SE443627B - Vexellada - Google Patents

Description

8005776-3 10 IS 20 25 30' 35 2 en automatisk växellåda, genom styrd frikoppling och in- koppling av friktionselement. På grund av att denna växling sker i stegfunktioner kan den mest effektiva driften (bränsle- förbrukning, motoreffekt osv) endast approximeras med en växellåda, som växlar i diskreta steg. Det är sålunda önsk- värt att åstadkomma en kontinuerligt variabel växellåda (CVT), varvid utväxlingsförhâllandet varieras på ett regel- bundet,kontinuerligtsätt när fordonet startas och acce- lereras till drivhastigheter.

Användningen av en dylik CVT, som utnyttjar drivskivor med variabelt drivförhållande, har varit känd under viss tid i sambandmedverktygsmaskiner och liknande system med varia- bel hastighet. På senare tid har avsevärt arbete lagts ned på att förbättra en dylik kontinuerligt variabel växellåda för âstadkommande av en praktisk enhet för ett självverkande drivverk. Ett exempel på en dylik CVT beskrives och visas i det amerikanska patentet 4 094 203. Detta arrangemang ut- nyttjar ett stålband för att överföra drivning mellan de relativt varandra rörliga skivenheterna hos en primär och en sekundär drivskiva. Genom att styra skivförskjutningen - och sålunda den effektiva diametern - hos varje drivskiva erhålles ett avsevärt hastighetsvariationsområde på ett kontinuerligt sätt utan den stegfunktionsändring, som tidi- gare noterats i samband med manuella och automatiska växel- lådor. Även med de på sistone erhållna framstegen har det fortfarande varit svårt att tillverka dylika CVT-växellådor för automatisk användning och svårigheterna har omfattat vikt- och volymkrav, som inte varit olika kraven i samband med andra växellådor.

Enligt uppfinningen åstadkommes en'växellåda, där det nya är att planetväxeln innefattar ett solhjul som är kopplat till den första axeln, en planethållare som är kopplad till ingångsdrivskivenheten samt ett ringdrev som driftmässigt hör samman med bromsen, samt att hållaren innefattar ett flertal drev, av vilka vissa gör ingrepp med ringdrevet och andra med solhjulet. Kopplingen är inkopplad mellan ringdrevet och solhjulet, varigenom, vid inkopplad koppling, 10 15 20 25 30 35 8005776-3 3 en 1:1 drivning åstadkommes via växeln i framåtriktningen och, när bromsen är i ingrepp, ringdrevet hâlles stationärt och hâllaren samt ingângsdrivskivenheten drives i motsatt riktning, en andra axel som är kopplad till utgângsdriv- skivenheten, ett första kugghjul som är anordnat på den andra axeln, en tredje axel som är anordnad på avstånd från den andra axeln, ett andra kugghjul som är anordnat på den tredje axeln i kuggingrepp med det första kugghjulet ett tredje kugghjul som är monterat på den tredje axeln för rotation tillsammans med denna, varvid det tredje kugg- hjulet har mindre diameter än det andra kugghjulet, samt en differentialmekanism som inkluderar ett ingångsringdrev, vilket är kopplat för att drivas av det tredje kugghjulet och anordnat att driva ett par axelelement, varigenom axel- elementen drives av drivkällan.

Uppfinningen gör det möjligt att åstadkomma en konti- nuerligt variabel växellåda, lämplig för självverkande an- vändning, varvid växellådan är enkel att tillverka, har praktisk storlek och motsvarande reducerad vikt, under det att alla driv- och styrkomponenter är monterade på fyra axlar för minskning av totalbredden och möjliggörande av installation i ett litet utrymme.

Uppfinningen beskrives närmare nedan 1 form av ett föredraget utföringsexempel under hänvisning till den bi- fogade ritningen.

Fig l visar ett förenklat schema för en kontinuerligt variabel växellåda, som är konstruerad enligt uppfinningens principer. f Fig 2 och 3 visar tillsammans en tvärsektion av den växellåda, vilken mera generellt âskådliggjorts i fig 1.

