FI75762B - Anordning vid kraftoeverfoering, speciellt i svaengbara hjulens hjulnavar vid fordon. - Google Patents

Description

75762 1 Järjestely voimansiirrossa, erityisesti ajoneuvon kääntyvien pyörien pyörän navassa

Anordning vid kraftöverföring, speciellt 1 svängbara hjulens hjulnavar vid fordon 5

Keksinnön kohteena on järjestely voimansiirrossa, erityisesti ajoneuvon kääntyvien pyörien pyörän navassa, jossa voima välitetään käyttävältä akselilta, kuten vetoakselilta käytetylle akselille pyörän napaan vakio-10 nopeusnlvelen välityksellä, jonka ulompi osa on kiinnitetty vetoakseliin ja sisempl osa käytettyyn akseliin, joka on pyörivästi tuettu käytettyä akselia ympäröivään kiinnitysrunkoon ensimmäisen eli ulomman laakerin ja toisen eli sisemmän laakerin avulla.

15 Rakenneratkaisuja, joissa ohjaavat pyörät, tavallisesti siis etupyörät vetävät, käytetään laajasti henkilö- ja pakettiautoissa, mutta raskaammissa ajoneuvoissa lähinnä vain jokapyörävedon yhteydessä. Henkilö- ja pakettiautoissa käytetään vetonivellnä eri tyyppisiä ja eri tavoilla sijoitettuja vakionopeusnlveliä, mutta raskaammissa ajoneuvoissa el 20 vakionopeusnlveliä ole yleensä voitu käyttää jäljempänä ilmenevistä syistä johtuen.

Raskaissa ajoneuvoissa on palkkirakenteisten akselistojen yhteydessä voitu käyttää kaksoiskardaaninlveliä.

25

Ohjaavalle ja vetävälle aksellstolle asetetaan mm. seuraavia vaatimuksia. Pyörään kohdistuvista slvuttais- ja pitklttäisvoimista johtuen pitää pyörän laakeroinnin tuklleveyden olla riittävän suuri, käytännössä vähintään 15 % renkaan halkaisijasta. Laakeroinnin tulee lisäksi 30 sijaita likimain keskeisesti renkaan leveyteen nähden. Mainitut slvuttais- ja pltklttäisvolmat aiheuttavat lisäksi sen, että pyörän kääntö-akselin jatkeen ja tien pinnan leikkauspisteen pitää sijalta likimain renkaan keskitasossa, eli olla käytännössä siihen nähden slsempänä tai ulompana korkeintaan noin 15 % renkaan leveydestä. Pyörän kääntämisen 35 yhteydessä tapahtuvan vetoakselin pituuden muutoksen rajoittamisesta johtuen tulee lisäksi vakionopeus- tai muun voimansiirtonivelen keskipisteen sijaita likimain pyörän kääntöakselllla.

2 75762 1 Kuten edellä jo todettiin, tunnetaan henkilö- ja pakettiautojen yhteydessä ennestään useita erilaisia ratkaisuja, joissa voima välitetään vetoakselilta ohjaavalle pyörälle vakionopeusnivelen välityksellä. Yleisin rakenneratkaisu henkilö- ja pakettiautoissa on sellainen, että 5 ohjaavan pyörän ja jarrulevyn kiinnitys, pyörän laakerointi ja vakionopeusnivelen ulompi osa on sijoitettu peräkkäin. Vakionopeusnivelen slsempl osa on yleensä kiinnitetty vetoakseliin. Tällainen ratkaisu on aikaisemmin esitetty mm. julkaisussa Lagerungen der Vorderräder frontgetrlebener Personenkraftwagen, FAG Kugelflscher, Publication 10 No. 05115 DA. DE-julkalsussa 3 548 722 on puolestaan esitetty edellä kuvattuun järjestelyyn nähden käänteinen ratkaisu, jossa siis vakionopeusnivelen ulompi osa on kiinnitetty vetoakseliin ja sisempi osa pyörän napaan. Vakionopeusnlvel ja pyörän laakerointi on myös tässä ratkaisussa järjestetty peräkkäin, jolloin rakenteesta on aksiaali-15 suunnassa tullut hyvin pitkä. Pyörän laakerien välistä tilaa ei tämän DE-julkaisun mukaisessa ratkaisussa ole myöskään osattu käyttää hyväksi .

