SE520945C2 - Växellåda för motorfordon - Google Patents

Description

25 30 35 520 945 2 synkronisering av rotationsvarvtalsskillnaden mellan ringhjulet och kopplingsringar bringas i ingrepp med respektive kopplingsring pà vardera sidan om planetväxeln och pà sä sätt erhálls olika utväxlingar.

Exempel pà känd teknik med axiellt förskjutbart ringhjul visas i SE 514231. änden försett med synkroniseringsorgan och ringhjulets Ringhjulet är här i vardera axiella invändiga kuggar är förlängda för att kunna kopplas ihop med en pä vardera sidan om ringhjulet anordnad motsvarande kopplingsring med kopplingständer.

Ringhjulet och synkroniseringsorganen pà vardera sidan tar därmed mer plats i axial led. 514231 med växellàdshuset erhålls lägrangeläge och utväxlingen i Dà ringhjulet i SE kopplas ihop planetväxeln utnyttjas.

För att få en kortare växlingstid vid synkronisering av rotationsvarvtalet mot lágrangeläget behövs ett större synkroniseringsmoment jämfört synkronisering mot högrangeläget. En stor diameter pà làgrangesynkroniseringen är därmed önskvärd för att erhålla ett större synkroniseringsmoment. Diametern avser de synkroniserande friktionsytornas position. I rangeväxellàdan enligt SE 514231 begränsar ringhjulets möjligheten till en stor inre diameter synkroniseringsdiameter och därmed stort synkroniseringsmoment. En annan nackdel med känd teknik är att bygglängden i mànga lägen är för stor samt att dubbla tillhörande synkroniseringsringar. det krävs uppsättningar ringfjädrar med Syftet med föreliggande uppfinning är att fà synkronisering mot lágrangeläget att verka pà en sä stor diameter som möjligt för att erhàlla snabbare växlingar 10 15 20 25 30 35 ECZÛ 9¿15 §$?;ïÅf ih 3 samt förkorta våxelládans bygglängd och reducera antalet synkroniseringsringar, med att vid ingående ringfjädrar och bibehållen god funktion. Vidare är syftet ringhjulets axiella förflyttning separera friktionsytor i den synkronisering som har relativ varvtalsskillnad, det vill säga den synkronisering som ej är i funktion just dà, och pà så sätt minska friktionsförlusterna.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Den uppfinningsenliga lösningen av problemet med hänsyn taget till den uppfinningsenliga anordningen beskrivs i till 15 föredragna utföringsformer och utvecklingar utav den patentkravet l. Patentkraven 2 beskriver uppfinningsenliga anordningen.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar en växellåda till en från en till en transmission för motorfordon, avsedd att anslutas basväxelládas utgàngssida och omfattande en basvåxellàdan ingående axel, utgående axel, en mellan den ingående axeln och den utgående axeln anordnad planetväxel, vars ringhjul är axiellt förskjutbart genom ett första organ för axiell förskjutning av ringhjulet. Vidare innefattar anordningen en första kopplingsring, för inkoppling mot ett högrangeläge, samt en andra kopplingsring, för inkoppling mot ett lågrangeläge, med vilka kopplingsringar ringhjulet alternativt är synkroniseringsorgan vilket inkopplingsbart, åtminstone ett med åtminstone en friktionsyta, synkroniseringsorgan är avsett att synkronisera rotationsvarvtalsskillnaden mellan ringhjulet och endera kopplingsringen genom samverkan med motsvarande åtminstone en friktionsyta anordnad på vardera kopplingsringen. Synkroniseringsorganet och den andra kopplingsringen är anordnade koaxiellt utanpå 10 15 20 25 30 35 4 ringhjulet. Pà ringhjulets radiellt sett utvändiga sida är anordnat ett andra organ för inkoppling mot den andra kopplingsringen och ett tredje organ för medbringning av nämnda synkroniseringsorgan samt att den andra kopplingsringen är anordnad mellan synkroniseringsorganet och det första organet.

