med böjpåkänningarna och därför är denna utföringsfonn, åtminstone vad avser utnyttjande för tunga fordon, mest fördel aktig .

Vid båda de ovannämnda utföringsformerna är det känt att utforma kopplingarna som synkroniseringskopplingar, vilket medför fördelen att växling kan ske under drift. I avsikt att hålla 'kostnaderna för dessa synkroniseringskopplingar låga är det känt att utnyttja konventionella synkroniseringskopplingar som är avsedda för flerstegsväxellådor. I dylika fall anordnas en vridfast förbindelse mellan ringhjulet och någon lämplig del ingående i synkroniseringskopplingen. Emellertid medför denna vridfasta förbindelse mellan ringhjulet och synkroniseringskopplingen att ytterligare detaljer måste monteras till planetväxeln, vilket kräver utrymxne och vanligtvis även komplicerar rnonteringsarbetet med hela planetväxeln.

Föreliggande uppfinning avser en planetväxel som till skillnad :not vad som ovan anförts mot kända utföringsformer uppvisar en fördelaktig utformning med avseende på de krafter planetväxeln utsätts för i högväxelläge och de krafter som planetväxeln utsätts 10 15 20 25 30 35 4ssis79 3 för på grund av böjpåkänningar. Vidare eftersträvas med utformingen enkel montering av planetväxeln vid tillverkning och vid service samt att hela planetväxeln skall vara enkelt utformad med ett fåtal delar.

Enligt uppfinningen åstadkmmes detta genom att ringhjulet i sina axiella ändar är utformat med kopplingständer, vilka är integrerade med dess inre kuggar ingripande med planethjulen, och att ringhjulet är axiellt förskjutbart för att med sina kopplingständer alternativt kunna sammankopplas med kopplingsringarna. Den uppfinningsenliga utformningen medför vid inkoppling av högväxelläget att ringhjulet sammankopplas med planetväxelns ingående axel och detta medför att växeln ej utsättes för några uppväxlade krafter.

Uppfinningen medför även att solhjulet kan anordnas relativt nära huvudväxelládan och att böjpåkänningarna på planetväxelns axlar som följd härav blir gynnsamma. Genom att uppfinningsenligt utforma ringhjulet med kopplingständer kan detta utnyttjas som kopplingsorgan, varigenom erhålles en enklare utformning än vad som är tidigare känt.

Ytterligare uppfinningen utmärkande egenskaper framgår av bifogad beskrivning av en uppfinningen exemplifierande utföringsform.

Beskrivningen utföres under hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Figur l visar ett axiellt längdsnitt av en uppfinningsenlig planetväxel, Figur 2 visar en schematisk vy av samverkande kopplingständer vid synkronisering och sanuankoppling och Figur 3. visar ett axiellt delsnitt A-A enligt figur 2 av ringhjulet och en synkroniseringsring.

Em tillsatsväxellåda enligt uppfinningen är avsedd att anslutas till en huvudväxellåda i ett tyngre fordon, exempelvis en lastbil. íïllsatsväxellàdan innefattar i ett växellådshus l en planetväxel 2, som är anordnad mellan en från huvudväxellådan ingående axel 3 cch en från tillsatsväxellådan utgående axel 4. Den ingående axeln 10 15 20 25 30 35 453 379 3 är roterbart lagrad i huvudväxellådan medelst ett lager 5 anfäst i en inre gavel på växellådshuset l.

På den ingående axeln 3 är medelstsplinesförband 6 vridfast anbringat ett i planetväxeln 2 ingående solhjul 7. Detta är utformat med utvändiga kuggar, vilka ingriper i fem omgivande planethjnl 8. Varje planethjul 8 är lagrat på en rörfornxad axeltapp 9, vars ena ände är fastpressad i en planethjulskiva 10 och vars andra ände är fastpressad i en planethjulshållare ll.

Planethjulsskivan 10 är medelst axiella bultförband (ej visade) anfäst till axiella klackar 13 på planethjulshållaren ll, vilken är. integrerad med planetväxelns 2 utgående axel 4 och är roterbart lagrad i en yttre gavel 14 på växellàdshuset 1 med ett kullager 15.

På solhjulet 7 är medelst kuggingrepp även vridfast anbringat en kopplingsring 16 som är utformad med utvändiga kopplingständer 17.

