SE1350122A1 - Växellåda för fordon samt fordon, som innefattar en sådan växellåda - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en växellåda för fordon, innefattande en planetvaxel (14) med ettringhjul (22), som på en inneryta ar försett med kuggar, två på var sin sida om planet-växeln (14) belägna första och andra kopplingsringar (34, 35) och minst en första ochandra synkroniseringsring (36, 41), av vilka det finns åtminstone en synkroniserings-ring (36, 41) mellan respektive kopplingsring (34, 35) och planetvaXeln (14). En förstaoch andra aXiellt förskjutbar hylsa (31, 37) ar anordnade på ringhjulet (22), vilka hyl-sor (31, 37) ar aXiellt förskjutbara i förhållande till varandra och alternativt kan sam-mankopplas med kopplingsringarna (34, 35) för olika vaxellagen. Uppfinningen avser också ett fordon (1), som innefattar en sådan växellåda (2). (Pig. 2)

Description

15 20 25 30 Växellådans låg- respektive högväxel erhålls genom att ringhjulet förskjuts axiellt mel- lan lågrangeläget, i vilket ringhjulet är rotationslåst i förhållande till växellådshuset, och högrangeläget, i vilket ringhjulet är roterbart i förhållande till växellådshuset. Pla- netväxeln innefattar två på vardera sida om ringhjulet anordnade kopplingsringar, en högkopplingsring respektive en lågkopplingsring, samt två synkroniseringsringar, som är anordnade på respektive sida av ringhjulet. Synkroniseringsringarna har till uppgift att åstadkomma en synkron växling.

För all erhålla en god synkroniseringsfunktion i denna typ av rangeväxellåda måste den yta hos synkroniseringsringens tänder, vilken vetter mot ringhjulet och vilken är avsedd att ta emot ringhjulets tänder vid synkronisering, vara försedd med en vinkel, s.k. spärrvinkel, i förhållande till synkroniseringsringens rotationsaxel, vilken spärr- vinkel skall vara balanserad mot det bromsande moment, som synkroniseringsringen överför på ringhjulet för att synkront varvtal skall uppnås. Detta innebär att nämnda spärrvinkel måste vara utformad så att tänderna på synkroniseringsringen anligger på den del av ringhjulets tänder som är försedd med spärrvinkeln och inverkar tillräckligt på ringhjulet för att synkront varvtal kan erhållas och därefter lösgöras från den del av ringhjulets tänder, som är försedd med spärrvinkeln och när ringhjulet skall gripa in i aktuell kopplingsring när synkront varvtal erhållits. För att säkerställa att synkront varvtal uppnås innan ringhjulet tar sig förbi synkroniseringsringen i axiell riktning får tänderna hos synkroniseringsringen inte släppa ringhjulets tänder för lätt.

När synkroniseringsringens tänder lösgjorts från ringhjulets tänder då synkront varvtal erhållits mellan ringhjul och kopplingsring kommer ringhjulet att förskjutas axiellt, så att synkroniseringsringen förs inåt i ringhjulet och stannar i ett axiellt läge i förhållande till ringhjulet, vilket axiellt läge bestäms av det läge där synkroniseringsringen träffar och anligger mot planethjulen hos planetväxeln.

Ringhjulets rörelsefrihet i axiell riktning begränsas av den geometriska utformningen av ringhjulets och kopplingsringens kuggar. Vid ringhjulets axiella ändlägen träffar och anligger ändytor vid ringhjulets kuggspetsar en runtomgående ändyta hos 10 15 20 25 30 respektive kopplingsring, vilket medför att ringhjulet inte längre kan förskjutas i axiell riktning.

Dokumentet WO0155620 visar en synkroniseringsanordning vid en planetväxel där planetväxeln innefattar ett solhjul, en planethjulhållare och ett ringhjul. Solhjulet är vridfast förbundet med den ingående axeln och ett antal planethjul ingriper med solhju- let, vilka planethjul är roterbart lagrade på en med en utgående axel vridfast förbunden planethjulshållare. Ett axiellt förskjutbart ringhjul omsluter och ingriper med planet- hjulen. Växellådans låg- respektive högväxel erhålls genom att ringhjulet förskjuts axiellt mellan lågrangeläget och högrangeläget.