De främsta fördelarna med anordningen enligt uppfinningen är enligt följande. Växlingstiden, speciellt vid växling mot lágrangeväxel, förkortas avsevärt. Den kortare växlingstiden uppnås pà grund av det större synkroniseringsmomentet, vilket fàs genom att uppfinningen gör det möjligt att anordna synkroniseringsringens friktionsytor utmed en större diameter, sett fràn ingàende och utgàende axelns centrumlinje, det vill säga synkroniseringsringen är belägen koaxiellt utanför ringhjulet. Dessutom förkortas bygglängden för rangeväxellàdan 'ytterligare samt att endast en ringfjáder och en tillhörande synkroniseringsring, det vill säga dubbelsynkroniseringsring med tvá friktionsytor, erfordras.

Enligt en fördelaktig första utföringsform av anordningen enligt uppfinningen uppvisar ringhjulet pá sin radiellt sett utvändiga sida bommar för inkoppling mot den första kopplingsringen. Fördelen är kort bygglängd, stor synkroniseringsdiameter och enkel uppbyggnad med fà detaljer.

Enligt en fördelaktig andra utföringsform av anordningen enligt uppfinningen används ringhjulets radiellt sett invändiga kuggar för inkoppling mot den fördel utföringsfonn är att ringhjulets utvändiga bommar kan första kopplingsringen. En med denna 10 15 20 25 30 5:20 9¿15 §Vfš¿:“¿Hšff 5 förkortas nágot samt att tillverkningen av första kopplingsringen blir lättare.

I en ytterligare fördelaktig tredje utföringsform av anordningen enligt uppfinningen sä är ringhjulets invändiga kuggar snedkuggar. Fördelen med detta är att erhålls växel. Snedkuggarna ger dessutom en tystare gáng. en servoverkan vid iläggning av respektive Ytterligare fördelaktiga utföringsformer utav uppfinningen framgår av de till patentkravet 1 efterföljande beroende patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar, vilka i exemplifierande syfte visar ytterligare föredragna utföringsformer av uppfinningen samt teknisk bakgrund.

Figur l visar ett längdsnitt genom en rangeväxellàda enligt en utföringsform av uppfinningen och med högrangeläget (direktväxel) inkopplat.

Figur 2 visar en förstoring av del av anordningen enligt figur 1.

Figur 3 visar en förstoring av del av anordningen enligt figur l, men med làgrangeläget inkopplat.

Figur 4 visar en förstoring av del av anordningen enligt figur 1, men här i synkroniseringsfas mot làgrangeläge. 10 15 20 25 30 35 520 945?ïïÉ::Y@@š. 6 Figur 5 visar schematiskt utvändiga bommar, spärrtänder samt respektive uppsättning av kopplingständer.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Figur 1 visar en växellåda 1 enligt uppfinningen som kan bilda anslutas till utgående axeln till en basväxellåda (ej med fördel rangeväxellåda 1 avsedd att visad) i ett tyngre fordon, t ex en lastbil eller buss.

Rangeväxellådan innefattar en planetväxel 4.

Utgående axeln till basväxellådan bildar ingående axel Planetväxeln 4 är anordnad från rangeväxellådan utgående axel 3. Utgående axeln ingår i 2 till rangeväxellådan 1. mellan rangeväxellàdans ingående axel 2 och en en ej visad transmission, som överför drivkraft till fordonets drivhjul. Således förmedlas drivkraften från rangeväxeln samt via till Ett i planetväxeln 4 ingående solhjul 5, fordonets motor via basväxellådan, ytterligare en ej visad transmission ut drivhjulen. utvändiga kuggar 6, år vridfast med monterat på ingående axeln. Solhjulet är i visat utföringsexempel integrerat i axeln 2. Alternativt kan solhjulet vara fäst vid axeln med hjälp av splines. Solhjulet är i ingrepp med ett antal omgivande planethjul 7, vilka är lagrade på var sin lagertapp 8 i en planethjulshállare 9, som i sin tur är vridfast förbunden med den utgående axeln 3. Solhjulet är vidare i visad utföringsform i vridfast ingrepp med en första kopplingsring 10 genom invändiga kuggar ll på kopplingsringen. Kopplingsringen 10 är fast anordnad relativt solhjulet i axialled och med invändiga är försedd kopplingständer 12. På kopplingsringen 10 är anordnat en inàtvänd konisk friktionsyta 13, vars syfte är att samverka med en 10 15 20 25 30 35 7 motsvarande utàtvänd konisk friktionsyta 14 pà en synkroniseringsring 15.