Mikäli raskaammissa ajoneuvoissa pyörän laakerointi ja vaklonopeus-20 nivelen sijoitus toteutetaan edellä mainituista julkaisuista tunnetulla tavalla, joudutaan vakionopeusnivelen keskipiste siirtämään erittäin kauas renkaan keskitasosta, mikä johtuu raskaissa ajoneuvoissa laakeroinnin suuresta tukivälistä sekä vakionopeusnivelen koosta. Tällaisella ratkaisulla ei näin ollen pystytä täyttämään edellä esitettyä vaati-25 musta, jonka mukaisesti vakionopeusnivelen keskipisteen pitäisi sijalta likimain pyörän kääntöakselllla. Tämä johtuu siitä, että pyörän kääntö-akselin sivukallistuma ei saa nousta liian suureksi, ja yleensä hyväksyttävänä sivukallistuman arvona pidetään kallistumaa, jonka suuruus on noin 3-10°.

30 DE-julkaisusta 2 903 231 tunnetaan ennestään ratkaisu, jossa pyörän laakeroinnin sisäkehät on yhdistetty pyörän navan kiinteäksi osaksi ja laakeroinnin halkaisija on muodostettu niin suureksi, että vakionopeusnivelen ulompi osa on voitu kiinnittää kokonaisuudessaan laa-35 kerolnnin sisälle. Raskaammissa ajoneuvoissa ei tällainen ratkaisu ole kuitenkaan käyttökelpoinen, sillä se johtaa erittäin suurihalkaisijal-siin laakerelhln, esim. suuruusluokkaa 300 mm. Edellä kuvattujen ra- 3 75762 1 kenneratkaisujen haittapuolena on lisäksi se, että niissä on käytetty erlkoierakentelela ja kantokyvyltään suhteellisen heikkoja viistokuula-laakereita.

5 Vastaavanlaisia ratkaisuja on esitetty myös US-patenteissa 4 119 167 ja 4 273 460 sekä GB-patenttihakemuksessa 2 155 414 ja SE-kuulutusjulkaisussa 437 491. Myös näissä ratkaisuissa on kaikissa pyörän laakerointi ja vakionopeusnivel sijoitettu akslaalisuunnassa peräkkäin, jolloin rakenteet ovat mainitussa akslaalisuunnassa erittäin pitkiä. Pyörän laa-10 kerien välistä tilaa el myöskään ole osattu näissä julkaisuissa käyttää hyväksi.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen järjestely voimansiirrossa, erityisesti raskaiden ajoneuvojen kääntyvien 15 pyörien pyörän navan yhteydessä, johon ei liity edellä kuvattuja haittapuolia tai puutteita. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista, että vaklonopeusnivelen slsempi osa on kiinnitetty käytettyyn akseliin siten, että toinen laakeri ja kiinnitysrungon slsempi pää sijaitsevat käyttävää akselia ja käytettyä akselia toistensa suhteen kul-20 maan käännettäessä ainakin osittain vaklonopeusnivelen ulomman osan liike-alueen sisäpuolella ja että kiinnitysrunkoon on muodostettu ensimmäisen ja toisen laakerin väliselle alueelle käytetyn akselin kautta kulkevan aksiaalisen pystytason kummallekin puolelle pääasiassa pystysuuntaiset loveukset, joista toiseen on vaklonopeusnivelen ulompi osa järjestetty 25 osittain työntymään käytetyn akselin ja vetoakselin välisen kääntökulman mainitun loveuksen suuntaan ollessa riittävän suuri.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti on vaklonopeusnivelen slsempään osaan muodostettu pyörän napaa kohti avautuva aksiaalinen 30 syvennys, jonka sisällä toinen laakeri ja kiinnitysrungon slsempi pää sijaitsevat ainakin osittain.