Kopplingsringen 16 stöder med hjälp av ett Kullager 18 den tidigare omnämnda planethjulsskivan lO via ett nav 12, som medelst bultförband är anfäst till planethjulsskivan ll. Kopplingsríngen 16 är axiellt positionerad till solhjulet 7 medelst tvâ lásringar 43, sorn är monterbart anbringade i två härför avsedda urtag i solhjulet 7, på ömse sidor om kopplingsringen 16.

Kopplingsringen 16 är även utformad med en radiellt utåt riktad konisk friktionsyta 19, som är avsedd samverka med en motsvarande inåt riktad konisk friktionsyta 20 på en synkroniseringsring 21.

Växellådshuset l består av två halvor och i delningsplanet mel lan dem är medelst ett antal styrstift 22 och bultförband 23 anfäst en ringformad reaktionsskiva 24 scxn är utformad med ett centrumhål 25.

I nämnda centrumhål 25 är medelst svetsförband anbringad en kopplingsring 26 utformad med utvändiga kopplingständer 27.

Kopplingsringen 26 är även utformad med en utåt riktad konisk friktionsyta 28, som är avsedd samverka med en motsvarande inåt riktad konisk friktionsyta 29 på en synkroniseringsring 30. Denna synkroniseringsring 30 är utformad identiskt lika med den tidigare nämnda synkroniseringsringen 21, vilka synkroniseringsringar 21,30 i växellådan är anordnade spegelvända relativt varandra axiel lt på 10 15 20 25 30 35 453 379 ömse sidor om planethjulen 28.2 Dessa är på konventionellt sätt omgivna av ett ringhjul 31, som är utformat med invändiga kuggar 32 ingripandei planethjulen 8. Dessutom är ringhjulet 31 utformat med invändiga kopplingständer 33,34 i sina axiella ändar, vilka är avsedda samverka med kopplingsringarnas 16,26 kopplingständer 17,27. Fâqârdelvis är, såsom visas i figur 2, ringhjulets 31 kopplingständer 33,34 och kuggar 32 integrerade med varandra.

Ringhjulet 31 är i axiell riktning förskjutbart lagrat relativt planethjulen 8. Utvändigt är ringhjulet 31 utformat med ett ringformat spår 35, i vilket ingriper en ej visad kopplingsgaffel för att vid växling bibringa ringhjulet 31 axiell förskjutning.

Figur 2 visar principiell samverkan nxellan kopplingständerna 33,34 på ringhjulet 31, kopplingständerna 17,27 på de båda kopplingsringarna 16,26, och spärrtänderna 36,37 på de båda synkroniseringsringarna 21,30. Den vänstra delen av figur 2 visar i likhet med figur 1 hur ringhjulet 31 är sarnrnankopplat med den vänstra kopplingsringen 16, medan den högra delen av figur 2 visar att ringhjulet 31 ej är sanrrsankopplat med den högra kopplingsringen 26.

Ringhjulets 31 invändiga kuggar 32 ingripande med planethjulen 8 övergår i ringhjulets 31 axiella ändar i de invändiga kopplingständerna 33,34, som vid växlingsrörelser är avsedda samverka med spärrtänderna 36,37 på synkroniseringsringarna 21,30 och kopplingständerna 17,27 på kopplingsringarna 16,26. Ringhjulets 31 kuggar 32 är vid fem likformigt vinkelfördelade områden utformade med två axiellt åtskilda urtag 38, som vardera inrymmer ett f jäderorgan i form av en spiralforrnad tryckfjäder 39. vardera fjädern 39 anligger med sin ena ände mot en av ringhjulets 31 kuggar 32 och anligger med sin andra ände mot en kolv 40.

Synkroniseringsringens 21 spärrtänder 36, vilka delvis visas även i figur 3, är utformade med en profilform som dverensstärnner med profilformen av ringhjulets 31 invändiga kuggar 32 och kopplingständer 33,34. I en radiell vy av synkroniseringsringarnas 21,30 spärrtänder 36,37 enligt figur 2 framgår att spärrtänderna 36,37 axiellt utsträcker sig endast utefter en del av synkroniseringsringarnas 21,30 utsträckning och att de är utformade 453 379 10 15 20 25 30 35 med mot ringhjulet 31 vända sidoytor 41 som är avfasade. I områdena för de fen jämnt vinkelfördelade urtagen 38 i ringhjulet 31 saknar synkroniseringsringarna 21,30 spärrtänder 36,37, men däremot är de utformade med en kugge 42 med axiell utsträckning utefter hela synkroniseringsringens 21,30 längd. Dessa kuggar 42 har en smalare profilform än de övriga kuggarna 36 på synkroniseringsringen 21.