En andra kopplingsring 16 är vridfast anordnad och i axialled fast anordnad relativt ett växellàdshus 17 med hjälp av exempelvis utvändiga splines (ej visat) anordnade pá kopplingsringen 16 samt motsvarande invändiga splines i växellàdshuset. Pà kopplingsringen 16 är anordnat en inàtvänd konisk friktionsyta 23, vars syfte är att samverka med en motsvarande utàtvänd konisk friktionsyta 22 pà synkroniseringsringen 15.

Synkroniseringsringen är i. visade utföringsexempel en den innefattar dubbelsynkroniseringsring, eftersom dubbla friktionsytor 13 och 23.

Planethjulen 7 är vidare i ingrepp med ett ringhjuls 18 invändiga kuggar 19.' Ringhjulet 18 uppvisar pà sin radiellt sett utvändiga sida ett första runtomlöpande spàr 20, avsett att upptaga en ringformig fjäder 21, vilken fjäder har till uppgift att överföra anpressningskraften frán ringhjulet till synkroniseringsringen 15 vid synkronisering och växling.

Pà synkroniseringsringens 15 radiellt sett utvändiga sida är anordnat koniska friktionsytor 14 och 22, vilka respektive vid synkronisering samverkar med vardera kopplingsrings motsvarande koniska friktionsytor 13 och 23. Pà synkroniseringsringens 15 radiellt sett invändiga vilka sträcker ut sig i ingrepp ringhjulet 18. sida är anordnat bommar 24, Bommarna 24 är i med 25b pà Bommarna 25b tillser att synkroniseringsringen roterar axiell riktning. motsvarande utvändiga bommar medbringning. med ringhjulet 18, dvs Synkroniseringsringen 15 är dock samtidigt begränsat vridbar relativt ringhjulet 18. Detta visas genom figur 10 15 20 25 30 35 520 94503,- 8 5 där ringhjulets 18 utvändiga bom 25b tilláter endast en viss vridning av synkroniseringsringen 15 genom att bommarna 24 stoppar mot bom 25b. Lämpligt antal bommar 25b utmed ringhjulets omkrets är sex eller nio stycken. Även andra antal är möjliga.

Ringhjulet 18 utnyttjas som kopplingshylsa och är därmed axiellt förskjutbart mellan ett högrangeläge och ett lágrangeläge. Detta innebär att ringhjulet 18 är axiellt förskjutbart relativt synkroniseringsringen 15, planethjulen 7 samt kopplingsringarna 10 och 16. Även synkroniseringsringen 15 är axiellt förskjutbar relativt kopplingsringarna 10 och 16.

I figur 1 avbildas en rangeväxel med högrangeväxeln inkopplad, det vill säga ringhjulet 18 är inkopplat att rotera med ingående axeln 2; När föraren väljer làgrangeväxeln med hjälp av en växelväljare (ej visad) överförs pà känt vis en axiell kraft till ringhjulet 18, den att röra sig át höger i som får figur 1.

Förskjutningen av ringhjulet 18 sker via organ för förskjutning av ringhjulet. I visat utföringsexempel utgörs organet av en till växelväljaren kopplad stäng 26, vilken i sin tur är fast förbunden med en gaffel 27. Gaffeln är vridbart förbunden med ringhjulet 18, men fixerad i axialled relativt ringhjulet 18.

Ringhjulet frikopplas först fràn kopplingsringens 10 kopplingständer 12. Ringfjädern 21 följer med ringhjulet i sin rörelse àt höger i figur 1. Ringfjädern 21 det vill säga spända Det befinner sig i sitt komprimerade, läge, uppe pà synkroniseringsringens 15 bommar 24. första runtomlöpande spàrets 20 dimension bestäms av ringfjäderns 21 dimension sà att den fär plats då den befinner sig i sitt komprimerade läge. När ringhjulet 18 10 15 20 25 30 35 520 945 9 rör sig àt höger, drar den med sig synkroniseringsringen 15 genom ringfjäderns anspänning mot synkroniseringsringens invändiga bommar 24.

