SE470287B - Anordning för momentöverföring mellan två roterbara axlar - Google Patents

Description

470 287 - 2 problemet att minska icke önskvärda rotationshas- tighetsskillnader mellan två axlar, såsom EP-A-0 350 044, US-A-4 012 968, US-A-3 488-980 och US-A-5 087 228. Återgàende till US-A-3 987 689, har den däri visade anordningen radiella kolvar som drivs av en omkretskam på en aktuator eller ringformad kolv. Det av radialkolvarna skapade hydraultrycket förs till aktuatorn för att bringa en koppling i ingrepp och förs bort genom en strypning (i aktuatorn).

Detta är en relativt enkel konstruktion med vissa fördelar. Dess arbetsegenskaper är emellertid inbyggda i konstruktionen och kan icke enkelt förändras, sär- skilt inte under användning.

Det finns för närvarande ett ökat behov av att ha full kontroll över olika parametrar eller kännetecken i en anordning av detta slag. Exempelvis kan ett lås- ningsförhindrande system för fordonsbromsar inte arbeta riktigt tillsammans med en oreglerad differentialbroms.

Under andra arbetsförhållanden kan det vara önskvärt att modifiera momentöverföringen mellan de tvâ axlarna ifråga.

Med andra ord kan det vara önskvärt att begränsa det mellan de två axlarna överförda momentet under längre eller kortare tidsperioder till en lägre nivå än vad som är motiverat av rotationshastighetsskillnaden mellan axlarna.

Uppfinningen Detta kan enligt uppfinningen 'uppnås genom att strypningen i den hydrauliska förbindelsen från kopp- lingskolven tillbaka till pumparrangemangets làgtrycks- sida är en utifrån reglerbar tryckreduceringsventil eller strypventil.

Denna ventil innefattar företrädesvis en axiellt rörlig ventilkropp, som har en stympat konisk del vid en ansats i borrningen för ventilkroppen.

Tryckreduceringsventilen regleras företrädesvis av kraften från en elektrisk spole på en kärna hos ven- tilen. På detta sätt kan, regleringen av anordningen -' 470 287 3 vara integrerad i ett' elektriskt (eller snarare elektroniskt) reglersystem hos ett modernt fordon.

Det är emellertid lika möjligt att reglera tryck- reduceringsventilen mekaniskt eller hydrauliskt.

I en första utföringsform av uppfinningen, där det hydrauliska pumparrangemanget innefattar axiellt rörliga reglerkolvar anordnade i ett första roterbart axelelement och samverkande med en~ viokskiva på det andra axelelementet, kan ventilkroppen vara anordnad i det första axelelementet samt kärnan och spolen i huset; anslutningen mellan kärnan och ventilkroppen kan härvid ske medelst en gaffel och ett lager på en axiellt rörlig ventilhylsa, vilken är roterbar med det första axelelementet.

I en andra utföringsform av uppfinningen är kopplingskolven och det hydrauliska pumparrangemangets kolvar anordnade i .huset, medan de radiellt rörliga pumpkolvarna samverkar med utvändiga kammar på en reglerhylsa hos ett planetväxelarrangemang mellan huset och de två axelelementen, vilket planetväxelarrangemang ger reglerhylsan rotation proportionell mot rotations- hastighetsskillnaden:mellan de två axelelementen. Här kan tryckreduceringsventilen vara anordnad i huset, medan ventilkroppen är utförd i ett stycke med spolens kärna.

Ritningsförteckning Uppfinningen skall beskrivas närmare i. det föl- jande under hänvisning till de bifogade ritningarna, pá vilka fig 1 och 2 är tvärsektionsvyer av två utförings- former av uppfinningen.

Beskrivning av två utföringsformer Hänvisning görs först till fig 1. I ett stationärt hus 1 är två axelelement 2 och, 3 roterbart lagrade medelst radiallager 4. Det högra axelelementet 3 sträcker sig in i det vänstra axelelementet 2, och i det visade fallet är två lager 5 anordnade mellan dem.

Mellan huset 1 och de respektive axelelementen 2 och 3 finns tätningar 6. Såsom kommer att framgå närmare 47Û 287 - 4 nedan, bildas en oljebehållare 7 mellan de två axel- elementen 2 och 3; två ytterligare tätningar 8 finns vid vardera sidan om denna oljebehállare 7.

