SE448182B - Synkroniseringsmekanism vid en vexellada - Google Patents

Description

15 20 30 35 448 182 sidoytorna bibringa synkroniseringsringen vridning till ett icke spärrande läge, varvid kopplingshylsan kan axiellt förskjutas till ingrepp med kopplingständer pà ett aktuellt kugghjul i växellådan.

Lutningen pà tändernas sidoytor är dimensionerad med hänsyn till att en spetsigare lutning av sidoytorna medför att lägre kraft erfordras för inkoppling efter synkroniseringen under det att en trubbigare lutning medför en säkrare spärrning under synkronise- ringsförloppet. Som regel har sistnämnda argmrent högre prioritet, vilket emellertid medför olägenheten att växellådan kan upplevas som tungväxlad. Vid dirnensionering av en synkroniseringsmekanism eftersträvas ofta snabb och mjuk syrmkronisering samtidigt som man också eftersträvar laga manöverkrafter. Vid växellådor för exempel- vis tyngre fordon förekommer stora krafter och moment som kräver stort hänsynstagande. För att därvid åstadkomma ett stort synkroni- seringsrndnent med hjälp av en begränsad rnanöverkraft och även hålla dimensionerna inom rimliga värden är det känt att anordna ett flertal synkroniseringsringar i samma synkroniseringsrnekanisrn.

Vanligtvis utnyttjas därvid två synkroniseringsringar, en yttre synkroniseringsring utformad enligt sanna princip som ovan beskri- vits och en inre synkroniseringsring som är vridfast anfäst till en medbringare pà axeln. De båda synkroniseringsringarna verkar med var sin friktionsyta på en med kugghjulet vridfast förbunden frik- tionsring som är anordnad mellan de båda synkroniseringsringarna.

Eriktionsringen är därvid utformad med såväl en yttre som en inre f riktionsyta .

En dylik synkronisering med tvâ synkroniseringsringar brukar ofta benämnas för en dubbelkonisk synkroniseringsrnelcanisxn. En nackdel med den dubbelkoniska syrxkroniseringsxrxekanisxnen är att endast den yttre synkroniseringsringen är utformad med spärrtänder. Det mneimt som under synkroniseringsförlopp verkar på den yttre synkronise- ringsringen utgör endast en del av det totala moment, det s.k. syrzkroniseringsxrncxentet, som verkar mellan de ingående enheterna.

För att under synkronisering säkerställa spärrning erfordras därför att vinkeln mellan tändernas lutande ytor utformas relativt trub- big. Detta medför emellertid som ovan nämnts även nackdelen att F " " “'"*"'° *""'A~A--*ï----* 11 -..in 10 15 20 25 30 35 443 182 stor kraft erfordras för samrankopplingen och att växellådan kan upplevas som tungväxlad.

Föreliggande uppfinning har till ändarnál att lösa dessa problem vid kända utformningar med dubbelkoniska synkroniseringsrnekanisnxer.

Således eftersträvas en växellåda som endast erfordrar en liten inkopplingskraft och som följd härav kan upplevas som lättväxlad.

Samtidigt eftersträvas en snabb och mjuk syrfkronisering med litet utrynunesbehov och som därtill är förhållandevis enkel och billig att framställa. Med avseende därpå innefattar den uppfinningsenliga synkroniseringsmekanismen en yttre synkroniseringsring, som är begränsat roterbart anordnad relativt medbringaren och utformad med utvändiga spärrtänder och en inre friktionsyta, en mellanliggande synkroniseringsring, som är vridfast förbunden med kugghjulet och utformad med en yttre och en inre friktionsyta, och en inre synkro- niseringsring utformad med en yttre friktionsyta, varvid under synkroniseringsförlopp den yttre och den inre synkroniseringsring- ens friktionsytor bibringas glidning mot den mellanliggande synkroniseringsringens friktionsytor. Uppfánningen kännetecknas därvid av att den yttre och den inre synkroniseringsringen är vridkraftöverförande förbundna med varandra medelst en reaktions- bricka, varvid Irornent verkande på den inre synkroniseringsringen under synkroniseringsförlopp överföres till den yttre synkronise- ringsringen och samverkar med moment verkande på den yttre synkroniseringsringen för att bibringa denna en begränsad vridning relativt medbringaren till ett läge där dess spärrtänder förhindrar kopplingshylsans axiella förskjutning.

