SE504063C2 - Planetväxel samt en tillsatsväxellåda - Google Patents

Description

504 063 10 15 20 25 30 Kort beskrivning av uppfinningen I enlighet med uppfinningen är planetväxeln utformad i enlighet med patentkravets 1 kännetecknande del. De beroende patentkraven avser fördelaktiga utföringsforrner av uppfinningen. Med fördel är de fjädrande organen utformade som koaxiella ringfjädrar, vilka i ett forsta tillstånd är avlastade och i ett andra tillstånd är mer spända.

Med fördel är vardera ringfjäder anordnad i ett inre spår i kopplingshylsan och när den utsätts för en axiell belastning trycks den radiellt samman och länmar spåret, varvid ringfjädern är glidbart anordnad mot den inre ytan av kopplingshylsan.

Lämpligen är ett fjädrande organ anordnat för anliggning mot respektive synkroniseringsring. I den ena axiella rörelseriktningen för kopplingshylsan anligger den ena av ringfjädrarna mot den ena sidoytan på ringhjulets tänder och den andra ringt] ädern mot synkroniseringsringen på den andra sidan om ringhjulet. I en motsatt axiell rörelseriktning för kopplingshylsan anligger den andra ringfjädern mot den andra sidoytan på ringhjulets utvändiga tänder och nämnda ena ringfjäder mot synkroniseringsringen på närrmda ena sida om ringhjulet.

Med fördel innefattar de invändiga tändema på kopplingshylsan tre grupper tänder, en första grupp anordnad i en axiellt central del av hylsan, med de andra och tredje gruppema av tänder anordnade vid vardera änddel av hylsan och avskilda från den första gruppen. De axiella spalter som bildas mellan grupperna inrymmer respektive ringfjäder och dess rörelseutrymme.

Figurfórteckning Uppfinningen beskrivs med hänvisning till nedanstående beskrivningsexempel med hänvisning till bifogade ritningar, varvid Fig 1 visar ett längdsnitt genom en planetväxel enligt uppfinningen, varvid endast visas den del som ligger ovanför den axiella rotationsaxeln, F ig 2 är en motsvarande ritning som Fig 1 som visar växeln i ett hög-range läge 10 15 20 25 30 504 063 Fig 3 visar ett mellansteg vid växling från låg-range läge till hög-range läge, och visar inkopplingen av en synkroniseringskona, Fig 4 visar ett mellansteg vid växling från låg-range läge till hög-range läge och visar slutet av synkroniseringen, och Fig 5 visar en tvärsnittsvy V-V enligt fig 1.

Beskrivningsexempel Fig 1, Fig 2 och Fig 5 visar ett snitt genom en tillsatsväxellåda avsedd att anslutas till en huvudväxellåda i ett tyngre fordon såsom en lastbil eller en buss.

Tillsatsväxellâdan innefattar ett hus 11 med en ingående axel 12 från en ej visad huvudväxellåda. Den ingående axeln 12 är roterbart anordnad i huvudväxellådan och huset 11 medelst lager 14 anordnade i en inre ändvägg 15 av huset 11.

Ett solhjul 16 är förbundet roterbart fast med den ingående axeln 12 medelst splines.

Solhjulet 16 är utformad med utvändiga kuggar som ingriper med åtminstone ett men med fördel ett flertal, exempelvis fem, planethjul 17 anordnade kring solhjulet. Varje planethjul 17 är roterbart monterat på en röraxel 18, som med en ände är fastmonterad vid ena axiella änden av en planethjulssbärare 21 och som med en andra ände är anordnad vid den andra axiella änden av planethjulsbäraren 21. Planethjulsbäraren 21 uppbär de respektive planethjulen på respektive röraxel 18. Planethjulsbäraren 21 utgör en integrerad del av en planethjulshållare 19 som i sin tur är integrerad med en utgående axel 13, vilken är roterbart anordnad (medelst konventionell lagring) i en yttre vägg (ej visad) av växelhuset 11. Den utgående axeln 13 är därvid på i sig känt sätt koaxiellt anordnad med den ingående axeln . En rotation av planethjulen 17 genom påverkan från solhjulet 16 bibringar planethjulshållaren 19 rotation.

