NO171328B - Gir-anordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en gir-anordning for trinnløs variabel oversetting, omfattende et planetgir med et midtre solhjul som kan drives i rotasjon, planethjul, et ytre ringhjul og en planethjulholder for opplagring av planethjulene, tilkoblet en utgående aksel, idet ringhjulet er tilkoblet et reguleringshjul som er tilkoblet en innretning for rotasjonsregulering av ringhjulet, ved moment-påvirkning.

Det er velkjent at rotasjonen av ringhjulet påvirker oversettingsforholdet mellom solhjulet og planethjulholderen. US 4341132 beskriver en anordning som angitt ovenfor. Drivenergi til en hydraulisk krets tas ut fra girets inngående aksel, som f.eks. kan være den utgående aksel fra en motor. Det er anordnet midler for å regulere påvirkningen av ringhjulet, slik at dette kan bringes til å rotere med forskjellige hastigheter eller holdes i ro. For å oppnå store oversettingsforhold må ringhjulet rotere forholdsvis hurtig, og all drivenergien må overføres via det hydrauliske system, som har forholdsvis liten virkningsgrad.

US 4382392 beskriver en gir-anordning som omfatter to planetgir som er seriekoblet, for oppnåelse av stor variasjon i oversettingen. Anordningen er mekanisk komplisert, og krever et stort effektforbruk.

Med den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en gir-anordning som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det etterfølgende patentkrav 1.

Oppfinnelsen er basert på den erkjennelse at driften av planetgirets ringhjul bør skje mekanisk, slik at effektfor-bruket blir lavt. Dette er oppnådd ved at en differensial er innkoblet for overføring av den inngående effekt til planetgirets solhjul, fra det ene drivhjul i differensialen, idet det andre drivhjul er tilkoblet et reguleringshjul som kan overføre et dreiemoment til ringhjulet, og idet innretningen for rotasjonsregulering benyttes til å bestemme hvilket dreiemoment som skal overføres til ringhjulet. Oppfinnelsen er ikke begrenset til at reguleringen skjer hydraulisk, idet det f.eks. kan benyttes en elektromotor for regulering.

Innretningen for rotasjonsregulering vil direkte påvirke rotasjonen av planethjulets ringhjul, men etter som innretningen også er koblet til planetgirets solhjul, indirekte via differensialen, vil den samtidig påvirke rotasjonen av solhjulet.

Når gir-anordningen benyttes i et kjøretøy, vil den kunne bevirke en trinnløs variabel nedgiring, dvs. minsket rotasjonshastighet for den utgående aksel fra planetgiret i forhold til den inngående aksel til differensialen. Det kan dessuten oppnås en oppgiring, dvs. kjøring i overgir, samt revers.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger, som viser et utførel-seseksempel av en gir-anordning i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser gir-anordningen noe skjematisk, og planetgiret og differensialen er vist delvis i aksialt lengdesnitt. Fig. 2 viser skjematisk de hjul som inngår i planetgiret samt et overføringshjul for styring av planetgirets ringhjul, sett aksialt. Fig. 1 viser en inngående aksel 1, som f.eks. kan være

direkte tilkoblet en motor (forbrenningsmotor, elektromotor). Akselen 1 har et tannhjul 2, i inngrep med en tannkrans på et differensialhus 4. Differensialen 3 inneholder på kjent måte planethjul 5, vanligvis to stykker, som er i drivforbindelse med to drivhjul 6 og 7 med hver sin drivaksel 8 og 9 som rager ut fra differensialhuset, på hver sin side av dette.

Den ene drivaksel 8 er fast forbundet med et midtre solhjul 12 i et planetgir 10. Planetgiret omfatter dessuten planethjul 13, vanligvis minst tre stykker for å sikre sentring, fordelt rundt solhjulet 12. Planethjulene 13 omgis av et ringhjul 14. Alle hjulene er fortannet. Hjulenes innbyrdes beliggenhet og inngrep fremgår bedre av fig. 2, som viser solhjulet 12, tre planethjul 13 fordelt med 120° vinkelavstand og ringhjulet 14. Ringhjulet er også fortannet utvendig, og står i inngrep med et overføringshjul 20. Hensikten med dette skal forklares nærmere i det følgende. Videre omfatter planetgiret en planethjulholder 11 som er fast forbundet med en utgående aksel 16, som f.eks. kan stå i drivforbindelse med kjøretøyhjul, via en ikke vist differensial. Planethjulene 13 er dreielagret i planethjulholderen 11, og for å oppnå en tosidig og stabil opplagring av planethjulene 13 er disse dessuten lagret i en lagringsskive 15.

Den andre drivakselen 9 som rager ut fra differensialhuset 4 holder et reguleringshjul 17, som via et overføringshjul 18 og en overføringsaksel 19 står i forbindelse med det nevnte overføringshjulet 20, og dermed i forbindelse med planetgirets ringhjul 14.

Alle de viste rektangler med kryss er skjematiske fremstil-linger av lager, som f.eks. kan være vanlige kule- eller rullelager. For ikke å komplisere tegningene er et hus som trengs for montering av lagrene og for å holde gir-anordningen sammen som en enhet ikke vist.

Av det ovenstående vil det fremgå at når gir-anordningen tilføres effekt fra den inngående akselen 1, er det mulig å oppnå rotasjon av begge de utgående drivakslene 8 og 9 fra differensialen 3. Bortsett fra et visst friksjonstap vil en tilsvarende effekt kunne tas ut via den utgående akselen 16 fra planetgiret 10.