Dokumentet SE-C2-504070 visar en planetväxel med ett par axiellt åtskilda kopp- lingshylsor som är anordnade utvändigt kopplingsringar och ringhjul. Kopplingshyl- sorna är anordnade på en gemensam växlingsaxel och förskjuts båda axiellt när väx- lingsaxeln förskjuts axiellt. Planetväxelns kugghjul är försedd med rakkugg, vilket medför att ringhjulet och kopplingshylsan är utformade anpassade till att uppvisa en funktion anpassad för kugghjulens raka kuggar. Den kända planetväxeln anordnas i en tillsatsväxellåda, som uppvisar enbart två växellägen där ringhjulet intar antingen ett högrange- eller lågrangeläge.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Trots kända lösningar finns ett behov av att vidareutveckla en växellåda, som kräver låg energi vid växling mellan lågrangeläget och högrangeläget. Ringhjulet har en avse- värd massa som kräver energi vid förflyttning i axiell riktning. För att åstadkomma den axiella förflyttningen av ringhjulet måste manövergafflar och därtill avsedd utrustning dimensioneras för att motstå uppkomna krafter, vilket ökar växellådans vikt. Ringhju- lets vikt medför också att masströgheten vid den axiella förflyttningen av ringhjulet begränsar möjligheten att snabbt växla mellan olika växlingslägen. Det finns också en strävan att minska buller från växellådan samt öka möjlig momentöverföring i växellå- dan. Under vissa driftförhållanden är det önskvärt att vid stillastående fordon uttaga kraft från fordonets förbränningsmotor via en huvudväxellåda. Eftersom den kända 10 15 20 25 30 tillsatsväxellådan enbart kan intaga ett högrange- eller lågrangeläge kommer den kända tillsatsväxellådan under alla driftförhållanden överföra ett vridmoment.

Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en växellåda som kräver låg energi vid växling. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhanda en väx- ellåda som medger snabb växling mellan olika växellägen. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en växellåda, som uppvisar hög tillförlitlighet och driftsäkerhet. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en växellåda, som medger ökad momentöverföring. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att till- handahålla en växellåda, som uppvisar låg ljudnivå. Ett ytterligare syfte med uppfin- ningen är att tillhandahålla en växellåda, som medger externt krafttag från ett stillastå- ende fordon. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en växellåda, med låga axiella krafter, som verkar på växellådans axiellager. Ännu ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en växellåda, som uppvisar en god synkroniserings- funktion.

Dessa syften uppnås med en växellåda av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kän- netecknas av de särdrag som anges i patentkravet 1. Dessa syften uppnås även med ett fordon, som innefattar en växellåda av det inledningsvis nämnda slaget, vilken känne- tecknas av de särdrag som anges i patentkravet 15.

Genom att begränsa ringhjulets rörelse i axiell riktning och istället anordna en första och andra axiellt förskjutbar hylsa utanpå och koaxiellt med ringhjulet kan växling utföras genom att föra den första hylsan till ett första axiellt ändläge där den första hyl- san är fast förbunden med växellådshuset och genom att föra den andra hylsan till ett andra axiellt ändläge där den andra hylsan är förbunden med solhjulet. Den axiella slaglängden hos respektive hylsa blir kortare jämfört med slaglängden hos ringhjulet hos en traditionell rangeväxellåda, vilket medför att det går snabbt att växla mellan olika växellägen.

Den första och den andra hylsan kan var och en utföras med mindre godstj ocklek än ringhjulet, vilket medför att respektive hylsas massa blir lägre än ringhjulets massa. 10 l5 20 25 30 Den låga massan hos respektive hylsa medför att det går snabbt att växla mellan olika växellägen.

Respektive hylsa är vridfast anordnad på ringhjulet medelst splines. Hylsorna samver- kar med synkronisering sringarna vid växling, och eftersom hylsoma är anordnade utanpå ringhjulet och därmed har större diameter än ringhjulet kan synkroniserings- ringarna utföras med en större diameter jämfört med synkroniseringsringamas diame- ter hos en traditionell rangeväxellåda.

Kopplingshylsoma kan förskjutas till ett neutralläge mellan de båda kopplingsringama, vilket medför att det är möjligt att vid stillastående fordon uttaga kraft från fordonets förbränningsmotor via en huvudväxellåda.

Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av följ ande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, föredragna utföringsformer av uppfinning- en med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l visar en sidovy av ett fordon med en växellåda enligt föreliggande upp- finning, Fig. 2 visar en snittvy av en växellåda enligt en första utföringsform av förelig- gande uppfinning i ett neutralläge, Fig. 3 visar en snittvy av växellådan enligt den första utföringsformen av före- liggande uppfinning i ett försynkroniseringsläge, Fig. 4 visar en snittvy av växellådan enligt den första utföringsformen av före- liggande uppfinning i ett lågrangeläge, Fig. 5 visar en snittvy av växellådan enligt den första utföringsformen av före- liggande uppfinning i ett högrangeläge, och 10 15 20 25 30 Fig. 6 visar en snittvy av växellådan enligt en andra utföringsform av förelig- gande uppfinning i ett neutralläge.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en sidovy av ett fordon 1, exempelvis en lastbil, som innefattar en växellå- da 2. En förbränningsmotor 4 är kopplad till en huvudväxellåda 6, som i sin tur är kopplad till växellådan 2. Växellådan 2 är vidare kopplad till fordonets 1 drivhjul 8 via en transmission innefattande bland annat en kardanaxel 10. Växellådan 2 kallas även rangeväxellåda, och har till syfte att fördubbla antalet utväxlingsmöjligheter. Växellå- dan 2 omges av ett växellådshus 12.