I en uppfinningsenligt utformad synkroniseringsmekanism överföres således hela det s.k. synkroniseringsrnornentet till den yttre synk- roniseringsringen. Under synkronisering komer detta moment att vara tillräckligt stort för att vrida och kvarhálla synkronise- ringsringen i det spärrande läget, även om vinkeln mellan de lutande ytorna på tänderna göres relativt spetsig. Uppfinningen rnedger således att kopplingständernas vinkel kan göras spetsigare och att växellådan som följd härav blir mer lättväxlad. 10 20 25 30 35 ' 448 182 _4 Ytterligare uppfinningen utmärkande egenskaper framgår av efter- följande- beskrivning av en fördelaktig utföringsform av uppfinningen. Beskrivningen göres med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Figur l visar i sin övre och sin undre del tvâ olika axiella deltvärsnitt av en uppfinningsenlig syrikroniseringsrnelæ- nism, Figur 2 visar ett radiellt snitt A-A enligt figur l, Figur 3 visar den principiella samverkan mellan i synkronise- ringsmekanismen ingående kopplingständer i ett spärrat läge och Figur 4 visar delarna i figur 3 i ett inkopplat läge.

De exemplifierande figurerna visar delar av en växellåda avsedd för tyngre fordon. växellådan innefattar ett flertal kugghjul lagrande anordnade kring en axel, vilka kugghjul är i ständigt ingrepp med :motsvarande antal kugghjul fast anordnade på en annan axel (ej visad) Olika utväxlingsalternativ för växellådan inkopplas genom att de roterbart lagrade kugghjulen alternativt sarrmnlcopplas med axeln. Figur 1 visar ett av de roterbart lagrade kugghjulen l pà den ena axeln 2, vilket kugghjul 1 medelst kuggar ingriper i ett samverkande kugghjul (ej visat) på den andra axeln. På axeln 2 är medelst splinesförband vridfast anfäst en rnedbringare 3, vilken är axiellt positionerad på axeln 2 mellan en lásring 4 och en ansats 5 pà axeln 2.

Medbringaren 3 är utformad med fyra jämnt vinkelfördelade urtag 6, vilka utsträcker sig radiellt utåt utefter hela medbringarens 3 bredd. Dessa urtag 6, av vilka endast ett är visat i figur l, inrymmer vardera en spärrkropp 7 som under inverkan av en tryck- fjäder 8 påverkar en radiellt utåtriktad kraft. Tryckfjädern 8 inpassar härför med sin ena ände i ett bottenhàl i spärrkroppen 7.

Spärrkropparna 7 har en huvudsakligen cylindrisk form som radiellt utåt är koniskt avsmalnande. Spärrkropparna 7 är anordnade inpassa i ett ringforrnat spår 9 i en rrsedbringaren 3 angivande kopplingshyl- sa 10, vilket spår 9 är utformat med lutande sidoytor. _-'-.,_l_~im:f.e-_i _ _ __ 10 15 20 25 30 35 448 132 Kopplingshy-'lsan 10 är utformad med invändiga, axiella kopplingstän- der ll vilka ständigt är i ingrepp med :motsvarande utvändiga tänder 12 pà rnedbringaren 3, varigenom en vridfast förbindning erhålles.

Koppl ingsbylsan 10 är även utformad med ett utvändigt bottenspàr 13, i vilket en ej visad kopplingsgaffel är anordnad ingripa.

