SE523896C2 - Växellåda för motorfordon - Google Patents

Description

.annu 10 15 20 25 30 35 525 896 ¿-,¿--,-.__.-=--,-~;=_;°¿-g_-z=:: 1 ' n- | . ~ - ~ u - ° ' , . n v , . @ - . - » , , . . n ~ Q ~ .- synkronisering av rotationsvarvtalsskillnaden mellan ringhjulet och kopplingsringar bringas i ingrepp med respektive kopplingsring på vardera sidan om planetväxeln och på så sätt erhålls olika utväxlingar.

Exempel på känd teknik med axiellt förskjutbart ringhjul visas i WO0155620. Ringhjulet är här i vardera axiella änden försett med synkroniseringsorgan och ringhjulets invändiga kuggar är förlängda för att kunna kopplas ihop sidan om ringhjulet anordnad med en på vardera motsvarande kopplingsring med kopplingständer.

Ringhjulet och synkroniseringsorganen på vardera sidan tar därmed mer plats i axial led.

Då ringhjulet i WO0l55620 kopplas ihop med växellådshuset erhålls lágrangeläge och utväxlingen i planetväxeln utnyttjas.

För att få en kortare växlingstid vid synkronisering av rotationsvarvtalet mot lâgrangeläget behövs ett större synkronisering mot synkroniseringsmoment jämfört högrangeläget. En stor diameter på lágrangesynkroniseringen är därmed önskvärd för att erhålla ett avser de synkroniserande friktionsytornas position. I större synkroniseringsmoment. Diametern rangeväxellàdan enligt WO0155620 begränsar ringhjulets inre diameter möjligheten till en stor synkroniseringsdiameter och därmed stort synkroniseringsmoment. En annan nackdel med känd teknik är att bygglängden i många lägen är för stor.

Syftet med föreliggande uppfinning är att få synkronisering mot làgrangeläget att verka på en så stor diameter som möjligt för att erhålla snabbare växlingar samt förkorta växelládans bygglängd, med bibehållen god funktion. Vidare är syftet att vid ringhjulets axiella 10 15 20 25 30 35 525 896 . " ”i 3 . förflyttning vid inkoppling av högrange separera friktionsytor i synkroniseringsanordningen för làgrange och pá så sätt minska friktionsförlusterna.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Den uppfinningsenliga lösningen av problemet med hänsyn taget till den uppfinningsenliga anordningen beskrivs i patentkravet 1. Patentkraven 2 till 15 beskriver föredragna utföringsformer och utvecklingar utav den uppfinningsenliga anordningen.

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

De främsta fördelarna med anordningen enligt uppfinningen är enligt följande. Växlingstiden, vid växling mot lågrangeväxel, förkortas avsevärt. Den kortare 'växlingstiden uppnås pà grund av' det större vilket fås genom att synkroniseringsmomentet, uppfinningen gör det möjligt att anordna synkroniseringsringens friktionsytor utmed en större utgående axelns diameter, sett från ingående och centrumlinje, det vill säga synkroniseringsringen är belägen koaxiellt utanför ringhjulet. Dessutom förkortas bygglångden för rangeväxellàdan. ytterligare samt att utrymmet bakom den andra kopplingsringen blir ledigt och kan användas för tillsatsbroms, exempelvis hydrodynamisk retarder. första utföringsform av Enligt en fördelaktig anordningen enligt uppfinningen används ringhjulets radiellt sett invändiga kuggar för inkoppling mot den första kopplingsringen, vilket ger kort bygglängd och enkel tillverkning av den första kopplingsringen.

I en ytterligare fördelaktig andra utföringsform av anordningen enligt uppfinningen så är ringhjulets invändiga kuggar snedkuggar. Fördelen med detta är att en servoverkan erhålls vid iläggning av respektive växel. Snedkuggarna ger dessutom en tystare gång.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer utav uppfinningen framgår av de till patentkravet 1 efterföljande beroende patentkraven. .-v,, 10 15 20 25 30 35 525 896 =¶%,;,,,,EJ , u ,.. n.. ' - . . , , 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 1 visar ett längdsnitt genom en rangeväxelláda 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 1, men med làgrangeläget inkopplat.

Figur 4 visar en förstoring av del av anordningen enligt figur 1, men här i synkroniseringsfas mot lágrangeläge.