Fig. 2 visar en snittvy av en växellåda 2 enligt en första utföringsform i ett neutralläge.

Växellådan 2 innefattar en planetväxel 14, som har en låg- respektive högväxel, med vilka huvudväxellådans 6 växlingsmöjligheter kan indelas i ett lågrangeläge och ett högrangeläge. I lågrangeläget sker en nedväxling genom planetväxeln 14, och i hö- grangeläget är utväxlingen 1:1.

Växellådan 2 inryms i ett växellådshus 12 och innefattar en ingående axel 16, som kan utgöras av en utgående axel hos huvudväxellådan 6. Planetväxeln 14 innefattar tre hu- vudkomponenter, som är roterbart anordnade i förhållande till varandra nämligen ett solhjul 18, en planethjulhållare 20 och ett ringhjul 22. På planethjulshållaren 20 är ett antal lagrade planethjul 24 anordnade. På planethjulshållaren 20 är också växellådans 2 utgående axel 26 anordnad, vilken är kopplad till fordonets 1 kardanaxel 10. Med kän- nedom om antal kuggar hos solhjulet 18 och ringhjulet 22 kan de inbördes varvtalen hos de tre komponenterna bestämmas under drift. Solhjulet18 är vridfast förbundet med den ingående axeln 16 och planethjulen 24 ingriper i nämnda solhjul 18. Ringhju- let 22 omsluter och ingriper i planethjulen 24. Kuggama hos solhjulet 18, planethjulen 24 och ringhjulet 22 är enligt den första utföringsformen snedskuma, det vill säga de har en vinkel i förhållande till den för solhjulet 18, planethjulshållaren 20 och ringhju- let 22 gemensamma rotationsaxeln 30. Genom att skära kuggama snett erhålls en reak- 10 15 20 25 30 tionskraft från de i planetväxeln 14 ingående kugghjulen i rotationsaxelns riktning.

Reaktionskraftens riktning är beroende av i vilken riktning kuggarna i planetväxeln 14 är snedskuma. Därmed kan rektionskraftema verka bakåt eller framåt i rotationsaxelns 30 utbredning.

En första axiellt förskjutbar hylsa 31 och en andra axiellt förskjutbar hylsa 37 är an- ordnade på ringhjulet 22, vilka hylsor 31, 37 alternativt kan sammankopplas med för- sta och andra kopplingsringar 34, 35 för olika växellägen. Hylsorna 31, 37 är på en inneryta försedda med bommar 33, vilka samverkar med motsvarande bommar 25 an- ordnade på en yttre periferi av ringhjulet 22 till bildande av ett axiellt förskjutbart splinesförband. Enligt den första utföringsformen utbreder sig bommarna 33, 25 på hylsan 31 och på ringhjulet 22 parallellt med hylsomas 31, 37 och ringhjulets 22 rota- tionsaxlar, vilket medför att ett på solhjulet 18 lagrat axialstopp 56 är anordnat att an- ligga mot ringhjulet 22, vilket axialstopp 56 förhindrar ringhjulet 22 att förskjutas axi- ellt. Axialstoppet 56 kan utgöras av en diskformad plåt, som medelst axiallager är lag- rad på solhjulet 18.

Eftersom axialstoppet 56 upptar axiella krafter från ringhjulet kan bommarna 33, 25 på respektive hylsa 31, 37 och på ringhjulet 22 utbreda sig parallellt med hylsomas 31, 37 och ringhjulets 22 rotationsaxlar. De raka bommarna 33, 25 medger en låg tillverk- ningskostnad. Axialstoppet 56 är roterbart i förhållande till solhjulet 18 och den ingå- ende axeln 16, och följer ringhjulets 22 rotation. Axialstoppet 56 medför att växellå- dans 2 axiallagring av den ingående axeln 16 utsätts för mindre påfrestningar. Kombi- nationen av sneda kuggar 27 hos kugghjulen 18, 22, 24 och raka bommar 33, 25 i splinesförbandet medför att splinesförbandet kan utföras med flera bommar 33, 25 jämfört med sneda bommar, vilket medför att belastningen kan spridas på fler bommar 33, 25. Hylsorna 31, 37 kan också göras lättare vid raka bommar 33, 25.