Kopplingsgaffeln ingår i en manövermekanism medelst vilken kopp- lingshylsan 10 kan axiellt förskjutas till och från saxrmankoppling med kugghjulet 1. Med avseende härpà är kugghjulet l utformat med kopplingständer 14, i vilka kopplingständenaa ll på kopplingshylsan 10 kan ingripa. mllan xredbringaren 3 och kugghjulet 1 är anordnad en synkronise- ringsmekanism. Denna innefattar en inre synkroniseringsring 15 med en utvändig konisk friktionsyta 16, en yttre synkroniseringsring 17 med en inre, konisk friktionsyta 18 och en mellanliggande dubbelko- nisk synkroniseringsring 19 med både en yttre och en inre konisk friktionsyta 20 resp. 21. Den inre synkroniseringsringen l5 inne- fattar dessutom en mot kugghjulet l vänd sidoyta 22, som utgör en friktionsyta. Den inre synkroniseringsringen 15 är frigående anord- nad kring ett navparti av medbringaren 3.

Den mellanliggande synkroniseringsringen 19 är utformad med ett antal axiella hål, i vilka inpassar ett motsvarande antal med kugghfiul 1 fast förbundna styrstift 23. Synkroniseringsringen 19 är via styrstiften 23 vridfast förbunden med kugghjulet l. Däremot inpassar-styrstiften 23 axiellt glidbart i hålen i synkroniserings- ringen 19, vilken därmed är axiellt rörlig relativt kugghjulet l.

Den yttre synkroniseringsringen 17 är utvändigt utformad med spärrtänder 24, vilka i enlighet med nedan beskrivning av synkroni- seringsförlopp förhindrar kopplingshylsan 10 att sanmankopplas med kugghjulets l kopplingständer 14. Synkroniseringsringen 17 är vidare utformad med fyra axiella klackar 25, vilka inpassar i medbringarens 3 fyra urtag 6 och mot vilka klackar 25 respektive spärrkroppar 7 axiellt anligger. Klackarna 25 är i tangentiell riktning smalare än urtagen 6, varför en begränsad relativ vridrör- else mellan medbringaren 3 och synkroniseringsringen l? kan 'f :fn-vall ~ ISL« 10 15 20 25 30 35 448 182 erhållas. Bortsett från denna relativa vridxnöjlighet är syrikronisc- ringsringen 17 vridfast förbunden med rnedbringaren 3.

I enlighet med föreliggande uppfinning innefattar synkroniserings- mekanismen även en reaktionsbricka 26, vilken lämpligen är tillverkad av ett pressat plätmaterial. Reaktionsbrickan 26 är huvudsakligen ringfornxad och är utformad både med radiellt utåt och med radiellt inåt riktade flikar 27 resp. 28. De radiellt utåt riktade flikarna 27 har även sin yttre ände riktad axiellt, såsom visas i figur l. Reaktionsbrickans 26 flikar 27,28 inpassar och nde urtag 29,30 i den yttre och den inre 15 för att erhålla vridkraftöverför- samverkar med motsvara synkroniseringsringen 17 resp. örbindelse mellan dessa ringar. härför är den yttre ande f synkroniseringsringen 17 utformad med urtag 29 scm har både radiell och axiell utsträckning .

Den inre synkroniseringsringen 15 har däremot urtag 30 med huvud- sakligen axiell utsträckning. Mellan urtagen 28,29 i respektive synkroniseringsringar 17,15 bildas således axiella klackar, vilka i likhet med en klokoppling omgriper reaktionsbrickans 26 flikar 27,28 och bildar en vridfast förbindelse. I axiell riktning är reaktionsbrickan 26 rörlig såväl relativt den yttre som den inre är emellertid av väsentlig betyd- synkroniseringsringen 17 , 15 . Det axiellt rörlig relativt åtminstone else att reaktionsbrickan 26 är endera av den yttre och den inre synkroniseringsringen 17,15, och därför bör även ett visst glapp förekorma mellan reaktionsbrickans flikar 27,28 och synkroniseringsringarnas rnotsvarande urtag 29,30.

