SE1450626A1 - Växellåda för fordon samt fordon, som innefattar en sådan växellåda - Google Patents

Abstract

Sammandrag Uppfinningen avser en vaxellada (2) for fordon, innefattande en planetvaxel (14) med ett ringhjul (22), ett solhjul (18) och en planethjulshallare (20), pa vilken minst ett pla- nethjul (24) är roterbart lagrat, vilket ringhjul (22) och solhjul (18) ingriper med det minst ena planethjulet (24) medelst kuggar (32); och en fcirsta axiellt forskjutbar kopplingshylsa (40), som i ett forsta vaxellage är anordnad att frankoppla en till vaxelladan (2) ingaende axel (16) fran planethjulshallaren (20) och i ett andra vaxellage är anordnad att sammankoppla den ingaende axeln (16) med planethjulshallaren (20). En andra axiellt forskjutbar kopplingshylsa (42), är i det forsta vaxellaget anordnad att samman- koppla ett kring planetvdxeln (14) omgivande vaxelladshus (12) med ringhjulet (22) och i det andra vaxellaget anordnad att frankoppla vdxelladshuset (12) fran ringhjulet (22). En tredje axiellt forskjutbar kopplingshylsa (43) är i ett tredje vaxellage anordnad att sammankoppla ringhjulet (22) med en utgaende axel (28), varvid den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan (42) är anordnad att i det tredje vaxellaget sammankopp- la planethjulshallaren (20) med vaxelladshuset (12). Uppfinningen avser ocksa ett for-don (1), som innefattar en sadan vaxellada (2).

Description

1 Vaxellada for fordon samt fordon, som innefattar en sadan vaxellada UPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KAND TEKNIK Foreliggande uppfinning avser en vaxellada for fordon enligt patentkravets 1 ingress. Uppfinningen avser ocksa ett fordon, som innefattar en sadan vdxellada, enligt patentkravets 14 ingress.

Vid fordon, och speciellt vid tyngre fordon, exempelvis lastbilar, ansluts ofta en vaxel- lada, awn kallad rangevaaellada, till huvudvaxelladan i syfte att fordubbla antalet utvdxlingsmojligheter. En sadan tillsatsvaxellada innefattar vanligtvis en planetvaxel, som har en lag- respektive hogya.xel, med vilka huvudvdxelladans vaxlingsmojligheter kan indelas i ett lagrangelage och ett hograngelage. I lagrangelaget sker en nedvaxling genom planetvaxeln, och i hograngelaget är utvaxlingen 1:1 i planetvdxeln.

Rangevaxelladan är vanligtvis anordnad mellan huvudvaxelladan och en kardanaxel, som är kopplad till drivhjulen hos fordonet. Rangevaxelladan inryms i ett vaxelladshus och innefattar en ingdende axel kopplad till huvudvaxelladan, en utgaende axel och en mellan den ingaende axeln och den utgaende axeln anordnad planetvaxel. Planetvaxeln innefattar vanligtvis tre komponenter, som är roterbart anordnade i forhallande till varandra namligen ett solhjul, en planethjulhallare med planethjul och ett ringhjul. Med kannedom om antal kuggar hos solhjulet och ringhjulet kan de inbordes varvtalen hos de tre komponenterna bestammas under drift. I en rangevaxellada kan solhjulet vara vridfast forbundet med den ingaende axeln, ett antal planethjul som ingriper i namnda solhjul, vilka planethjul är roterbart lagrade pa den med den utgaende axeln vridfast f6rbundna planethjulshallaren, samt ett axiellt f6rskjutbart ringhjul, som omsluter och ingriper i planethjulen. Tanderna hos solhjulet, planethjulen och ringhjulet kan vara snedskurna, det vill saga de har en vinkel i forhallande till den for solhjulet, planet- hjulshallaren och ringhjulet gemensamma rotationsaxeln. Genom att skarn tanderna snett minskar avgivet ljud fran planetvaxeln. Dock uppkommer en reaktionskraft fran de i planetvaxeln ingdende kugghjulen i rotationsaxelns riktning Reaktionskraftens 2 riktning är beroende av i vilken riktning kugghjulen i planetvaxeln är snedskurna. Darmed kan rektionskrafterna verka bakat eller framat i rotationsaxelns utbredning.

I en kand rangevaxellada erhallsrespektive hogvaxel genom att ringhjulet for- skjuts axiellt mellan lagrangelaget, i vilket ringhjulet är rotationslast i forhallande till vaxelladshuset, och hograngelaget, i vilket ringhjulet är roterbart i forhallande till vaxelladshuset och dar ringhjulet, planethjulen och solhjulet roterar som en sammanhangande enhet. Planetvaxeln innefattar tvâ pa vardera sida om ringhjulet anordnade kopplingsringar samt tvâ synkroniseringsringar, som är anordnade pa respektive sida av ringhjulet. Synkroniseringsringarna har till uppgift att astadkomma en synkron vaxling.

For all erhalla en god synkroniseringsfunktion i denna typ av rangevaxellada maste den yta hos synkroniseringsringens tander, vilken vetter mot ringhjulet och vilken är avsedd att ta emot ringhjulets Vander vid synkronisering, vara forsedd med en vinkel, s.k. sparrvinkel, i forhallande till synkroniseringsringens rotationsaxel, vilken span- vinkel skall vara balanserad mot det bromsande moment, som synkroniseringsringen overfor pa ringhjulet for att synkront varvtal skall uppnas. Detta innebar att namnda sparrvinkel maste vara utformad sà att tanderna pa synkroniseringsringen anligger pa den del av ringhjulets tander som är forsedd med sparrvinkeln och inverkar tillrackligt pa ringhjulet for att synkront varvtal kan erhallas och darefter losgoras fran den del av ringhjulets tander, som är forsedd med sparrvinkeln och nar ringhjulet skall gripa in i aktuell kopplingsring nar synkront varvtal erhallits. For att sakerstalla att synkront varvtal uppnas innan ringhjulet tar sig fcirbi synkroniseringsringen i axiell riktning far tanderna hos synkroniseringsringen inte slappa ringhjulets tander for lat.