Fig 4 visar förskjutningarna mellan axlarna hos de växellådskomponenter,sonnåskådliggöres i fig 1, 2 och 3.

Fig1 åskådliggör i förenklad form växellådan 10 enligt uppfinningen. växellådan 10 innefattar en hydrodynamisk anordning 14, en framåt-back-planetväxelmekanism 24, en rem- och skivmekanism 53, en reduktionsväxelsektion 63 samt en differentialmekanism 74. 8005776-3 10 l5 20 25 30 35 4 En fordonsmotor, exempelvis, driver ingångs- eller drivaxeln ll. Drivaxeln ll är kopplad till ett löphjul 12 hos en hydrodynamisk anordning 14, vilken visas såsom en fluidumkoppling, vilken också är försedd med en turbin 16.

Turbinen är via en vibrationsdämpare 18 kopplad till en första axel 20, inriktad utmed en första axellinje med beteckningen A. En låskoppling 22 är anordnad att läsa löphjulet till turbinen och axeln 20 med minimala förluster, när denna koppling pâverkas.

En framåt-back-planetväxel 24 innefattar ett solhjul 26, två planethjul 28, 30 samt ett ringdrev 32. Planet- eller drivhjulen 28, 30 gör ingrepp med varandra, varvid det första drevet 28 även är i ingrepp med solhjulet 26 och det yttre drevet 30 är i ingrepp med ringdrevet 32.

Planethjulen uppbäres på bärarmarna 34, 36 hos ett utgående bärelement 38. En koppling 40 är inkopplad mellan solhjulet 26 och ringdrevet 32. En bandbromsmekanism 42 är kopplad mellan ringdrevet 32 och jord. Det är sålunda uppenbart att ingrepp med avseende på kopplingen 40 effektivt låser sol- hjulet till ringdrevet och åstadkomer ett l:l-utväxlings- förhållande mellan axeln 20 och utgångselementet 38, som är bundet till en annan axel 44: Urkoppling av kopplingen 40 och ingrepp med avseende på bandbromsen 42 medför att ringdrevet 32 jordas, vilket åstadkommer omvänd rotation hos axeln 44 med avseende på den ingående axelns 20 vinkel- förskjutning.

Rem-och-skiv-mekanismen 53 innefattar en axel 44, som är kopplad till en rörlig skiva hos en ingående eller' första drivskivenhet 48, som även innefattar en rörlig skiva 50. Av efterföljande förklaring torde klart framgå att skivorna 46, 50 hos den första drivskivenheten 48 är mon- terade för gemensam rotation kring axellinjen A men i sid- led är skivan 46 fixerad med avseende på sidorörelse, under det att skivan 50 är rörlig utmed axellinjens A riktning.

Följaktligen hänför sig uttrycken "fixerad" och “rörlig", vilka användes med avseende på skivdelarna hos varje här beskriven drivskivenhet samt i de efterföljande kraven, 10 15 20 25 30 35 8005776-3 5 till sidorörelse utmed en axellinje, t ex axellinjen A, och inte till förskjutningi.rotationshänseende eller till annan konventionell förskjutning. En fluidumkammare 52 är avgränsad bakom den rörliga skivan 50, vilket visas gene- rellt, så att frammatning av under tryck satt_fluidum till denna kammare kommer att medföra förskjutning av den rör- liga skivan 50 åt höger, såsom visas på ritningen, varvid avlägsnande av fluidum från kammaren kommer att ge skivan möjlighet attförskjutas åt vänster.

En rem 54 åstadkommer en drivande förbindelse mellan den första drivskivan 48 och en andra eller utgående driv- skiva 56, som innefattar ett fixerat skivelement 58 och ett rörligt skivelement 60. En fluidumkammare 62 är av- gränsad intill det rörliga skivelementet 60 för att er- bjuda förskjutning av detta skivelement åt vänster och höger utmed axellinjen B. Sålunda åstadkommer den styrda förskjutningen av det justerbara skivelementet 50 i den första drivskivan 48 samt en åtföljande förskjutning i den motsatta riktningen av det andra rörliga skivelementet 60 i utgångsdrivskivan 56 en ändring i drivförhâllandet mellan axeln 20 och axeln 64, som är kopplad till det fixerade skivelementet 58, på välkänt sätt. Ett dylikt arrangemang visas mera fullständigt i det amerikanska patentet 4 143 558 och därför kommer de rörliga drivskivarrangemangen i ett dylikt drivsystem inte att närmare åskâdliggöras och be- skrivas här.

