SE504642C2 - Anordning för att överföra moment mellan två roterbara axlar - Google Patents

Description

_04 642 2 ning eller bromsande verkan i anordningen. Med en utfö- ringsform av den tidigare kända anordningen är det också möjligt att uppnå den önskade, jämna verkan också i en andra rotationsriktning, d v s i backväxeln, om anordningen utnyttjas som en s k differentialbroms i en förbindning mellan den främre och den bakre axeln hos ett landsvägsfor- don.

En matningskolv i det hydrauliska arrangemanget hos den tidigare kända anordningen är emellertid fjäderbelastad till ingrepp med sin kam, och själva hydraulsystemet är av den öppna typen, som suger olja från en behållare och åter- matar den efter användning i systemet.

En nackdel med denna anordning är att det är omöjligt att undvika eller stänga av dess verkan, vilket exempelvis betyder att en bogsering av ett fordon försett med en sådan anordning är mycket svår. Ett aktuellt krav på en anordning av ovan angivet slag är att den skall möjliggöra en bogse- ring vid en hastighet av 5O km/h.

Uppfinningen Detta kan enligt uppfinningen uppnås, genom att det hydrauliska ledningssystemet är ett slutet system och att olja matas till systemet från en behållare med hjälp av en pump och kan avlägsnas från systemet till behållaren via en överströmningsventil. Det finns ingen fjäderbelastning på någon kolv i anordningen.

Genom avstängning av pumpen eller snarare dess motor, vilket sker med hjälp av fordonets startnyckel, kommer kopplingsskivorna i anordningen inte att ges någon bromskraft vid bogsering, och det föreligger ingen risk för brända kopplingsskivor.

Pumpmotorn kan ha en mycket låg effektförbrukning, 0 och i ett praktiskt fall ger den blott ungefär 3 f av det maximala arbetstrycket. lS 20 25 30 35 3 504 642 För att möjliggöra en reglering av anordningen är det hydrauliska ledningssystemet försett med en elektriskt reg- lerad strypventil.

För att utjämna vissa variationer i det hydrauliska flödet kan det hydrauliska ledningssystemet vara försett med en ackumulator.

Det är av största vikt att anordningens funktion är så jämn som möjligt.

Detta uppnås i en första praktisk utföringsform, vid vilken en kamskiva, försedd med en cirkulär kamkurva, är anordnad att föra samman kopplingsskivorna och vid vilken en tryckbricka i ingrepp med huset över ett nàllager är an- ordnad vid motsatt sida om kopplingsskivorna, genom att fyra kolvpáverkande delar står i ingrepp med kamskivans kamkurva för att till de fyra kolvarna ge en fram- och återgående rörelse vid en rotationshastighetsskillnad mellan axeldelarna.

Vid denna utföringsform utnyttjas alla reaktions- krafter för att få kopplingsskivorna i ingrepp.

Vid en andra utföringsform av samma allmänna kon- struktion står en kolvpáverkande del i ingrepp med kam- skivans kamkurva, medan två kolvpáverkande delar står i in- grepp med en cirkulär kamkurva på en axiell ändyta hos ett nav på den första axeldelen för att till de tre kolvarna ge en fram- och återgående rörelse vid en rotationshastighets- skillnad mellan axeldelarna, vilket nav står i ingrepp med tryckbrickan.

Vid denna utföringsform utnyttjas blott reaktions- kraften från den första kolven för att få kopplingsskivorna i ingrepp, medan reaktionskrafterna från de två andra kol- varna överförs till huset via navet och tryckbrickan.

Ritningsförteckning Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig 1 är en sektion genom en första utföringsform av en diffe- 504 642 4 15 20 25 30 35 rentialbroms enligt uppfinningen, fig 2 är ett diagram som illustrerar arbetssättet hos differentialbromsen enligt fig 1, fig 3 är en sektion genom en andra utföringsform av en differentialbroms enligt uppfinningen samt fig 4 är ett diagram som illustrerar arbetssättet hos differentialbrom- sen enligt fig 3.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Såsom visas i fig 1, är en första axel 1 till vänster på ritningen och en andra axel 2 till höger pá ritningen roterbart lagrade i ett hus 3 med ett lock 4. Den första axeln 1 är lagrad med hjälp av lager 5 och 6 och den andra axeln med hjälp av ett lager 7. Det finns också ett lager 8 mellan de två axlarna 1 och 2, såsom visas.