Nar synkroniseringsringens tander losgjorts fran ringhjulets tander da synkront varvtal erhallits mellan ringhjul och kopplingsring kommer ringhjulet att forskjutas axiellt, sâ att synkroniseringsringen fors mat i ringhjulet och stannar i ett axiellt lage i forhallande till ringhjulet, vilket axiellt lage bestams av det lage dar synkroniseringsringen traffar och anligger mot planethjulen hos planetvaxeln. 3 Ringhjulets rOrelsefrihet i axiell riktning begransas av den geometriska utformningen av ringhjulets och kopplingsringens kuggar. Vid ringhjulets axiella andlagen traffar och anligger andytor vid ringhjulets kuggspetsar en runtomgaende andyta hos respektive kopplingsring, vilket medfor att ringhjulet inte langre kan forskjutas i axiell rikt- ning.

Dokumentet W00155620 visar en synkroniseringsanordning vid en planetvaxel dar planetvaxeln innefattar ett solhjul, en planethjulhallare och ett ringhjul. Solhjulet är vridfast forbundet med den ingaende axeln och ett antal planethjul ingriper med solhju- let, vilka planethjul är roterbart lagrade pa en med en utgaende axel vridfast forbunden planethjulshallare. Ett axiellt forskjutbart ringhjul omsluter och ingriper med planethjulen. Vaxelladans lag- respektive hogvaxel ernalls genom att ringhjulet forskjuts axiellt mellan lagrangelaget och hograngelaget.

Dessa synkroniseringsanordningar utsatts emellertid for forslitning och medfor stora kostnader vid reparation. Om rangevaxelladan skall Overfora stora vridmoment kommer synkroniseringsanordningar uppvisa avsevarda dimensioner, som medfor 'Rad vikt, Okat utrymmesbehov samt Okat trOghetsmoment. Nar hOgrangelaget är inkopplat kommer vridmoment att overforas fran solhjulet till planethjulen, vilket medfor att fasetter kan bildas pa solhjulets kuggflanker, vilket skapar missljud i vaxelladan och paskyndar forslitning av planetvaxelns kugghjul.

Det firms rangevaxellador i vilka synkroniseringsanordningarna ersatts med bomforsedda kopplingshylsor. Genom att styra transmissionen sa att synkront varvtal upp- kommer mellan de tva komponenter som skall sammankopplas mojliggors en axiell forskjutning av kopplingshylsan utmed de tva komponentema i syfte att forbinda och sammankoppla dem. Nar komponentema skall frankopplas varandra styrs transmissionen, sa att momentbalans uppkommer mellan komponentema, varvid kopplingshylsan inte overfor vridmoment. Det blir d mojligt att forskjuta kopplingshylsan utmed kom- ponentema i syfte att frikoppla dem fran varandra. 4 Med momentbalans avses ett tillstand dà ett vridmoment verkar pa ett hos planetvdxeln anordnat ringhjul, motsvarande produkten av momentet som verkar pa planetvdxelns planethjulshallare och planetvaxelns utvaxlingsforhallande samtidigt som ett vridmoment verkar pa planetvdxelns solhjul, motsvarande produkten av momentet som verkar pa planethjulshallaren och (1- planetvdxelns utvdxlingsforhallande). I det fallet att tva av planetvdxelns ingdende delar, solhjul, ringhjul eller planethjulshdllare, är sammankopplade medelst en kopplingsenhet, overfor denna kopplingsenhet inget moment mellan planetvdxelns delar nar momentbalans fader. Darmed kan kopplingsenheten pd ett enkelt sat forskjutas och planetvdxelns ingdende delar frikopplas.

Dokumentet US6196944 visar en planetvaxel som innefattar ett solhjul, en planethjulhallare med planethjul och ett ringhjul. Solhjulet kan medelst en kopplingshylsa vridfast forbindas med den ingaende axeln i ett lagrangeldge och frikopplas fran den ingaende axeln i ett hOgrangeldge. I hograngeldget sammankopplas den ingdende axeln med planethjulshallaren medelst samma kopplingshylsa. Ringhjulet är fast forbundet med ett vaxelhus. Den kanda planetvaxeln anordnas i en tillsatsvaxellada, som uppvisar enbart tva vaxelldgen.

Backvdxeln i en transmission i ett fordon forefinns ofta i huvudvaxelladan, som da. innefattar ett kugghjul, som inkopplas ndr fordonet skall backa. Kugghjulet, som är avsett for backvdxeln medfor en forldngning av huvudvaxelladan samt en oonskad viktokning hos fordonet. Kugghjulet roterar i motsatt riktning till ovriga kugghjul i huvudvaxelladan, vilket medfor forluster. Namnda kugghjul avsett for backvaxeln har ofta en tendens att framkalla oonskat skrammel i transmissionen, vilket uppkommer av ett mellan en sidoaxel och huvudaxel anordnat mellankugghjul i huvudvaxelladan.

De kdnda vdxelladorna krdver ofta en fullstdndig demontering vid byte av en komponent, vilket medfor att det atgar mycket tid och att det blir kostsamt att reparera vdxelladan.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Trots kanda losningar firms ett behov av att vidareutveckla en vdxellada ddr vdxlings- tiderna är korta, ddr tillforlitligheten och driftsdkerheten hos transmissionen blir hog, och dar alla i transmissionen ingaende komponenter utnyttjas effektivt sa att lag energi kravs vid vdxling. Det finns ocksa ett behov av att vidareutveckla en vdxellada, som uppvisar sma dimensioner i forhallande till mojlig momentoverforing samt en vdxellada med laga axiella krafter, som verkar pa huvudaxelns axiallager huvudvaxelladan.