Keksinnön tärkeimpinä etuina ennestään tunnettuihin ratkaisuihin nähden voidaan pitää sitä, että keksinnön mukaisen rakenteen aksiaalinen pituus 35 on saatu erittäin pieneksi samalla kun pyörän laakeroinnissa on voitu käyttää tavanomaisia kartiorullalaakerelta ja toisaalta sitä, että rakenteella saadaan riittävän suuri kääntökulma käyttävän ja käytetyn akselin 4 75762 1 välille. Tämän ansiosta keksinnön mukainen rakenne soveltuu erittäin hyvin käytettäväksi etenkin raskaissa ajoneuvoissa, kuten kuorma- ja linja-autoissa sekä erilaisissa kulkuneuvoissa ja työkoneissa.

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti ja esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti päältä päin katsottuna leikkauskuvana keksinnön mukaista voimansilrtojärjestelyä.

10

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaiselle järjestelylle vaihtoehtoista rakennetta.

Kuvio 3 esittää suurennettua yksityiskohtaa kuviosta 1 päältä päin katsot-15 tuna.

Kuvio 4 vastaa kuviota 3 sivulta päin katsottuna leikkauskuvana.

Kuvio 5 esittää erästä muunnosta keksinnön mukaisesta järjestelystä vas-20 täten kuvion 3 esitystä.

Kuviot 1 ja 2 esittävät siis vaihtoehtoisia ja päältä päin katsottuja leikkauskuvia keksinnön mukaisesta volmansiirtojärjestelystä. Kuviot esittävät ajoneuvon pyöräasennelmaa, josta on jätetty pois pyörän tuen-25 taan ja pyöräjarruihin liittyvät elimet selkeyden vuoksi, koska ne eivät liity esillä olevaan keksintöön. Kuvioissa 1 ja 2 on viitenumerolla 1 merkitty käyttävää akselia, joka kuvioiden suoritusmuodossa on ajoneuvon vetoakseli. Vetoakselin 1 ympärille on sovitettu suojaputki 15 tai vastaava. Vetoakselilta 1 voima välitetään käytetylle akselille 2 vaklono-30 peusnivelen välityksellä, jota on kuvioissa merkitty yleisesti viitenumerolla 3. Käytetty akseli 2 on kiinnitetty ajoneuvon pyörän napaan 8, johon puolestaan pyörän vanne 17 on kiinnitetty tavanomaiseen tapaan. Kuvioiden mukaisissa suoritusmuodoissa on vaklonopeusnlvelenä 3 käytetty ns. parannettua Rzeppa-niveltä, joskin keksinnön mukaisessa volmansilrto-35 järjestelyssä voidaan käyttää myös muun tyyppisiä vaklonopeusniveliä. Vakionopeusnlvel 3 käsittää näin ollen nivelen ulomman osan 4, joka on varustettu urituksella sekä sisemmän osan 5, jossa on vastaavanlainen 5 75762 1 uritus. Nivelen ulomman ja sisemmän osan 4 ja 5 uriin on sovitettu kuulat 6 tai vastaavat, joiden kautta voima tai vääntömomentti siirtyy nivelen ulommasta osasta 4 slsempään osaan 5 tai päinvastoin. Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti on vakionopeusnivelen ulompi osa 4 kiinnitetty vetoakse-5 Iin 1 päähän ja vastaavasti on nivelen sisempi osa 5 kiinnitetty sopivalla tavalla käytetylle akselille 2 mainittuun käytettyyn akseliin nähden pyörimättömästi. Käytetty akseli 2 on sovitettu ajoneuvon pyörän kiinnitysrungon 7 sisään, johon käytetty akseli 2 on tuettu ensimmäisellä laakerilla 9 ja toisella laakerilla 10, jotka muodostavat pyörän 10 laakeroinnin. Kiinnitysrunko 7 on pyörimätön ja se on kiinnitetty pyörän tuennan tukivarsiin sopivalla tavalla nivelien välityksellä siten, että pyörän jousitus- ja kääntymisliike on mahdollinen. Pyörän tuennan tukivarret ja muut ripustusellmet on kuvioista jätetty selvyyden vuoksi pois.

