SE0950094A1

SE0950094A1 - Synchronization Brake

Info

Publication number: SE0950094A1
Application number: SE0950094A
Authority: SE
Inventors: Daniel Jerneborg
Original assignee: Scania Cv Abp
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-08-21
Also published as: SE533483C2

Description

15 20 25 30 2 därigenom synkronisera växelkugghjulets rotationshastighet med axelns rotationshastighet. Exempel på olika axelbromsanordningar visas i US-A-4 211 313 och US-A-4 727 764. Dessa axelbromsanordningar har dock en förhållandevis komplicerad utformning samt innefattar många olika komponenter vilka gör dem kostsamma och tidskrävande att tillverka och montera samt utrymmeskrävande. Thereby synchronizing the rotational speed of the gear wheel with the rotational speed of the shaft. Examples of different axle brake devices are shown in US-A-4 211 313 and US-A-4 727 764. However, these axle brake devices have a relatively complicated design and include many different components which make them costly and time consuming to manufacture and assemble as well as space consuming.

Behov föreligger således för en synkroniseringsbromsanordning som reducerar problemen med tidigare kända lösningar.Thus, there is a need for a synchronizing brake device that reduces the problems of prior art solutions.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning har till syfte att undanröja ovanstående problem. Syftet uppnås genom en synkroniseringsbroms enligt det självständiga patentkravet.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has for its object to obviate the above problems. The object is achieved by a synchronization brake according to the independent claim.

De ovan beskrivna problemen löses genom att synkroniseringsbromsen enligt definitionen i patentkravet är utformad som en enhet vilken kan monteras ihop innan den slutligen sätts på plats i växellådan genom att fästas i växellådans hölje. Detta är mycket fördelaktigt då befintliga växellådskonstruktioner på ett enkelt sätt kan kompletteras med en synkroniseringsbroms enligt uppfinningen.The problems described above are solved in that the synchronizing brake as defined in the claim is designed as a unit which can be assembled before it is finally put in place in the gearbox by being attached to the gearbox housing. This is very advantageous as existing gearbox constructions can be easily supplemented with a synchronization brake according to the invention.

Synkroniseringsbromens kugghjul kan dessutom placeras i ingrepp med något av kugghjulen längs sidoaxeln, alternativt mellanbackkugghjulet vilket ger en ﬂexibel synkroniseringsbroms som kan placeras på lämpligt ställe i anslutning till de olika kugghjulen längs sidoaxeln.The gear of the synchronizing brake can also be placed in engagement with one of the gears along the side axle, or alternatively the intermediate reverse gear, which provides a possible synchronizing brake which can be placed in a suitable place adjacent to the various gears along the side axle.

Genom att synkroniseringsbromsen placeras i radiell riktning från sidoaXeln påverkas inte växellådans axiella längd vilket i vissa applikationer är mycket viktigt. Denna placering nära växellådshöljet 10 15 20 25 30 3 gör den även lätt att montera och demontera vid till exempel service eller eventuella haverier.By placing the synchronization brake in the radial direction from the side axle, the axial length of the gearbox is not affected, which in some applications is very important. This location near the gearbox housing 10 15 20 25 30 3 also makes it easy to assemble and disassemble in the event of, for example, service or possible breakdowns.

I en utföringsform av synkroniseringsbromsen är axeln förankrad i växellådshöljet. Denna utföringsform ger en enkel infästning av synkroniseringsbromen då dess placering resulterar i att den hamnar nära växellådshöljet.In one embodiment of the synchronization brake, the shaft is anchored in the gearbox housing. This embodiment provides a simple attachment of the synchronizing brake as its location results in it ending up close to the gearbox housing.

I en utföringsform av synkroniseringsbromsen har den första bromsytan och den andra bromsytan korresponderande koniska former. Koniska bromsytor resulterar i ett utväxlingsförhållande mellan den axiellt pålagda kraften och den på ytan resulterande kraften då det uppstår en sprängade verkan vilket är fördelaktigt. Vinklade bromsytor ger även en större kontaktyta för en given diameter vilket medför större bromseffekt för synkroniseringsbromsen vilket för vissa växellådor är nödvändigt för att nå önskat resultat.In one embodiment of the synchronizing brake, the first brake surface and the second brake surface have corresponding conical shapes. Conical brake surfaces result in a gear ratio between the axially applied force and the force resulting on the surface when a bursting action occurs which is advantageous. Angled braking surfaces also provide a larger contact surface for a given diameter, which results in greater braking effect for the synchronizing brake, which for some gearboxes is necessary to achieve the desired result.