De två axlarna 1 och 2 kan vara förbundna med andra maskinelement, exempelvis i ett fordon. Detta illustreras genom att den första axeln 1 är försedd med ett kugghjul 1' och den andra axeln 2 med en monteringsfläns 9, hàllen i läge med hjälp av en lásmutter 9'. Arrangemanget är sådant att inga relativa axiella rörelser kommer att uppträda eller tillåtas mellan de två axlarna 1 och 2.

Ett nav 10 är fäst vid den första axeln 1 och säkrat med hjälp av en làsmutter 11. Den första axeln 1 och navet 10 bildar tillsammans en första axeldel.

Ett är anslutna till navet 10 med hjälp av utvändiga splines. antal omväxlande kopplingsskivor eller -ringar 12 Den andra axeln 2 är försedd med en radiell fläns 2', och en hylsa 13 är fäst därvid. Axeln 2 med dess fläns 2' och hylsan 13 bildar tillsammans en andra axeldel.

Ett antal omväxlande kopplingsskivor eller -ringar 14, motsvarande kopplingsskivorna 12, är anslutna till hyl- san 13 med hjälp av invändiga splines. I ingrepp kommer kopplingsskivorna 12, 14 att motverka rotationshastighets- skillnad mellan de tvà axeldelarna.

En kamskiva 15 är ansluten över splines vid navet 10 till höger om kopplingsskivorna 12, 14 pà ritningen för 10 20 25 30 5 504 642 deras ingrepp på ett nedan beskrivet sätt, och reaktions- kraften tas upp av huset 3 via en tryckbricka 16, som är anordnad till vänster om kopplingsskivorna 12, 14 pà rit- ningen, och ett axiellt nàllager 17, uppstött av huset 3.

Vid sin fràn kopplingsskivorna 12, 14 vettande yta är kamskivan 15 försedd med en jämförelsevis bred, cirkulär kamkurva, och fyra satser cylindriska kamrullar 18 - 21 är anordnade att samarbeta med denna kamkurva. Kamrullarna 18 - 21 är roterbart anordnade i den radiella flänsen 2' hos den andra axeln 2. Dessa satser av kamrullar 18 - 21 är be- lägna i koncentriska arrangemang. Antalet kamrullar i varje sats kan variera men är tre i den föredragna utföringsfor- men, och det föreligger en fasförskjutning från en sats till den nästa, vid den föredragna utföringsformen uppgå- ende till 30°. Kamprofilen på kamskivan 15 är sådan att kamrullarna 18 - 21 vid rotation kommer att ges en rörelse, vars axiella hastighet ändras lineärt med den relativa rotationsvinkeln mellan axlarna 1 och 2.

Tryckbrickor 22 - 25 står i ingrepp med kamrullarna 18 - 21. roterbara oberoende av varandra, varvid den innersta tryck- Dessa tryckbrickor 22 - 25 är koncentriska och brickan 25 står i roterande ingrepp med den andra axeln 2.

Ett axiellt rullager 26, som har fyra koncentriska rullsatser, axiellt rörliga oberoende av varandra, är anordnat på den andra axeln 2 i ingrepp med á ena sidan tryckbrickorna 22 - 25 och à andra sidan fyra koncentriska, ringformiga kolvar 27 - 30, vilka är axiellt rörliga i mot- svarande ringformiga cylindrar i huslocket 4 och är för- sedda med tätningar. De olika kolvarna 27 - 30 har samma kolvareor, vilket betyder att med den minskande diametern frán den yttersta kolven 27 till den innersta kolven 30 deras radiella bredder ökar i motsvarande grad.

