SE1350082A1 - Växellåda och fordon som innefattar en sådan växellåda - Google Patents

Abstract

En växellåda (6) innefattar en huvudaxel (10) på vilken minst ett första och ett andra kugghjul (12, 14) med olika diametrar är roterbart lagrade, en axiellt förskjutbar första manöverhylsa (32), som är roterbart förbunden med huvudaxeln (10) och som är utformad att ingripa med det första och det andra kugghjulet (12, 14) för att valbart bringa kugghjulen (12, 14) i ingrepp med huvudaxeln (10) och en första manövergaffel (38), som är utformad att axiellt ingripa med den första manöverhylsan (32) och som är utformad att förskjuta den första manöverhylsan (32) axiellt. Den första manövergaffeln (38) utbreder sig åtminstone delvis axiellt utmed ett första eller andra parti (42, 40) av huvudaxeln (10), på vilket parti (42, 40) det första eller det andra kugghjulet (12, 14) är anordnat. Uppfinningen avser också ett fordon (1), som innefattar en sådan växellåda (6).(Fig2)

Description

15 20 25 30 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Trots kända lösningar finns ett behov att vidareutveckla en Växellåda som har en begränsad geometrisk form och vikt, så att det fordon i vilket växellådan är monterad kan utföras kortare och med lägre vikt, vilket skulle medföra en kostnadsbesparing vid tillverkning av både väx- ellådan och fordonet samt en besparing av drivmedel for drift av fordonet. Om fordonets för- brukning av drivmedel kan minskas finns även förutsättningar att minska utsläpp av emissio- ner från fordonet.

Syfiet med föreliggande uppfinning är således att tillhandahålla en växellåda, som uppvisar en begränsad längdutbredning.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en växellåda, som uppvisar låg vikt. Ännu ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en växellåda med kort växlingstid mel- lan olika växellägen.

Dessa syften uppnås med en växellåda av det i inledningen nämnda slaget, vilken känneteck- nas av de särdrag som anges i patentkravet 1.

Genom att placera kugghjulen på huvudaxeln så att de kugghjul som samverkar med en gemensam manöverhylsa har en diameterskillnad kan kugghjulen placeras intillvarandra på ett litet avstånd och ändå medge att manöverhylsan kan förskjutas axiellt med manövergaf- feln. I en elektroniskt växlad automatväxellåda behöver kugghjulen inte placeras i någon spe- ciell inbördes ordning. Om ett kugghjul med stor diameter placeras bredvid ett kugghjul med liten diameter kan manövergaffeln for en mellan kugghjulen anordnad manöverhylsa bockas, så att den når in i utrymmet mellan kugghjulen. Med en sådan växellåda kan huvudaxeln och även sidoaxel utföras kompakt och uppvisa en begränsad längd som medför att hela växellå- dan kan utföras kompakt och med en begränsad längd. Det kompakta utförandet och begrän- sade längden medför också att växellådans vikt minskar. Som ett resultat av kortare växellåda kan också det fordon i vilket växlådan är monterad kan göras kortare, vilket medför att fordo- nets totala längd och vikt minskar. Den föreslagna lösningen med en kompakt och kortare 10 15 20 25 30 växellåda. Medför också att plats medges för olika komponenter, som bland annat används för att styra växellådan.

Genom att inbördes placera kugghjulen på huvudaxeln så att första och tredje växelns kugg- hjul in- och urkopplas med en första gemensam manöverhylsa, samt den andra och fjärde växelns kugghjul in- och urkopplas med en andra gemensam manöverhylsa kan den första manöverhylsan, vid växling från forsta till andra växeln, föras ur ingrepp med forsta växelns kugghjul samtidigt som den andra manöverhylsan fors i ingrepp med andra växelns kugghjul.

Motsvarande in- och urkoppling görs vid växling mellan de andra växellägena. Tidsåtgången för växelbyte kan därmed minskas när två manöverhylsor samverkar vid växlingen. Om en- bart en manöverhylsa skulle används vid växelbyte måste manöverhylsan först länma den forsta växelns kugghjul innan manöverhylsan ingriper med den andra växelns kugghjul. Med den föreslagna lösningen kan ingreppet med andra växelns kugghjul ske samtidigt som den första manöverhylsan lämnar första växelns kugghjul.

Ovan angivna syften uppnås även med ett fordon av det i inledningen nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 10.