De två axelelementen 2 och 3 skall anslutas till två ej visade axlar; blott en inre spline 9 i vartdera axelelementet indikeras för detta ändamål. Den inre lagringen och anordningen är sådan att inga relativa axiella rörelser kan ske eller tillåtas mellan de två axelelementen 2 och 3.

Ett antal omväxlande kopplingsskivor eller -ringar 10 och ll är medelst splines förbundna med det vänstra axelelementet 2 resp högra axelementet 3 för att - i inkopplat skicka - motverka rotationshastighetsskillnad mellan de två axelementen. Stapeln av kopplingsskivor kommer att nedan kallas kopplingen 10, 11.

Kopplingen 10, 11 kan aktiveras att hopkoppla de två axelelementen 2 och 3 med hjälp av en ringformad kopplingskolv 12, som är axiellt rörlig i det vänstra axelelementet 2. Om denna kopplingskolv 12 skjuts åt vänster på ritningen på ett nedan beskrivet sätt, kommer kopplingen 10, 11 att gå i ingrepp, men i andra fall tillåts fri relativ rotation mellan de två axel- elementen 2 och 3. Kopplingskolven 12 är avtätad i sin ringformadeflcylinder.

Axelelementet 3 är försett med en radiell regler- fläns 13, som åt höger har ett axiallager 14 mot en motsvarande radiell vägg hos det vänstra axelementet 2.

Till vänster på ritningen är flänsen 13 försedd med en regleryta 13', som bildar en viss vinkel med normalen till arrangemangets axel; reglerflänsen 13 kan alltså betecknas som en vickskiva.

Ett visst antal i omkretsled fördelade regler- kolvar 15 är axiellt rörligt anordnade i det vänstra axelelementet 2. Varje reglerkolv 15 är avtätad i sin borrning och förs mot vickskivan 13 av en tryckfjäder 16. Det finns ett axiallager 17 och en ring 18 mellan vickskivan 13 och reglerkolvarna 15. 470 287 5 Om det två axelelementen 2 och 3 roterar med exakt samma rotationshastighet i huset 1, kommer alla regler- kolvarna 15 att vara stilla. ' Om det å andra sidan förekommer en rotationshastighetsskillnad mellan dessa två axelelement 2 och 3, kommer reglerkolvarna 15 att röra sig axiellt fram och åter på grund av sina ingrepp med vickskivan 13. Frekvensen hos denna axiella rörelse beror naturligtvis på hastighetsskillnaden mellan de två axelelementen 2 och 3.

Såsom redan nämnts, innehåller ett utrymme mellan de två axelelementen 2 och 3 olja i en bildad olje- behållare 7, i vilken reglerkolvarna 15 rör sig. Detta betyder att ingen yttre oljetillförsel behövs och att arrangemanget är självförsörjande i detta hänseende.

Från behållaren 7 sugs olja in i utrymmet bakom varje reglerkolv 15 (systemets lågtrycksdel) via en -backventil (exempelvis i form av en f jäderbelastad kula 19) i en kanal 20. Olja under tryck förs till kopplingskolven 12 via en backventil (i form av en fjäderbelastad kula 21) i en kanal 22. Högtrycksolja som läcker förbi kopplingskolvens 12 tätning kan återföras till oljebethållaren 7 via en kanal 23.

Kopplingskolven 12 kommer sålunda att aktiveras att röra sig åt vänster för att bringa kopplingen 10, 11 i ingrepp vid en relativ rotationsrörelse mellan de två axelelementen 2 och 3. Det på kopplingskolven 12 utövade trycket beror inte bara på inloppstrycket i kanalerna 22 från reglerkolvarna 15 utan också trycket i en utloppskanal 24 från kopplingskolven 12. Denna utloppskanal 24 leder till en tryckreduceringsventil eller strypventil som nu skall beskrivas.

En strypventilkropp 25 är axiellt rörlig i en borrning i det vänstra axelementet 2. Denna ventilkropp 25 har en stympat konisk del 25' vid en ansats i borrningen, så att läget hos ventilkroppen i för- hållande till denna ansats bestämmer flödet av olja från utloppskanalen 24 förbi den stympat koniska 1470 287» 6 ventilkroppsdelen 25' till en lágtryckskanal 26, som leder tillbaka till oljebehàllaren 7.