En första kopplingsring 22, som är utformad med sig axiellt utsträckande tänder 23, är monterad koaxiellt med axeln 12 och är på den ena sidan av planethjulen monterad rotationsfast med växelhusets inre vägg 15 medelst stift 24. 504 063 10 15 20 25 30 En andra kopplingsring 25, som är utformad med sig axiellt utstickande tänder 26, är monterad koaxiellt med planethjulshållaren 19 och är till denna rotationsfast fäst medelst svetsning, men kan alternativt vara fäst med tänder eller splines på dess inre periferi ingripande med motsvarande tänder eller splines på planethj ulshållaren 19. Den andra kopplingsringen 25 är monterad på motstående sida av planethjulen 17 som den första kopplingsringen 22. De två kopplingsringarna 22,25 är på sina mot planethjulen 17 vända sidor utformade med koniska ytor 27,28.

Ett koaxiellt ringhjul 29 är anordnat axiellt mellan de två kopplingsringarna 22,25.

Ringhjulet 29 har invändiga tänder 31 vilka ingriper med planethjulen 17, och har utvändiga tänder 32 vilka är radiellt i linje med och har sarrnna form som de utvändiga tändema 23,26 på de två kopplingsringarna 22,25. Det koaxiella ringhjulet 29 är axiellt i linje med planethjulen 17 mellan ett par synkroniseringsringar 36,37. De utvändiga tänderna 32 är anordnade axiellt centralt på ringhjulet 29, vilket på axiellt ömse sidor därom är utformad med skuldror 34,35 med mindre diameter.

De båda synkroniseringsringanra 36,37 är anordnade med en första synkroniseringsring 36 anordnad axiellt mellan den första kopplingsringen 22 och ringhjulet 29, och med en andra synkroniseringsring 37 anordnad axiellt mellan ringhjulet 29 och den andra kopplingsringen 25. Vardera synkroniseringsring 36,37 är utformad med utvändiga tänder 38 vilka är radiellt i linje med tändema 23,26 på kopplingsringarna 22,25 och de utvändiga tänderna 32 på ringhjulet 29. Varje synkroniseringsring 36,37 har radiellt inåtvända koniska ytor 39,41 for anliggning mot motsvarande ytor 27,28 på kopplingsringarna 22,25, så att de två synkroniseringsringarna 36,37 är spegelbilder av varandra.

De axiellt yttersta ändama av de utvändiga tänderna 38 på synkroniseringsringarna 36,37 är fasade för att underlätta inkoppling , medan de axiellt inre ändama av tänderna 38 har väsentligen plana sidoytor.

Utvändigt om de två kopplingsringama 22,25, synkroniseringsringama 36,37 och 10 15 20 25 30 504 063 ringhjulet 29 är anordnat en axiellt förskjutbar kopplingshylsa 42. Kopplingshylsan 42 har invändiga tänder uppdelade i tre grupper, en central grupp 43 för ingrepp med de utvändiga tänderna 32 på ringhjulet 29 och ändgrupper 44,45 vid vardera axiella änden på kopplingshylsan för ingrepp med respektive synkroniseringsring 36,37 och kopplingsring 22,25. Hylsan 42 har ett ringformat spår 46 på sin yttre yta i vilken en ej visad kopplinggsaffel ingriper för att vid växling axiellt förskj uta hylsan 42.

Invid de två ändgruppema 44,45 är axiellt invändigt därom på vardera ände anordnat ett inåtvänt spår 48 med bågforrnad tvärsnjttsform. Vardera spår 48 inrymmer en ringfj äder 47, med cirkulär tvärsnittsforrn, vilka är anordnade invändigt om kopplingshylsan 42 och koaxiellt med denna. Ringfj ädrarna är vardera anordnade i den spalt som bildas mellan den centrala kuggruppen 43 och de två övriga gruppema 44,45 av tänder. Ringfjädern är en fjädrande, delad ring, som vid montering i spåret 48 intager ett mer avlastad tillstånd, och när den sarnrnantrycks till en mindre diameter än spåret 48 intager ett mer spänt tillstånd.