15 Käytettyä akselia 2 ympäröivään kiinnitysrunkoon 7 on akselin 2 kautta kulkevan pystytason kummallekin puolelle muodostettu olennaisesti pystysuuntaiset loveukset 11, jotka mahdollistavat käytetyn akselin 2 kääntämisen käyttävään akseliin eli vetoakseliin 1 nähden riittävän suureen 20 kääntökulmaan, esim. kuvioissa 1 ja 2 esitettyyn noin 45°:n kääntökulmaan. Mikäli mainittuja loveuksia 11 el kiinnitysrunkoon 7 olisi muodostettu, olisi mahdollinen kääntökulma huomattavasti pienempi, kuten jo kuvioista 1 ja 2 voidaan päätellä.

25 Kuvioissa 1 ja 2 esitetyt suoritusmuodot poikkeavat toisistaan ainoastaan vakionopeusnivelen ja pyörän laakeroinnin suojauksen osalta. Ymmärrettävästi pitää mainitut elimet suojata pölyltä, lumelta ja vastaavalta lialta. Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa on suojaus hoidettu siten, että ensinnäkin kiinnitysrunkoon 7 on muodostettu pallomainen suojusosa 30 12, joka ympäröi osittain vaklonopeusniveltä 3. Vastaavasti on vetoakse lin 1 puolelle järjestetty pallomainen suojus 13, joka on sopivalla tavalla kiinnitetty esim. suojaputkeen 15. Myös mainittu pallomainen suojus 13 ympäröi osittain vaklonopeusniveltä 3. Pallomaisen suojuksen 13 halkaisija on kiinnitysrungon pallomaista suojusosan 12 halkaisijaa pie-35 nempi siten, että pallomainen suojusosa 13 ja kiinnitysrungon suojusosa 12 ovat osittain sisäkkäin. Pallomainen suojus 13 ja kiinnitysrungon suojusosa 12 pääsevät pyörää käännettäessä näin ollen kääntymään toistensa 6 75762 1 suhteen, jolloin käännnetyssä asennossa pallomainen suojus 13 on työntynyt kiinnltysrunkoon 7 muodostettuun loveukseen 11 mahdollistaen riittävän kääntölilkkeen. Kiinnitysrungon suojusosan 12 ja pallomaisen suojuksen 13 väliin on järjestetty tiiviste 14, joka estää lian tunkeutu-5 misen vakionopeusnlveleen 3 tai pyörän laakerointiin.

Kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa on vakionopeusnlvelen 3 suojaus hoidettu palkeella 13a, joka on toisaalta kiinnitetty sopivalla tavalla suojaputkeen 15 ja toisaalta on palje 13a kiinnitetty klinnitysrungon 10 suojusosaan 12a, joka voi palkeen 13a johdosta olla jonkinverran pienempi kuin kuviossa 1 esitetty suojusosa 12. Palje 13a on kiinnitetty klinnitysrungon 7 suojusosaan 12a sopivilla kiinnltysellmillä 14a.

Vakionopeusnlvelen 3 sekä pyörän laakeroinnin tulee luonnollisesti olla 15 myös purettavissa. Tätä varten on vakionopeusnlvelen 3 sisempi osa 5 kiinnitetty käytetylle akselille 2 esim. urituksen avulla ja mainittu sisempi osa 5 on lukittu paikalleen käytetyn akselin 2 läpi menevällä aksiaalisella klinnltyspultilla 16. Mainittu klinnityspultti 16 kiinnittää samalla laakeroinnin ensimmäisen ja toisen laakerin 9 ja 10 palkal-20 leen oikeaan asemaan.