Ytterligare egenskaper och fördelar med uppfinningen framgår av efterföljande beskrivnings- exempel.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar i en schematisk sidovy ett fordon med en växellåda enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar en delvy av växellådan enligt föreliggande uppfinning, och Fig. 3 visar en detaljvy av växellådan enligt fig. 2. 10 15 20 25 30 DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPP- FINNINGEN Fig. 1 visar ett fordon 1 i en schematisk sidovy, vilket fordon 1 är försett med en förbrän- ningsmotor 2, som driver fordonets 1 drivhjul 4 via en växellåda 6 enligt föreliggande uppfin- ning. Växellådan 6 är kopplad till drivhjulen 4 via en konventionell transmission innefattande bland annat en kardanaxel 8.

Fig. 2 visar en delvvy genom av växellådan 6 enligt föreliggande uppfinning. Växellådan 6 innefattar en huvudaxel 10 på vilken ett första kugghjul 12, ett andra kugghjul 14, ett tredje kugghjul 16 och ett fjärde kugghjul 18 är lagrat anordnade medelst rullningslager 20. Växel- lådan 6 innefattar och så en sidoaxel 22 på vilken kugghjulelement 24 är fast förbundna, vilka kugghjulselement 24 är i ingrepp med kugghjulen 12, 14, 16,18 på huvudaxeln 10. Kugghju- len 12, 14, 16,18 har olika diametrar för att kunna åstadkomma olika utväxlingar genom Väx- ellådan 6. Huvudaxeln 10 och sidoaxeln 22 är parallella med varandra och växellådan 6 enligt det på fig. 2 visade utföringsexemplet är av split-typ. Till vänster i figuren är en utgående axel 26 hos förbränningsmotom 2 förbunden med växellådans 6 huvudaxel 10 via en lamellkopp- ling 30. På huvudaxelns 10 andra ände finns en kardankoppling 28 för sammankoppling med kardanaxeln 8.

En axiellt förskjutbar första manöverhylsa 32 är utformad att ingripa med det första och det andra kugghjulet 12, 14 för att valbart bringa kugghjulen 12, 14 i ingrepp med huvudaxeln 10.

Den första manöverhylsan 32 är såldes roterbart förbunden med huvudaxeln 10 och bringas att rotera av huvudaxeln 10 när huvudaxeln 10 roterar. När det första kugghjulet 12, som ex- empelvis kan utgöra det första växelläget skall inkopplas förs den första manöverhylsan 32 axiellt iriktning mot det första kugghjulet 12 och ingriper med det första kugghjulet 12, så att det första kugghjulet 12 roterbart fastlåses och fixeras på huvudaxeln 10. För att den första manöverhylsan 32 skall kunna fastlåsas med det första kugghjulet 12 är den första manöver- hylsan 32 och det första kugghjulet 12 försett med förbindelseelement 34, såsom samverkan- de splines. När det första kugghjulet 12 är förbundet med huvudaxeln 10 kan förbränningsmo- tors 2 vridmoment överföras via kugghjulselementen 24 på sidoaxeln 22 och vidare till det första kugghjulet 12, som överför vridmomentet till huvudaxeln 10, vilken i sin tur genom kardankopplingen 28 avger ett vridmoment till kardanaxeln 8 och fordonets 1 drivhjul. Sam- ma procedur upprepas när det andra, tredje och fjärde kugghjulen 14, 16, 18 skall förbindas 10 15 20 25 30 med huvudaxeln 10 när en upp eller nerväxling genom växellådan 6 skall utföras. Det tredje och fjärde kugghjulet 16, 18 förbinds med huvudaxeln 10 medelst en axiellt förskjutbar andra manöverhylsa 36. De första och andra manöverhylsoma 32, 36 kan också inta ett mellanläge, vid vilket manöverhylsoma 32, 36 inte är i ingrepp med något av de angränsande kugghjulen 12, 14, 16, 18. Därmed har ett friläge intagits i växellådan 6.