När ringhjulet 18 och synkroniseringsringen 15 rört sig så pass lángt àt höger att den koniska friktionsytan 22 kommer i kontakt med motsvarande koniska yta 23 pá kopplingsringen 16 skjuts ringfjädern 21 in i synkroniseringsringens 15 spàr 30 och synkronisering av varvtalsskillnaden mellan ringhjul 18 och kopplingsring 16 påbörjas. Varvtalet för kopplingsringen 16 är noll eftersom den är fast förbunden med växellàdshuset 17. Pà grund av varvtalsskillnaden mellan ringhjulet och kopplingsringen kommer det bromsande momentet, det vill säga synkroniseringsmomentet, att vrida synkroniseringsringen relativt ringhjulet sä mycket som avståndet mellan de tvà bommarna 24 med spärrytor 28 och 29 tilláter (se storlek bestäms bland annat utav diametern pá vilken figur 5). Synkroniseringsmomentets friktionsytorna 13, 14, 22 och 23 befinner sig. En större diameter ger ett större synkroniseringsmoment för en given axiell kraft från ringhjulet 18. och 29 är anordnade pà Pà känt vis Spärrytor 28 synkroniseringsringen 15. tillser den synkroniseringsringen 15 29 pá synkroniseringsringen 15 att ringhjulet 18 spärras fràn begränsade vridningen av relativt ringhjulet 18 och spärrytorna 28, vidare axiell rörelse innan synkront varvtal uppnåtts.

Detta sker genom en av spärrytorna 28 eller 29, beroende pà át vilket hàll Figur 5 visar ett läge precis dä synkront ringhjulet 18 är pà väg att förskjutas. varvtal uppnåtts och ringhjulets bommar 25 kommer i nästa steg att kopplas ihop med kopplingständerna 31 pà kopplingsringen 16. När spärrytorna 28, 29 spärrar 10 15 20 25 30 35 10 vidare förskjutning har ringhjulet 18 och ringfjädern 21 förskjutits relativt synkroniseringsringen 15 till ett läge som visas i figur 4. Här har ringfjädern 21 intagit en utspänd. position i ett i synkroniseringsringen 15 anordnat andra runtomlöpande spàr 30.

Under den fortsatta förskjutningen av ringhjulet 18 komprímeras ringfjädern 21 genom samverkan mellan de vinklade kantytorna pà det andra runtomlöpande spåret 30 och ringfjädern 21 och förskjuts till slut till ett läge I detta läge en bit upp över bommarna 24 (se figur 3). är synkroniseringsarbetet fullbordat (se också figur 5) och bringas i ingrepp med 16 kopplingständer 31 för att läsa ringhjulet 18 kan kopplingsringens ringhjulet 18 mot växellàdshuset 17. sker dä frän làgrangeläge till högrangeläge, dvs förskjuts ät vänster Motsvarande ringhjulet 18 rör sig i nàgot av figurerna 1 till 4.

Det andra spàrets 30 axiella ytor har en avpassad sluttande vinkel för att ringfjädern. 21 skall ge en viss försynkroniseringskraft vid ringhjulets 18 axiella rörelse. Även ringfjädern kan ha en motsvarande vinklad kantyta. Kantytornas lutning anpassas enligt tidigare känt sätt till respektive synkroniseringsanordning för att uppnà optimal synkronisering. Det är även möjligt att làta ringfjädern upptas av det andra spåret istället för det första. Dä kommer pà motsvarande sätt det första spåret att förses med vinklade kantytor och ringfjädern kommer pà motsvarande sätt att hoppa i och ur det första spáret istället.