Kuggarna 42 ingriper ständigt med ett visst vridbart glapp med ringhjulets 31 kuggar 32, varigenom synkroniseringsringarna 21,30 nedbringas ringhjulet 31.

De tidigare beskrivna spiralfjädrarna 39 i ringhjulet 31 anligger med sina respektive kolvar 40 mot kuggarna 42 på synkroniseringsringarna 21,30 och bibringar synkroniseringsringarna 21,30 en relativ vridning relativt ringhjulet 31 inom de vridningsmöjligheter som glappet mellan synkroniseringsringens 21 kuggar 42 och ringhjulets 31 kuggar 32 medger.

Funktionen för den beskrivna planetväxeln 2 är följande. I bifogade figurer visas planetväxeln 2 med sitt högväxelområde inkopplat.

Ringhjulets 31 kopplingständer 33 ingriper därvid med kopplingständerna 17 på den vänstra kopplingsringen 16, varvid ringhjulet 31 är vridfast kopplat till solhjulet 7 och den ingående axeln 3. Den utgående axeln 4 kcnner således att rotera med sanna hastighet som den ingående axeln 3. Vid inkoppling av planetväxelns 2 lågväxelområde förskjutes ringhjulet 31 axiellt med hjälp av den i spåret 35 ingripande kopplingsgaffeln. I figurerna 1 och 2 sker denna förskjutning åt höger. Antages att växling från- högväxelområdet till lågväxelområdet sker under drift kommer i högväxelområdet ringhjulet 31 att rotera med en viss hastighet, medan den högre kopplingsringen 26, som är fast förbunden med växelládshuset 1, ej roterar.

Innan lågväxelmrådet kan inkopplas måste ringhjulets 31 rotation uppbromsas. Ringhjulets 31 rotation förutsättes i högväxelcumâdet ha en riktning motsvarande en uppåtriktad rörelse i figur 2. Vid ringhjulets 31 förskjutning åt höger i figur 2 kcnner efter en viss förskjutning ringhjulets 31 kopplingständer 33 på den vänstra sidan att urkopplas ingrepp med den vänstra kopplingsringen 16 och 10 15 20 25 30 35 således frånkopplas den ingående axeln 3. Samtidigt kommer ringhjulets 31 kopplicngständer 37 på den högra sidan till anliggning mot de fasade sidoytorna 41 på synkroniseringsringens 30 spärrtänder 37. Därigenom kommer friktionsytorna 28,29 på rsynkroniseringsringen 30 och kopplingsringen 326 till glidande anliggning mot varandra. Synkroniseringsringen 30 utsättes därvid för ett uppbromsande moment som i figur 2 verkar nedàtriktat, dvs motriktat ringhjulets 31 rotationsriktning. Synkroniseringsringens 26 bromsmornent samverkar med fjädrarna 39 i de högra urtagen 38 till att förvrida synkroniseringsringen 26 nedåt relativt ringhjulet 31. I detta läge spärrar synkroniseringsringezis 30 spärr-tänder 37 fortsatt axiell förskjutning av ringhjulet 31.

Anliggningen mellan synkroniseringsringens 30 spärrtänder 37 och ringhjulets 31 kopplingständer 34 medför att dessa under synkroniseringsför loppet roterar med varandra och att således även ringhjulets 3 l rotation uppbromsas . Efter det att synkroniseringsringens 30 och ringhjulets 31 rotation blivit helt uppbromsad har bromsmornentet på synkroniseringsringen 30 också helt upphört. Den axiella kraft ringhjulets 31 kopplinständer 34 utövar* på spärrtändernas 37 fasade sidoytor 41 är tillräcklig för att under motverkan endast av fjädrarna 39 vrida synkroniseringsringen 30 relativt ringhjulet 31 till ett icke spärrande läge, där dess spärrtänder 37 ej spärrar ringhjulets 31 axiella förskjutning, Ringhjulet 31 kan därmed bringas i ingrepp med kopplingsringens 26 kopplingständer 27 och ringhjulet 31 är därmed vridfast sammankopplat med växellådshuset 1. Planetväxelns 2 làgväxelornråde är således inkopplat och erhåller på i sig känt sätt en utväxling mellan den ingående axeln 13 och den utgående axeln 4.