Strypventilkroppen 25 förs àt höger på ritningen av en tryckfjäder 27, och olja som läcker in i utrymmet vid denna fjäder àterförs till oljebehàllaren 7 genom en kanal 28. I motsatt riktning förs ventilkroppen 25 av en axiellt rörlig ventilhylsa 29, som är icke- -roterbart anordnad på det vänstra axelelementet 2 och alltså roterar i förhållande till huset 1. Denna hylsa 29 är försedd med ett radialkullager 30, med vars yttre bana en gaffelmekanism 31 kan samverka för axiell förflyttning av hylsan 29. Gaffelmekanismen 31 är ansluten till en kärna 32 hos en spole 33, som regleras av en yttre elektrisk signal, så att kärnans 32 läge bestämmer läget hos ventilkroppen 25 i dess borrning.

Sammanfattningsvis: En rotationshastighetsskillnad mellan de två axelelementen 2 och 3 resulterar i en hydraultryckökning på kopplingskolven 12, vilken aktiverar kolven 10, 11 och minskar hastighets- skillnaden. med ett visst. moment. Detta moment är i princip proportionellt mot hastighetsskillnaden och kan regleras medelst strypventilen 25.

Hänvisning görs nu till fig 2, som visar en andra utföringsform. I ett stationärt hus 40 är tvà axel- element 41 och 42 roterbart lagrade med hjälp av radiallager 43. Det högra axelelementet 42 sträcker sig in i det vänstra axelelementet 41, och två lager 44 är anordnade mellan dem. Tätningar 45 är anordnade mellan huset 40 och de resp axelelementen 41 och 42.

De två axelelementen 41 och 42 skall anslutas till två ej visade axlar; blott en inre spline 46 i vartdera axelelementet indikeras för detta ändamål. Den inre lagringen och anordningen är sådan att inga relativa axiella rörelser sker eller kan tillåtas mellan de två axelelementen 41 och 42.

Ett antal omväxlande kopplingsskivor eller -ringar 47 och 48 är medelst splines förbundna med det vänstra axelelementet 41 resp det högra axelelementet 42 för - 47Û 287 7 att - i inkopplat skick - motverka rotationshastighets- skillnad mellan de tvâ axelelementen. Stapeln av kopplingsskivor kommer nedan att kallas kopplingen 47, 48.

Kopplingen 47, 48 kan aktiveras för att koppla ihop de två axelelementen 41 och 42 med hjälp av en ringformad kopplingskolv 49, som är axiellt rörlig i huset 40. Genom att denna kolv 49 'är anordnad i det stationära huset 40 och kopplingen 47, 48, vilken den skall bringa i ingrepp, är roterbar, krävs ett spe- ciellt överföringsarrangemang. Detta arrangemang kan på visat sätt bestå av (i ordning från kolven 49) ett axiallager 50, en ring 51, ett antal plungar 52 i det vänstra axelelementet 41 samt en ring 53 mot kopplingen 47, 48. Om kopplingskolven 49 skjuts åt vänster pà ritningen pá nedan beskrivet sätt, kommer kopplingen 47, 48 att bringas i ingrepp via överföringsarrange- manget 50-53, men annars tillåts fri relativ rotation mellan axelelementen 41 och 42. Kopplingskolven 49 är avtätad i sin ringformade cylinder.

Ett planetväxelarrangemang (som skall beskrivas) mellan huset 40 och, de två axelelementen 41 och 42 används för; att ge en reglerhylsa 51 rotation pro- portionell mot rotationshastighetsskillnaden mellan de två axelelementen 41 och 42.

En sats av i omkretsled fördelade planethjul 55 är anordnad mellan en yttre kuggring på det vänstra axelelementet 41 och en inre kuggring i reglerhylsan 54, medan en andra sats av i omkretsled fördelade planethjul 56 är anordnad mellan en yttre kuggring på det högra axelelementet 42 och en inre kuggring i det stationära huset 40. Varje par av dessa planethjul 55 och 56 är anordnat på en gemensam planetaxel 57, monterad mellan ett vänstra axelstöd 58, vilket är roterbart relativt reglerhylsan 54 över ett radiallager 59, och ett högra axelstöd 60, vilket är roterbart relativt det högra axelelementet 42 över ett radiallager 61 . i lim 470 287* a Två reglerkolvar 62 och 63 är axiellt rörligt anordnade i borrningar i huset 40 radiellt utanför reglerhylsan 54 och är fjäderbelastade i kontakt därmed. Genom att hylsan 54 är försedd med yttre kammar 54' , kommer reglerkolvarna 62 och 63 att ges en fram- och àtergáende eller pumpande rörelse vid rotation av reglerhylsan 54, vilket uppträder vid rotations- hastighetsskillnad mellan de två axelelementen 41 och 42. Reglerkolvarna 62 och 63 är avtätade i sina respek- tive borrningar.