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 med fördel kan bilda avsedd att anslutas till utgående axeln till en basväxelláda (ej rangeväxellåda 1 visad) i ett tyngre fordon, t ex en lastbil eller buss.

Rangeväxelládan innefattar en planetväxel 4.

Utgående axeln till basväxellàdan bildar ingående axel 2 till rangeväxellâdan ln Planetväxeln 4; är anordnad 10 15 20 25 30 35 523 896 ° . l I o u. z . . , . . . - ' . ~ _ _ , ,, mellan rangeväxellådans ingående axel. 2 och. en från rangeväxellàdan utgående axel 3. Utgående axeln ingår i en ej visad transmission, som överför drivkraft till fordonets drivhjul. Således förmedlas drivkraften från fordonets motor via basväxellådan, rangeväxeln samt via till Ett i. planetväxeln 4 ingående solhjul 5, ytterligare en ej visad transmission ut drivhjulen. 6, är vridfast monterat på med utvändiga kuggar 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 planethjulshållare 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 11 på kopplingsringen. Kopplingsringen 10 är fast anordnad relativt solhjulet i axialled och är försedd med utvändiga kopplingständer 12. På kopplingsringen 10 är anordnat en utåtvänd konisk friktionsyta l3a, vars syfte är att samverka. med. en motsvarande inàtvänd konisk friktionsyta l3b på en synkroniseringsring 14.

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

Planethjulen 7 är vidare i ingrepp med ett ringhjuls 18 invändiga kuggar 19. Ringhjulet 18 uppvisar på sin 10 15 20 25 30 35 ø n n o oo a o .nu ' ' a a n u u n ~ , , nu ' ' . ' . . I . u u o Q v w | o oo radiellt sett utvändiga sida ett första runtomlöpande spår 20, avsett att upptaga en ringformig fjäder 21, vilken fjäder har till uppgift att överföra anpressningskraften från ringhjulet till synkroniseringsringen 15 vid synkronisering och växling mot lágrange.

På synkroniseringsringens 15 radiellt sett utvändiga sida är anordnat en konisk friktionsyta 22, vilken vid synkronisering samverkar med motsvarande kopplingsrings 16 koniska friktionsyta 23. På synkroniseringsringens 15 radiellt sett invändiga sida är anordnat bommar 24, vilka sträcker ut sig i axiell riktning. Bommarna 24 är 25b på tillser att i ingrepp med motsvarande utvändiga bommar ringhjulet 18. Bommarna 25b synkroniseringsringen roterar med ringhjulet 18, dvs medbringning. Synkroniseringsringen 15 är dock samtidigt begränsat vridbar relativt ringhjulet 18. Detta visas genom figur 5 där ringhjulets 18 utvändiga bom 25b tillåter endast en viss vridning av synkroniseringsringen 15 genom att bommarna 24 stoppar mot bom 25b. Lämpligt antal bommar 25b utmed ringhjulets omkrets är sex till nio stycken. Även andra antal är möjliga.

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

Synkroniseringsringen 15 är axiellt förskjutbar relativt kopplingsringen 16.

I figur 1 avbildas en rangeväxel med högrangeväxeln inkopplad, det vill säga ringhjulet 18 är inkopplat att 10 15 20 25 30 35 , , ~ n nu n a U I o o n o I . . ' Q n | oo 523 896 8 rotera med ingående axeln 2. När föraren väljer làgrangeväxeln med hjälp av en växelväljare (ej visad) överförs på känt vis en axiell kraft till ringhjulet 18, som får den att röra sig åt höger i figur 1.

Förskjutningen av ringhjulet 18 sker via organ för förskjutning av ringhjulet. I visat utföringsexempel utgörs organet av en till växelväljaren kopplad stång 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 från kopplingsringens 10 kopplingständer 12. Ringfjädern 21 följer med ringhjulet Ringfjädern 21 i sin rörelse åt höger i figur 1. befinner sig i ett komprimerat, det vill säga inspänt läge, uppe på synkroniseringsringens 15 bommar 24. Det första runtomlöpande" spárets 20 dimension bestäms av ringfjäderns 21 dimension så att den får plats då den befinner sig i sitt komprimerade läge. När ringhjulet 18 rör sig åt höger, drar den med sig synkroniseringsringen anspänning mot 15 genom ringfjäderns synkroniseringsringens invändiga bommar 24.