Reduktionsväxelsektionen 63 innefattar ett första kugg- hjul 66, som är fastsatt vid den ena änden av axeln 64, vilken är inriktad utmed axellinjen B. Ett andra kugghjul 68 är i kuggingrepp med kugghjulet 66 och är anslutet till en tredje axel 70, som är inriktad utmed den tredje axel- linjen, betecknad C. Ett tredje kugghjul 72 är också an- slutet till den tredje axeln 70.

Differentialmekanismen 74 innefattar ett ringdrev 76, som är i kuggingrepp med det tredje kugghjulet 72 på axeln 70. Differentialen innefattar även drev 80, monterade på en centertapp 79, som i sin tur är monterad i en kåpa eller 8005776-3 10 15 20 25 1 30 35 6 hållare 78, samt ett par utgângskugghjul eller sidokugg- hjul 82, 84, som är i kuggingrepp med dreven 80 och kopp- lade till de enskilda axelenheterna 86 resp 88, inriktade utmed en fjärde axellinje, betecknad D. När ingângsenergi från någon lämplig drivmotor tillförs ingângsaxeln 11 drives sålunda de utgående axlarna eller axelenheterna 86, 88 på ett sätt, som framgår av denna korta förklaring.

En mera detaljerad förklaring med avseende på denna kons- truktion och dess funktion kommer nu att lämnas.

I den mera detaljerade fig 2 âskådliggöres styrdelen ll, som är fastsvetsad vid eller på annat sätt kopplad till täckdelen 90, vilken i sin tur är ansluten till löphjulet 12 hos en fluidumkoppling 14. En fackman inom omrâdet torde inse att andra hydrodynamiska anordningar, t e x en momentomvandlare, skulle kunna användas i stället för flui- dumkopplingen 14. En medbringarskivenhet 92, som innefattar en medbringarskiva 96, är med fästorgan, vilka visas såsom bultar 94, koppladetill.drivmotorn och medelst ytterligare muttrar, tappar eller skruvar 98 fastsatt på täckdelen 90.

Låskopplingen 22 innefattar ett flertal friktionsplattor 100, varav vissa är fästa vid elementet 102 hos vibrations- dämparen 18. De andra kopplingsplattorna är fästa vid en förlängning av kopplingscylindern 104, som i sin tur är fastsvetsad vid täckdelen 90 för vridning när ingångsdriv- plattan 96 drives. En fluidumkammare 106 är via en ledning 108 kopplad till en annan ledning 110 i mitten av den ihåliga axeln 112. En kugghjulspump 114 är monterad på och drives av axeln 112 för åstadkomande av det under tryck varande fluidet för påverkan av 1åskopplingen22 och de andra fluidumpâverkadekomponenternai.det enligt fig 2 och 3 âskådliggjorda arrangemanget.

Turbinelementet 16 är medelst plattan 116 kopplat till dâmparen 18 och dämparens 18 utgångssida är kopplad till ele- mentet 118, som i sin tur är splineskopplat till den första axeln 20 utmed axellinjen A.