Vid sarmxarmoppling av axeln 2 med kugghjulet 1 fungerar syrxkronise- ' ringsmekanismen på följande sätt: Axeln 2 och kugghjulet l förutsättes att ursprungligen ha olika rotationshastigheter. Kopp- lingsrörelsen inledes med att kopplingshylsan 10 förskjutes mot kugghjulet l, dvs åt vänster i figur 1. Därvid påverkas även spärrkroppama 7 av en axiell kraft, som genom anliggning mot den yttre synkroniseringsringens 17 klackar 25 även påverkar denna axiellt till anliggning mot den mellanliggande synkroniseringsring- en 19. Denna i sin tur är axiellt lagrad på styrstiften 23 och ___.. 'fiïïrf 10 15 20 25 30 440 182 bibringas axiell förskjutning till anliggning mot den inre synkro- niseringsringen 15. Även denna ring är axiellt rörlig, men den bringas dock till slut till anliggning med sin sidoyta 2.2 mot kugghjulet 1. Glidning uppkommer därvid mellan den inre synkronise- ringsringens 15 sidoyta 22 och kugghjul 1, mellax". den inre synkroniseringsringens 15 yttre friktionsyta 16 och den mellan- liggande synkroniseringsringens 19 inneryta 21 samt mellan den mellanliggande synkroniseringsringens 19 ytteryta 20 och den yttre synkroniseringsringens 17 inneryta 18.

Genom glidningen mellan de olika friktionsytorna l6,18,20,21,22 kommer rotationshastigheten hos de snabbare roterande delarna att uppbromsas, medan de långsammare delarna kommer att aocelereras.

Delarna påverkar därvid varandra med ett vridande rnornent, ett s.k. synkroniseringsnxoxrxent. Detta medför att den yttre synkroniserings- ringen 17 bibringas en vridning relativt Inedbringaren 3, varvid de i urtagen 6 inrymda klackarna 25 kommer till anliggning mot en sidoyta i respektive urtag 6. Bifogade figurer 3 och 4 visar de relativa lägena av samverkande kopplingständer 11,24 resp. 14 pà kopplingshylsan 10, den yttre synkroniseringsringen 17 och kugghju- let 1 . Figuren 3 visar därvid den yttre synkroniseringsringen 17 i ett förvridet läge relativt kopplingshylsan 10. I detta läge spärras kopplingshylsan 10 mot fortsatt förskjutning mot kugghjulet 1 genom att lutande sidoytor 31 på kopplingshylsans 10 kopp- linglständer ll anligger mot lutande sidoytor 32 pà synkroniseringsringens 17 spärrtänder 24.

I detta spärrade läge överföres den pà kopplingshylsan 10 verkande axiella rnanöverkraften via de lutande sidoytorna 31,32 till den yttre synkroniseringsringen 17. Detta medför att synkroniserings- ringarnas l5,l7,19 respektive friktionsytor ytterligare sanmanpressas och bibringas glidning mot varandra.

Den axiella kraftpàverkan växlingsmekanisrnen utövar pà kopplinge- hylsan 10 överföres genan kopplingständernas ll och spärrtändenns 24 anliggning mot varandra även till ett vridande moment verkande på den yttre synkroniseringsringen 17. Detta vridande nunent är mtriktat synkroniseringsxïorxentet och eftersträvar att vrida den 10 15 30 35 4.48 182 :8 yttre synkroniseringsringen 17 till ett icke spärrande läge. I enlighet med föreliggande uppfinning är den yttre och den inre synkroniseringsringen 17,15 vridkraftöverförande förbundna ned varandra, vilket under synkronisera' ngsförlopp medför att även det moment som verkar på den inre synkroniseringsringeia 15 överföres till den yttre synkroniseringsringen 17. Därigencm säkerställas att den yttre synkroniseringsringen 17 pâverkas av ett tillräckligt stort nment som, trots det :notriktade mcmentet fràn koppl ingshyl- san 10, kan kvarbliva i det spärrade läget.