Det finns ocksa en strdvan att minska bransleforbrukningen i ett fordon, som innefattar vaxelladan och att minska buller fran vaxelladan samt ett behov att vidareutveckla en vaxellada som är enkel att reparera. Det finns awn ett behov av att vidareutveckla en vaxellada som eliminerar de nackdelar som finns med en backvaxel i transmissionens huvudvdxellada.

Syftet med foreliggande uppfinning är att tillhandahalla en vdxellada, som eliminerar de nackdelar som finns med en backvaxel i transmissionens huvudvaxellada Annu ett syfte med foreliggande uppfinning är att tillhandahalla en vaxellada, som medfcir korta vdxlingstider.

Annu ett syfte med foreliggande uppfinning är att en vaxellada, som medfor hog tillforlitlighet och driftsdkerhet hos vdxelladan.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en vaxellada, som utnyttjar alla i transmissionen ingaende komponenter effektivt.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en vaxellada, som uppvisar sma dimensioner i forhallande till mojlig momentoverforing.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en vdxellada som minskar bransleforbrukningen i ett fordon, som innefattar vaxelladan. 6 Ett ytterligare syfte med foreliggande uppfinning är aft tillhandahalla en vaxellada som kraver lag energi vid vdxling.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en vaxellada, som uppvisar ldg ljudnivd.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahdlla en vaxellada, som är enkel att reparera.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en vaxellada, med lâga axiella krafter, som verkar pd vdxelladans axiellager.

Dessa syften uppnas med en vaxellada av det inledningsvis namnda slaget, vilken kän- 1netecknas av de sardrag som anges i patentkravet 1.

Dessa syften uppnas awn med ett fordon, som innefattar en vaxellada av det inledningsvis namnda slaget, vilken kannetecknas av de sardrag som anges i patentkravet 14.

Den tredje axiellt forskjutbara kopplingshylsan, som i ett tredje vaxellage är anordnad att sammankoppla ringhjulet med den utgdende axeln, medfor att en backvaxel erhalls i rangevaxelladan. En sadan backvaxel medfor en okad verkningsgrad med ldgre forluster. Det tredje vaxellaget kan enkelt inkopplas genom att styra den tredje axiellt for- skjutbara kopplingshylsan till det tredje vaxellaget, som motsvarar backvaxeln. När vaxelladan enligt uppfinningen anordnas i transmissionen hos ett fordon kan den traditionella backvdxeln i huvudvaxelladan uteslutas, vilket damned sparar vikt, utrymme och brdnsle. Huvudaxeln i huvudvaxelladan kan utforas med kortare langd dà kugghjulet for backvdxeln utgar. Darmed kommer huvudaxeln att uppvisa en mindre utbojning vid upptagande av vridmoment, vilket medfor att kuggingreppen mellan kugghjul i huvudvaxelladan och i rangevaxelladan inte forskjuts samt att lagerlivslangden okar. Eftersom backvdxeln flyttas till rangevaxelladan kan antalet backvdxlar i transmissio- 7 nen oka. Antalet backvaxlar kommer armed att overensstamma med antalet vaxlar i huvudvaxelladan.

Genom att den forsta axiellt forskjutbara kopplingshylsan overfor vridmoment fran den ingaende axeln till planethjulshallaren och vidare till den utgaende axeln i det andra vaxellaget samt att den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan laser ringhjulet med vaxelhuset, sa att vridmoment overfors fran den ingaende axeln via ringhjulet och planethjulshallaren till den utgaende axeln i det forsta vaxellaget erhalls en effektiv vdxellada med hog verkningsgrad och laga forluster. Vaxelladan kommer uppvisa ett mins- kat behov av smorjning samtidigt som fasettskador hos kuggflankerna minimeras.

Den axiella slaglangden hos respektive kopplingshylsa blir kortare jamfort med slagldngden hos ringhjulet hos en traditionell rangevaxellada, vilket medfor att det gar snabbt att vdxla mellan olika vaxellagen.

Den forsta och den andra kopplingshylsan kan var och en utforas med en begransad ldngdutbredning, vilket medfor att respektive kopplingshylsas massa blir lag. Den laga massan hos respektive kopplingshylsa medfOr att det gar snabbt att vaxla mellan olika vaxelldgen.

Enligt en utforingsform av uppfinningen är den tredje axiellt forskjutbara kopplingshylsan i det forsta och andra vaxelldget är anordnad att sammankoppla planethjulshallaren med den utgaende axeln. Den tredje kopplingshylsan kommer darmed inte ge upphov till masstroghetskrafter i vaxelladan.

Enligt en utforingsform av uppfinningen innefattar vaxelladan ett pa planethjulshallaren lagrat axialstopp, som anligger mot och är forbundet mcd ringhjulet, vilket axialstopp forhindrar ringhjulet att forskjutas axiellt. Darmed kommer ringhjulets axiella position att fixeras och planetvaxelns kugghjul kan forses med antingen rakkugg eller snedkugg. 8 Enligt en utforingsform av uppfinningen är den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan i det andra vaxellaget enbart forbunden med vaxelhuset. Den andra kopplingshylsan kommer firmed inte ge upphov till masstroghetskrafter i vaxelladan.

Enligt en utforingsform av uppfinningen är den ingaende axeln forbunden med solhju- let, och planethjulshallaren forbunden med en hos vaxelladan utgaende axel. Darmed uppvisar vaxelladan en enkel konstruktion, med ett fatal komponenter.

Enligt en utforingsform av uppfinningen är den ingaende axeln forbunden med solhju- let med ett splinesforband, som har en axiell utbredning, som medger en vinkelfor- skjutning mellan den ingaende axeln och solhjulets axel. Vid drift kommer huvudaxeln i huvudvaxelladan under vissa driftfillstand att krokas. Genom den tillaina vinkelforskjutningen i splinesforbandet kommer solhjulet inte paverkas av huvudaxelns bojning, vilket minskar pakanningarna hos solhjulets kuggar.