Hela utrymmet mellan huset 40 och de två axel- elementen 41 och 42 tjänstgör som en lágtrycksolje- behállare 64. Vid fram- och àtergàende rörelser av reglerkolvarna 62 och 63 sugs olja genom en kanal 65 förbi en backventil in i utrymmet bakom varje regler- kolv. Olja under tryck förs sedan till kopplingskolven 49 förbi en backventil i en kanal 66.

Kopplingskolven. 49 kommer sålunda att aktiveras för att förflyttas åt vänster för att bringa kopplingen 47, 48 i ingrepp vid en relativ rotationsrörelse mellan de två axelelementen 41 och 42. Det på kopplingskolven 49 utövade trycket beror inte blott på inloppstrycket i kanalen. 66 gfràn reglerkolvarna 62 och 63 utan även trycket i en utloppskanal 67, som leder till en tryck- reduceringsventil eller strypventil.

En strypventilkropp 68 är axiellt rörlig i en borrning i huset 40. Denna ventilkropp 68 har en stympat konisk del 68' vid en ansats i borrningen, så att ventilkroppens läge i förhållande till denna ansats bestämmer flödet av olja från utloppskanalen 67 förbi den stympat koniska ventilkroppsdelen 68' till en lágtryckskanal 69, som leder tillbaka till oljebehål- laren 64.

Strypventilkroppen 68 förs åt höger pà ritningen genom en tryckfjäder 70, och olja som läcker in i utrymmet vid denna fjäder àterförs till oljebehållaren 64 genom en kanal 71. Vid sin högra ände är 470 287 9 ventilkroppen 68 förbunden med en kärna 72 hos en spole 73, reglerad av en yttre elektrisk signal.

Sammanfattningsvis: En rotationshastighetsskillnad mellan de två axelelementen 41 och 42 resulterar i en hydraulisk tryckökning på kopplingskolven 49, som aktiverar' kopplingen 47, 48 och nfinskar' hastighets- skillnaden med ett visst moment. Detta moment är i princip proportionellt mot hastighetsskillnaden och kan regleras medelst strypventilen 25.

Efter denna beskrivning av de i fig 1 och 2 visade två utföringsformerna är det 'viktigt att notera att modifikationer är möjliga.

Exempelvis är tryckreduceringsventilen i båda dessa två utföringsformer elektriskt reglerad medelst en spole med en med ventilkroppen förbunden kärna. Det är emellertid lika möjligt att reglera ventilkroppen mekaniskt eller hydrauliskt. Inga sådana lösningar visas, men en fackman på området skulle inte ha några svårigheter att åstadkomma sådana lösningar, när de två elektriskt reglerade utföringsformerna är kända.

Som ett alternativ till den i de två utförings- formerna använda tryckreduceringsventilen skulle det även vara möjligt att utnyttja vilken känd sådan ventil som helst, exempelvis en slidventil.

Vid den första utföringsformen enligt fig 1. är kopplingskolven 12 angiven att vara en ringformad kolv.

Alternativt skulle det vara möjligt att ha ett antal i omkretsled fördelade kopplingskolvar. Detsamma gäller för den andra utföringsformen enligt fig 2, där ett antal i omkretsled fördelade kopplingskolvar skulle kunna utnyttjas i stället för den ensamma, ringformade kopplingskolven 49.

Vid utföringsformen enligt fig 2 innefattar det hydrauliska pumparrangemanget kolvar i det stationära huset och en reglerhylsa, vilken roterar vid en rotationshastighetsskillnad mellan anordningens två axelelement. En annan möjlighet - inom ramen för planetväxelarrangemanget - är att anordna en del av www 470 287 10 pumpen och kopplingsskivorna i det stationära huset, medan den andra delen av pumpen roterar vid en rotationshastighetsskillnad mellan de två axel- elementen.