I en utföringsform av synkroniseringsbromsen har bromsskivan formen av en bromsring som omsluter kugghjulets periferi, och är anordnad runt axeln på den ena sidan av kugghjulet medan den första bromsytan är anordnad på en skiva på motsatt sida av kugghjulet. Denna utföringsform ger ett mycket kompakt utförande av synkroniseringsbromsen.In one embodiment of the synchronizing brake, the brake disc is in the form of a brake ring enclosing the periphery of the gear, and is arranged around the shaft on one side of the gear while the first braking surface is arranged on a disc on the opposite side of the gear. This embodiment provides a very compact design of the synchronization brake.

I en utföringsform av synkroniseringsbromsen beskriven ovan är den första bromsytan är anordnad som en vinklad yta runt skivans periferi och den andra bromsytan är korresponderande anordnad runt bromsringens insida. Förutom det kompakta utförandet ger denna utföringsform en mycket effektiv bromsning då bromsytorna är placerade en sträcka från axeln vilket resulterar i ett större bromsmoment. 10 15 20 25 30 4 En utföringsform av synkroniseringsbromsen innefattar en tryckluftcylinder som vid aktivering av synkroniseringsbromsen förﬂyttar bromsskivan aXiellt och pressar den andra bromsytan med en aXiell kraft mot den första bromsytan. Många olika fordon använder tryckluftsystem för drivning av vissa funktioner. Genom att använda en tryckluftcylinder för att via styrning från en elektronisk styrenhet generera den önskade förﬂyttningen, och därigenom bromsverkan, erhålls en tillförlitlig synkroniseringsbroms som drivs via ett redan befintligt system i fordonet.In one embodiment of the synchronizing brake described above, the first braking surface is arranged as an angled surface around the periphery of the disc and the second braking surface is correspondingly arranged around the inside of the brake ring. In addition to the compact design, this embodiment provides a very effective braking when the brake surfaces are located a distance from the axle, which results in a greater braking torque. 10 15 20 25 30 4 An embodiment of the synchronizing brake comprises a compressed air cylinder which, when the synchronizing brake is activated, moves the brake disc axially and presses the second brake surface with an axial force against the first brake surface. Many different vehicles use compressed air systems to drive certain functions. By using a compressed air cylinder to generate the desired displacement via control from an electronic control unit, and thereby braking action, a reliable synchronizing brake is obtained which is driven via an already existing system in the vehicle.

En utföringsform av synkroniseringsbromsen innefattar en fjäderanordning för att efter utförd synkroniseringsbromsning återföra bromsskivan till det ursprungliga läget. För att säkerställa snabb urkoppling av synkroniseringsbromsen, samt för att säkerställa att synkroniseringsbromsen inte adderar mer motstånd än nödvändigt i växellådan mellan bromsningarna kan den förses med en ijäderanordning som då kraften från tryckluftcylinder understiger en viss förbestämd nivå återför bromsskivan till sin ursprungsposition fullständigt frikopplad från bromsytan.An embodiment of the synchronizing brake comprises a spring device for returning the brake disc to the original position after performing synchronizing braking. To ensure rapid disengagement of the synchronizing brake, and to ensure that the synchronizing brake does not add more resistance than necessary in the gearbox between the brakes, it can be fitted with a spring device which when the force from the compressed air cylinder falls below a certain predetermined level returns the brake disc fully to its original position.

I en utföringsform av synkroniseringsbromsen utgörs fjäderanordningen av en spiralﬁäder anordnad runt axeln och verkande mellan bromsskivan och kugghjulet. Denna utformning ger en tillförlitlig återföring av bromsskivan samt ett kompakt utförande.In one embodiment of the synchronizing brake, the spring device consists of a spiral spring arranged around the shaft and acting between the brake disc and the gear. This design provides a reliable return of the brake disc and a compact design.