Växling från lågväxelcxnrådet tillbaka till högväxelornrádet sker på analogt sätt genom att ringhjulet 31 förskjutes åt vänster i figurerna 1 och 2. Cm växling sker under drift är det nödvändigt att accelerera ringhjulet 31 till samna rotationshastighet som den ingående axeln 3. I likhet med vad san ovan angives förutsättes att den ingående axelns 3 rotation sker i en riktning som i figur 2 rnotsvarar en uppàtriktad rörelse. I lågväxelanrådet roterar således den vänstra kopplingsringen 16, medan ringhjulet 31 ej roterar. Vid 453 379 V10 15 20 25 30 35 ringhjulets 31 förskjutning åt vänst mmer den vänstra synkroniseringsringens 21 spärrtänder ringhjulets 31 förskjutning tills det att syn-kron synkroniseringsförloppet utsättes synkroniseringsringen 21 genom tation har up nåtts. Under gl idande anliggning mellan friktionsytorna l 9 , 20 på synkroniseringsringen 21 och kopplingsringen 16 för ett moment, som i samverkan med tryckfjädrarna 39 förvrider synkroniseringsringen 21 till ett spärrande läge. Riktningen av detta moment motsvarar i figur 2 en uppåtriktad förskjutning av synkroniseringsringen 21.

Efter det att synkron rotation har uppnåtts roterar synkroniseringsringen 21 och ringhjulet 3l ned samma hastighet som kopplingsringen l6. Under motverkan endast av fjädrarna 39 kan synkroniseringsringen 21 vridas relativt ringhjulet 31 till ett icke spärrande läge, som tillåter ringhjulet 31 att axiellt förskjutas och sammankopplas med kopplingsringen 16.

Som således framgår av ovanstående är de moment som under växlingsförloppå verkar på de båda synkroniseringsringarna 21,30 alltid riktade åt samma håll för respektive synkroniseringsring 21,30. Detta möjliggör att spärtändernas 36,37 fasade sidoytor 41 kan ha en asynïxietrisk utformning i enlighet Inedfigur 2. Respektive synkroniseringsring 21,30 har således ett spärrande läge och ett icke spärrande läge, vilka lägen motsvarar ändlägena för de rörelsemöjligheter synkroniseringsringarnas 21,30 axiella kuggar 42 har relativt ringhjulets 31 kuggar 32 och kopplingständer 33,34.

Utformningen av den uppfinningsenliga tillsatsväxellådan medger att en gynnsam kraftfördelning erhålles vid körning i högväxelanrådet genom att ringhjulet 31 sammankopplas med den ingående axeln 3.

Genom att endast en synkroniseringskoppling är anordnad kring den ingående axeln kan det axiella avståndet mellan den ingående axelns lager 5 och planethjulen 8 utformas relativt kort. Samtidigt kan det axiella avståndet mellan den utgående axelns 4 lagring 15 och planethjulen 8 utformas relativt långt. Båda dessa förhållandena är gynnsarrma med avseende på de böjpåkänningar den ingående axeln 3 och den utgående axeln 4 utsättas för. "^'-~wrg-=.~-w_-1_»vr«r<~ff“nvv~ vwv-w.rw,~t_--,-g.r _ e . ¿ i, l- 453 379 Den uppfinningsenliga tillsatsväxellådan medger vidare att de koniska friktionsytorna 20,29 respektive 19,28 på synkroniseringsringarna 21,30 respektive kopplingsringarna 16,26 kan anordnas på ett stort radiellt avstånd från den ingående och 5 utgående axeln 3,4. Detta medför att de moment som under synkroniseringsförlopp orsakas av friktionskrafterna kan uppnå höga värden. Dette medför i sin tur ett friktieneyternee 19,2o,ze,z9^ dimensioner, särskilt i axiell utsträckning, kan hållas inom låga värden och att hela växellådan kan utformas förhållandevis kort. 10 Ur monteringssynpunkt uppvisar den uppfinningsenliga tillsatsväxellàdan flera fördelar. Genom att den vänstra - kopplingsringen 16 vridfast ingriper direkt med solhjulet 7 behöver den ingående axeln 3 ej någon särskild bearbetning. Visserligen 15 måste solhjulet 7 utformas ned en något längre axiell utsträckning än vad som i annat fall erfordras, men detta är ur tillverknings- och kostnadssynpunkt av underordnad betydelse.

