SE468139B

SE468139B - PROCEDURE AND DEVICE TO PREVENT SPREADS AND THEREFORE ANNOUNCED INEQUALITIES BETWEEN EACH ENGAGING GEAR WHEELS

Info

Publication number: SE468139B
Application number: SE9000815A
Authority: SE
Inventors: K Thor
Original assignee: Volvo Ab
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1992-11-09
Also published as: SE9000815L; SE9000815D0; WO1991014115A1

Description

468 159 2 inuti ett med smörjmedel fullt utrymme allt eftersom temperatu- ren stiger. Som en följd därav erhålles att exempelvis ett löphjul i en växellåda vid driftstemperatur löper mycket lätt, vilket leder till ovannämnda icke önskade olägenhet, nämligen kuggflanksskrammel. 468 159 2 inside a space full of lubricant as the temperature rises. As a result, it is obtained that, for example, a impeller in a gearbox at operating temperature runs very easily, which leads to the above-mentioned undesirable inconvenience, namely tooth flank rattle.

Genom JP-A-59-205067 år det förut känt att förhindra kugg- flanksskrammel med hjälp av en spiralfjäder som anordnas mellan ett löphjul och dess axel. När axeln roterar åt ett visst håll påverkas fjädern så att löphjulet löper trögare, varvid skrammellätet reduceras eller elimineras. Det finns ett flertal nackdelar med denna kända anordning. En första år att den ger ett ökat motstånd även då det icke är önskvärt, dvs även när det är kallt och oljan är trögflytande.Vidare är den relativt omständlig att montera och relativt komplicerad att integrera i en lagerhylsa. Ändamålet för föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och en anordning som eliminerar det ovan angivna problemen.By JP-A-59-205067 it is previously known to prevent tooth flank rattling by means of a coil spring which is arranged between a impeller and its shaft. When the shaft rotates in a certain direction, the spring is actuated so that the impeller runs slower, whereby the rattling noise is reduced or eliminated. There are several disadvantages with this known device. A first year that it gives an increased resistance even when it is not desirable, ie even when it is cold and the oil is viscous. Furthermore, it is relatively cumbersome to assemble and relatively complicated to integrate in a bearing sleeve. The object of the present invention is to provide a method and a device which eliminates the above-mentioned problems.

Nämnda ändamål uppnås medelst en anordning och ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, varvid det mellan nämnda löphjul och nämnda axel finns anordnat en friktionsring och förfarandet kännetecknas av att ringen åtminstone till delar består av sig radiellt utsträckande organ som, åtminstone tillsammans med det basparti vid:Aäåket det eventuellt är anordnat, åtminstone i radiell led Åïvid en temperaturstegring från TO till Ta tillväxer snabbare än det radiella avståndet lh i utrymmet där friktionsringen finns anordnad, dlﬁ/dT>dlh/dT, så att friktionsringen vid den högre temperaturen utverkar en större radiell kraft mellan axeln och hjulet än vid den lägre temperaturen.Said object is achieved by means of a device and a method according to the present invention, wherein a friction ring is arranged between said impeller and said shaft and the method is characterized in that the ring at least in part consists of radially extending members which, at least together with the base portion at: it is possibly arranged, at least in the radial direction Åïid a temperature rise from TO to Ta grows faster than the radial distance lh in the space where the friction ring is arranged, dl ﬁ / dT> dlh / dT, so that the friction ring at the higher temperature produces a greater radial force between the axle and the wheel than at the lower temperature.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen år att framtaga en friktionsring som, i beroende på förutsättningarna, låter sig kombineras med ett lager på ett optimalt vis. 468 139' '3 Uppfinningen ska i det följande närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka; Fig. 1 visar i perspektiv ett nàllager som i ett före- draget fall används tillsammans med uppfinnings- föremålet, Fig. 2 visar en friktionsring i enlighet med uppfin- ningen i perspektiv, och Fig. 3 visar friktionsringen och nâllagret inmonterade mellan en axel och ett löphjul i en växellåda.A further object of the invention is to produce a friction ring which, depending on the conditions, can be combined with a bearing in an optimal manner. 468 139 '' 3 The invention will be described in more detail below by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which; Fig. 1 shows in perspective a needle bearing which in a preferred case is used together with the object of the invention, Fig. 2 shows a friction ring in accordance with the invention in perspective, and Fig. 3 shows the friction ring and the needle bearing mounted between a shaft and a scooter in a gearbox.