Växellådans 2 låg- respektive högväxel erhålls genom att den första hylsan 31 för- skjuts axiellt mellan lågrangeläget, i vilket den första hylsan 31 är rotationslåst i för- hållande till växellådshuset 12, och högrangeläget, i vilket den andra hylsan 37 är ro- terbar i förhållande till växellådshuset 12. Den axiella förskjutningen av den första 10 15 20 25 30 hylsan 31 åstadkommes med en första växlingsgaffel 43, som anordnas i ett på den första hylsans 31 utsida runtomlöpande spår 32. Den axiella förskjutningen av den andra hylsan 37 åstadkommes med en andra växlingsgaffel 45, som anordnas i ett på den andra hylsans 37 utsida runtomlöpande spår 32. Den första växlingsgaffeln 43 på- verkas av ett första kraftorgan 47 och den andra växlingsgaffeln 45 påverkas av ett andra kraftorgan 49. De första och andra kraftorganen 47, 49 kan utgöras av en pneu- matisk eller hydraulisk cylinder. De första och andra växlingsgafflarna 43, 45 och de första och andra kraftorganen 47, 49 är schematiskt ritade i fig. 2.

Företrädesvis har respektive hylsa 31, 37 en lägre massa än ringhjulets 22 massa, vil- ket medför att det åtgår låg energi och kraft att förflytta respektive hylsa 31, 37 vid växling. Därmed kan en snabb växling under en kort tidsperiod utföras mellan de olika växellägena i växellådan 2.

Planetväxeln 14 innefattar första och andra, på vardera sida om ringhjulet 22 och hyl- sorna 31, 37, anordnade kopplingsringar 34, 35, en första, lågkopplingsring 34 respek- tive en andra, högkopplingsring 35, samt två synkroniseringsringar 36, 41 vilka är an- ordnade på respektive sida av hylsorna 31, 37. Synkroniseringsringarna 36 har till uppgift att åstadkomma en synkron växling. Högkopplingsringen 35 är vridfast för- bunden med den ingående axeln 16 och solhjulet 18, varvid lågkopplingsringen 34 är vridfast förbunden med växellådshuset 12. Kopplingsringama 34, 35 och synkronise- ringsringarna 36, 41 är försedda med samverkande friktionsytor 38, 39, som företrä- desvis är konsikt utformade. I den visade utföringsformen har de båda synkroniserings- ringama 36, 41 samma utförande, men är spegelvänt monterade på ömse sidor om hyl- sorna 31, 37. Kopplingsringarna 34, 35 är utvändigt försedda med kuggar 44, som är utformade att ingripa med bommama 33 hos hylsorna 31, 37. Respektive hylsa 31, 37 har två invändiga, runtomlöpande spår 52, varvid ett väsentligen ringforn1igt spärror- gan 50, som är sammantryckbart i radiell led, är anordnat att förflyttas mellan de i re- spektive hylsa 31 runtomlöpande spåren 52 vid förskjutning av hylsoma 31, 37.

Företrädesvis överstiger antalet bommar på respektive hylsa 31 och på ringhjulet 22 antalet kuggar på ringhjulet 22. Därmed erhålles ett stort antal bestämda låsta positio- 10 15 20 25 30 ner mellan synkroniseringsringarna 36 och respektive hylsa 31, 37, vilket medför att ett stort antal fasetter kommer att bildas på kugghjulens kuggflanker. Fasettema kom- mer dock att ligga tätt bredvid varandra, så att de tillsammans kommer att upplevas som en huvudsakligen jämn yta hos kuggflankema. Fasetterna påvekar därför inte rangeväxellådans 2 funktion och har ingen nämnvärd inverkan på kugghjulens livs- längd.