Den ovan beskrivna planetväxeln fimgerar enligt det nedanstående. I figur 1 i de bifogade ritningarna ingriper de inre tänderna 31 på ringhjulet 29 med planethjulen 17. De utvändiga tändema 32 på ringhjulet 29 ingriper med kopplingshylsans 42 centrala kuggrupp 43. Kopplingshylsan 42 är sarnmankopplad med den forsta kopplingsringen 22 genom ändtandgruppen 44 vilken ingriper med utvändiga tänder 23 på den första kopplingsringen 22. Hylsan 42 fasthålls relativt huset 1 1 medan planethjulshållaren 19 fritt kan rotera relativt den ingående axeln 12 , och låg-range läget är inkopplat.

Inkoppling av hög-range läget sker genom att hylsan 42 förskjuts åt höger vilket medför att ändtandgruppen 44 på hylsan 42 frigörs från ingreppet med den första kopplingshylsan 22.

Samtidigt förflyttas de två ringfjädrarna 47 åt höger av hylsan 42, varvid ringfj ädem 47a kvarhålls i sitt spår 48a och den andra ringf] ädem 47b kvarhålls i sin position på gnmd av den friktion som orsakas av dess fjädrande expansion inom hylsan. De två ringarna 10 15 20 25 30 504 063 förflyttas tills ringfjädern 47a stöter mot de intilliggande tändema 38 på den andra synkroniseringsringen 37 och ringfiädem 47b stöter mot sidorna på de intilliggande tändema 32 på ringhjulet 29.

En ökad kraftpåverkan åt höger på hylsan 42 medför att den utövar en axiell kraft på den andra synkroniseringsringen 37 via ringfjädern 47a, vilket medför att dess koniska yta 41 kommer i kontakt med den koniska ytan 28 på den andra kopplingsringen 26. Detta tillstånd visas i Fig. 3.

Den ökade, åt höger riktade kraftpåverkan på hylsan 42 medför att ringfj ädem 47a sammanpressas och snäpper ur sitt spår 48a, och hylsan 42 glider åt höger. Den ökade kraften på synkroniseringsringen 37 medför full anliggning mellan de koniska synkroniseringsytoma 41,28. Detta tillstånd visas i F ig 4.

Den andra synkroniseringsringen utsätts därför för en acceleration som ökar kopplingshylsans 42 rotationshastighet tills det inte längre förekommer någon nämnvärd skillnad mellan rotationshastigheterna hos hylsan 42, synkroniseringsringen 37 och den andra kopplingshylsan 25. När rotationshastigheten har utjärrmats är den axiella kraft som kopplingshylsans 42 tänder 45 utövar på den fasade ytan på tänderna 26 på den andra kopplingshylsan tillräckligt stor för att vrida hylsan 42 till ett läge där tänderna 45 kan glida in i ingrepp med tändema 26 på den andra kopplingshylsan 25.

Hylsan 42 har nu förskjutits åt höger och ingriper fullständigt med ändgruppen tänder 45 med den andra kopplingsringen 25. De två ringfjädrama 47a,47b har därvid glidit axiellt inom de spalter som fmns mellan gruppema av tänder, så att ringfjädem 47b har återförts till sitt spår 48b. Detta tillstånd visas i F ig 2 i vilken hylsan 42 är sammankopplad med den andra kopplingsringen 25 genom ändgruppen tänder 45 vilka ingriper med de utvändiga tändema 26 på den andra kopplingsringen 25 . Eftersom ringhjulet 29 nu är fastlåst relativt den utgående axeln 13 är nu växelns hög-range läge inkopplat. Den utgående axeln 13 roterar nu med samma hastighet som den ingående axeln 12. I detta läge befinner sig den högra ringfjädem 47a axiellt mellan de utvändiga tändema 38 på 10 15 20 25 30 504 063 den andra synkroniseringsringen 37 och den invändiga centrala gruppen tänder 43 på kopplingshylsan. Ringfiädem 47a har fórflyttats fiån sitt intilliggande spår 48a och är i ett sarnmantryckt, spänt tillstånd. Den vänstra ringfjädern 47b är inrymd i sitt spår 48b och är i sitt avlastade tillstånd men i närheten av tänderna 32 på ringhjulet 29.