Kuviot 3 ja 4 esittävät suurennettua yksityiskohtaa kuvion 1 mukaisesta ratkaisusta. Kuten näistä kuvioista voidaan havaita, on vakionopeusnlvelen 3 eieempään osaan 5 muodostettu aksiaalinen syvennys 20, jonka anslos-25 ta laakeroinnin toinen laakeri 10 eli sisempi laakeri ja klinnitysrungon 7 sisäpää on saatu sovitettua vakionopeusnlvelen sisemmän osan 5 sisään. Tällä järjestelyllä on saatu laakeroinnin ja vakionopeusnlvelen 3 yhteistä aksiaalista pituutta olennaisesti pienemmäksi. Kuvioiden 3 ja 4 mukaisesti on jo edellä mainitut loveukset 11 muodostettu klinnltysrun-30 koon 7 ainoastaan klinnitysrungon sivupinnoille. Vastaavanlaisia loveuksia ei tarvita klinnitysrungon ylä- ja alapinnoilla, koska erlllistuen-taisessa akselistossa jousituksen vaatima kulmaliike on niin pieni, että vakionopeusnlvelen 3 ulompi osa 4 el joustolllkkeen aikana osu kiinnitys-rungon 7 loveamattomlinkaan pintoihin. Lisäksi laakeroinnin laakerien 9 35 ja io laakerivoimat on välitettävä klinnitysrungon 7 loveamattoman alueen kautta edelleen tuenta- ja ripustuselimiln, minkä johdosta riittävän lu- 7 75762 1 juuden aikaansaamiseksi kiinnitysrunkoon 7 ei loveuksia klinnitysrungon 7 ylä- ja alapinnoille voida muodostaa.

Kilnnltysrunkoon 7 muodostettujen loveuksien 11 ansiosta on laakerointi 5 voitu toteuttaa käyttämällä edullisia standardllaakereita, jotka ovat esim. kuvioissa esitettyjen kartiorullalaakerlen kaltaisia. Lisäksi on ratkaisulla saatu laakeroinnin tukiväli riittävän suureksi pyörään kohdistuvien sivuttals- ja pitklttäisvoimien vastaanottamiseksi. Kuvioon 4 merkitty pyörän kääntöaksell X-X kulkee sopivasti kallistettuna 10 (noin 5°) vaklonopeusnivelen 3 keskipisteen kautta ja sen jatke leik-kaa tienpinnan lähellä renkaan keskitasoa. Kiinnitysrunkoon 7, laakerien 9 ja 10 väliin muodostettujen loveuksien 11 ansiosta on järjestelyllä saatu aikaan riittävä kääntyvyys ilman vaklonopeusnivelen tai sen suojuksien törmäämistä viereisiin osiin. Keksinnön mukaista voimansiirto-15 järjestelyä voidaan luonnollisesti sovittaa myös muuhun kuin ajoneuvo-käyttöön. Tällöin, mikäli käyttävän akselin ja käytetyn akselin välillä vaaditaan suuria, esim. noin 90°:en kääntökulmia, voidaan voimansiirto-järjestelyssä järjestää esim. kaksi keksinnön mukaista vaklonopeusnivel-ja laakerointiyksikköä peräkkäin. Tällainen järjestely on mahdollista eri-20 tylsestl silloin, kun käytetyn akselin el tarvitse suorittaa pääasiassa pystysuuntaista joustolllkettä. Kahden keksinnön mukaisen voimansiirto-järjestelyn peräkkäin sovittaminen ei ilmeisesti sovellu ajoneuvokäyttöön järjestelyn aksiaalisesta pituudesta johtuen.

25 Kuviossa 5 on esitetty esimerkki, joka poikkeaa kuvioiden 1-4 rakenteesta siinä suhteessa, että tässä esimerkissä ei vaklonopeusnivelen 3 sl-sempään osaan 5 ole muodostettu aiemmissa kuvioissa esitettyä, pyörän napaa 8 kohti avautuvaa aksiaalista syvennystä 20. Kuvion 5 esimerkissä on eleempi laakeri 10' ja vaklonopeusnivelen 3 slsempl osa 5 järjes-30 tetty sen sijaan akslaalieuunnassa vierekkäin. Tätä suoritusmuotoa ei voida pitää yhtä edullisena kuin aiemmin esitettyä, koska kuviossa 5 laakeroinnin tuklvällä ei rakenteesta johtuen ole saatu yhtä suureksi kuin kuvioissa 1-4. Kuvion 5 suoritusmuoto on aikaisemmin selostettujen suoritusmuotojen kanssa yhtä edullinen kuitenkin siinä suhteessa, 35 että kiinnitysrunkoon 7 muodostettujen loveuksien 11 ansiosta saadaan myös kuvion 5 suoritusmuodolla aikaan suuri kääntökulma käyttävän akselin 1 ja käytetyn akselin 2 välille. Laakereina voidaan kuviossa esi- 75762 1 tettyjen kartiorullalaakerien 9,10' asemesta käyttää myös esim. viisto-kuulalaakereita.