Vid utföringsformen enligt fig 1 utnyttjas en axialkclvpump och i utföringsformen enligt fig 2 en radialkolvpump för hydraultrycksalstringen. En annan möjlighet är att utnyttja en s k gerotorpump, såsom exempelvis visas i US-A-4 012 968.

Det visade planetväxelarrangemanget är blott ett exempel; andra möjligheter är uppenbara för varje fackman på området.

Anordningen enligt uppfinningen är samman- fattningsvis baserad på konceptet att då en rotationshastighetsskillnad uppträder mellan de två axlarna eller axelelementen, skapar det hydrauliska pumparrangemanget ett mot skillnaden proportionellt hydraultryok. Detta tryck utnyttjas för att aktivera kopplingen, så att moment överförs mellan axlarna, resulterande i en minskad hastighetsskillnad. Hydraul- trycket minskas över en strypning, som är reglerbar utifrån för erhållande av kontroll över anordningens karakteristizka beroende på omständigheterna.

(I

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 479 287 H PATENTKRAV

1. Anordning för momentöverföring mellan två roter- bara, huvudsakligen koaxiella axlar, varvid anordningen - i ett stationärt hus (l;40) - innefattar tvâ roterbara axel- element (2, 3; 41, 42) för anslutning till nämnda axlar, ett antal omväxlande kopplingsskivor (10, 11; 47, 48), vilka är anslutna till de två axelelementen och kan bringas i ingrepp för att motverka rotationshastighetsskillnad mellan axelelementen, minst en hydraulisk kopplingskolv (l2; 49) för att bringa kopplingsskivorna i ingrepp samt ett hydrauliskt pumparrangemang (13-22; 54-64), som drivs av hastighetsskillnaden mellan de två axelelementen, varvid pumparrangemangets högtryckssida är ansluten till kopplingskolven och det i den hydrauliska förbindelsen från kopplingskolven tillbaka till pumparrangemangets låg- tryckssida finns en strypning, k ä n n e t e c k n a d därav, att strypningen är en tryckreduceringsventil (25-27; 68-70), som är reglerbar utifrån under drift.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckreduceringsventilen (25-27; 68-70) inne- fattar en axiellt rörlig ventilkropp (25; 68), som har en stympat konisk del (25'; 68') vid en ansats i borrningen för ventilkroppen. 7

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckreduceringsventilen (25-27 ; 68-70) regleras av kraften från en elektrisk spole (33; 73) på en kärna (32;

4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d 72) hos ventilen. därav, att tryckreduceringsventilen regleras av en mekanisk kraft.

5. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckreduceringsventilen regleras av en hydrau- lisk kraft. 1993-01-22 P 1635-596 SP/lw 10 15 20 25 479 287 V1

6. Anordning enligt krav 3, vid vilken det hydrauliska pumparrangemanget innefattar axiellt rörliga reglerkolvar (15) anordnade i ett första roterbart axelelement (2) och samverkande med en vickskiva (13) på det andra axelelemen- tet (3» k ä n n e t e c k n a d därav, att ventilkroppen (25) är anordnad i det första axelelementet samt kärnan (32) och spolen (33) i huset (1), varvid anslutningen mellan kärnan och ventilkroppen sker medelst en gaffel (31) och ett lager (30) på en axiellt rörlig ventilhylsa (29), vilken är roterbar med det första axelelementet (2).

7. Anordning enligt krav 3, vid vilken kopplingskolven (49) och det hydrauliska pumparrangemangets (54-63) kolvar (62, 63) är anordnade i huset (40), varvid de radiellt rör- liga pumpkolvarna (62, 63) samverkar med utvändiga kammar (54') på en reglerhylsa (54) hos ett planetväxelarrangemang (54-61) mellan huset (40) och de tvâ axelelementen (41, 42), vilket planetväxelarrangemang ger reglerhylsan rota- tion proportionell mot rotationshastighetsskillnaden mellan de två axelelementen (41, 42), k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckreduceringsventilen (68-70) är anordnad i huset (40) och att ventilkroppen (68) är utförd i ett stycke med spolens (73) kärna (72). 1993-01-22 P 1635-696 SP/lw I)