När planetväxelns låg-range läge ska inkopplas förflyttas kopplingshylsan 42 av den ej visade kopplingsgaffeln och förflyttar kopplingshylsan 42 åt vänster från det i figur 2 visade läget till det läge som visas i figur 1. När växling sker under drift förflyttas de två ringfjädrama 47 samtidigt av kopplingshylsan 42, och ändgruppen tänder 45 på hylsan 42 går ur ingrepp från de utvändiga tändema 26 på den andra kopplingsringen 25, varigenom de frånkopplas den utgående axeln 13.

Hylsan 42 fortsätter sin förflyttning åt vänster och medbringar de två ringfjädrama, ringfjädern 47b kvarhålls i sitt spår 48b och ringf] ädem 47a i läge med hjälp av den friktion som förekommer mellan den och den inre yta på hylsan som åstadkommes av ringfj ädems klämkraft. Samtidigt , anligger den vänstra ringfjädern 47b mot tänderna 38 på den första synkroniseringsringen 36 och ringfjädem 47b anligger mot de utvändiga tändema 32 på ringhjulet 29.

En ökning av kraften riktad åt vänster medför att hylsan 42 utövar en axiell kraft på den första synkroniseringsringen 46 som resulterar i att dess koniska yta 39 kommer i kontakt med den koniska ytan 34 på den fasta kopplingsringen 22. En ökning av den åt vänster riktade kraften medför att ringfjädem 47b fjädrande deformeras och snäpps ur sitt spår 48b, när hylsan glider åt vänster. Den första synkroniseringsringen 36 utsätts därför för en bromsande kraft som reducerar den relativa rotationshastigheten mellan ringhjulet 29 och hylsan 42.

Efter det att synkron rotation uppnåtts och den relativa rotationen bromsats helt, är den axiella kraft som ändgruppen tänder 44 utövar på de fasade ytorna på tändema 23 på den första kopplingsringen tillräcklig för att vrida hylsan 42 till ett läge där den intilliggande ändgruppen tänder 44 kan glida till ingrepp med intilliggande tänder 23 på hylsan 42. 504 063 5 10 15 Hylsan 42 kan nu iörskjutas ytterligare åt vänster fór att fiillständiga ingreppet med den första kopplingsringen. De två ringfiädrama 47 är axiellt positionerade i sina respektive spår mellan uppsättningarna tänder och fórflyttas åt höger relativt hylsan 42, den högra ringfiädem 47a återvänder till sitt spår 48a såsom visas i figur l.

I alternativa utföringsformer av uppfinningen kan den första kopplingsringen vara fast anordnad med solhjulet eller den ingående axeln och den andra kopplingsringen vara fixerad till växellådshuset.

Den ovan beskrivna växellådan har fördelen av att vara axiellt kort, och ha en enkel uppbyggnad. Dessutom, beroende på ringfiädrarnas egenskap att kunna snäppa ur sina respektive spår, erhålls en positiv kvittens till den av föraren manövrerade växlingsgafleln.

Antalet tänder 38 på synkroniseringsringarna 36,37 vara olika antalet tänder 32 på ringhjulet 29. Detta medger ett flertal olika kombinationer av inkopplingsaltemativ för dessa varigenom kan undvikas problem med facettbildning på solhjulets kuggar som annars kan uppkomma när det endast finns ett fåtal inkopplingsaltemativ.