I Fig. 1 visas ett konventionellt nàllager 3 vilket består av en hållare 30 i vilket finns anordnat ett antal rullar 31.Fig. 1 shows a conventional needle bearing 3 which consists of a holder 30 in which a number of rollers 31 are arranged.

Rullarna 31 finns anordnade i två runtom gående rader. Mellan dessa rader finns anordnat ett distansutrymme i hállaren 30 i vilket nâllagret är utformat med ett antal rektangulärt formade öppningar 32. Betydelsen av dessa öppningar för uppfinningen kommer senare att förtydligas.The rollers 31 are arranged in two circumferential rows. Between these rows there is arranged a spacing space in the holder 30 in which the needle bearing is formed with a number of rectangularly shaped openings 32. The significance of these openings for the invention will be clarified later.

I Fig. 2 visas en föredraget utföringsform av en friktionsring i enlighet med uppfinningen. Friktionsringen 1 består i detta föredragna fall av en enda enhet. En enhet som lämpligen är utförd i en termoplast, företrädesvis polyamid. Enheten består av en homogen, ringformad basdel 12 fràn vilken radiella utskott 11 framskjuter. Dessa radiella utskott 11 är ämnade att anordnas i urtagningarna 32 i nâllagret 3. Vidare visas att friktionsringen 1 är delad med hjälp av en slits 13. Denna slits gör det möjligt att applicera friktionsringen kring en axel genom att bända isär den, tack vare användandet av ett flexibelt företrädesvis elastiskt material i friktionsringen 1. Även nâllagret 3 är utfört på ett motsvarande vis för att förenkla appliceringen därav. Dock användes här en annan plast än polyamid, nämligen företrädesvis en härdplast.Fig. 2 shows a preferred embodiment of a friction ring in accordance with the invention. The friction ring 1 in this preferred case consists of a single unit. A unit which is suitably made of a thermoplastic, preferably polyamide. The unit consists of a homogeneous, annular base part 12 from which radial projections 11 project. These radial projections 11 are intended to be arranged in the recesses 32 in the needle bearing 3. Furthermore, it is shown that the friction ring 1 is divided by means of a slot 13. This slot makes it possible to apply the friction ring about an axis by bending it apart, thanks to the use of a flexible, preferably elastic material in the friction ring 1. The needle bearing 3 is also designed in a corresponding manner to simplify the application thereof. However, a plastic other than polyamide is used here, namely preferably a thermosetting plastic.

Fig. 3 visar en del av en växellåda i genomsnitt. Man ser här en del utav en av axlarna 4 vid vilken finns anordnat ett löphjul 2, med dess kuggflanker 21. Mellan löphjulet 2 och 468 139 4 axeln 4 finns en enhet bestående av nållagret 3 och friktions- ringen 1 anordnad. Friktionsringen har härvid anordnat så att det genom var och en av öppningarna 32 i nállagret 3 utskjuter ett sig radiellt utsträckande utskott 11 av friktionsringen 1.Fig. 3 shows a part of a gearbox on average. Here we see a part of one of the shafts 4 at which a impeller 2 is arranged, with its gear flanks 21. Between the impeller 2 and the shaft 4 a unit consisting of the needle bearing 3 and the friction ring 1 is arranged. The friction ring has in this case arranged so that a radially extending projection 11 of the friction ring 1 projects through each of the openings 32 in the needle bearing 3.