Fig. 3 visar en snittvy av växellådan enligt den första utföringsformen i ett försynkro- niseringsläge. De båda synkroniseringsringarna 36, 41 är försedda med utvändiga spärrtänder 40 som under synkroniseringsförloppet spärrar växlingsrörelsen till dess att synkron rotation uppnåtts mellan de med ringhjulet 22 rotationslåsta hylsorna 31, 37 och respektive kopplingsring 34, 35. För att erhålla en god synkroniseringsfunktion hos växellådan 2 är företrädesvis den yta hos synkroniseringsringarnas 36, 41 tänder 40, vilken vetter mot respektive hylsa 31, 37 och vilken är avsedd att ta emot respekti- ve hylsas 31, 37 bommar 33 vid synkronisering, försedd med en vinkel, s.k. spärrvin- kel, i förhållande till synkroniseringsringarnas 36, 41 rotationsaxel 30, vilken spärrvin- kel skall vara balanserad mot det bromsande moment, som synkroniseringsringarna 36, 41 överför på respektive hylsa 31, 37 för att synkront varvtal skall uppnås. Detta inne- bär att nämnda spärrvinkel måste vara utformad så att tänderna på synkroniserings- ringarna 36, 41 anligger på den del av respektive hylsas 31, 37 bommar 33 som är för- sedd med spärrvinkeln och inverkar tillräckligt på hylsorna 31, 37 för att synkront varvtal kan erhållas och därefter lösgöras från den del av respektive hylsas 31 bommar 33, som är försedd med spärrvinkeln och när respektive hylsa 31, 37 skall gripa in i aktuell kopplingsring 34, 35 när synkront varvtal erhållits. För att säkerställa att syn- kront varvtal uppnås innan den första och andra hylsan 31, 37 tar sig förbi respektive synkroniseringsring 36, 41 i axiell riktning får spärrtändema 40 hos respektive synkro- niseringsring 36, 41 inte släppa hylsornas 31, 37 bommar 33 för lätt.

Hylsoma 31, 37 är, som nämns ovan, var och en försedda med två invändiga, runtom- löpande spår 52. Spärrorganen 50 väsentligen ringformade och anordnade i vardera spår 52 i hylsorna 31, 37. Spärrorganen 50 är sammantryckbara i radiell led. Spärror- ganet 50 är utformat som en öppen, fjädrande ring mellan vars fria ändar det i monterat 10 15 20 25 30 10 läge för spärrorganet 50 i respektive hylsa 31, 37 finns en lucka. Spärrorganet 50 är anordnat att i viloläge i sitt spår 52 i respektive hylsa 31, 37 vara fjädrande fixerat i spåret 52. Spärrorganen 50 är anordnade att med hjälp av bommarna 33 på hylsorna 31, 37 kunna tryckas ihop i radiell led till ett läge innanför bommarna 33 då respektive hylsa 31, 37 förskjuts axiellt för att bringa aktuell synkroniseringsring 36, 41 i ingrepp med sin kopplingsring 34, 35. Företrädesvis har de runtomlöpande spåren 52 ett djup, som är anpassat till spärrorganets 50 godstjocklek i radiell riktning. Spärrorganen 50 överför axiell kraft från respektive hylsa 31, 37 till aktuell synkroniseringsring 36, 41 för att vid växling åstadkomma kontakt mellan friktionsytoma 38, 39 på aktuell syn- kroniseringsring 36, 41 och kopplingsring 34, 35. Därmed kommer en mellan frik- tionsytorna 38, 39 bildad oljefilm att trängas undan och ett initialt moment mellan syn- kroniseringsring 36, 41 och kopplingsring 34, 35 att byggas upp, vilket tvingar syn- kroniseringsringen 36, 41 att med sina spärrtänder 40 inta ett spärrläge framför hylsans 31, 37 bommar 33.

Av den visade utföringsformen framgår att två synkroniseringsringar 36, 41 är anord- nade i växellådan 2. Det är dock möjligt att anordna flera med varandra samverkande synkroniseringsringar 36, 41 på vardera sidan om ringhjulet 22.

Synkroniseringsringarna 36, 41 är dels begränsat vridbara relativt respektive hylsa 31, 37, dels försedda med de utvändiga spärrtänderna 40, som vid växlingsrörelse spärrar hylsornas 31, 37 axiella förskjutning och sammankoppling med aktuell kopplingsring 34, 35 innan synkron rotation har uppnåtts.

Fig. 4 visar en snittvy av växellådan 2 enligt den första utföringsformen i ett lågrange- läge. Respektive hylsa 31, 37 är vid sin ände 48 försedd med invändiga kopplingstän- der 70, som är avsedda att samverka med kuggarna 44 på kopplingsringama 34, 35.

Kopplingständema 70 och bommarna på respektive hylsa 31, 37 är med fördel, integ- rerade med varandra. I fig. 4 visas hur kopplingständema 70 hos den första hylsan 31 ingriper med kuggarna 44 på den första kopplingsringen 34, vilket medför att den fösta hylsan 31 och därmed också ringhjulet 22 är vridfast kopplade till växellådshuset 12.

Därmed sker en nedväxling genom planetväxeln. 10 15 20 25 30 11 Som framgår av figurerna ovan uppvisar synkroniseringsringarna 36, 41 en innerdia- meter, som sammanfaller med eller överstiger ringhjulets 22 innerdiameter. Detta kan åstadkommas när hylsorna 31, 37 är anordnade utanpå ringhjulet 22, vilka därmed har större diameter än ringhjulet 22. En ökad diameter hos synkroniseringsringama 36, 41 medför att en god synkronisering vid växling erhålls.