Efter det att synkroniseringen är fullbordad roterar alla delar ingående i synkroniseringsmekanisrnen med lika varvtal. Därvid är det från kopplingshylsan 10 härrörande vridmomentet på den yttre synkroniseringsringen 17 tillräckligt stort för att förvrida synk- roniseringsringen 17 relativt Inedbringaren 3 till ett icke spärrat läge. Kopplingshylsan 10 kan därvid genom axiell förskjutning bringas till ingrepp med kugghjulets 1 kopplingständer 14, varvid axeln 3 och kugghjulet l är vridfast förbundna med varandra, såsom är visat i figur 4. Samtidigt med denna inkopplingsrörelse pressas spärrkropparna 7 i medbringaren 3 inåt under det att spärrkropparna 7 glider ur spåret 9 pà kopplingshylsans 10 insida. Även kugghjulets 1 kopplingständer 14 är utformade med lutande sidoytor 33 för att om nödvändigt underlätta relativ vridning mellan kopplingshylsan 10 och kugghjulet 1 vid inkoppling. De lutande sidoytorna på kugghjulets l kopplingständer 33 uppvisar samma vinkel a som synkroniseringsringens 17 spärrtärxier 24 och enligt detta exempel även kopplingshylsans 10 kopplingständer 11.

Virikeln a är fördelvis mellan 90 och 100 grader.

Under det beskrivna synkroniserings- och inkopplingsförloppet är dessa vinklar a pà de sneda ytorna 3l,32,33 pá kopplingständerna 11,14 respektive spärrtänderna 24 av stor betydelse. En spetsigare vinkel a medför att en större del av kopplingshylsans 10 axiella kraftpàverkan kan överföras till ett vridande moment, som vrider synkroniseringsringen 17 från det spärrande läget. Detta nedför att lägre kraft erfordras för inkopplingen och att växellådan därmed kan upplevas som lättväxlad. I enlighet med föreliggande uppfinning rflsri: _. _ .ur-å _ __ o. .a- e-w-.zgf - = 10 15 20 25 30 35 448 132 karner ett tillräckligt stort moment att verka pà den yttre synkro- niseringsringen 17 under synkroniseringsförloppet för att kvarhàlla denna i det spärrade läget även när kopplingständernas ll,14,24 lutande sidoytor 3l,32,33 har en relativt spetsig vinkel a. Uppfin- ningen medför således att växellådan kan göras lättväxlad samtidigt som irxkoppling under synkroniseringsförlopp förhindras.

Under inkopplingsförloppet motverkas förvridningen av den ytttre synkroniseringsringen 17 och kugghjulet l relativt Inedbringaren 3 av friktionskraften mellan synkroniseringsringarna l5,l7,19. Dylika friktionskrafter är efter det att synkron rotation uppnåtts ej längre önskvärda, eftersom det medför ett ökat kraftbehov för :Lnkopplingsrörelsem Av derma anledning är det önskvärt att frikti- onsytornas l6,l8,20,2l,22 anliggning mot varandra upphör efter synkroniseringsförloppet. I föreliggande beskrivningsexerrxpel är reaktionsbrickan 26 axiellt rörlig såväl relativt den yttre som den inre synkroniseringsringen 17,15. Detta säkerställer att synkroni- seringsringarna 15,l7,l9 efter synkronisering kan röra sig axiellt så att anliggningen mellan friktionsytorna l6,l8,20,2l,22 i huvud- sak upphör . uppfinningen kan inom ramen av bifogade patentkrav modifieras och utformas annorlunda än vad som angivits i beskrivningsexanplet.

Det för uppfinningen mest väsentliga är samverkan och den vrid- kraftöverförande förbindelsen mellan den yttre och den inre synkroniseringskonan 17,15. Det betyder att utformningen av andra delar i synkroniseringsrnekanisrnen är av mindre betydelse. Utform- ningen av exempelvis medbringaren 3, spärrkropparna 7 och kopplingshylsan 10 kan därför göras i enlighet med andra kända synkroniseringsxnekanisrner .