Det är önskvärt att tjockleken hos den homogena ringen 12 hos friktionsringen 1, d v s avståndet mellan dess inre perifera yta 15 och dess mellan utskotten anordnade perifera yta 14, i stort motsvarar avståndet.mellan friktionsringens 3 inàtriktade perifera yta och avståndet med vilket rullarna 31 utskjuter ifrån denna sistnämnda yta. På detta vis erhålles en enhet med väsentligen samma inre diameter. Den totala längden av ut- skotten 11, 12 (lf) motsvarar väsentligen avståndet (lh) mellan löphjulet 2 och axeln 4 i det utrymme 5 vari friktionsringen 1 finns inplacerad. Det bör påpekas att dessa senast beskrivna längder enbart exakt överensstämmer med varandra vid en viss givenftemperatur'(TQ, eftersom längdutvidgningskoefficienterna för friktionsringen 1 å ena sidan, och axeln 4 resp löphjulet 2 å andra sidan skiljer sig väsentligen. Längdutvidgnings- koefficienten för materialet i friktionsringen 1 överstiger nämligen väsentligen värdet av längdutvidgningskoefficienten hos materialet i de kringliggande delarna 2, 4.It is desirable that the thickness of the homogeneous ring 12 of the friction ring 1, i.e. the distance between its inner peripheral surface 15 and its peripheral surface 14 arranged between the projections, largely corresponds to the distance between the inwardly directed peripheral surface of the friction ring 3 and the distance from which the rollers 31 project this latter surface. In this way a unit with substantially the same inner diameter is obtained. The total length of the projections 11, 12 (1f) substantially corresponds to the distance (1h) between the impeller 2 and the shaft 4 in the space 5 in which the friction ring 1 is located. It should be noted that these last described lengths only correspond exactly to each other at a certain given temperature '(TQ, since the length expansion coefficients of the friction ring 1 on the one hand, and the shaft 4 and the impeller 2 on the other hand differ significantly. The length expansion coefficient of the material in the friction ring 1 namely substantially exceeds the value of the coefficient of longitudinal expansion of the material in the surrounding parts 2, 4.

Uppfinningen fungerar på följande vis. Vid låga temperaturer (~T@ är den radiella.maximala höjden hos friktionsringen 1 (lg mindre än vad utrymmet (lh) är i utrymmet vari friktionsringen 1 finns inmonterad. Detta innebär att löphjulet 2 vid rörelse enbart, i stort sett, påverkas av viskösa krafter från smörj- medlet i vilket det befinner sig. När så temperaturen i växellådan efter en viss tids användning stiger, sjunker viskositeten hos smörjmedlet i enlighet med vad som tidigare beskrivits. Samtidigt påverkas friktionsringen 1 av den förhöjda temperaturen och tack vare högre längdutvidgnings- koefficient kommer den att tillväxa snabbare än vad som är fallet för utrymmet (lh) i vilket den befinner sig. vid en viss given temperatur T1 (exempelvis 40°C) kommer friktionsringen att ha tillväxt så mycket att dess radiella maximala längd (lQ överensstämmer med det radiella avståndet i utrymmet (lh). När så temperaturen ökar ytterligare (T>TQ kommer friktionsringen “w (1 468 139 5 att börja utverka en radiell kraft i utrymmet mellan löphjulet 2 och axeln 4. Ju högre temperatur, desto högre kraft eftersom tillväxttakten för friktionsringen i utrymmet är högre än kringliggande detaljer. Tack vare denna radiella kraft som alstras av friktionsringen 1 utövas ett visst bromsmoment på löphjulet 2, ett bromsmoment som förhindrar att hjulet löper för lätt och därmed eliminerar uppkomsten av det oönskade skramlet.The invention works in the following way. At low temperatures (~ T @), the radial.maximum height of the friction ring 1 (1g) is less than the space (1h) is in the space in which the friction ring 1 is mounted. This means that the impeller 2 is only substantially affected by viscous movement when moving. When the temperature in the gearbox rises after a certain period of use, the viscosity of the lubricant decreases according to what has been previously described.At the same time, the friction ring 1 is affected by the elevated temperature and thanks to a higher coefficient of longitudinal expansion it will grow faster than is the case for the space (lh) in which it is located, at a given temperature T1 (for example 40 ° C) the friction ring will have grown so much that its radial maximum length (IQ corresponds to the radial distance in space (lh). When the temperature increases further (T> TQ, the friction ring w (1 468 139 5 will start to produce a radial force in the space between on the impeller 2 and the shaft 4. The higher the temperature, the higher the force because the growth rate of the friction ring in the space is higher than the surrounding parts. Thanks to this radial force generated by the friction ring 1, a certain braking torque is exerted on the impeller 2, a braking torque which prevents the wheel from running too easily and thus eliminates the occurrence of the unwanted rattling.