Enligt en utfOringsform av uppfinningen är splinesfOrbandet sâ utformat att planetvaxeln kan monteras och demonteras i ett stycke pa den ingaende axeln. Darmed kan reparationskostnaderna minskas, eftersom tidatgangen for reparationen minskar.

Enligt en utforingsform av uppfinningen är den forsta axiellt fOrskjutbara kopplings- hylsan pa en inneryta forsedd med forsta bommar, vilka är anordnade att samverka med motsvarande forsta bommar anordnade pa den ingaende axeln och planethjulshallaren. En enkel och effektiv samman- och frankoppling av den ingaende axeln och planethjulshallaren erhalls damned.

Enligt en utforingsform av uppfinningen är den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan pa en inncryta forsedd med andra bommar, vilka är anordnadc att samverka med motsvarande andra bommar anordnade pa ringhjulet och pa vaxelhuset. En enkel och effektiv samman- och frankoppling av ringhjulet och vaxelhuset erhalls clamed.

Enligt en utforingsform av uppfinningen skiljer sig antalet bommar pa den forsta hylsan fran kuggantalet pa ringhjulet. Darmed erhalles ett stort antal bestamda lasta posi- 9 tioner mellan den andra kopplingshylsan och ringhjulet, vilket minimerar fasettbildning genom att ett stort antal fasetter kan bildas pa kugghjulens kuggflanker. Fasetterna kommer dock att ligga tat bredvid varandra, sâ att de tillsammans kommer att upplevas som en huvudsakligen jamn yta hos kuggflankema. Det optimala antalet bommar kan beraknas for att erhalla sâ manga mojliga fasetter som mojligt. Enligt uppfinningen kommer dock planethjulens kuggflanker inte utsattas for stora pakanningar i det andra vaxellaget. Darmed minimeras risken for bildandet av fasetter.

Enligt en utforingsform av uppfinningen är ringhjulets, solhjulets och det minst ena planethjulets kuggar utformade som sneda kuggar och utbreder sig i en vinkel i forhal- lande till respektive hjuls centrumaxel. Darmed erhalls en vaxellada med stor momentoverforing och lag ljudniva.

Ytterligare fordelar med uppfinningen framgar av foljande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det foljande beskrivs, sasom ett exempel, foredragna utforingsformer av uppfinningen med hanvisning till bifogade ritningar, pa vilka: Fig. 1visar ett fordon i en sidovy med en vaxellada enligt foreliggande uppfin- ning, Fig. 2visar en schematisk snittvy av vaxelladan enligt uppfinningen i ett là- grangelage, Fig. 3visar en schcmatisk snittvy av vaxelladan enligt uppfmningen i ett ho- grangelage, Fig. 4visar en schematisk snittvy av vaxelladan enligt uppfmningen i ett tredje vaxellage, och Fig. visar en schematisk snittvy av vaxelladan uppfinningen i ett parkerings- lage.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FOREDRAGNA UTFORINGSFORMER AV 5 UPPF1NNINGEN Fig. 1 visar en sidovy av ett fordon 1, exempelvis en lastbil, som innefattar en vaxellada 2 enligt foreliggande uppfinning. Vaxelladan 2 ingar i en transmission 3, som innefattar en forbranningsmotor 4, en huvudvaxellada 6 och en kardanaxel 10. Forbran- ningsmotom 4 är kopplad till huvudvaxelladan 6, som i sin tur är kopplad till vaxella- dan 2 enligt foreliggande uppfinning. Vaxelladan 2 är vidare kopplad till fordonets 1 drivhjul 8 via kardanaxeln 10. Vaxelladan 2 enligt foreliggande uppfinning kallas aven rangevaxellada, och har till syfte att fordubbla antalet utvaxlingsmajligheter. Vaxelladan 2 omges av ett vaxelladshus 12.

Fig. 2 visar en schematisk snittvy av en vaxellada 2 enligt foreliggande uppfinning. Vaxelladan 2 innefattar en planetvaxel 14, som har en lag- respektive hogvaxel, med vilka huvudvaxelladans 6 vaxlingsmOjligheter kan indelas i ett lagrangelage och ett hograngelage. I ett forsta vaxellage, som motsvarar lagrangelaget sker en nedvaxling genom planetvaxeln 14. I hograngelaget är utvaxlingen 1:1 i planetvaxeln 14. Fig. 2 visar vaxelladan 2 i det forsta vaxellaget, motsvarande lagvaxeln eller lagrangelaget.

Vaxelladan 2 inryms i vaxelladshuset 12 och innefattar en ingaende axel 16, som kan utgoras av en huvudaxel 26 hos huvudvaxelladan 6. Planetvaxeln 14 innefattar tre hu- vudkomponenter, som är roterbart anordnade i forhallande till varandra namligen ett solhjul 18, en planethjulhallare 20 och ett ringhjul 22. Pa planethjulshallaren 20 är ett antal lagradc plancthjul 24 anordnadc. Med kannedom om antal kuggar 32 hos solhjulet 18 och ringhjulet 22 kan de inbordes varvtalen hos de tre komponenterna bestammas under drift. Solhjuletl 8 är vridfast forbundet med den ingaende axeln 16 och pla- nethjulen 24 ingriper i namnda solhjul 18. Ringhjulet 22 omsluter och ingriper i pla- nethjulen 24. Kuggama 32 hos solhjulet 18, planethjulen 24 och ringhjulet 22 kan vara snedskurna, det vill saga de har en vinkel i forhallande till en for solhjulet 18, planet- 11 hjulshallaren 20 och ringhjulet 22 gemensam rotationsaxel 30. Genom att skara kuggarna 32 snett erhalls en reaktionskraft fran de i planetvdxeln 14 ingdende kugghjulen 18, 22, 24 i rotationsaxelns 30 riktning Reaktionskraftens riktning är beroende av i vilken riktning kuggarna 32 i planetvdxeln 14 är snedskurna. Darmed kan rektionskraf- terna verka balat eller framat i rotationsaxelns 30 utbredning.