Företrädesvis överstiger antalet bommar 33 på respektive hylsa 31, 37 och på ringhju- let 22 antalet kuggar på ringhjulet 22. Därmed erhålles ett stort antal bestämda låsta positioner mellan synkroniseringsringarna 36, 41 och respektive hylsa 31, 37, vilket medför att ett stort antal fasetter kommer att bildas på kugghjulens kuggflanker. Faset- terna kommer dock att ligga tätt bredvid varandra, så att de tillsammans kommer att upplevas som en huvudsakligen jämn yta hos kuggflankerna. Fasettema påvekar därför inte rangeväxellådans 2 funktion och har ingen närrmvärd inverkan på kugghjulens livslängd.

Fig. 5 visar en snittvy av växellådan 2 enligt den första utföringsformen i ett högrange- läge. Den andra hylsan 37 har med hjälp av den andra växlingsgaffeln 45 och det andra kraftorganet 49 förskjutits till högrangeläget där en synkronisering utförts på samma sätt som beskrivits ovan i samband med den första utföringsformen. Samtidigt har den första hylsan 31 med hjälp av den första växlingsgaffeln 43 och det första kraftorganet 47 förskjutits ur ingrepp med den första kopplingsringen 34.

Växellådan 2 fungerar enligt följ ande vid växling från låg- till högrangeläget och skall beskrivas i samband med figurema 4 och 5. Den första hylsan 31, ringhjulet 22 och den första synkroniseringsringen 36 är i fig. 4 stillastående medan den andra kopp- lingsringen 35, som är förbunden med den ingående axeln 16 roterar. Således arbetar växellådan 2 i lågrangeläget, vid vilket en nedväxling i växellådan 2 sker. För att växla till högrangeläget ska den första hylsan 31 förskjutas av den första växlingsgaffeln 43 åt vänster i fig. 4 för att frikopplas från den första kopplingsringen 34. Samtidigt eller efter en förutbestämd tidsperiod skall den andra hylsan 37 förskjutas av den andra väx- lingsgaffeln 45 i rikting mot den andra synkroniseringsringen 41 för att därmed sam- 10 l5 20 25 30 12 mankopplas med den roterande andra kopplingsringen 35. Eftersom den andra hylsan 37 och ringhjulet 22 är stillastående och den andra kopplingsringen 35 roterar måste den andra hylsan 37 och ringhjulet 22 bringas att rotera med väsentligen samma varv- tal som den andra kopplingsringen 35 innan sammankopplingen sker mellan den andra hylsan 37 och den andra kopplingsringen 35.

När den andra hylsan 37 förskjuts åt vänster i fig. 5 kommer spärrorganet 50 att sam- verka med den andra synkroniseringsringen 41 så att den andra synkroniseringsringen 41 förskjuts i riktning mot den andra kopplingsringen 35. Vid den vidare förskjut- ningen av den andra hylsan 37 kommer den andra synkroniseringsringens 41 koniska friktionsyta 39 att pressas mot den andra kopplingsringens 35 koniska friktionsyta 38, vilket medför att den roterande andra kopplingsringen 35 långsamt börjar dra med sig den andra synkroniseringsringen 41, som därmed börjar rotera, vilket i sin tur medför att även den andra hylsan 37 och ringhjulet 22 börjar rotera. Ytterligare förskjutning av den andra hylsan 37 medför att spärrorganet 50 kommer att tryckas ihop radiellt så att luckan mellan dess ändar minskas så att spärrorganets 50 diameter minskar. Därvid kommer spärrorganet 50 att pressas ned vid den andra synkroniseringsringens 36 ände 54. Hoptryckningen av spärrorganet 50 åstadkommes av ett mellan de i den andra hyl- san 37 runtomlöpande spåren utformat parti av bommarna.

När den andra hylsan 37 förskjuts axiellt åt vänster i fig. 5 förhindras ringhjulet 22 att förskjutas axiellt med hjälp av det enligt den första utföringsformen anordnade axial- stoppet 56.

De på den andra synkroniseringsringen 41 utvändiga spärrtänderna 40 spärrar väx- lingsrörelsen till dess att synkron rotation uppnåtts mellan den andra hylsan 37 och den andra kopplingsringen 35, varefter kopplingständema 70 på den andra hylsan 37 vid uppnådd synkronisering kan föras in mellan kuggama 44 på den andra kopplingsringen 35, så att den andra hylsan 37, den andra synkroniseringsringen 41 och den andra kopplingsringen 35 hamnar i det läge som visas i fig. 5. Vid inkopplingen av högrangeläget som beskrivs ovan kommer den andra hylsan 37, ringhjulet 22, den 10 15 20 25 30 13 andra synkroniseringsringen 41 och den andra kopplingsringen 36 att rotera som en sammankopplad enhet.