Vid montering av planetväxeln kan efter det att solhjulet 7 20 monterats till den ingående axeln 3 resterande delar enkelt nonteras genom att axiellt skjutas på solhjulet 7. Detta möjliggör att flertalet av planetväxelns delar kan förmonteras i hög utsträckning, vilket ytterligare förenklar monteringen. 25 Uppfinningen kan inan ramen av efterföljande patentkrav modifieras och utformas annorlunda än vad som beskrivits i ovanstående enamel.

Claims (3)

1. äšfiwzswqfxzw »wlæugfiïv-:Prmffw-w-ï-ffi-fl ~~f«~- -~----- ~ ,,»«,~--»,;;.-1,.~.<«f-.,.f. fa-lwqa-fs., 4sà 379 10 15 20 25 30 l0 PATENTKRAV ~ l. Växellåda, avsedd att insättas mellan en huvudväxellåda och en till drivhjulen förande transmission i ett motorfordon, innefattande i ett växellâdshus (1) en från huvudväxellàdan ingående axel (3), en till transmissionen utgående axel (4), en mellan den ingående axeln (3) och den utgående axeln (4) anordnad planetväxel (2), som består av ett med den ingående axeln (3) fast fiafiumaet saflnjafl «7». ett amtai däri imgrmaamæagmaaaafiam aa» roterbart lagrade på en med den .utgående 'axeln (4) vridfast förbunden planethjulshållare (ll) samt ett ringhjul (31) som ansluter och ingriper i planethjulen (8), varjämte växellådshuset (1) även innefattar en kopplingsring (26) som är vridfast förbunden med växelládshuset (1) och en kopplingsring (16) som är vridfast förbunden med den ingående axeln (3), vilka kopplingsringar (l6,26) är anordnade på axiellt örnse sidor om planethjulen (8), samt att mellan ringhjulet (31) och respektive kopplingsring (l6,26) är anordnat synkroniseringsringar (2l,30), k ä n n e t e c k n a d av att ringhjulet (31) i sina axiella ändar är utformat med kopplingständer (33,34), vilka är integrerade med dess inre kuggar (32) ingripande med planethjulen (8), och att ringhjulet (31) är axiellt förskjutbart för att med sina kopplingständer (33,34) alternativt kunna sarrrnarlkopplas med kopplingsringarna (16 , 26 ) .

2. Växellåda enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d i av att den med den ingående axeln (3) fast förbundna kopplingsringen (16) är utformad med invändiga kuggar ingripande med solhjulets (7) kuggar .

3. Växellåda enligt patentkrav l, k ä n n e te c k n a d av att synkroniseringsringarna (2l,30) är utformade med utvändiga spärrtänder (36,37) och med invändiga friktionsytor (20,29), medan kopplingsringarna (l6,26) är utformade med utvändiga friktionsytor uææL_ ...,_._.l.,.....w a... « . . - v. .ß «"~Ts~š*=-<1~\-'"> r .»~ i 10 ll 4. Växellåda enligt patentkrav 3, k ä nn e t e c k n a d av att synkroníseringsringarna (2l,30) är utformade med axiella, utvändiga kuggar (42), vilka med vridbart glapp ingriper mellan ringhjulets (31) kopplingständer (33,34) och/eller ringhjulets (31) kuggar (32). 53. Växellåda enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att ringhjulet (31) invändigt är utformat med ett antal urtag (38) inrymmande organ (39,40) innefattande fjädrar (39) som bibringar synkroniseringsringarna (2l,30) vridning relativt ringhjulet (31) till ett spärrande läge, i vilket läge Synkroniseringsringarnas (2l,30) spärr-tänder (36,37) spärrar ringhjulet (31) att axiellt förskjutas och sazrmnkopplas med respektive kopplingsring (l6,26).