Axeln 20 är också splineskopplad till-solhjulet 26 hos planetväxeln 24 och den är likaledes splineskopplad till 10 15 20 25 30 35 8005776-3 7 en främre kopplingscylinder 120, som uppbär vissa av frik- tionsskivorna 122 i den främre kopplingen 40. De andra kopplingsplattorna är fästa vid det främre kopplingsnav- elementet 120, som i sin tur är fastsvetsat vid ett ring- drevstöd 126, vars ena ände är fäst vid ringáševet 32 hos framåt-bakåt-växeln. M Bärtappen 36 mottages i det utgående bärelementet 38, som via ett flertal skruvar 128 (endast en visas) är kopp- lat till det sidledes fixerade skivelementet 46 i den första ingângsdrivskivan 48. Skivelementet 46 är lagrat kring axeln A och ett lager 130 är placerat mellan skivelementet 46 och den intilliggande delen 132 hos växelhuset. Skivelemen- tet 50 är kopplat till det fixerade skivelementet 46/133 via ett kulspârsarrangemang (icke visat), vilket endast tillåter sidoförflyttning. I rotationsavseende är skiv- elementet 50 i själva verket splineskopplat till skiv- elementet 46 för drivväxeländamål. Dessa skivelement 46 och 50 hos ingångsdrivskivan 48 roterar såsom en enhet.

Anordnandet av fluidum i kammaren 52 möjliggör förflyttning av det rörliga skivelementet 50 åt höger, såsom visas på ritningen, från dess åskådliggjorda läge längst åt vänster för ökande av drivskivarrangemangets effektiva diameter, betraktat från remmens synvinkel. Det ringformiga vägg- elementet 134 bildar den bakre väggen hos fluidumkammaren och en del av detta element utgör även ett stopp för ytter- delen av det justerbara skivelementet 50. Ett tätningsele- ment 136 är anordnat mellan väggelementet 134 och en cylinder 138 för att kvarhålla fluidet i kammaren 52 när det rörliga skivelementet förskjutes åt höger och sedan åter åt vänster.

Detaljer av själva metallremmen eller bandet och de mera precisa detaljerna med avseende på skivelementkonstruktionen och arrangemanget åskådliggöres inte i fig 2 och 3, eftersom dessa arrangemang nu är kända inom det avsedda omrâdet.

Jämför exempelvis det amerikanska patentet 4 143 558.

Den andra axeln 64 är monterad utmed den andra axel- linjen, betecknad B, vid övergången mellan fig 2 och 3.

Axeln 64 är lagrad mellan ett lager 142 vid den vänstra änden och en annan lagerenhet l44 vid den högra änden. De 8005776-3 10 15 20 25 30 35 8 fixerade eller fasta skivelementen 58 är utformade inte- gralt med avseende på axeln 64 för rotation tillsammans med denna kring axellinjen B, när utgângsdrivskivenheten 56 mottager vinkelarrangemangdrivning via bandet (såsom âskådliggöres i fig l) från ingângsdrivskivarrangemanget 48. I fig 2 och 3 är de rörliga skivelementet 60 kopplade till den fasta eller fixerade drivskivan 58 via ett kul- spårarrangemang (icke visat) såsom förklarats ovan i sam- band med skivelementen 50, 46 i den första drivskivan.

Ett första ringelement 148 har den ena änddelen fäst i axeln 64 för rotation tillsammans med nämnda axel och ett ytter- ligare, yttre ringelement 150 är fäst vid det rörliga skiv- elementet 60 för samverkan med elementet 148 och sidoväggen hos drivskivan för avgränsande av fluidumkammaren 62. En öppning 152 i elementet 148 åstadkommer reglerad strömning av fluidum från kammaren 62 och in i den intilliggandej kamardelen 154 när kammaren 62 är satt under tryck.

Tryckfluidum matas via en kanal l62 i elementet 146,' via en kanal 156 i mitten av axeln 140, en radiell kanal l58 samt en kanal 160 i det rörliga skivelementet 60 för attkomplettera banan för fluidumöverföring till kammaren 62. I allmänhet är det rörliga skivelementets 60 konstruk- tion likadan som den ovan i samband med skivelementet 50 beskrivna konstruktionen och angiven närmare i detalj i det ovan angivna patentet.