Växlingsförloppet på lågrangesidan sker på motsvarande sätt, men skiljer sig genom att den första hylsan 31 och ringhjulet 22 med hjälp av den första synkroniseringsring- en 36 skall bromsas från ett roterande till ett stillastående tillstånd.

Fig. 6 visar en snittvy av växellådan enligt en andra utföringsform i ett neutralläge. Det som skiljer den andra utföringsformen från den första utföringsformen är att bommama 33, 37 på hylsoma 31, 37 och på ringhjulet 22 utbreder i en vinkel i förhållande till rotationsaxeln. Kuggama hos solhjulet 18, planethjulen 24 och ringhjulet 22 är enligt den andra utföringsformen snedskurna, det vill säga de har en vinkel i förhållande till den för solhjulet 18, planethjulshållaren 20 och ringhjulet 22 gemensamma rotations- axeln 30. Genom att skära kuggarna snett erhålls en reaktionskraft från de i planetväx- eln 14 ingående kugghjulen i rotationsaxelns riktning. Reaktionskraftens riktning är beroende av i vilken riktning kuggarna i planetväxeln 14 är snedskuma. Därmed kan rektionskraftema verka bakåt eller framåt i rotationsaxelns 30 utbredning. Motsvaran- de särdrag hos den andra utföringsformen anges med motsvarande hänvisningssiffror som förekommer hos den första utföringsforrnen. När bommama 33, 25 på hylsorna 31, 37 och på ringhjulet 22 utbreder i en vinkel i förhållande till rotationsaxeln upp- kommer en på ringhjulet 22 axiellt verkande kraft, som medför att ringhjulet 22 fixeras axiellt av hylsoma 31, 37.

Hylsorna 31, 37 kan medelst växlingsgafflarna 43, 45 förskjutas till ett neutralläge mellan de båda kopplingsringarna 34, 35, vilket medför att det är möjligt att vid stilla- stående fordon 1 uttaga kraft från fordonets 1 förbränningsmotor 4 via huvudväxellå- dan 6. I neutralläget ingriper hylsoma 31, 37 inte med någon av kopplingsringarna 34, 35, vilket medför att inget moment överförs genom växellådan 2. Detta medför fordo- net 1 blir stillastående trots att moment överförs från förbränningsmotorn 4 till huvud- växellådan 6. Genom att anordna ett på huvudväxellådan 6 inte visat kraftuttag kan en från fordonet 1 fristående komponent, såsom en kompressor drivas. Motsvarande neu- tralläge kan inställas hos växellådan 2 enligt den ovan visade första utföringsformen. 10 15 20 25 14 De vridmoment som under ett växlingsförlopp påverkar de båda synkroniseringsring- arna 36, 41 är riktade åt samma håll vid en viss rotationsriktning på den ingående axeln 30, t.ex. vid körning framåt då den ingående axeln 30 har en bestämd rotationsriktning.

Vid backning av fordonet l kommer rotationsriktningen på den ingående axeln 30 att omkastas, med påföljd att även det på synkroniseringsringarna 36, 41 verkande vrid- momentet ändrar riktning. För att underlätta synkroniserad växling vid både köming framåt och bakåt är det önskvärt att spärrtändema 40 på synkroniseringsringarna 36, 41 har ändamålsenlig form, d.v.s. har sådan form att synkroniseringsringarna 36, 41 vid uppnådd synkronisering kan vridas till ett läge som tillåter växeliläggning genom full- bordad axiell rörelse för respektive hylsa 3l, 37. Denna utformning kan välj as alltefter behov och önskemål.

Den ovan beskrivna växellådan 2 är fördelaktig ur tillverknings- och monteringssyn- punkt, då erforderlig bearbetning av ingående delar är enkel och dessutom antalet in- gående delar är litet. Utformningen är vidare sådan att utrymmesbehovet i såväl axiell som radiell led är ringa. Den beskrivna växellådan 2 kan användas även i andra sam- manhang än vad som har beskrivits ovan. Sålunda ar det t.ex. möjligt att utnyttja den vid hydrauliska automatväxellådor där ett flertal växellådor med planetväxlar sam- mankopplas med varandra. Uppfinningen kan vidare utnyttjas vid den typ av synkroni- seringsanordningar där ett flertal synkroniseringsringar är anordnade på ömse sidor om planetväxeln.