Ringhjulets invändiga kuggar 19 kan vara snedkuggar, vilket kan ge en servoverkan vid iläggning av 10 15 20 25 30 35 5:20 9¿15 f:§'íïf ::fÜ,¿, ll respektive växel, det vill såga att tröghetsmomentet i växellådan hjälper till att skjuta på ringhjulet 18 i axialled. Även de utvändiga respektive invändiga bommarna på ringhjulet respektive synkroniseringsringen samt kopplingsringarnas kopplingständer kan göras sneda i förhållande till ringhjulets axiella centrumlinje 32.

Detta gör att då rangeväxeln befinner sig i inkopplat läge (làgrange eller högrange) sker en utbalansering av de axiella krafterna. Utbalanseringen av de axiella krafterna ger fördelen att ringhjulet ej tenderar att röra sig i axial led och därmed utsätts ej gaffeln 27 för onödiga påfrestningar. Snedkuggarna ger dessutom en tystare gång.

De utvändiga bommarna på ringhjulet samt dubbelsynkroniseringsringens placering koaxiellt utanpå ringhjulet bidrar till våxellådshusets extremt korta bygglängd samt att ett större erhålls förmedlas via stången 26 och gaffeln 27, behöver ökas. synkroniseringsmoment utan att den yttre växlingskraften, vilken till nämnda det inte begränsad Istället Uppfinningen är ovan växelarrangemang. för ringfjåder är möjligt att använda sig utav andra typer av fjädrande element. Dubbelsynkoniseringsringen kan delas upp i två separata synkroniseringsringar med varsin konformad friktionsyta samt varsitt andra runtomlöpande spår för upptagning av 'var sin ringfjåder. I detta utförande kommer således ringhjulet ha två första spår. Spåren i säkerställer att kontakt med respektive synkroniseringsringsring friktionsytorna ej kommer att vara i varandra för den synkroniseringsring och kopplingsring som ej är i funktion just då. På så sätt uppstår inga friktionsförluster eller onödigt slitage. 10 15 20 520 94sg,,f 12 Dubbelsynkroniseringsringen som i visade utföringsexempel är tillverkad i ett stycke kan vara tillverkad utav flera stycken ihopmonterade bitar.

I visade utföringsexempel utgörs friktionsytorna i kopplingsringarna utav plátkonor, vilka genom fingrar är fast respektive anordnade i motsvarande häl i kopplingsring. Kopplingsringarna kan alternativt utformas med integrerade konor, vilket ger en reducering av antalet ingàende detaljer.

Alternativt kan kopplingsringen 10 vara fast förbunden med planethjulsbäraren 9 istället för solhjulet 5. utformad med vilka dà Vidare kan radiellt sett kopplingsringen 10 vara utvändiga kopplingständer, istället kopplar till ringhjulets invändiga kuggar 19.