När ringhjulet 18 och synkroniseringsringen 15 rört sig så pass långt àt höger att den koniska friktionsytan 22 kommer i kontakt med motsvarande koniska yta 23 på kopplingsringen 16 skjuts ringfjädern 21 in i synkroniseringsringens 15 spår 30 och synkronisering av varvtalsskillnaden mellan ringhjul 18 och kopplingsring 16 påbörjas. Varvtalet för kopplingsringen 16 är noll eftersom den är fast förbunden med växellådshuset 17. På grund av varvtalsskillnaden mellan ringhjulet och kopplingsringen kommer det bromsande momentet, det vill vrida säga synkroniseringsmomentet, att synkroniseringsringen relativt ringhjulet så mycket som angnn 10 15 20 25 30 35 523 896 -."="2= f: -E _ -= , , a in. o s , , n u n 0"' '.,' 'nl-ü <2» u. n ° ' u 9 avståndet mellan de två bommarna 24 med spärryta 28 tillåter (se figur 5). Synkroniseringsmomentets storlek bland friktionsytorna 22 annat utav diametern på vilken och 23 bestäms befinner sig. En större diameter ger ett större synkroniseringsmoment för en given axiell kraft från ringhjulet 18.

Spärrytor 28 är anordnade på synkroniseringsringen 15.

På känt vis tillser den begränsade vridningen av synkroniseringsringen 15 relativt ringhjulet 18 och spârrytorna 28 på synkroniseringsringen 15 och 29 på bommen 25b att ringhjulet 18 spärras från vidare axiell rörelse innan synkront varvtal uppnåtts. Figur 5 visar ett läge precis innan synkront varvtal uppnåtts och att kopplas ihop med ringhjulets bommar 25 kommer kopplingständerna 31 på kopplingsringen 16. När spärrytorna 28 spärrar 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 andra anordnat ett i synkroniseringsringen 15 runtomlöpande spår 30.

Under den fortsatta förskjutningen av ringhjulet 18 komprimeras ringfjädern 21 genom samverkan mellan de vinklade kantytorna på det andra runtomlöpande spåret 30 och ringfjädern 21 och förskjuts till slut till ett läge en bit upp över bommarna 24 (se figur 3). I detta läge är synkroniseringsarbetet fullbordat och ringhjulet 18 kopplingsringens 16 18 mot kan bringas i ingrepp med kopplingständer 31 för att låsa ringhjulet växellådshuset 17.

Det andra spàrets 30 axiella ytor har en avpassad sluttande vinkel för att ringfjädern 21 skall ge en .anvn 10 15 20 25 30 » 1 o . f. ø | a a c x 523 896 ÉÉÜm;fff¿Ü¿ nu; ao 10 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 uppnå optimal synkronisering. Det är även möjligt att låta ringfjädern upptas av det andra spåret istället för det första. Då kommer på motsvarande sätt det första spåret att förses med vinklade kantytor och ringfjädern kommer på motsvarande sätt att hoppa i och ur det första spåret istället.

Vid inkoppling av högrangeväxel sker motsvarande, dvs då föraren via en ej visad växelväljare väljer högrangeläget så kommer ringhjulet 18 genom påverkan av gaffel 27 att synkronisering av varvtalet sker på känt sätt mha av WO0155620). förskjutas åt vänster i figur 1. synkroniseringsringen' 14 (se exempelvis Högrangeläget är inkopplat när ringhjulets 18 radiellt ingrepp med sett invändiga kuggar 19 är i kopplingsringens 10 radiellt sett utvändiga kuggar 12.

Ringhjulets invändiga kuggar 19 kan 'vara snedkuggar, vilket kan ge en servoverkan vid iläggning av respektive växel, det vill säga 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 (lågrange 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 .»\n, 10 15 20 25 n . . n u: ll för onödiga påfrestningar. Snedkuggarna ger dessutom en tystare gång.

De utvändiga bommarna på ringhjulet samt làgrangesynkroniseringsringens 15 placering koaxiellt utanpà ringhjulet bidrar till växelládshusets extremt att ett större korta bygglängd samt erhålls utan att den yttre synkroniseringsmoment växlingskraftenq vilken förmedlas via stången 26 och gaffeln 27, behöver ökas. nämnda Uppfinningen är inte begränsad till ovan växelarrangemang. Istället för ringfjäder är det möjligt att använda sig utav andra typer av fjädrande element.