Den ingaende axeln 16 är foretrddesvis forbunden med solhjulet 18 med ett splinesforband 34, som har en axiell utbredning, som medger en vinkelforskjutning mellan den ingaende axeln 16 och solhjulets 18 axel 38. Vid drift kommer huvudvaxeladans 6 huvudaxel 26 pa grund av sin elasticitet och fjadrande egenskaper att under vissa drift- tillstand och stor palanning att krokas. Ndr belastningen pa huvudaxeln 26 minskar kommer huvudaxeln 26 aterga till sin ursprungliga form. Den ingaende axeln 16 är vid sin ande forsedd med en hylsa 36, som invandigt samverkar med omkretsen av ett parti hos solhjulets 18 axel 38 medelst splinesforbandet 34. Genom den tillatna vinkelfOr- skjutningen i splinesforbandet 34 kommer solhjulet 18 inte paverkas av huvudaxelns 26 krOkning, vilket minskar palanningarna hos solhjulets 18 kuggar 32. Splinesforbandet 34 är foretradesvis sà utformat att planetvdxeln 14 kan monteras och demonteras i ett stycke pa den ingaende axeln 16. Darmed kan reparationskostnaderna minskas, eftersom tidsatgangen for reparationen minskar.

En forsta axiellt forskjutbar kopplingshylsa 40 är i det forsta vaxellaget anordnad att frankoppla en till vaxelladan 2 ingaende axel 16 fran planethjulshallaren 20 och är i det andra vaxellaget anordnad att sammankoppla den ingaende axeln 16 med planethjulshallaren 20. En andra axiellt forskjutbar kopplingshylsa 42, är i det forsta vaxellaget anordnad att sammankoppla det kring planetvaxeln 14 omgivande vdxelladshuset 12 med ringhjulet 22 och i det andra vaxellaget anordnad att frankoppla vaxelladshuset 12 fran ringhjulet 22. En tredje axiellt forskjutbar kopplingshylsa 43 är i ett tredje vaxellage anordnad att sammankoppla ringhjulet 22 med en fran vaxelladan 2 utgaende axel 28. Den utgaende axeln 28 är kopplad till fordonets 1 kardanaxel 10. I det tredje vaxel- ldget, som motsvarar en backvaxel, är den forsta axiellt forskjutbara kopplingshylsan anordnad att frankoppla den ingaende axeln 16 fran planethjulshallaren 20 och den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan 42 är anordnad att sammankoppla planet- 12 hjulshallaren 20 med vaxelladshuset 12. I det forsta och andra vaxellaget är den tredje axiellt forskjutbara kopplingshylsan 43 anordnad att sammankoppla planethjulshallaren 20 med den utgaende axeln 28.

Den forsta axiellt forskjutbara kopplingshylsan 40 är pa en inneryta forsedd med forsta bommar 44, vilka är anordnade att samverka med motsvarande forsta bommar 44 anordnade pa den ingaende axeln 16 och planethjulshallaren 20. Motvarande forsta bommar 44 anordnade pa den ingaende axeln 16 är utforda pa periferin av en forsta krans 46, som är vridfast monterad pa den ingaende axeln 16. Motsvarande forsta bommar anordnade pa planethjulshallaren 20 är utforda pa periferin av en andra krans 48, som är vridfast monterad pa planethjulshallaren 20.

Antalet forsta bommar 44 pa den forsta axiellt forskjutbara kopplingshylsan 40 och pa den ingaende axeln 16 Overstiger fOretradesvis antalet kuggar 32 pa ringhjulet 22.

Darmed erhalles ett stort antal bestamda lasta positioner mellan ringhjulet 22 och den forsta kopplingshylsan 40, vilket minimerar uppkomsten av fasetter och medfor att ett stort antal fasetter kan bildas pa kugghjulens 18, 22, 24 kuggar 32. Fasettema kommer dock att ligga tat bredvid varandra, sà att de tillsammans kommer att upplevas som en huvudsakligen jamn yta hos kuggama 32. Fasettema paverkar darfor inte vaxelladans 2 funktion och har ingen namnvard inverkan pa kugghjulens 18, 22, 24 livslangd.

Den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan 42 är pa en inneryta forsedd med andra bommar 50, vilka är anordnade att samverka med motsvarande andra bommar 50 anordnade pa ringhjulets 22 periferi och pa ett utsprang 52, som är fast forbundet med vaxelladshuset 12.

Den tredje axicllt forskjutbara kopplingshylsan är pa en inneryta forsedd med tredje bommar 51, vilka är anordnade att samverka med motsvarande tredje bommar 51 anordnade pa ringhjulet 22, planethjulshallaren 20 och den utgaende axeln 28. Motsva- rande tredje 51 bommar anordnade pa planethjulshallaren 20 är utforda pa periferin av en tredje krans 49, som är vridfast monterad pa planethjulshallaren 20. Motsvarande 13 tredje bommar 51 anordnade pa den utgaende axeln 28 är utforda pa periferin av en fiarde krans 53, som är vridfast monterad pa den utgaende axeln 28.

Ett pa planethjulshallaren 20 lagrat axialstopp 54 är anordnat att anligga mot ringhjulet 22, vilket axialstopp 54 forhindrar ringhjulet 22 att forskjutas axiellt. Axialstoppet 54 kan utgoras av en skivformad plat, som medelst ett forsta axiallager 56 är lagrad pa planethjulshallaren 20. Axialstoppet 54 är roterbart i forhallande till planethjulshallaren 20 och den ingdende axeln 16, och foljer ringhjulets 22 rotation. Axialstoppet 54 medfor dels att ringhjulet 22 fixeras axiellt, dels att vaxelladans 2 axiallagring av den ingdende axeln 16 utsitts for mindre pafrestningar ndr kugghjulen 18, 22, 24 forses med snedskuren kugg. Ett andra axiallager 57 kan anordnas mellan solhjulets 18 axe! 38 och planethjulshallaren 20 for att upptaga axialkrafter som uppkommer i solhjulet 18.