Reduktionsväxelsektionen 63 innefattar kugghjulet 66, som är fastsatt vid axelns64 vänstra ände och som gör in- grepp med det intilliggande kugghjulet 68 för åstadkommande av en första reduktion via växellådan. Kugghjulet 68 är splineskopplat till den tredje axeln 70, som är lagrad kring en central axellinje C, vilken utgör den tredje axellinjen i detta arrangemang. Lagren 170, 172 stödjer axeIn'70 i det angivna läget. Dessutom är ett annant kugg- hjul 62 fäst vid den tredje axeln 70 och i kuggingrepp med ringdrevet 76hosdifferentia1en 74, som roterar kring den fjärde axellinjen D hos detta system. Ringdrevet 76 är fäst vid en differentialhållare 78, som sålunda roterar till- 10 15 20 25 30 35 8005776-3 9 sammans med ringdrevet 76 och driver differentialens 74 centrumtapp 79. Pâ tappen 79 är dreven 80 hos differentialen roterbart monterade och dreven gör i sin tur kuggingrepp med sidokugghjulen 82, 84, vilka är kopplade till drivaxel- enheterna 86, 88. -0 Vid drift åstadkommas drivning från drivmotorn via drivplattan 96 till täckdelen 90, som driver löphjulet 12.

Härigenom åstadkomes drivning för turbinen 16, som via vibrationsdämparen 18 driver axeln 20. Täckdelen 90 bi- bringar via täckdelnavet drivning till axeln 112 och så- lunda till pumpen 114. Pumpen åstadkommer under tryck satt fluidum via kanalen 110 i axeln ll2 och andra kanaler för aktivering av de tidigare beskrivna olika komponenterna.

När turbinhastigheten, närmar sig hastigheten för löphjulet kommer låskoppligen 22 att påverkas på välkänt sätt genom attfluidum.tillåtes passera genom kanalen 108, 106 för att påverka kopplingsskivorna och i själva verket låsa täck- delen 90 till vibrationsdämparen 18 för eliminering av eventuella förluster i fluidumkopplingen. Vid denna tid- punkt drivesföljaktligenaxeln 20 från täckdelen 90 men det förekommer inte någon drivning via drivskivsystemet 53 förrän antigen kopplingen 40 eller bromsen 42 är i ingrepp.

Under förutsättning att det är önskvärt att driva for- donet, varvid växellådan är anordnad i framåtriktningen, införes fluidum i kammaren intill kopplingsplattorna 122 hos framåtkopplingen40, vilket i själva verket åstadkommer låsning av solhjulet 26 till ringdrevet 32, varvid drivning erhålles från planethjulbäraren 38 för drivning av det fasta skivelementet 46 hos den första drivskivenheten 48.

Drivskivenheterna 48, 56 åskådliggöres i sina startposi- tioner för åstadkommanöe av en kraftöverföring med stort g moment och låg hastighet mellankomponenternauimêå den första axellinjen A och komponenterna utmed den andra axellinjen B. När den andra drivskivenheten 56 drives, drives även det första kugghjulet 66 på axeln 64 och detta hjul driver i sin tur kugghjulet 68, som gör kugg- 8005776-3 _10, 15 20 25 30 10 ingrepp med kugghjulet 66. Kugghjulet 68, som är monterat på den tredje axeln 70 utmed axellinjen C, bibringar driv- ning till denna axel, som i sin tur vrider runt kugghjulet 72, som gör kuggingrepp med ringdrevet 76. Detta medför i sin tur drivning av differentialen 74 till drivaxelele- menten 86, 88.

Om det är önskvärt att omkasta riktningen av effekt- flöde från drivmotorn till axelelementen 86, 88 frigöres framåtkopplingen40, varvid solhjulet 26 frigöres från ring- drevet 32. Bandbromsen 52 inkopplas då, varvid ringdrevet 32 låses till växellådhuset. Drivning erhålles då från solhjulet 26 via planetbäraren 38 för drivning av det fasta skivelementet 46 i motsatt riktning mot den, som erhölls då kopplingen40 var i ingrepp. Aterstoden av systemet arbetar på det tidigare beskrivna sättet för âstadkommande av motsatt vridning av axelelmenten 86, 88.