En första manövergaffel 38 är utformad att axiellt ingripa med den forsta manöverhylsan 32 och är utformad att förskjuta den första manöverhylsan 32 axiellt utmed huvudaxeln 10. Den forsta manövergaffeln 38 utbreder sig åtminstone delvis axie11t utmed ett andra parti 40 av huvudaxeln 10, på vilket andra parti 40 det andra kugghjulet 14 är anordnat. Det skulle även vara möjligt att utforma den första manövergaffeln 38 så att den utbreder sig åtminstone del- vis axiellt utmed ett första parti 42 av huvudaxeln 10, på vilket första parti 42 det första kugg- hjulet 12 är anordnat. Enligt det i fig. 2 visade utföringsexemplet har det andra kugghjulet 14 en mindre diameter än det första kugghjulet 12, vilket medför att den första manövergaffeln 38 kommer att sträcka sig axiellt utanför det andra kugghjulet 14 på ett radiellt avstånd från huvudaxeln 10, vilket är större än det radiella avstånd utanför huvudaxeln 10 vilket det andra kugghjulet 14 sträcker sig. Vidare har den första manövergaffeln 38 en radiell utsträckning, som överstiger den radiella utsträckningen av det första kugghjulet 12, som enligt det visade utföringsexemplet har större radie än det andra kugghjulet 14. Således kommer att den första manövergaffeln 38 uppvisa en krökt form.

Den första manövergaffeln 38 är förbunden med ett axiellt förskjutbart första manöverorgan 44, som är förbundet med en första manöverstång 46 med vilken den första manövergaffeln 38 är förbunden. Det första manöverorganet 44 är en pneumatisk eller hydraulisk cylinder, men kan även vara en elektrisk linj ärrnotor. Det första manöverorganet 44 har till uppgift att förskjuta den första manöverstången 46 axie11t, så att den första manövergaffeln 38 och där- med den första manöverhylsan 32 förskjuts axie11t. Således aktiveras det första manöverorga- net 44 när de första och andra kugghjulen 12, 14 skall förbindas med och lösgöras från hu- vudaxeln 10 medelst den första manöverhylsan 32.

Den första manöverstången 46 utbreder sig väsentligen parallellt med huvudaxeln 10 och på ett radiellt avstånd från huvudaxeln 10 som är större än den radiella utsträckningen av det första kugghjulet 12, som enligt utföringsexemplet har störst radie. Därmed möjliggörs en 10 15 20 25 30 axiell förskjutning av den första manöverstången 46 utan att hamna i konflikt med det första kugghjulet 12.

De tredje och fjärde kugghjulen 16, 18 kan som nämnts ovan valbart bringas i ingrepp med huvudaxeln 10 medelst den axiellt förskjutbara andra manöverhylsan 36. En andra manöver- gaffel 50 är utformad att axiellt ingripa med den andra manöverhylsan 36 och är utformad att förskjuta den andra manöverhylsan 36 axiellt utmed huvudaxeln 10. Den andra manövergaf- feln 50 utbreder sig åtminstone delvis axiellt utmed ett tredje parti 52 av huvudaxeln 10, på vilket tredje parti 52 det tredje kugghjulet 16 är anordnat. Det skulle även vara möjligt att ut- forma den andra manövergaffeln 38 så att den utbreder sig åtminstone delvis axiellt utmed ett fjärde parti 54 av huvudaxeln 10, på vilket fjärde parti 54 det fjärde kugghjulet 18 är anordnat.

Som framgår av frg. 2 har det tredje kugghjulet 16 en större radie än det fjärde kugghjulet 18.

Den andra manövergaffeln 50 är förbunden med en andra manöverstång 56 som förskjuts axi- ellt av ett andra manöverorgan 58, som kan vara en hydraulisk eller pneumatisk cylinder, eller en elektrisk linjärmotor.

Företrädesvis samverkar respektive manövergaffel 38, 50 med respektive manöverhylsa 32, 36 så att manövergaffeln 38, 50 sträcker sig in i ett spår 60, som är utformat i manöverhylsans 32, 36 periferi. Därmed kan manövergaffeln 38, 50 förskjuta manöverhylsan 32, 36 axiellt, samtidigt som manöverhylsan 32, 36 tillåts att rotera i förhållande till manövergaffeln 38, 50.

Med hjälp av manöverorganen 44, 58 kan den första manöverhylsan 32 utformas för att bringas ur ingrepp med det första eller andra kugghjulet 12, 14 när den andra manöverhylsan 36 bringas i ingrepp med det tredje eller fjärde kugghjulet 16, 18, och vice versa. Detta kan åstadkommas genom att låta det första kugghjulet 12 utgöra den första växeln och det tredje kugghjulet 16 den andra växeln. När växling skall ske från den första till den andra växeln styrs manöverorganen 44, 58 så att den första manöverhylsan 32, 36 förs ur ingrepp med det första kugghjulet 12 samtidigt som den andra manöverhylsan 36 förs i ingrepp med det tredje kugghjulet 16. Därmed kan tidsåtgången för växling mellan den första och andra växeln mi- nimeras. Motsvarande in- och urkoppling utförs vid växling mellan de andra växellägena.