Den koniska friktionsytan 13 är dock i detta utförande sätt som i anordnad pà kopplingsringen pä samma tidigare visade utföringsexempel.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 520 945 13 PATENTKRAV 1. Växellåda (1) för motorfordon, avsedd att anslutas utgángssida och omfattande (2), till en basväxellådas en från basväxelládan ingående axel en till en transmission utgående axel (3), en mellan den ingående axeln (2) och den utgående axeln (3) anordnad planetväxel (4), vars ringhjul (18) är axiellt förskjutbart genom ett första organ (27) för axiell förskjutning av' ringhjulet (18), en första kopplingsring (10), för inkoppling mot ett högrangeläge, samt en andra kopplingsring (16), för inkoppling mot ett lågrangelåge, med vilka kopplingsringar (10, 16) ringhjulet (18) inkopplingsbart, åtminstone ett (15) alternativt är synkroniseringsorgan med åtminstone en friktionsyta (14, 22), vilket synkroniseringsorgan (15) år avsett att synkronisera rotationsvarvtalsskillnaden mellan ringhjulet (18) och endera kopplingsringen (10, 16) genom samverkan med motsvarande åtminstone en friktionsyta (13, 23) (10, 16) (15) och anordnade anordnad på vardera kopplingsringen kännetecknad av att synkroniseringsorganet (16) är ringhjulet (18) radiellt sett utvändiga sida är (25) för den andra kopplingsringen utanpå samt att på (18) åtminstone ett koaxiellt ringhjulets anordnat andra organ inkoppling mot åtminstone den andra kopplingsringen (16) och ett tredje organ (25, 25b) för medbringning av nämnda synkroniseringsorgan (15) samt att den andra kopplingsringen (16) är anordnad mellan synkroniseringsorganet (15) och det första organet (27). 10 15 20 25 30 520 945 14 Växellåda enligt krav 1, kännetecknad av att det (25) första kopplingsringen (10). andra organet även är inkopplingsbart mot den Växellåda enligt krav 1, kännetecknad av att åtminstone en invändig bom är anordnad radiellt sett på ringhjulets (18) invändiga sida och att motsvarande kopplingständer på första kopplingsringen (10) är anordnade på första kopplingsringens (10) radiellt sett utvändiga sida. Växellåda enligt krav 3, kännetecknad av att nämnda invändiga bommar i ringhjulet (18) utgör en del av (18) (19), samverkar med i planetvåxeln ingående planethjul (7). ringhjulets invändiga kuggar vilka Växellåda enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att (25) och det tredje organet (25, 25b) för (15) den ena av det andra organet 25b) utgör ett gemensamt fjärde organ (25, medbringning av nämnda synkroniseringsorgan inkoppling mot åtminstone 16). samt för kopplingsringarna (10, Växellåda enligt krav 5, kännetecknad av att bommar (25, 25b) utgör det andra organet (25) och/eller det tredje organet (25, 25b) och /eller det fjärde organet (25, 25b). Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att åtminstone en synkroniseringsring (15) utgör synkroniseringsorganet (15). 10 15 20 25 30 35 10. 11. 12. 13. 520 945 15 Växellåda enligt kravet 7, kännetecknad av att synkroniseringsringarna (15) år sammanbyggda till en dubbelsynkroniseringsring (15), som är inkopplingsbar till båda kopplingsringarna (10, 16). Växellåda enligt något av föregående krav, kånnetecknad av att ringhjulet (18) på sin radiellt sett utvändiga sida uppvisar åtminstone ett första runtomlöpande spår (20). Växellåda något av föregående krav, kännetecknad av att synkroniseringsorganet (15) på radiellt sett åtminstone ett andra runtomlöpande spår (30). enligt sin invändiga sida uppvisar och 11, kännetecknad av (20) andra spåret (30) (30) är väsentligen ringformat och i radiell led fjädrande Växellåda enligt kraven 10 att i det första spåret eller i vardera eller ett första spåren (20) eller i i vardera andra spåren anordnat element (21), vilket element (21) är förflyttningsbart in i och ut ur respektive första spåret (20) eller respektive andra spåret (30) vid förskjutning av ringhjulet (18) axiellt relativt synkroniseringsorganet (15). Växellåda enligt kravet ll kännetecknad av att elementet (21) är en ringfjäder (21), vilken uppvisar ett avbrott i dess omkretsled. Växellåda enligt något av föregående krav, kånnetecknad av att spärrytor (28, 29) är anordnade (15) inkoppling av nämnda kopplingsringar i syfte att spärra (10, 16) till på synkroniseringsorganet 10 15 20 14. 15. 520 945 16 ringhjulet (18) innan synkront rotationsvarvtal är uppnátt. föregående krav, (18) tangentialplanet i (18) att Växellåda enligt nàgot av kännetecknad av att ringhjulets invändiga (19) är till (32), i servoverkan vid ringhjulets kuggar vinklade i förhållande centrumlinje ringhjulets axiella syfte ástadkomma (18) samt att nämnda vinkling visar moturs förskjutning (18) axiella rörelse med ökande avstånd fràn kugghjulets ena axelända. att (18) anordnade Växellåda kännetecknad av enligt krav 14, (25) utvändiga sida samt kopplingständer (16) är förhållande till (32), i ringhjulet dà anordnade pà ringhjulets (31) vinklade i nämnda bommar pá kopplingsringen ringhjulets att tangentialplanet i (18) balansera axiella centrumlinje syfte axialkraft verkande pà ringhjulets invändiga kuggar är vinklade.