Under nedan angivna förhållanden är resultatet av det beskrivna arrangemanget att kolvarna 27 - 30 kommer att ges 504 642 6 10 20 25 30 35 axiellt fram- och àtergáende rörelser, när de två axlarna 1 och 2 har en rotationshastighetsskillnad.

En hydraulledning 31 är ansluten till var och en av de ringformade cylindrarna för kolvarna 27 - 30. Varje sådan hydraulledning 31 är försedd med en backventil 32, och därefter är ledningarna 31 anslutna till varandra och leder till en överströmningsledning 40 och vidare till en hydraulledning 37. Denna ledning leder till en elektriskt reglerad strypventil 38 och är sedan avgrenad och leder via backventilen 39 till de fyra hydraulledningarna 31 till de ringformiga cylindrarna i huslocket 4. Detta hydraulsystem är ett slutet system.

Hydraulledningen 31 är också ansluten till en olje- behållare 33 via en överströmningsventil 34, exempelvis justerad till ett tryck av 3 bar. Olja från behållaren 33 pumpas med hjälp av en pump 35, driven med hjälp av en till hydraulledningen 37. Ändamålet med pumpen 35 är att upp- elektrisk motor 36 (med en effekt av exempelvis 10 W), rätta ett visst arbetstryck i det slutna hydraulsystemet.

Såsom framgår nedan, kommer systemet inte att kunna fungera på avsett sätt utan detta systemtryck. Ändamålet med den elektriskt reglerade strypventilen 38 år att reglera arbetstrycket i det slutna hydraulsys- temet och sålunda att reglera den kraft med vilken rota- tionshastighetsskillnaden kommer att motverkas.

För tydlighets skull visas den slutna hydraulkretsen innefattande delarna 31 - 40 som anordnad utanför huset 3, 4. I själva verket är den anordnad i huset, vilket i sig självt fungerar som behållaren 33. Härigenom kommer de 4 att erhålla en tillfreds- och huset är försett med tätningar 41 olika delarna i huset 3, ställande smörjning, och 42. Då det beskrivna hydraulsystemet står under tryck, så att kolvarna 27 - 30 hålls mot rullagret 26 med en viss kraft, axlarna 1 och 2 att åstadkomma en fram- och àtergáende kommer en rotationshastighetsskillnad mellan de två 20 25 30 7 504 642 rörelse hos kolvarna 27 - 30, då kamrullarna 18 - 21 rullar på kamskivornas 15 kamkurvor. Frekvensen hos de fram- och átergàende rörelserna ökar med ökande rotationshastighets- skillnad.

Dà kolvarna 27 - 30 rör sig i riktning bort från kam- skivan 15 eller åt höger i fig 1, kommer ett nettoflöde genom strypventilen 38 att uppnàs (genom backventilerna 39, ledningarna 31, backventilerna 32 samt ledningarna 40 och 37). Flödet fràn varje kolv är proportionellt mot dess axi- ella hastighet, och det resulterande flödet frán alla kol- varna 27 - 30 är proportionellt mot rotationshastighets- skillnaden mellan de tvá axlarna 1 och 2.

Dà det är ett flöde genom strypventilen 38, kommer ett mottryck att uppträda vid utloppssidan hos cylindrarna för kolvarna 27 - 30. Detta mottryck är en funktion av flö- det (ökat flöde, ökat mottryck - proportionell, progressiv, degressiv anslutning beror på ventilkonstruktionen). Varje kolv 27 - 30, som rör sig från kamskivan 15, överför en ax- iell kraft, som är proportionell mot trycket och kolvarean, till kamskivan 15 och sålunda till kopplingsskivorna eller -ringarna 12 och 14, så att rotationshastighetsskillnaden mellan de tvá axlarna 1 och 2 minskas.