Genom att placera kugghjulen 12, 14, 16, 18 på huvudaxeln 10 så att de kugghjul 12, 14, 16, 18 som samverkar med en gemensam manöverhylsa 32, 36 har en diameterskillnad kan kugg- hjulen 12, 14, 16, 18 placeras intillvarandra på ett litet avstånd och ändå medge att manöver- 10 15 hylsan 32, 36 kan förskjutas axiellt med manövergaffeln 38, 50. Resultatet blir att huvudaxeln 10 och även sidoaxeln 22 kan utföras kompakt och uppvisa en begränsad längd som medför att hela växellådan 6 kan utföras kompakt och med en begränsad längd.

Fig. 3 visar en detaljvy av växellådan enligt fig. 2. Det framgår av fig. 3 hur den forsta manö- vergaffel 38 är utformad att axiellt ingripa med den första manöverhylsan 32 och hur den for- sta manövergaffeln 38 utbreder sig åtminstone delvis axiellt utmed det andra partiet 40 av huvudaxeln 10, på vilket andra parti 40 det andra kugghjulet 14 är anordnat. Det framgår ock- så hur den andra manövergaffeln 50 är utformad att axiellt ingripa med den andra manöver- hylsan 36 och är utformad att förskjuta den andra manöverhylsan 36 axiellt utmed huvudaxeln 10. Den andra manövergaffeln 50 utbreder sig åtminstone delvis axiellt utmed det tredje parti- et 52 av huvudaxeln 10, på vilket tredje parti 52 det tredje kugghjulet 16 är anordnat.

Angivna komponenter och särdrag som anges ovan kan inom ramen för uppfinningen kombi- neras mellan olika angivna utforingsforrner.

Claims (10)

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Växellåda innefattande en huvudaxel (10) på vilken minst ett första och ett andra kugghjul (12, 14) med olika diametrar är roterbart lagrade; en axiellt förskjutbar första manöverhylsa (32), som är roterbart förbunden med huvudaxeln (10) och som är utformad att ingripa med det första och det andra kugghjulet (12, 14) for att valbart bringa kugghjulen (12, 14) i ingrepp med huvudaxeln (10); en första manövergaffel (3 8), som är utformad att axiellt ingripa med den första manöverhyl- san (32) och som är utformad att förskjuta den första manöverhylsan (32) axiellt, kännetecknad av att den första manövergaffeln (3 8) utbreder sig åtminstone delvis axiellt utmed ett första eller andra parti (42, 40) av huvudaxeln (10), på vilket parti (42, 40) det första eller det andra kugghjulet (12, 14) är anordnat.

2. Växellåda enligt krav 1, kännetecknad av att den första manövergaffeln (38) är förbunden med ett axiellt förskjutbart forsta manöverorgan (44).

3. Växellåda enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att det första manöverorganet (44) är en pneumatisk eller hydraulisk cylinder.

4. Växellåda enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att det forsta manöverorganet (44) är en elektrisk linj ärrnotor.

5. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den första manövergaffeln (38) har en krökt form.

6. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den första manövergaffeln (3 8) har en radiell utsträckning, som överstiger den radiella utsträckningen av det första eller det andra kugghjulet (12, 14), vilket har störst radie.

7. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att det forsta manöverorganet (44) är förbundet med en första manöverstång (46) med vilken den första manövergaffeln (3 8) är förbunden. 10 15

8. Växellåda enligt krav 1, kännetecknad av att den första manöverstången (46) utbreder sig väsentligen parallellt med huvudaxeln (10) och på ett radiellt avstånd från huvudaxeln (10) som är större än den radiella utsträckningen av det första eller det andra kugghjulet (12, 14), vilket har störst radie.

9. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ett tredje och ett fjärde kugghjul (16, 18) år roterbart lagrade på huvudaxeln (10), vilka medelst en axiellt forskjutbar andra manöverhylsa (3 6) valbart kan bringas i ingrepp med huvudaxeln (10), varvid den for- sta manöverhylsan (32) är utformad att bringas ur ingrepp med det första eller andra kugghju- let (12, 14) när den andra manöverhylsan (3 6) bringas i ingrepp med det tredje eller fjärde kugghjulet (16, 18), och vice versa.

10. Fordon (1), kännetecknat av att det innefattar en växellåda (6) enligt något av kraven 1-9.