I visade utföringsekempel utgörs friktionsytan 23 i kopplingsringen 16 utav en plàtkona, vilka genom fingrar är fast anordnad i motsvarande hål i kopplingsringen 16.

Kopplingsringen 16 kan alternativt utformas med integrerad kona, vilket ger en reducering' av' antalet ingående detaljer.

Alternativt kan kopplingsringen 10 vara fast förbunden med planethjulsbâraren 9 istället för solhjulet 5.

Claims (2)

10 15 20 25 30 35 523 896 12 PATENTKRAV

1. Växellåda (l) för motorfordon, avsedd att anslutas till en basväxellådas utgångssida och omfattande en från basväxellådan ingående axel (2), 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 lågrangeläge, med vilka kopplingsringar (10, 16) ringhjulet (18) alternativt är ett synkroniseringsorgan (22), vilket att åtminstone inkopplingsbart, åtminstone (15) synkroniseringsorgan med åtminstone en friktionsyta (15) rotationsvarvtalsskillnaden är avsett mellan (16) åtminstone en synkronisera (18) samverkan ringhjulet och den andra kopplingsringen genom med motsvarande friktionsyta (23) anordnad på den andra kopplingsringen (16) (15) och den anordnade kännetecknad av' att synkroniseringsorganet (16) är koaxiellt utanpå ringhjulet (18) samt att på ringhjulets andra kopplingsringen (18) radiellt sett utvändiga sida är anordnat åtminstone (25) andra kopplingsringen 25b) (15) mellan för inkoppling mot åtminstone den (16) (25, för medbringning av nämnda synkroniseringsorgan (15) och ett andra organ och ett tredje organ samt att synkroniseringsorganet är anordnat det (27) kopplingsringen (16). första organet den andra

2. Växellåda enligt krav 1, kännetecknad av att det (25) är inkopplingsbara mot den första andra organet eller utvändiga bommar på (18) kopplingsringen (10). ringhjulet 10 15 20 25 30 523 896 _ ¿:_j=§jj==._I__.-' -= 13 Växellåda enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att det andra organet (25) och det tredje organet (25, 25b) utgör ett gemensamt fjärde organ (25, 25b) för medbringning av nämnda synkroniseringsorgan (15) samt för inkoppling mot åtminstone den andra kopplingsringen (16). Växellåda enligt föregående krav, 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). Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ringhjulet (18) på sin radiellt sett utvändiga sida uppvisar åtminstone ett första runtomlöpande spår (20). Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att synkroniseringsorganet (15) på sin radiellt sett invändiga sida uppvisar åtminstone ett andra runtomlöpande spår (30). Växellåda enligt kraven 6 cxfll 7, kännetecknad av att i det första spåret (20) eller i andra spåret (30) är anordnat ett väsentligen ringformat och i radiell led fjädrande element (21), vilket element (21) är förflyttningsbart in i och ut ur respektive första spåret (20) eller respektive andra spåret 10 15 20 25 30 10. ll. 12. 523 896 frrf. 14 (30) relativt synkroniseringsorganet (15). vid. förskjutning' av ringhjulet (18) axiellt Växellåda enligt kravet 8 kännetecknad av att elementet (21) är en ringfjäder (21), vilken uppvisar ett avbrott i dess omkretsled. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en spärryta (28) är anordnad på (15) i att inkoppling av kopplingsringen (16) till ringhjulet synkroniseringsorganet syfte spärra (18) innan synkront rotationsvarvtal är uppnått. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ringhjulets (18) invändiga kuggar (19) är vinklade i tangentialplanet i förhållande till ringhjulets (18) axiella centrumlinje (32), i syfte att åstadkomma servoverkan vid ringhjulets (18) axiella rörelse. Växellåda enligt föregående krav, kännetecknad av (25) sida att nämnda bommar (18) anordnade på kopplingsringen anordnade på ringhjulets (31) är vinklade i utvändiga samt kopplingständer (16) förhållande till (32), i verkande på tangentialplanet i (18) balansera ringhjulets axiella centrumlinje syfte att axialkraft ringhjulet då ringhjulets invändiga kuggar är vinklade.