Funktionen hos den ovan beskrivna anordningen med tre kamrullar i varje sats av kamrullar 18 - 20 och tre jämnt fördelade kammar pá kamskivan 15 illustreras i fig 2. I diagrammet enligt fig 2 illustreras oljeflödet vid varje kolv 27 - 30 liksom det totala oljeflödet 43 som en funk- tion av rotationsvinkeln 0 - 180°. Eftersom flödet vid varje kolv har samma utseende och det är en 30° fasför- skjutning från en kolv till nästa tack vare anordningens konstruktion, kan det totala flödet 43 illustreras som en rak linje, vilket med andra ord betyder att den bromsverkan som strävar att minska rotationshastighetsskillnaden är jämn. 504 642 s W 20 25 30 35 Så länge motorn 36 är inkopplad, så att pumpen 35 arbetar, kommer den beskrivna differentialbromsen att fungera på beskrivet sätt. Om motorn 36 emellertid kopplas ur med hjälp av fordonets startnyckel, kommer differential- bromsen att sluta att fungera. På detta sätt blir bogsering av fordonet möjlig utan skador på differentialbromsen.

En andra utföringsform av en differentialbroms enligt uppfinningen visas i fig 3. Vid denna utföringsform är vissa element så lika motsvarande element i den första utföringsformen enligt fig 1 att samma hänvisningsbeteck- ningar har använts. Detta gäller för den första axeln 1 med dess kugghjul 1', den andra axeln 2 med dess fläns 2', huset 3 med dess lock 4, dess låsmutter 9', navet 10, de omväxlande kopplings- lagren 5 - 8, fästflänsen 9 med skivorna eller -ringarna 12 och 14, hylsan 13, tryckbrickan 16, nállagret 17, hydraulledningarna 31 och 37, strypventi- lerna 32 och 39, behållaren 33, överströmningsventilen 34, pumpen 35 med dess motor 36, strypventilen 38, överström- ningsledningen 40 samt tätningarna 41 och 42.

Vid denna andra utföringsform är blott de tre sat- serna av cylindriska kamrullar 45 - 47 roterbart anordnade i den radiella flänsen 2' hos den andra axeln 2. De yttersta kamrullarna 45 samarbetar med en cirkulär kamkurva på en kamskiva 48, motsvarande kamskivan 15 i den första utföringsformen och ansluten med splines vid navet 10 på den första axeln 1. De två återstående satserna av kam- rullar 46 och 47 samarbetar med en cirkulär kamkurva på den axiella ändytan hos navet 10. Såsom vid den första ut- föringsformen enligt fig 1 finns en fasförskjutning från en sats till nästa, vid den föredragna utföringsformen uppgå- ende till 30°.

Koncentriska tryckbrickor 49, 51 står i ingrepp med de respektive kamrullarna 45 - 47, och i ingrepp med de respektive tryckbrickorna 49 - 51 är rullager 52 - 54, an- ordnade vid ändarna hos tre koncentriska, ringformiga kol- 15 20 25 30 9 504 642 var 55 - 57, axiellt rörliga i motsvarande, ringformiga cylindrar i huslocket 4 och försedda med tätningar.

De tvâ inre kolvarna 56 och 57 samarbetande med navet 10 har samma kolvarea, medan den yttersta kolven 55 samar- betande med kamskivan 48 har en annan kolvarea, företrädes- vis en större area.

Pumpen 35 har samma funktion som vid den tidigare utföringsformen enligt fig 1. Vid denna andra utföringsform enligt fig 3 finns emellertid dessutom en ackumulator 58 för att utjämna variationer i flödet till kolvarna 55 - 57.

Såsom framgår nedan, är flödet från de tre kolvarna propor- tionellt mot rotationshastighetsskillnaden mellan axlarna 1 och 2.

De tvâ inre kolvarna 56 och 57 bidrager med ett nettoflöde med hjälp av backventilerna 32 och 39 i analogi med den första utföringsformen enligt fig 1, men den axi- ella kraften överförs inte via kopplingsskivor utan snarare via lagren 53, 54, tryckbrickorna 50, 51, kamrullarna 46, 47, navet 10 och tryckbrickan 16 till huset 3. Den yttersta kolven 55 å andra sidan överför sin axiella kraft till kopplingsskivorna 12 och 14 via kamskivan 48. Denna kolv 55 bidrar inte till nettoflödet men har en utjämnande funktion i förhållande till de andra kolvarna 56 och 57.

