FI74120C - Synkroniseringsanordning. - Google Patents

Description

74120 1 Synkronointilaite

Synkroniseringsanordning

Keksinnön kohteena on synkronointilaite vaihteistoja varten, joissa 5 vaihteiston akselille vapaasiipyöriväksi järjestetyn hammaspyörän ak-siaalisuunnassa toiselle puolelle on mainittua hammaspyörää vastaavan vaihteen päällekytkemiseksi sovitettu ensimmäiset synkronointielimet, jotka käsittävät vaihteensiirtäjän käyttämän sinänsä tunnetun synkro-nointilaitteen, jolloin ensimmäisiin synkronointielimiin nähden on ak-10 slaalisuunnassa hammaspyörän vastakkaiselle puolelle akselille sovitettu toiset synkronointielimet, jolloin hammaspyörä on järjestetty mainittujen ensimmäisten ja toisten synkronointielinten välillä aksiaali-suunnassa siirrettäväksi.

15 Nykyisin on yleisenä pyrkimyksenä muodostaa ajoneuvojen, työkoneiden ja vastaavien vaihteistot pienikokoisiksi, joissa on pienet akselivällt ja joissa akseleilla olevien hammaspyörien aksiaalinen etäisyys on suhteellisen pieni. Tästä syystä tällaisissa vaihteistoissa ei voida käyttää halkaisijaltaan suurikokoisia synkronolntirenkalta. Synkronoinnin tehok-20 kuus eli synkronolntllaltteella aikaansaatava kytkentämomentti ja vaihtamiseen käytetty aika riippuvat puolestaan synkronointirenkaiden halkaisijasta, käytetystä kytkentävoimasta sekä synkronointikartioiden kar-tiokkuudesta. Kytkentävoimaa ja synkronointikartioiden kartiokkuutta el voida vapaasti muutella, sillä vaihteistossa käytettävät materiaalit 25 asettavat niille määrätyt rajat. Synkronointikartion halkaisijaa puolestaan ei voida kasvattaa suureksi, koska tällöin myös vaihteiston koko kasvaisi. Ongelma muodostuu näin ollen siitä, että synkronointilaittee-seen ei saada muodostettua riittävän suurta kartiota, jolla saataisiin syntymään riittävät hammaspyörien kiihtyvyydet ja hidastuvuudet. Tämä 30 ongelma tulee esiin erityisesti raskaassa kalustossa ja työkoneissa.

Synkronoinnin tehokkuutta on pyritty parantamaan mm. siten, että tavanomaisen synkronikartloparln väliin on pantu lisäkartioita (esim. kaksi kappaletta), joiden ansiosta synkronoinnin tehokkuutta on saatu suuresti 35 kasvamaan. Tällainen ratkaisu on kuitenkin siinä suhteessa huono, että lisäkartiot kasvattavat synkronointilaitteen halkaisijaa ja aksiaalista pituutta. Lisäksi synkronoinnin aikana vapautuva kitkalämpö keskittyy 2 74120 1 pienelle alueelle aiheuttaen ylikuumenemisongelmia. Tästä johtuen joudutaan koko vaihteisto rakentamaan huomattavasti suurikokoisemmaksi.

Nyt esillä olevalla keksinnöllä saadaan aikaan parannus ennestään tun-5 nettuihin synkronointilaitteisiin nähden. Keksinnölle on pääasiassa tunnusomaista se, että hammaspyörän ja toisten synkronointielinten väliin on järjestetty ainakin yksi aksiaalisuunnassa vaikuttava jousi, joka on tuettu toisesta päästään akseliin nähden pyörimättömäksi järjestettyyn toisten synkronointielinten runko-osaan ja vastakkaisesta päästään 10 hammaspyörän ja jousen väliin järjestettyyn painelaakeriin, jolloin mainittua hammaspyörää vastaavaa vaihdetta päällekytkettäessä on hammaspyörä järjestetty ensimmäisten synkronointielinten vaikutuksesta siirtymään vasten toisia synkronointielimiä niiden kytkemiseksi toimimaan olennaisesti samanaikaisesti ensimmäisten synkronointielinten 15 kanssa ja että synkronoinnin tapahduttua ovat toiset synkronointielimet mainitun jousen työntäminä järjestetyt kytkeytymään irti toiminnasta.