For styring av gir-anordningen omfatter denne en innretning for rotasjonsregulering, som i det viste eksempel omfatter en hydraulisk pumpe 21, en hydraulisk motor 22 som er i drivforbindelse med reguleringshjulet 17 via en aksel 23, samt en styreenhet 24. Motoren 22 kan være tilkoblet hvor som helst i reguleringssystemet mellom drivakselen 9 og ringhjulet 14, og det vil forstås at den hydrauliske pumpen 21 og motoren 22 kan erstattes av en elektromotor. I det viste eksempel drives pumpen av den inngående aksel 1. Motoren 22 kan påvirke reguleringshjulet 17 på fire forskjellige måter, nemlig ved å bremse hjulet, å holde hjulet i ro (ingen rotasjon), å drive hjulet i en høyere rotasjonshastighet enn den som hjulet drives i av differensialen 3 og å reversere hjulet. Ringhjulet 14 vil selvsagt påvirkes tilsvarende, og dessuten vil rotasjonen av solhjulet 12 påvirkes. Under den forutsetning at den inngående akselen 1 roterer med konstant omdreiningstall, vil bremsing av reguleringshjulet 17 (og ringhjulet 14) bevirke øket omdreiningshastighet for solhjulet 12 og for planethjulholderen 11 (og den utgående akselen 16), dvs. at overset-tingsf orholdet mellom den inngående akselen 1 og den utgående akselen 16 endres, og i en større grad enn dersom reguleringen bare påvirket reguleringshjulet 17 og ringhjulet 14. Tilsvarende vil positiv drift av reguleringshjulet 17 og ringhjulet 14 ved hjelp av motoren 22 bevirke at omdreiningshastigheten til solhjulet 12 avtar, og oversettingsforholdet mellom den inngående akselen 1 og den utgående akselen 16 endres også i dette tilfellet i større grad enn ved regulering av omdreiningshastigheten til bare reguleringshjulet 17 og ringhjulet 14.

Når det benyttes en hydraulisk pumpe for drift av en hydraulisk motor, kan pumpen hensiktsmessig være en aksial-stempelpumpe, som kan reguleres trinnløst. Pumpen styres av styreenheten 24, som må være innrettet etter hva som ønskes oppnådd med gir-anordningen.

Når gir-anordningen skal benyttes i et kjøretøy, trengs det ingen utløsbar kobling (clutch) mellom drivmotoren og gir-anordningen. For oppstarting av drivmotoren og tomgangs-drift av denne uten at den utgående akselen 16 drives kan det sørges for at solhjulet 12 og ringhjulet 14 roterer i innbyrdes motsatte retninger og med slike omdreiningstall at planethjulholderen 11 og den utgående akselen ikke roterer. Alternativt kan det benyttes en utløsbar kobling, men denne skal ikke benyttes under kjøring.

Dersom det i stedet for den hydrauliske motor 22 benyttes en elektromotor, kan denne for bremsing av reguleringshjulet 17 være innrettet til å virke som en generator.

For ett bestemt omdreiningstall for den inngående akselen 1 vil det for den viste utførelse av gir-anordningen finnes et omdreingstall for differensialens drivhjul 7, dvs. for akselen 9 og reguleringshjulet 17, som innebærer at planet-hj ulholderen 11 og den utgående akselen 16 ikke roterer. Dette omdreiningstallet for drivhjulet 7 utgjør et skille mellom de to omdreiningsretninger for planethjulholderen 11 og den utgående akselen 16.

Det vil forstås at gir-anordningen i henhold til oppfinnelsen kan utføres på mange måter også når det gjelder den mekaniske oppbygning, og at de viste utvekslingsforhold både i planetgiret 10 og i overføringen fra akselen 9 til ringhjulet 14 via reguleringshjulet 17 og overføringshjulene 18 og 20 samt akselen 19, kan velges innen vide grenser. Den innbyrdes plassering av enhetene kan være annerledes enn vist. F.eks. kan motoren 22, eller en elektromotor som erstatter denne, være tilkoblet hvor som helst i reguleringssystemet for ringhjulet 14, også direkte til dette.

Claims (3)

1. Gir-anordning for trinnløs variabel oversetting, omfattende et planetgir (10) med et midtre solhjul (12) som kan drives i rotasjon, planethjul (13), et ytre ringhjul (14) og en planethjulholder (11) for opplagring av planethjulene, tilkoblet en utgående aksel (16), idet ringhjulet (14) er tilkoblet et reguleringshjul (17) som er tilkoblet en innretning (21,22,23,24) for rotasjonsregulering av ringhjulet (14), ved moment-påvirkning, karakterisert ved at en differensial (3) er innkoblet mellom en inngående drivaksel (1) og solhjulet (12) , idet et drivhjul (2) på drivakselen (1) er i drivforbindelse med differensialens hus (4), mens et første drivhjul (6) i differensialen (3) er i drivforbindelse med solhjulet (12), og at reguleringshjulet (17) også er i drivforbindelse med et andre drivhjul (7) i differensialen.

2. Gir-anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at planetgiret (10) og differensialen (3) er anordnet koaksialt i forhold til hverandre.

3. Gir-anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at reguleringshjulet (17) befinner seg utenfor den enden av differensialen (3) som vender bort fra planetgiret (3).