Tillskottet till nettoflödet fràn de respektive kol- varna som en funktion av den relativa rotationsvinkeln mellan axlarna 1 och 2 vid en konstant rotationshastighets- skillnad visas i fig 4. Kurvorna är symmetriska, och funk- tionen är oberoende av rotationsriktningen. Också vid denna utföringsform kan det totala flödet 58 illustreras som en rak linje, vilket betyder att den bromsverkan som strävar att minska rotationshastighetsskillnaden är jämn.

Claims (5)

U 20 25 30 504 642 10 PATENTKRAV

1. Anordning för att överföra moment mellan två roterbara, koaxiella axeldelar (1, 2) i ett stationärt hus (3, 4), vilken anordning innehåller ett antal alternerande 14), axeldelarna och kan bringas i ingrepp med varandra för att kopplingsskivor (12, vilka är anslutna till de tvà motverka rotationshastighetsskillnad mellan axeldelarna, och ett hydraularrangemang, som drivs av hastighetsskillna- den mellan de två axeldelarna och innefattar ett antal koncentriska, ringformiga kolvar (27-30; 55-57), vilka är axiellt rörliga i huset koaxiellt med axeldelarna och är avsedda att skapa ett hydraultryck i arrangemanget och därigenom få kopplingsskivorna i ingrepp vid en rotationshastighetsskillnad mellan axeldelarna, (is-21; 45-47), kolvpàverkande delar vilka är roter- bara med en av axeldelarna (2) och ingriper med den andra axeldelen (1) via kammar, vilka är vinkelförskjutna i för- hållande till varandra, för att till kolvarna ge en fram- och àtergáende rörelse vid en rotationshastighetsskillnad mellan axeldelarna, och ett hydraulledningssystem, som förbinder cylindrarna vid alla kolvar med hjälp av hydraulledningar (31, 37, 40) (32, 39), därav, att hydraulledningssystemet k ä n n e t e c k n a d (31, 32, 37, 39, 40) är innehållande backventiler ett slutet system och att olja matas till systemet från en behållare (33) med hjälp av en pump (35) och kan avlägsnas fràn systemet till behållaren via en överströmningsventil (34).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att hydraulledningssystemet (31, 32, 37, 39, 40) är försett med en elektriskt reglerad strypventil (38). k ä n n e t e c k n a d (31, 32, 37, 39, 40) är

3. Anordning enligt krav 1, att hydraulledningssystemet (58). därav, försett med en ackumulator 15 20 504 642 ll

4. Anordning enligt krav 1, vid vilken en kamskiva (15) försedd med en cirkulär kamkurva är anordnad att in- gripa med kopplingsskivorna (12, 14) och vid vilken en tryckbricka (16) i ingrepp med huset (3, 4) över ett nål- lager (17) är anordnad vid motsatt sida om kopplings- skivorna, k ä n n e t e c k n a d därav, att fyra kolv- påverkande delar (18, 21) står i ingrepp med kamkurvan hos kamskivan (15) (27 - 30) ge en fram- och återgàende rörelse vid en rotationshastighets- (fig 1).

5. Anordning enligt krav 1, vid vilken en kamskiva för att till de fyra kolvarna skillnad mellan axeldelarna (1, 2) (48) försedd med en cirkulär kamkurva är anordnad att in- gripa med kopplingsskivorna (12, 14) och vid vilken en tryckbricka (16) i ingrepp med huset (3, 4) över ett nål- lager (17) är anordnad vid den motsatta sidan om kopplings- skivorna, k ä n n e t e c k n a d därav, att en kolvpáver- kande del (45) står i ingrepp med kamkurvan hos kamskivan (48) och två kolvpàverkande delar (46, 47) står i ingrepp med en cirkulär kamkurva på en axiell ändyta hos ett nav (10) för att till tre kolvar (55 - 57) ge en fram- och återgående rörelse vid en rota- vilket pá den första axeldelen (1) tionshastighetsskillnad mellan axeldelarna (1, 2), nav står i ingrepp med tryckbrickan (16) (fig 3).