Keksinnön eduista ennestään tunnettuihin ratkaisuihin nähden voidaan tuoda esiin mm. seuraavat. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa voidaan 20 käyttää halkaisijaltaan pienikokoista synkronointilaitetta, minkä ansiosta vaihteistossa voidaan käyttää pieniä akselivälejä, jolloin vaihteistosta saadaan pienikokoinen. Synkronoinnissa vapautuva kitkalämpö jakautuu hammaspyörän molempiin päihin, jolloin vältytään ylikuumenemiselta. Synkronointitehokkuus on huomattavasti parempi kuin ennestään tun-25 netuissa ratkaisuissa, minkä johdosta kytkentävoimat saadaan pysymään pieninä ja vaihteiden päällekytkeytymiseen käytetty aika on lyhyt. Ainoana haittapuolena on se, että vaihteiston aksiaalinen pituus on hieman suurempi kuin tavanomaista synkronointilaitetta käytettäessä.

30 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisen piirustuksen kuvioon viittaamalla. Kuviossa on esitetty keksinnön mukainen synkronointilaite osittain leikattuna sivukuvana.

Kuviossa on esitetty vaihteiston akselilla 1 oleva hammaspyörä 2 sekä 35 keksinnön mukainen synkronointilaite, joka käsittää ensimmäiset synkro-nointielimet 3 ja toiset synkronointielimet 4. Kuvion mukaisesti ensimmäiset synkronointielimet 3 ja toiset synkronointielimet 4 sijaitsevat 3 74120 1 aksiaalisuunnassa hammaspyörän 2 vastakkaisilla puolilla. Ensimmäiset synkronointielimet 3 muodostuvat tavanomaisesta synkronolntllaitteesta, johon kuuluu vaihteensiirtäjällä aksiaalisuunnassa siirrettävä siirto-rengas 31. Siirtorengas 31 on tavanomaiseen tapaan varustettu sisäpuoli-5 sella kytkentähammastuksella 32. Siirtorenkaan 31 ja hammaspyörän 2 välissä on estorengas 33, joka on varustettu ulkopuolisella hammastuk-sella. Estorenkaassa 33 on sisäpuolinen kytkentäkartio 34 ja hammaspyörään 2 on vastaavasti muodostettu mainittua sisäpuolista kvtkentäkartiota 34 vastaava ulkopuolinen kytkentäkartio 35. Hammaspyörä 2 on lisäksi 10 varustettu siirtorenkaan 31 sisäpuoliseen kytkentähammastukseen 32 kytkeytyvällä ulkopuolisella kytkentähammastuksella 36.

Ensimmäisiin synkronointielimiin 3 nähden on hammaspyörän 2 aksiaalisuunnassa vastakkaiselle puolelle sovitettu toiset synkronointielimet 15 4, joista kuviossa on esitetty vain eräs edullinen toteuttamismuoto.

Kuvion mukaisessa toteuttamismuodossa toisiin synkronointielimiin 4 kuuluu runko-osa 41, joka on lukittu akseliin 1 nähden pyörimättömäksi ja jonka liikkuminen aksiaalisuunnassa ainakin hammaspyörästä 2 poispäin on estetty. Mainitun akslaallsuuntaisen liikkeen estämiseksi on 20 akselille 1 sovitettu lukltusrengas 46. Luonnollisesti voi runko-osa 41 olla kiinnitetty akseliin 1 täysin jäykästi siten, että runko-osa 41 ei pääse liikkumaan aksiaalisuunnassa akselilla 1 kumpaankaan suuntaan .

25 Kuvion mukaisessa suoritusmuodossa on runko-osaan 41 muodostettu pääasiassa hammaspyörään 2 päin suunnattu ensimmäinen kltkaplnta 42, ja hammaspyörään 2 on vastaavasti työstetty mainittua ensimmäistä kitkapin-taa 42 vastaava toinen kitkapinta 43. Kuvion mukaisessa suoritusmuodossa ovat kitkapinnat 42 ja 43 kartlomalset siten, että ensimmäinen kitkapinta 30 42 on sisäpuolinen kartio ja toinen kitkapinta 43 on ulkopuolinen kartio.

Kitkapinnat voidaan luonnollisesti sovittaa myös siten, että ensimmäinen kitkapinta 42 on muodostettu ulkopuoliseksi kartioksi ja vastaavasti toinen kitkapinta 43 on muodostettu sisäpuoliseksi kartioksi. Tässä yhteydessä on kuitenkin syytä todeta, että kitkapintojen 42 ja 43 kartlokkuus 33 ei ole välttämätöntä, vaan mainitut kitkapinnat voidaan järjestää muullakin tavoin, kuten myöhemmästä selityksestä käy ilmi.