Vaxelladans 2 lagvaxel erhalls genom att den forsta kopplingshylsan 40 forskjuts axi- ellt for att frankoppla planethjulshallaren 20 fran den ingdende axeln 16 samtidigt, eller i nara anslutning till att den andra kopplingshylsan 42 forskjuts, sa att ringhjulet 22 tillkopplas vdxelladshuset 12. Den axiella forskjutningen av den fOrsta, andra och tredje kopplingshylsan 40, 42, 43 astadkommes med en forsta, andra och tredje vaxlings- gaffel 58, 60, 61 som anordnas i ett pa respektive kopplingshylsas 40, 42, 43 utsida runtomlopande spar 62. Den forsta vaxlingsgaffeln 58 paverkas av ett forsta kraftorgan 64, den andra vaxlingsgaffeln 60 paverkas av ett andra kraftorgan 66 och den tredje vaxlingsgaffeln paverkas av ett tredje kraftorgan 67. De forsta, andra och tredje kraftorganen 64, 66, 67 kan utgoras av en pneumatisk eller hydraulisk cylinder. Vaxlings- gafflarna 58, 60, 61 och kraftorganen 64, 66, 67 är schematiskt ritade i fig. 2.

Foretrddesvis har respektive kopplingshylsa 40, 42, 43 en liten massa, vilket medfor att det atgar lag energi och kraft att forflytta respektive kopplingshylsa 40, 42, 43 vid vdxling. Darmed kan en snabb vaxling under en kort tidsperiod utforas mellan de olika vaxelldgena i vaxelladan 2. 14 Fig. 3 visar en schematisk snittvy av vaxelladan 2 enligt uppfinningen i det andra vaxellaget eller hograngeldget, i vilket den forsta kopplingshylsan 40 har forskjutits till hoger i fig. 3 for att sammankoppla den ingdende axeln 16 med planethjulshdllaren 20. Den andra kopplingshylsan 42 har forskjutits till hoger i fig. 3 for att frankoppla ring- hjulet 22 fran vaxelladshuset 12. Den andra kopplingshylsan 42 kommer i hograngeld- get enbart vara forbunden med vdxelladshuset 12, vilket innebar att den andra kopplingshylsan 42 blir stillastdende och inte kommer att payerka masstroghetskrafter vid rotationen av ringhjulet 22. Momentoverforingen frdn den ingdende axeln 16 till den utgdende axeln 28 sker i hograngeldget via den ingdende axeln 16 och planethjulshdlla- ren 20 och vidare till den utgdende axeln 28 via den tredje kopplingshylsan 43, varvid utvdxlingen genom planetvaxeln 14 blir 1:1.

Vaxelladan 2 enligt uppfinningen fungerar enligt foljande yid vdxling fran det forsta till det andra vaxellaget, det vill saga fran lagrangeldget till hograngeldget och skall beskrivas i samband med figurema 2 och 3. I fig. 2 har vaxelladan 2 vdxlats till la- grangeldget, vilket medfOr att den forsta kopplingshylsan 40 Rifts till ett ldge som frdnkopplar den ingdende axeln 16 fran planethjulshdllaren 20. Den forsta kopplingshylsan 40 kommer inte att paverka masstrOghetskrafter huvudvaxelladan 6 vid rotationen av den ingdende axeln 16. Den andra kopplingshylsan 42 har forts till ett läge som sammankopplar ringhjulet 22 med vaxelladshuset 12. Sdledes arbetar vaxellddan 2 i lagrangeldget, varvid en nedvdxling sker genom planetvaxeln 14. Vdxlingsforloppet fran lagrangeldget till hograngeldget sker genom att den andra kopplingshylsan 42 frankopplas det forsta ringhjulet 22 ndr momentoverforingen mellan ringhjulet 22 och vaxelladshuset 12 upphor, vilket astadkommes genom att frdnkoppla forbranningsmo- tom 4 fran huvudvaxelladan 6 genom en daremellan anordnad koppling 68. Altemativt styrs forbranningsmotorn 4 sà att momentbalans mellan ringhjulet 22 och vaxelladshuset 12 alstras. När den andra kopplingshylsan 42 inte langre overfor nagot vridmoment majliggars den axiella forskjutningen av den andra kopplingshylsan 42. Samtidigt eller efter en forutbestamd tidsperiod skall den forsta kopplingshylsan 40 forskjutas av den forsta vdxlingsgaffeln 58 for att sammankoppla planethjulshallaren 20 med den ingd- ende axeln 16. Detta astadkommes genom att styra forbrdnningsmotom 4, sâ att den ingdende axeln 16 roterar med ett varvtal som är anpassat till planethjulshallarens varvtal. Ndr den ingdende axeln 16 och planethjulshallaren 20 roterar med samma varvtal kan den forsta kopplingshylsan 40 ingripa med de pa den ingdende axeln 16 utformade forsta bommarna 44. Sdledes arbetar vaxelladan 2 i hograngeldget.

For att vdxla till lagrangeldget ska den forsta kopplingshylsan 40 forskjutas av den forsta vdxlingsgaffeln 58 at vdnster i fig. 3 for att frikoppla planethjulshallaren 20 fran den ingdende axeln 16. Detta majliggars genom att upphora med momentoverforingen mellan den ingaende axeln 16 och planethjulshallaren 20, vilket astadkommes genom att frankoppla forbranningsmotorn 4 fran huvudvdxelladan 6 genom kopplingen 68.