Angivna komponenter och särdrag som anges ovan kan inom ramen för uppfinningen kombineras mellan olika angivna utföringsformer.

Claims (15)

10 15 20 25 30 15 PATENTKRAV

1. Växellåda för fordon, innefattande en planetväxel (14) med ett ringhjul (22), som på en inneryta är försett med kuggar ; två på var sin sida om planetväxeln (14) belägna första och andra kopplingsringar (34, 35); och minst en första och andra synkronise- ringsring (36, 41), av vilka det finns åtminstone en synkroniseringsring (36, 41) mellan respektive kopplingsring (34, 35) och planetväxeln (14), kännetecknad av att en första och andra axiellt förskjutbar hylsa (31, 37) är anordnade på ringhjulet (22), vilka hylsor (31, 37) är axiellt förskjutbara i förhållande till varandra och altema- tivt kan sammankopplas med kopplingsringama (34, 35) för olika växellägen.

2. Växellåda enligt krav 1, kännetecknad av att synkroniseringsringama (36) dels är begränsat vridbara relativt hylsorna (31, 37), dels har utvändiga spärrtänder (40), som vid växlingsrörelse spärrar respektive hylsas (31, 37) axiella förskjutning och sam- mankoppling med aktuell kopplingsring (34, 35) innan synkron rotation har uppnåtts.

3. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att respektive hylsa (31, 37) på en inneryta är försedd med bommar (33), vilka samverkar med motsvaran- de bommar (25) anordnade på en yttre periferi av ringhjulet (22) till bildande av ett axiellt förskjutbart splinesförband.

4. Växellåda enligt krav 3, kännetecknad av att bommarna (33, 25) på respektive hylsa (31, 37) och på ringhjulet (22) utbreder sig i en sned vinkel i förhållande till hyl- sornas (31, 37) och ringhjulets (22) rotationsaxlar.

5. Växellåda enligt krav 3, kännetecknad av att bommarna (33, 25) på respektive hylsa (31, 37) och på ringhjulet (22) utbreder sig parallellt med hylsornas (31, 37) och ringhjulets (22) rotationsaxlar.

6. Växellåda enligt krav 5, kännetecknad av att ett på solhjulet (18) lagrat axialstopp (56) anligger mot och är förbundet med ringhjulet (22), vilket axialstopp (56) förhind- rar ringhjulet (22) att förskjutas axiellt. 10 15 20 25 30 16

7. Växellåda enligt något av kraven 3 - 5, kännetecknad av att antalet bommar (33, 25) på respektive hylsa (31) och på ringhjulet (22) överstiger antalet kuggar på ringhju- let (22).

8. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att respektive hylsa (31, 37) har en lägre massa än ringhjulets (22) massa.

9. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att synkroniserings- ringarna (36, 41) uppvisar en innerdiameter, som sammanfaller med eller överstiger ringhjulets (22) innerdiameter.

10. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att respektive hylsa (31, 37) har två invändiga, runtomlöpande spår (52), varvid ett väsentligen ringformigt spärrorgan (50), som är sammantryckbart i radiell led, är anordnat att förflyttas mellan de i respektive hylsa (31) runtomlöpande spåren (52) vid förskjutning av hylsorna (31, 37).

11. Växellåda enligt krav 10, kännetecknad av att vardera spärrorganet (50) är utfor- mat som en öppen, fjädrande ring (50) mellan vars fria ändar det i monterat läge för spärrorganet (50) i respektive hylsa (31, 37) finns en lucka, och att de fjädrande ring- arna (50) är anordnade att i viloläge i sitt spår (52) i respektive hylsa (31, 37) vara fjäd- rande fixerade i spåret (52).

12. Växellåda enligt krav 11 och 3, kännetecknad av att de fjädrande ringarna (50) är anordnade att medelst bommarna (33) på respektive hylsa (31, 37) kunna tryckas ihop i radiell led då hylsoma (31, 37) förskjuts axiellt för att bringa aktuell synkroniserings- ring (36, 41) i anliggning mot sin kopplingsring (34, 36).

13. Växellåda enligt något av föregående krav, kännetecknad av att planetväxeln (14) innefattar ett med en ingående axel (16) förbundet solhjul (18), en med en utgående 10 17 axel (26) förbunden planethjulshållare (20); och minst ett på planethjulshållaren (20) anordnat planethjul (24).

14. Växellåda enligt krav 14, kännetecknad av att den första kopplingsringen (34) är förbunden med ett kring växellådan (2) anordnat växellådshus (12) och den andra kopplingsringen (35) är förbunden med solhjulet (18).

15. Fordon, kännetecknat av att det innefattar en växellåda (2) enligt något av kraven 1-14.