Den föreliggande uppfinningen avser även en växellåda innefattande en synkroniseringsbroms enligt någon av utföringsformerna beskrivna ovan, samt ett fordon innefattande en sådan växellåda.The present invention also relates to a gearbox comprising a synchronizing brake according to any of the embodiments described above, and a vehicle comprising such a gearbox.

Kort ﬁgurbeskrivning Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till ritningsﬁgurerna, där: 10 15 20 25 30 Figur 1 illustrerar schematiskt valda delar i en växellåda; Figur 2 illustrerar en synkroniseringsbroms enligt uppfinningen i ingrepp med ett frilagt kugghjul; Figur 3 visar en sprängskiss av synkroniseringsbromsen enligt uppfinningen; Utförlig beskrivning av uppfinningen I figur 1 visas en huvudaxel 10 vars första ände 1 1 är kopplad till en ej visad drivmotor, så som till exempel en förbränningsmotor. Axelns andra ände 12 och dess ej visade förlängning används till exempel för drivning av valda hjul tillhörande ett fordon. Ett antal växelkugghjul 13 är anordnade längs huvudaxeln 10 och antalet växelkugghjul 13 anpassas utifrån önskade egenskaper för växellådan så som till exempel önskat antal växlar. Dessa växelkugghjul 13 är rörligt anordnade längs huvudaxeln 10 och är i ständigt ingrepp med ett korresponderande kugghjul 14 anordnat längs en sidoaxel 15 parallell med huvudaxeln 10. Kugghjulen 14 är fast förankrade i sidoaxeln 15. På ett ställe är ett mellanbackkugghjul 16 anordnat mellan växelkugghjulet 13 och kugghjulet 14 på sidoaxeln. Mellanbackkugghjulet 16 möjliggör förﬂyttning av fordonet i bakåtriktningen medan övriga växlar är avsedda för förﬂyttning framåt.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, in which: Figure 15 schematically illustrates selected parts of a gearbox; Figure 2 illustrates a synchronizing brake according to the invention in engagement with an exposed gear; Figure 3 shows an exploded view of the synchronizing brake according to the invention; Detailed description of the invention Figure 1 shows a main shaft 10 whose first end 11 is connected to a drive motor (not shown), such as an internal combustion engine. The other end 12 of the axle and its extension, not shown, are used, for example, for driving selected wheels belonging to a vehicle. A number of gear gears 13 are arranged along the main shaft 10 and the number of gear gears 13 is adapted based on desired properties of the gearbox such as, for example, the desired number of gears. These gear gears 13 are movably arranged along the main shaft 10 and are in constant engagement with a corresponding gear 14 arranged along a side shaft 15 parallel to the main shaft 10. The gears 14 are fixedly anchored in the side shaft 15. At one point an intermediate reverse gear 16 is arranged between the gear gear 13 and the gear gear 13. gear 14 on the side axle. The intermediate reverse gear 16 enables the vehicle to be moved in the reverse direction, while the other gears are intended for forward movement.

Vid växling kopplas något av de kring huvudaxeln 10 roterande växelkugghjulen 13 till huvudaxeln 10. För att underlätta beskrivna växlingsförfarande måste växelkugghjulets 13 rotationshastighet synkroniseras med huvudaxelns 10 rotationshastighet. Detta görs mekaniskt till exempel genom att bromsa sidoaxelns 15 rotationshastighet och därigenom även växlingskugghjulets 13 rotationshastighet. I figuren visas även rotationsriktningen för vissa av komponenterna vid normal användning med pilar i anslutning till respektive komponent. 10 15 20 25 30 Den ovan beskrivna bromsningen av växlingskugghjulen utförs företrädesvis med en synkroniseringsbroms enligt den föreliggande uppfinningen. Synkroniseringsbromsen 30 som kan anordnas vid något av kugghjulen 14 längs sidoaxeln 15 eller mellanbackkugghjulet 16 visas i figur 2 där den är i ingrepp med ett frilagt kugghjul 20. En sprängskiss av synkroniseringsbromen visas dessutom i figur 3 för att underlätta förståelsen av uppfinningen.When shifting, one of the gear gears 13 rotating about the main shaft 10 is coupled to the main shaft 10. To facilitate the described shifting procedure, the rotational speed of the gear gear 13 must be synchronized with the rotational speed of the main shaft 10. This is done mechanically, for example by braking the rotational speed of the side shaft 15 and thereby also the rotational speed of the gear gear 13. The figure also shows the direction of rotation of some of the components in normal use with arrows adjacent to each component. The braking of the gear gears described above is preferably performed with a synchronizing brake according to the present invention. The synchronizing brake 30 which can be arranged at one of the gears 14 along the side shaft 15 or the intermediate gear 16 is shown in Figure 2 where it engages a exposed gear 20. An exploded view of the synchronizing brake is further shown in Figure 3 to facilitate understanding of the invention.