4 74120 1 Runko-osan 41 ja hammaspyörän 2 väliin on kuvion suoritusmuodossa järjestetty jousi 44, joka pyrkii työntämään runko-osaa 41 ja hammaspyörää 2 akslaalisuunnassa toisistaan poispäin siten, että kitkapinnat 42 ja 43 pysyvät irti toisistaan. Esitetyssä suoritusmuodossa jousena 44 käytetään 5 lautasjousta, mutta tarkoitukseen voidaan käyttää muutakin jousta, esimerkiksi kierrejousta. Jousia voi myös olla useampia kuin yksi, jolloin jouset voi olla järjestetty esim. kehälle akselin 1 ympärille. Koska runko-osa 41 on järjestetty akselille 1 pyörimättömäksi, kun taas hammaspyörä 2 on järjestetty akselilla 1 vapaasti pyöriväksi, tulee jousen 44 10 ja hammaspyörän 2 välisen hankauksen estämiseksi mainittujen jousen 44 ia hammaspyörän 2 väliin olla järjestetty aksiaalisuuntainen painelaakeri, jota kuviossa on merkitty viitenumerolla 45.

Kuviossa esitetyn synkronointilaitteen toiminta on seuraavanlainen. Kun 15 vaihteistossa halutaan kytkeä hammaspyörää 2 vastaava vaihde päälle, siirretään vaihteensiirtäjällä (ei-esitetty) siirtorengasta 31 aksiaali-suunnassa hammaspyörään 2 päin eli kuviossa oikealle. Siirtorengas 31 siirtää tällöin mukanaan myös estorengasta 33 oikealle, jolloin esto-renkaassa 33 ja hammaspyörässä 2 olevat kytkentäkartiot 34 ja 35 tule-20 vat toistensa kanssa kosketukseen. Edelleen siirtorengas 31 siirtää mukanaan myös hammaspyörää 2 oikealle vasten jousen 44 puristusvoimaa. Jousi 44 puristuu kasaan, jolloin runko-osassa 41 oleva ensimmäinen kitkapinta 42 ja hammaspyörässä 2 oleva toinen kitkapinta 43 joutuvat kosketukseen toistensa kanssa. Kun toisten synkronointielinten 4 ja ham-25 maspyörän 2 väliset kitkapinnat 42 ja 43 kohtaavat, syntyy hammaspyörän 2 ja akselin 1 välille kitkamomentti, joka on samansuuntainen kuin ensimmäisten synkronointielinten 3 synnyttämä kitkamomentti. Mainittujen toisten synkronointielinten 4 synnyttämä kitkamomentti on suoraan verrannollinen ensimmäisiin synkronointielimiin 3 vaikuttavaan aksiaalivoimaan.

30

Aikaansaatu kokonalskitkamomenttl on huomattavasti suurempi kuin pelkästään ensimmäisillä synkronointiellmillä 3 muodostettu kitkamomentti, jolloin hammaspyörän 2 kiihtyvyydet ja hidastuvuudet akseliin 1 nähden saadaan entisestä huomattavasti suuremmiksi, jolloin synkronointi on 35 tehokkaampaa ja vaihteen päällekytkeytymlseen kuluva aika on lyhyempi.

Kun synkronointi on suoritettu loppuun, pääsee siirtorengas 31 siirtymään hammaspyörässä 2 olevan kytkentähammastuksen 36 päälle, jolloin 5 74120 1 hammaspyörää 2 vastaava vaihde on kytkeytynyt. Välittömästi kun synkronointi on suoritettu loppuun, työntää jousi 44 ensimmäisen ja toisen kitkapinnan 42 ja 43 irti toisistaan ja hammaspyörän 2 oikeaan asemaan sitä vastaavaan hammaspyörään nähden.

5

Mikäli toisissa synkronolntielimissä 4 olevat kitkapinnat 42 ja 43 ovat kartlomaieet, tulee mainittujen kitkapintojen 42 ja 43 kartioiden kaltevuuksien olla riittävän suuret, jotta synkronoinnin tapahduttua kitkapintojen 42 ja 43 irtoaminen toisistaan tapahtuisi välittömästi. Kitkapinto-10 jen 42 ja 43 Irtoamisen varmistamiseksi tulee kartlomaisla kitkaplntoja käytettäessä tämän johdosta runko-osan 41 ja hammaspyörän 2 välissä käyttää aina jousta 44, jolla mainittu irtoaminen varmistetaan.