I fig 4 visas rumsförhållandet mellan de fyra separata axlarna hos det i. fig 1-3 åskâdliggjorda systemet, sett från den vänstra sidan av ett fordon, i vilket växellådan enligt uppfinningen är monterad. Motorns centrumlinje visas utmedden vertikala axellinjen och axellinjen A befinner sig på centrumlinjen. Avstånden mellanaxellinjenA.och den andra, den tredje och den fjärde axeln B, C resp D är an- givna i mm i figuren. Till höger på ritningen visas även devertikalaavstânden mellan axlarna A och B samt mellan axlarna A och D. Genom montering av de många i fig 1-3 åskådliggjorda enheterna på det visade sättet torde sålunda vara uppenbart att ett system erhålles, vilket inbegriper en kontinuerligt variabel växellåda i ett multipelaxel- arrangemang med minimalt erforderligt tvâravstând för effek- tiv,drivning av utgângsaxelelementen när ingângsrotations- energi mottages från en lämplig drivkälla.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 8005776-3 ll PATENTKRAV Växellåda (10), anordnad att drivas av en drivkälla och innefattande en första axel (20), en hydrodynamisk an- ordning (14) som innefattar en f1uidumkoppling'med endast turbin- och löphjulelement (16 resp 12), varvid löphjul- elementet (12) är anordnat att kopplas till drivkällan, vibrationsdämpare (18) som förbinder turbinelementet (12) med den första axeln (20), en låskoppling (22) som är in- kopplingsbar för att driftmässigt ansluta löphjul- och tur- binelementen (l6,12) för rotation tillsammans, en kugghjuls- för drivning, då den första axeln en pump (114) som är ansluten (20) drives, för âstadkommande av under tryck varande flui- dum för påverkan av låskopplingen (22), en mekanism för kontinuerlig variabel hastighet med en ingângsdrivskivenhet (48) som är monterad för rotation på den första axeln (20), en utgångsdrivskivenhet (56) samt ett band (S4) som är an- ordnat att hopkoppla drivskivenheterna (48,56), varvid varje drivskivenhet innefattar ett skivelementpar, varviddet första skivelementet i varje skivelementpar är fixerat med avseende på axialrörelse och det andra skivelementet i samma par är axiellt rörligt med avseende på det första skivelementet, en framåt- bakåt- planetväxel (24) som är kopplad till den första axeln (20),enknppling (40) och en broms (42) vilka driftmässigt hör samman med planetväxeln (24) för att reglera ingångsdrivskivenhetens (48) rotationsriktning, k ä n n e t e c k n a d av att planetväxeln (24) innefattar ett solhjul (26) som är kopplat till den första axeln (20),ên planethâllare (38) som är kopplad till ingângsdrivskiven- heten (48) samt ett ringdrev (32) som driftmässigt hör sam- man med bromsen (42), samt att hållaren (38) innefattar ett flertal drev (28,30), av vilka vissa (30) gör ingrepp med ringdrevet (32) och andra (28) med solhjulet (26), varvid kopplingen (40) är inkopplad mellan ringdrevet (32) och solhjulet (26), varigenom, vid inkopplad koppling, en 1:1 drivning åstadkommes via växeln i framâtriktningen och, 8005776-3 12 när bromsen är i ingrepp, ringdrevet (32) hålles stationärt och hållaren (38) samt ingångsdrivskivenheten(48) drives i motsatt riktning, en andra axel (64) som är kopplad till utgångsdrivskivenheten (56), ett första kugghjul (66) som är 5 anordnat på den andra axeln (64), en tredje axel (70) som är anordnad på avstånd från den andra axeln (64), ett andra kugghjul (68) som är anordnat på den tredje axeln (70) i kuggingrepp med det första kugghjulet (66), ett tredje kugg- hjul (72) som är monterat på den tredje axeln (70) för ro- l0 tation tillsammans med denna, varvid det tredje kugghjulet (72) har mindre diameter än det andra kugghjulet (68), samt en differentialmekanism (74) som inkluderar ett ingångsring- drev (76), vilket är kopplat för att drivas av det tredje kugghjulet (72) och anordnat att driva ett par axelelement 15 (86,88), varigenom axelelementen drives av drivkällan.