Synkroniseringsbromsen innefattar en axel 31 vilken är placerad på sådant sätt relativt sidoaxeln 15 att ett kugghjul 32 är i ständigt ingrepp med något av kugghjulen 14 fast anordnade längs sidoaxeln 15, huvudaxeln 10 alternativt mellanbackkugghjulet 16. Axeln 31 är huvudsakligen parallell med sidoaxeln 15 samt huvudaxeln 10 och är förankrad i ett ej visat hölje som omsluter växellådans komponenter. En skiva 33 är anordnad längs axeln 31 på den ena sidan av kugghjulet 32. Skivan 33 och kugghjulet 32 är rotationskopplade så att skivan 33 roterar med kugghjulet 32. Skivan 33 har en huvudsakligen plan sida 34 vänd mot kugghjulet 32 samt en konisk första bromsyta 35 anordnad runt skivans periferi koncentrisk med kugghjulet 32.The synchronizing brake comprises a shaft 31 which is positioned relative to the side shaft 15 in such a way that a gear 32 is in constant engagement with one of the gears 14 fixedly arranged along the side shaft 15, the main shaft 10 or the intermediate rear gear 16. The shaft 31 is substantially parallel to the side shaft 15 and the main shaft 10. and is anchored in a housing (not shown) enclosing the components of the gearbox. A disc 33 is arranged along the shaft 31 on one side of the gear 32. The disc 33 and the gear 32 are rotationally coupled so that the disc 33 rotates with the gear 32. The disc 33 has a substantially flat side 34 facing the gear 32 and a conical first braking surface 35 arranged around the periphery of the disc concentric with the gear 32.

Synkroniseringsbromsen innefattar dessutom en bromsskiva 36 vilken är förhindrad att rotera kring axeln 31 genom att vara kopplad till det ej visade höljet som omsluter växellådans komponenter. Bromsskivan 36 är placerad på motsatt sida om kugghjulet 32 som skivan 33 och sträcker sig i sitt monterade läge från sin infästning kring axeln 31 i radiell riktning förbi kugghjulets 32 periferi, för att sedan fortsätta i riktning mot skivan 33 på sådant sätt att den omsluter kugghjulet 32 samt skivan 33. Den del av bromsskivan 36 som omsluter skivans periferi är försedd med en inre konisk andra bromsyta 37 avsedd att anligga den första bromsytan 35 på skivan 33 vid bromsning. 10 15 20 25 30 7 Bromsskivan 36 har således i denna utföringsform huvudsakligen formen av en bromsring som verkar på skivans periferi.The synchronizing brake further comprises a brake disc 36 which is prevented from rotating about the shaft 31 by being coupled to the housing (not shown) enclosing the components of the gearbox. The brake disc 36 is located on the opposite side of the gear 32 as the disc 33 and extends in its mounted position from its attachment about the shaft 31 in the radial direction past the periphery of the gear 32, to then continue in the direction of the disc 33 in such a way that it encloses the gear 32 and the disc 33. The part of the brake disc 36 which encloses the periphery of the disc is provided with an inner conical second braking surface 37 intended to abut the first braking surface 35 on the disc 33 during braking. Thus, in this embodiment, the brake disc 36 is substantially in the form of a brake ring acting on the periphery of the disc.