Edellä olevassa selityksessä jo todettiin, että kitkapintojen 42 ja 43 15 ei välttämättä tarvitse olla kartiomaisia. Mainitut kitkapinnat voivat olla myös tasomaiset, joiden taso on poikittaisuunnassa akselin 1 keski-akseliin nähden. Edellä mainittuja tasomaisia kitkaplntoja käytettäessä ei runko-osan 41 ja hammaspyörän 2 välillä tarvita välttämättä jousta 44, koska tasomaiset kitkapinnat irtoavat toisistaan huomattavasti hel-20 pommin kuin kartlomalset kitkapinnat. Tasomaistenkin kitkapintojen yhteydessä on kuitenkin edullista käyttää jousta 44, koska kitkapintojen tartunnan irtoaminen on tärkeää silloin, kun kytkentähampaiden lopullinen kytkeytyminen tapahtuu. Lisäksi jousella 44 saadaan hammaspyörä 2 kytkennän tapahduttua siirtymään aksiaalisuunnassa oikeaan asemaansa erityisesti 25 silloin, jos käytetään suorahampaisia hammaspyöriä, jolloin hammasvoimista ei hammaspyöriin aiheudu akslaallsuuntalsla voimakomponentteja. Tasomaisia kitkaplntoja käytettäessä voidaan toisina synkronointieliminä 4 käyttää lisäksi esimerkiksi tavanomaista monilevykytkintä, jolla aikaansaadaan hyvä tartunta kitkapintojen välillä ja toisaalta tartunnan helppo irtoa-30 minen. Monilevykytkimenkin yhteydessä on tartunnan irtoamisen varmistamiseksi edullista käyttää runko-osan 41 ja hammaspyörän 2 välillä jousta 44.

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen 35 kuvioon viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus rajoittaa pelkästään kuviossa ja selityksessä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (5)

6 74120

1. Synkronointllalte vaihteistoja varten, joissa vaihteiston akselille (1) vapaastlpyöriväksi järjestetyn hammaspyörän (2) aksiaallsuunnassa 5 toiselle puolelle on mainittua hammaspyörää (2) vastaavan vaihteen päällekytkemiseksl sovitettu ensimmäiset synkronolntielimet (3), jotka käsittävät vaihteensiirtäjän käyttämän sinänsä tunnetun synkronointi-laitteen, jolloin ensimmäisiin synkronointielimlln (3) nähden on ak-siaalisuunnassa hammaspyörän (2) vastakkaiselle puolelle akselille (1) 10 sovitettu toiset synkronolntielimet (4), jolloin hammaspyörä (2) on järjestetty mainittujen ensimmäisten ja toisten synkronointielinten (3,4) välillä aksiaallsuunnassa siirrettäväksi, tunnettu siitä, että hammaspyörän (2) ja toisten synkronointielinten (4) väliin on järjestetty ainakin yksi aksiaallsuunnassa vaikuttava jousi (44), joka on 15 tuettu toisesta päästään akseliin (1) nähden pyörimättömäksi järjestettyyn toisten synkronointielinten (4) runko-osaan (41) ja vastakkaisesta päästään hammaspyörän (2) ja jousen (44) väliin järjestettyyn paine-laakeriin (45), jolloin mainittua hammaspyörää (2) vastaavaa vaihdetta päällekytkettäessä on hammaspyörä (2) järjestetty ensimmäisten synk- 20 ronointlelinten (3) vaikutuksesta siirtymään vasten toisia synkronointi-elimiä (4) niiden kytkemiseksi toimimaan olennaisesti samanaikaisesti ensimmäisten synkronointielinten (3) kanssa ja että synkronoinnin tapahduttua ovat toiset synkronolntielimet (4) mainitun jousen (44) työntäminä järjestetyt kytkeytymään irti toiminnasta. 25

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen synkronointllalte, tunnettu siitä, että runko-osaan (41) on muodostettu ensimmäinen kitkapinta (42) ja että hammaspyörään (2) on muodostettu ensimmäistä kitkapintaa (42) vastaava toinen kitkapinta (43). 30

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen synkronointllalte, tunnettu siltä, että ensimmäinen kitkapinta (42) käsittää sisäpuolisen kartlopinnan ja toinen kitkapinta (43) käsittää ulkopuolisen kartlopinnan. 35 7 74120

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen synkronolntilalte, tunnettu siltä, että mainitut kitkapinnat (42,43) ovat tasomaiset, joiden taso on kohtisuorassa akselin (1) keskiaksellln nähden.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen synkronolntilalte, tunnettu siitä, että toiset synkronolntlellmet (4) käsittävät monilevykytkimen, joka muodostuu runko-osasta (41) ja runko-osan (41) ja hammaspyörän (2) väliin järjestetyistä kitkalevyistä. 10 15 20 25 30 35 β 74120