Alternativt styrs forbrdnningsmotorn 4 sa att momentbalans mellan den ingaende axeln 16 och planethjulshdllaren 20 alstras. Ndr den forsta kopplingshylsan 40 inte ldngre overfor nagot vridmoment mojliggors den axiella forskjutningen av den forsta kopplingshylsan 40. Samtidigt eller efter en forutbestdmd tidsperiod skall den andra kopplingshylsan 42 forskjutas av den andra vdxlingsgaffeln 60 i riktning mot ringhjulet 22 for att darmed sammankoppla ringhjulet 22 med vaxelladhuset 12. Eftersom den andra kopplingshylsan 42 är stillastdende maste ringhjulet 22 bringas till ett stillastdende lage innan sammankopplingen sker mellan den andra kopplingshylsan 42 och ringhjulet 22. Detta astadkommes genom att styra forbranningsmotorn 4, sa att den ingdende axeln 16 roterar med ett varvtal som är anpassat till planethjulshallaren 20 och planethjulens 24 varvtal, vilket medfOr att ringhjulet 22 kommer att std stilla. Ndr ringhjulet 22 star stilla kan den andra kopplingshylsan 42 ingripa med de pa ringhjulet 22 utformade andra bommarna 50. Saledes arbetar vaxelladan 2 i lagrangeldget, vid vilket en nedvdxling sker genom vaxelladan 2.

I fig. 4 visas hur vdxelladan vdxlats till det tredje vaxelldget, det vill saga till backvax- eln. Den tredje axiellt forskjutbara kopplingshylsan 43 är i det tredje vaxellaget anordnad att sammankoppla ringhjulct 22 mcd den utgaende axcln 28. Saledes har den tredje kopplingshylsan 43 forskjutits med hjdlp av den tredje vdxlingsgaffeln 61, A. att ringhjulet 22 sammankopplats med den utgaende axeln 28. Den forsta kopplingshylsan har forskjutits med hjalp av den forsta vdxlingsgaffeln 58, sâ att den ingdende axeln 16 frankopplats fran planethjulshallaren 20. Den andra kopplingshylsan 42 har forskjutits med hjdlp av den andra vdxlingsgaffeln 60 for att sammankoppla planethjulshallaren 16 med vaxelladshuset 12. FOrskjutningen av respektive kopplingshylsa 40, 42, 43 utfors nar den ingdende och den utgaende axeln 16, 28 star stilla, vilket motsavar ett stillastdende drifttillstand hos ett fordon 1 ndr vaxellddan ingar i transmissionen 3 hos fordonet 1. For att astadkomma ett stillastdende ldge hos den ingdende axeln 16 har fordonets 1 koppling 68 forts till ett frdnkopplat ldge. Ndr vaxelladan 2 drivs i det tred- je vaxellaget overfors vridmoment fran den ingdende axeln 16 till solhjulet 18 och vi-dare till planethjulen 24 som overfor vridmomentet till ringhjulet 22 och vidare till den utgdende axeln 28 via den tredje kopplingshylsan 43. Planethjulshdllaren 20 star stilla eftersom den andra kopplingshylsan 42 sammankopplar planethjulshdllaren 20 med vaxelladshuset 12.

Fig. 5 visar hur vaxelladan enligt uppfinningen kan fans till ett parkeringsldge genom att forskjuta den andra kopplingshylsan 42 till ett ldge ddr planethjulshdllaren 20 sammankopplas med vaxelladshuset 12 samtidigt eller i War anslutning till att den tredje kopplingshylsan 43 forskjuts till ett ldge ddr planethjulshdllaren 20 sammankopplas med den utgdende axeln 28. Den fOrsta kopplingshylsan 40 är forskjuten till ett ldge som frdnkopplar planethjulshdllaren 20 fran den ingdende axeln 16. Darmed kommer den utgdende axeln 28 att forhindras rotera samtidigt som den ingdende axeln 16 kan rotera i ett neutrallage.

En elektronisk styrenhet 70 är kopplad till vaxelladan 2, huvudvdxelladan 6, forbranningsmotorn 4 och kopplingen 68 for att utfora vaxelstegen ovan. Foretradesvis kan ett antal inte visade varvtalsgivare i vaxelladan 2, huvudvdxelladan 6 och forbranningsmotorn 4 vara anslutna till styrenheten. En annan dator 72 kan ocksd vara ansluten till styrenheten 70. Styrenheten 70 kan vara en dator med lämplig programvara for detta andamal. Styrenheten 70 och/eller datom 72 innefattar ett datorprogram P, som kan inncfatta rutincr for att styra vaxclladan 2 cnligt forcliggandc uppfinning. Programmct P kan vara lagrat pd ett exekverbart vis eller pd komprimerat vis i ett minne M och/eller i ett lds/skrivminne. Foretradesvis tillhandahdlles en datorprogramprodukt, som innefattar en programkod lagrad pd ett, av en dator lasbart, medium for att utfora vdxelstegen ovan, ndr namnda programkod kors pd styrenheten 70 eller en annan dator 17 72 ansluten till styrenheten 70. Namnda programkod kan vara icke flyktigt lagrad pd namnda av en dator ldsbara medium.

Den ovan beskrivna vaxelladan 2 är fordelaktig ur tillverknings- och monteringssyn- punkt, dâ erforderlig bearbetning av ingdende delar är enkel och dessutom antalet in- gdende delar är litet. Utformningen är vidare sadan att utrymmesbehovet i saval axiell som radiell led är ringa. Den beskrivna vaxelladan 2 kan anvandas awn i andra sammanhang an vad som har beskrivits ovan. Sdlunda ar det t.ex. mojligt att utnyttja den vid hydrauliska automatvaxellador ddr ett flertal vaxellador med planetvdxlar sam- 1 0mankopplas med varandra.