Likaså kan kugghjulet l och de med detta samverkande kopplingskug- garna 14 utformas av tvà med varandra vridfast förbundna delar i stället för att bestå av en enda del. i I 1 | i x I fii-vl' .iQ-ige i _- 9,, 'E+ 10 15 448 1532 10 en synkroniseringsmekanism och Beskrivningsexemplet visar enbart r vanligt för fordcnsväxellä- ett kugghjul. 1 enlighet med vad som ä e ett kuggnjul och en dbringarcns andra sida , dor kan givetvis ytterligar Synkroniseringsmekanism anordnas på me varigenom ett flertal delar kan vara gemensanne för de båda synkro- niseringsmekanisnerna. 6.' I beskrivningsexanplet anges att synkroniseringsnekanismen innefat- tar en mellanliggande synkroniseringsring, som är omgiven av en yttre och en inre synkroniseringsring. Detta utesluter inte att sanna synkroniseringsmekanism kan innefatta även ytterligare synk- roniseringsringar, såsom i sig är känt. Inom samma nndifieringsmöjlighet kan den yttre och/eller den inre synkronise- ringsringen utformas som en delad synkroniseringsring. Även ytterligare modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningstan- mm.

Claims (6)

1 =- .mix 10 15 20 25 30 35 f? 443 'H12 ll PATENTKRAV

1. l. Synkroniseringsmekanism vid en växellåda, företrädesvis en fordonsväxellàda, innefattande en på en axel (2) rotationsfast anordnad rnedbringare (3) som är ansluten av en med medbringaren (3) rotationsfast förbunden kopplingshylsa (10), vilken kopplingshylsa (10) är axiellt förskjutbar för sanmarfltoppling :ned ett kring axeln (2) roterbart lagrat kugghjul (l), varvid synkroniseringsxwiekanisrnen innefattar en yttre synkroniseringsring (17), som är begränsat roterbart anordnad relativt medbringaren (3) och utformad med utvändiga spärrtänder (24) och en inre friktionsyta (18), en mel- lanliggande synkroniseringsring (19), som är vridfast förbunden med kugghjulet (1) och utformad med en yttre och en inre friktionsyta (20,2l), och en inre synkroniseringsring (15) utformad med en yttre friktionsyta (16), varvid under synkroniseringsförlopp den yttre och den inre synkroniseringsringens (l7,l5) friktionsytor(l6,l8) bibringas glidning mot den mellanliggande synkroniseringsringens (19) friktionsytor (20,2l), k ä n n e t e c k n a d av att den yttre och den inre synkroniseringsringen (l7,l5) är vridkraftö- verförande förbundna :red varandra medelst en reaktionsbricka (26), varvid nunent verkande pà den inre synkroniseringsringen (15) under synkroniseringsförlopp överföres till den yttre synkroniserings- ringen (17) och samverkar med moment verkande pà den yttre synkroniseringsringen (17) för att bibringa denna en begränsad vridning relativt medbringaren (3) till ett läge där dess spärrtänder (24) förhindrar kopplingsliylsans (10) axiella förskjut- ning .

2. Synkroniseringsnekanism enligt patentkrav l, k ä n n et e c k n a d av att reaktionsbrickan (26) är utformad med utåt riktade flikar (27), vilka ingriper i urtag (29) i den yttre synkroniseringsringen (17) .

3. Synkroniseringsmekanism enligt patentkrav 1, k ä n n et e c k n a d av att reaktionsbrickan (26) är utformad med inàt riktade flikar (28), vilka ingriper i urtag (30) i den inre synkroniseringsringen (15) . 10 15 448 132 12

4. synkroniseringsmekanism enligt patentkrav l, k ä n n et e c k n a d av att reaktionsbrickan (26) är axiellt förskjutbart anordnad relativt åtminstone den inre eller den yttre synkroniseringsringen (15 , 17) .

5. Synkroniseringsmekanism enligt patentkrav 4, k ä n n et e c k n a å av att reaktionsbrickan (26) är axiellt förskjutbart anordnad relativt såväl den inre som den yttre synkro- niseringsriaugen (15 , 17 ) .

6. Synkronlseringsmekanism enligt patentkrav 4, k ä n n et e c k n a d av att reaktionsbrickan (26) är utformad av ett plàtäxme.