Vid aktivering av synkroniseringsbromsen förflyttas bromsskivan 36 från sitt viloläge där ingen anliggning sker mellan inre andra bromsytan 37 och den första bromsytan 35 på skivan 33 i axiell riktning mot skivan 33 så att den andra bromsytan 37 och den första bromsytan 35 runt skivans 33 periferi kommer att anligga mot varandra och därigenom bromsa skivan 33 och kugghjulet 32 samt alla därtill sammankopplade delar i växellådan.When the synchronizing brake is activated, the brake disc 36 is moved from its rest position where no abutment takes place between the inner second brake surface 37 and the first brake surface 35 of the disc 33 in the axial direction of the disc 33 so that the second brake surface 37 and the first brake surface 35 around the disc 33 abut against each other and thereby brake the disc 33 and the gear 32 and all parts connected thereto in the gearbox.

I den del av bromsskivan 36 som är belägen mellan axeln 31 och den andra bromsytan 37 är bromsskivan 36 försedd med urtag 39. Ett av dessa urtag 39 möjliggör kuggingrepp mellan synkroniseringsbromsens kugghjul samt kugghjulet som synkroniseringsbromsen är avsedd att verka mot. I syfte att erhålla en symetrisk bromsskiva 36, samt för att reducera vikten och därigenom materialåtgången vid tillverkning har ytterligare urtag 39 gjorts i bromsskivan 36. Förﬂyttningen av bromsskivan 36 mot skivan 33 utförs i denna utföringsform av en tryckluftcylinder 40 som ﬂyttar bromsskivan 36 axiellt och pressar bromsskivan 36 mot skivan 33 så att den nödvändiga bromsverkan erhålls. När den erforderliga bromsningen utförts och tryckkraften från tryckluftcylindern 40 försvinner återförs bromsskivan 36 till sitt ursprungliga viloläge utan ingrepp mellan den första och andra bromsytan 35 och 37 med hjälp av en spiralfjäder 38 anordnad runt axeln 31 på motsatt sida om bromsskivan 36 relativt tryckluftcylindern 40 och verkande på bromsskivan nära dess infästning i axeln 31.In the part of the brake disc 36 which is located between the shaft 31 and the second brake surface 37, the brake disc 36 is provided with recess 39. One of these recesses 39 enables gear engagement between the gear of the synchronizing brake and the gear against which the synchronizing brake is intended. In order to obtain a symmetrical brake disc 36, and to reduce the weight and thereby the material consumption during manufacture, additional recesses 39 have been made in the brake disc 36. In this embodiment the displacement of the brake disc 36 towards the disc 33 is performed by a compressed air cylinder 40 which axes the brake disc 36 the brake disc 36 against the disc 33 so that the necessary braking action is obtained. When the required braking has been performed and the compressive force from the compressed air cylinder 40 disappears, the brake disc 36 is returned to its original rest position without engagement between the first and second brake surfaces 35 and 37 by means of a coil spring 38 arranged about the shaft 31 opposite the brake disc 36 relative to the compressed air cylinder 40. on the brake disc near its attachment to the shaft 31.

I figurerna visas även vissa delar vilka används för infästning etc av de ovan beskrivna komponenterna. Till exempel visas infästningsdon 50 för infästning av axeln 31 i höljet som omger växellådans komponenter, 10 15 20 25 8 samt don 60 för koppling av kugghjulet 32 och skivan 33 till varandra och axeln 31.The figures also show certain parts which are used for fastening etc. of the components described above. For example, fasteners 50 for attaching the shaft 31 to the housing surrounding the gearbox components, 10 and means 60 for coupling the gear 32 and the disc 33 to each other and the shaft 31 are shown.

Synkroniseringsbromsen inryms antingen på lämpligt ställe innanför höljet som omger växellådan, eller så görs en öppning i det befintliga växellådshöljet där synkroniseringsbromsen skall placeras. Denna öppning tillsluts då synkroniseringsbromsen är monterad med hjälp av ett synkroniseringsbromshölje som omger synkroniseringsbromsen och skyddar denna. Synkroniseringsbromsens axel 31 förankras antingen i växellådshöljet eller synkroniseringsbromshöljet. Denna lösning är mycket fördelaktig då detta separata hölje kan avlägsnas om synkroniseringsbromsen behöver servas eller inspekteras.The synchronizing brake is either housed in a suitable place inside the housing surrounding the gearbox, or an opening is made in the existing gearbox housing where the synchronizing brake is to be placed. This opening is closed when the synchronization brake is mounted by means of a synchronization brake housing which surrounds the synchronization brake and protects it. The shaft 31 of the synchronizing brake is anchored in either the gearbox housing or the synchronizing brake housing. This solution is very advantageous as this separate housing can be removed if the synchronization brake needs to be serviced or inspected.