Angivna komponenter och sardrag som anges ovan kan inom ramen for uppfmningen kombineras mellan olika angivna utforingsformer. 18

Claims (1)

Patentkrav 1. Vaxellada for fordon, innefattande en planetvaxel (14) med ett ringhjul (22), ett solhjul (18) och en planethjulshallare (20), pa vilken minst ett planethjul (24) är roterbart lagrat, vilket ringhjul (22) och solhjul (18) ingriper med det minst ena planethjulet (24) medelst kuggar (32); och en forsta axiellt forskjutbar kopplingshylsa (40), som i ett forsta vaxelldge är anordnad att frankoppla en till vaxelladan (2) ingaende axel (16) fran planethjulshallaren (20) och i ett andra vaxellage är anordnad att sammankoppla den ingaende axeln (16) med planethjulshallaren (20), kannetecknad av en andra axiellt forskjutbar kopplingshylsa (42), som i det forsta vaxellaget är anordnad att sammankoppla ett kring planetvdxeln (14) omgivande vaxelladshus (12) med ringhjulet (22) och i det andra vlixellaget är anordnad att frankoppla vaxelladshuset (12) fran ringhjulet (22), en tredje axiellt forskjutbar kopplingshylsa (43), som i ett tredje vaxellage är anordnad att sammankoppla ringhjulet (22) med en utgaende axel (28), varvid den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan (42) är anordnad att i det tredje vaxellaget sammankoppla planethjulshallaren (20) med vaxelladshuset (12). 2. Vaxellada enligt krav 1, kanneteeknad av att den tredje axiellt forskjutbara kopp- lingshylsan (43) i det forsta och andra vaxellaget är anordnad att sammankoppla planethjulshallaren (20) med den utgaende axeln (28). 3. Vaxellada nagot av kraven 1 - 2, kannetecknad av att ett pa planethjulshallaren (20) lagrat axialstopp (54) anligger mot och är forbundet med ringhjulet (22), vilket axialstopp (54) forhindrar ringhjulet (22) att forskjutas axiellt. 4. Vaxellada enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att den andra axiellt forskjutbara kopplingshylsan (42) i det andra vaxellaget enbart är forbunden med vax- elladshuset (12). 19 5. Vaxellada enligt nagot av feregaende krav, kannetecknad av att den ingdende axeln (16) är forbunden med solhjulet (18), och att planethjulshallaren (20) är forbunden med en hos vaxelladan (2) utgaende axel (28). 6. Vaxellada enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att den ingdende axeln (16) är forbunden med solhjulet (18) med ett splinesfcirband (34), som har en axiell utbredning, som medger en vinkelforskjutning mellan den ingdende axeln (16) och solhjulets (18) axel (38). 7. Vaxellada enligt krav 6, kannetecknad av att splinesforbandet (34) är sa utformat att planetvaxeln (14) kan monteras och demonteras i ett stycke pa den ingdende axeln (16). 8. Vdxellada enligt nagot av feregaende krav, kannetecknad av att den fOrsta axiellt forskjutbara kopplingshylsan (40) pa en inneryta är forsedd med forsta bommar (44), vilka är anordnade att samverka med motsvarande fdrsta bommar (44) anordnade pa den ingaende axeln (16) och planethjulshallaren (20). 9. Vdxellacla enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att den andra axiellt fcirskjutbar kopplingshylsan (42) pa en inneryta är forsedd med andra bommar (50), vilka är anordnade att samverka med motsvarande andra bommar (50) anordnade pa ringhjulet (22) och pa vaxelladshuset (12). 10. Vaxellada enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att den tredje axiellt forskjutbara kopplingshylsan (43) pa en inneryta är forsedd med tredje bommar (51), vilka är anordnade att samverka med motsvarande tredje bommar (51) anordnade pa ringhjulet (22), planethjulshallaren (20) och den utga.ende axeln (28). 11. Vaxellada enligt krav 9, kannetecknad av att antalet forsta bommar (44) pa den forsta axiellt forskjutbara kopplingshylsan (40) och pa den ingaende axeln (16) over- stiger antalet kuggar (32) pa ringhjulet (22). 12. A/axeHada enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att ringhjulets (22), solhjulets (18) och det minst ena planethjulets (24) kuggar (32) är utformade som sneda kuggar (32) och utbreder sig i en vinkel i forhallande till planetvdxelns (14) rota- tionsaxel (30). 13. Vaxellada enligt nagot av foregdende krav, kannetecknad av att vaxelladan (2) är en rangevaxellada och att den ingdende axeln (16) är kopplad till en huvudvdxellada (6). 14. Fordon (1), kannetecknat av att det innefattar en vaxellada (2) enligt nagot av kraven 1-13. [ . 6!d Z 1,c )of--- 0 1, t z 2 1, Z .6!J 9 -• 09 Z9 L Li 91. 1-9 8 Ze 8Z17 C3I1 ‘ \ -N I zg„dl71j vz oc -1\-17989 7rTril L9 o ri ztiZi-r-F-1,\ 09 1. 9 99 Lo0 c\I 01OZ . C9-\ 617 A zg 89 - E- vE_-\ OL 1/7 c .6!J 9 51=i_o

1. 1_ilil= JZ9 Z909 Ze817 Z9 171- ek ‘ \ 1 \.1991i78c -11_. zg --dy1 1ti7 te tz oc 17 89 179 .67-1714 L91-11z17-rri—li --1 (1 1-1—IA09 1,9 99 1,9'. 179 A zg 9C 91, \ 9Z 8 I 8Z 89 - E- ZL ---N cll 7 Z1,/4 Z OL i7 . 6! J 8 Os 91- l, 9 917 89 LtS 8Z zg —A tz oe I I L91Z17-511--/ 1,9 r11---r ‘ 09 99 - ZZ N.....k.., es 17S _1 1/7 El - OL 9 •6!J 9 91- -'• 89 8 I 8Z ZZK., tg 8g L9 CirrriZi77rir7 \--I riIr\ 09 1,9 99 Z l, / -L, I Lg -Ay1 1 tzOE A zg El — - Z 1/7 OL