Claims (10)

10 15 20 25 504 063 Patentkrav

1. Planetväxel innefattande en planethjulshållare (19), planethjul (17) monterade vid planethjulshållaren (19), ett ringhjul (29) med invändiga tänder (31) för ingrepp med planethjulen (17) och utvändiga tänder (32), en kopplingsring (22,25) och en synkroniseringsring (3 6,37) anordnad på vardera sida om ringhjulet (29) och utformade med utvändiga tänder (23,26,3 8) radiellt i linje med utvändiga tänder på ringhjulet (29), och en kopplingshylsa (42) anordnad kring och axiellt fórskjutbar relativt ringhjulet (29) och nämnda ringar (22,25,36,3 7) och utformad med invändiga tänder (43,44,45) for ingrepp med nämnda utvändiga kuggar kännetecknad av att kopplingshylsan uppbär ett fjädrande organ (47) vilket i ett första tillstånd tjänstgör som organ for att överföra en axiell kraft till en synkroniseringsring (3 6,3 7) och i ett andra tillstånd medger axiell rörelse hos kopplingshylsan (42) relativt både det fjädrande organet (47) och nämnda synkroniseringsring (36,37).

2. Planetväxel enligt krav 1 kännetecknad av att det fjädrande organet (47) i det första tillståndet är i ett mer avlastat tillstånd och i det andra tillståndet i ett mer spänt tillstånd.

3. Planetväxel enligt krav 1 eller 2 kännetecknad av att det fjädrande organet (47) innefattar en koaxiell ringfjäder (47) som är positionerad i ett invändigt spår (48) i kopp1ingshylsan(42) och som när det utsätts for en axiell krafl sammantrycks i omkretsriktningen och flyttas ur sitt spår (48), varvid ringfjädern är fórskjutbar mot den inre ytan av kopplingshylsan.

4. Planetväxel enligt krav 3 kännetecknad av att ringfjädern (47) har en nmd tvärsnittsforrn och är inrymd i ett spår (48) med bågforrnad tvärsnittsform i kopplingshylsan. S04 063 10 15 20 25 30 10

5. Planetväxel enligt något av kraven 1-4 kännetecknad av att till varje synkroniseringsring (36,37) är anordnat ett fjädrande organ (47) för anliggning mot respektive synkroniseringsring (36,3 7).

6. Planetväxel enligt krav 5 kännetecknad av att i en axiell rörelseriktning för kopplingshylsan (42) anligger den ena av ringfjädrarna (47a) mot en sidoyta på ringhjulets utvändiga kuggar (32) medan den andra ringfiädem (47b) anligger mot synkroniseringsringen (3 6) på den andra sidan av ringhjulet (29), och i en motsatt axiell rörelseriktning för kopplingshylsan (42) anligger den andra ringfjädern (47b) mot den andra sidan av ringhjulets utvändiga kuggar (32) medan den ena ringt] ädem (47a) anligger mot synkroniseringsringen (3 7) på denna ena sida om ringhjulet (29).

7. Planetväxel enligt krav 6 kännetecknad av att kopplingshylsans (29) invändiga tänder är uppdelade i tre grupper, en första grupp tänder(43) anordnad på en axiellt centralt del av hylsan, och en andra och en tredje grupp tänder (44 resp 45) anordnade på vardera ände på hylsan vilka är avdelade fiån den första gruppen tänder, och att de axiella spaltema mellan den första gruppen tänder och den andra respektive den tredje gruppen tänder inrymmer respektive ringfi äder. (47).

8. Planetväxel enligt något av kraven 1-7 kännetecknad av att en kopplingsring (22) är förbunden direkt med ett växeln omgivande hus (1 1) och att en andra kopplingsring (25) är förbunden med endera en ingående axel (12) med ett solhjul ingripande med planethjulen, eller en utgående axel (13) förbunden med planethjulshållaren (19).

9. Planetväxel enligt något av krav 1-8 kännetecknad av att hylsan (42) har en spår (46) på sin radiellt yttre yta imymmande en växlingsgaffel för att förskjuta hylsan.

10. En tillsatsväxellåda för en huvudväxellåda för att fördubbla antalet tillgängliga växlar kännetecknad av att tillsatsväxellådan innefattar en planetväxel enligt något av patentkraven 1 till 9.