Uppﬁnningen har ovan beskrivits utifrån en utföringsform. Ett antal modifieringar är dock tänkbara så som: - Bromsytornas utformning och vinkel kan varieras så länge de ger önskad bromsverkan då bromsskivan förﬂyttas axiellt mot bromsytan på skivan som roterar tillsammans med kugghjulet.The invention has been described above on the basis of an embodiment. A number of modifications are conceivable, however, such as: - The design and angle of the brake surfaces can be varied as long as they give the desired braking effect as the brake disc is moved axially towards the brake surface of the disc which rotates together with the gear.

- Bromsskivan kan ha olika utformning för att anpassas till olika växellådor.- The brake disc can have a different design to be adapted to different gearboxes.

- Alternativa utformningar är möjliga genom att anordna bromsskiva och skiva på samma sida om kugghjulet.- Alternative designs are possible by arranging the brake disc and disc on the same side of the gear.

- Alternativa lösningar kan användas för förﬂyttning samt återföring av bromsskivan vid bromsning respektive utförd bromsning. Även om uppfinningen beskrivits utifrån några exemplifierande utföringsformer år uppfinningen inte begränsad till dessa utan definieras utifrån de medföljande patentkraven.- Alternative solutions can be used for moving and returning the brake disc during braking or braking. Although the invention has been described on the basis of some exemplary embodiments, the invention is not limited to these but is defined on the basis of the appended claims.

Claims

10 15 20 25 30 PATENT REQUIREMENTS

A synchronizing brake for use in a gearbox comprising at least one main shaft, a side shaft parallel to the main shaft, at least one gear rotatably arranged about one of the axles which is in constant engagement with a gear fixed in the other shaft or an intermediate gear gear gear gear mounted around a gear. and a housing at least partially surrounding the gearbox, the synchronizing brake comprising: a shaft (31) substantially parallel to the main shaft, the side shaft and the intermediate gear shaft; a gear (32) rotating about the shaft (31) and intended to be in constant engagement with one of the fixedly anchored gears or the intermediate reverse gear; a first brake surface (35) positioned concentrically, co-rotating and axially fixed relative to the gear (32); and a brake disc (36) arranged in relation to the brake surface (35) axially for removable, provided with a second brake surface (37) prevented from rotation by anchoring in the housing; wherein the brake disc (36) is activated axially when the synchronizing brake (30) is activated and the second brake surface (37) is pressed against the first brake surface (35) so that the co-rotating gear (32) is braked.

Synchronization brake according to claim 1, wherein the shaft (31) is anchored in the housing.

A synchronizing brake according to claim 1 or 2, wherein the first braking surface (35) and the second braking surface (37) have corresponding conical shapes. 10 15 20 25 30 10

A synchronizing brake according to any one of the preceding claims, wherein the brake disc (33) is in the form of a brake ring enclosing the periphery of the gear (32), and is arranged around the shaft (31) on one side of the gear (32) while the first brake surface (35) ) is mounted on a disc (33) on the opposite side of the gear (32).

A synchronizing brake according to claim 4, wherein the first brake surface (35) is arranged as an angled surface around the periphery of the disc (33) and the second brake surface (37) is correspondingly arranged around the inside of the brake disc.

Synchronizing brake according to one of the preceding claims, comprising a compressed air cylinder (40) which, when the synchronizing brake (30) is activated, moves the brake disc (36) axially and presses it with an axial force against the first brake surface (35) on the disc (33).

A synchronizing brake according to any one of the preceding claims, comprising a spring device (38) for returning the brake disc (36) to the original position after performing synchronizing braking.

Synchronization brake according to claim 7, wherein the spring device consists of a coil spring (39) arranged around the shaft (31) and acting on the brake disc (36).

Gearbox comprising a synchronizing brake (30) according to any one of claims 1 to 8.

A vehicle comprising a gearbox according to claim 9.