Edellä on keksintöä selostettu esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen 5 kuvioihin viittaamalla. Tällä el kuitenkaan haluta rajoittaa keksintöä vain kuvioissa esitettyjä esimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

10 15 20 25 30 35

Claims (6)

75762

1. Järjestely voimansiirrossa, erityisesti ajoneuvon kääntyvien pyörien pyörän navassa, jossa voima välitetään käyttävältä akselilta (1), kuten 5 vetoakselilta käytetylle akselille (2) pyörän napaan (8) vakionopeus-nivelen (3) välityksellä, jonka ulompi osa (4) on kiinnitetty vetoakseliin (1) ja sisempi osa (5) käytettyyn akseliin (2), joka on pyörivästi tuettu käytettyä akselia ympäröivään kiinnitysrunkoon (7) ensimmäisen eli ulomman laakerin (9) ja toisen eli sisemmän laakerin (10,10') avul-10 la, tunnettu siitä, että vakionopeusnivelen (3) sisempi osa (5) on kiinnitetty käytettyyn akseliin (2) siten, että toinen laakeri (10,10') ja kiinnitysrungon (7) sisempi pää sijaitsevat käyttävää akselia (1) ja käytettyä akselia (2) toistensa suhteen kulmaan käännettäessä ainakin osittain vakionopeusnivelen (3) ulomman osan (4) llikealueen sisäpuolel-15 la, ja että kiinnitysrunkoon (7) on muodostettu ensimmäisen ja toisen laakerin (9,10,10') väliselle alueelle käytetyn akselin (2) kautta kulkevan aksiaalisen pystytason kummallekin puolelle pääasiassa pystysuuntaiset loveukset (11), joista toiseen on vakionopeusnivelen (3) ulompi osa (4) järjestetty osittain työntymään käytetyn akselin (2) ja vetoak-20 selin (1) välisen kääntökulman mainitun loveuksen (11) suuntaan ollessa riittävän suuri.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siltä, että vakionopeusnivelen (3) sisempään osaan (3) on muodostettu pyörän 25 napaa (8) kohti avautuva aksiaalinen syvennys (20), jonka sisällä toinen laakeri (10) ja kiinnitysrungon (7) sisempi pää sijaitsevat ainakin osittain.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, tunnettu 30 siitä, että vakionopeusnivelen (3) sisempi osa (5) on kiinnitetty käytetyn akselin (2) sisempään päähän irrotettavastl aksiaalisen urituksen avulla ja aksiaalisesti käytetyn akselin (2) läpi menevällä kiinnitys-pultilla (16), jonka avulla myös laakerien (9,10,10') laakerivälykset ovat säädettävissä. 35

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kiinnitysrunkoon (7) on muodostettu pääasiassa 1(ϊ 75762 1 pallomainen suojusosa (12,12a), joka ainakin osittain ympäröi ja suojaa laakerointia (9,10) ja vakionopeusniveltä (3).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestely, tunnettu siltä, 5 että mainittu suojusosa (12,12a) on järjestetty yhdessä siihen kiinnitetyn paljemaieen, pallomaisen tai vastaavan suojuksen (13,13a) avulla suojaamaan vakionopeusniveltä (3) ja siihen liittyviä osia tunkeutuvalta lialta.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestely, tun nettu siitä, että mainitut laakerit (9,10,10') ovat tavanomaisia standardilaakereita, edullisesti kartiorullalaakerelta. 15 20 25 30 35 Π 75762