Den radiella maximala längden (lg hos friktionsringen får utväljas med avseende på dess längdutvidgningskoefficient i förhållande till de omgivande materialen och optimeras så att' de båda radiella längderna (lﬂ lm) är lika vid en temperatur T1som är bestämd med avseende pá normal driftstemperatur (~T9 för växellådan, sá att en optimal bromsverkan erhålls vid denna normala drifttemperatur (~T2). Valet av en termoplast är icke enbart fördelaktigt med tanke på tillverkning och längdutvidg- ningskoefficient utan också med hänsyn till att det härvid erhålles goda nötningsegenskaper.The radial maximum length (lg of the friction ring may be selected with respect to its length expansion coefficient in relation to the surrounding materials and optimized so that the two radial lengths (l m lm) are equal at a temperature T1 determined with respect to normal operating temperature (~ T9 for the gearbox, so that an optimum braking effect is obtained at this normal operating temperature (~ T2) .The choice of a thermoplastic is not only advantageous in terms of manufacture and coefficient of expansion, but also in view of the fact that good abrasion properties are obtained.

Fackmannen inser att uppfinningen ej är begränsad till ovan angivna exempel utan kan varieras inom ramarna för de efter- följande patentkraven. Således är det ej nödvändigt att utforma friktionsringen 1 i en enda enhet utan det är tänkbart att det vid vissa situationer kan vara mer lämpat att exempelvis kombinera en metalldel med en termoplast för att bygga upp friktionsringen, exempelvis.en;inre metallring 12 vid vilken det yttre termoplastskikt 11 finns angjort. Vidare är den visade kombinationen av friktionsring och nållager ej be- gränsande för uppfinningen. Det är möjligt att kombinera en helt homogen friktionsring 1 (utan utskott 11) med två vid sidan därom anbringade nållagerdelar. Slitsen 13 är naturligt- vis också enbart en föredragen utföringsform. Det visade exemplet är föredraget utifrån den förutsättningen att nållag- ret 3 är en önskvärd redan existerande detalj. I vissa fall är det dock möjligen att föredra att nållagret 3 och friktions- ringen 1 integreras redan vid tillverkningen, varvid lämpligen hállardelen 30 och friktionsringen 1 utgör en integrerad enhet. 468 139 6 Även om uppfinningen beskrivits i samband med växellådor för fordon inser fackmannen att även andra användningsområden, typ växellådor för större fasta maskiner, m m, är möjligt. el; 1./Those skilled in the art will appreciate that the invention is not limited to the above examples but may be varied within the scope of the appended claims. Thus, it is not necessary to design the friction ring 1 in a single unit, but it is conceivable that in certain situations it may be more suitable to combine, for example, a metal part with a thermoplastic to build up the friction ring, for example an inner metal ring 12 in which it outer thermoplastic layer 11 is indicated. Furthermore, the combination of friction ring and needle bearing shown is not limiting of the invention. It is possible to combine a completely homogeneous friction ring 1 (without projection 11) with two needle bearing parts arranged next to it. The slot 13 is of course also only a preferred embodiment. The example shown is preferred based on the premise that the needle bearing 3 is a desirable pre-existing detail. In some cases, however, it is possible to prefer that the needle bearing 3 and the friction ring 1 are integrated already during manufacture, whereby the holder part 30 and the friction ring 1 form an integrated unit. 468 139 6 Although the invention has been described in connection with gearboxes for vehicles, the person skilled in the art realizes that other areas of use, such as gearboxes for larger fixed machines, etc., are also possible. el; 1. /

Claims

4-68 159 Claims 1. A method for preventing rattling and associated inconveniences, between interlocking gears, or similar device, primarily with respect to the nature in which the device is intended to operate within a given temperature range (Th- 13) and using a lubricant whose viscosity in the upper range (around Ta) is less than the viscosity in the lower temperature range (around TQ, a friction ring (1) being arranged between an impeller (2) and a shaft (4), characterized in that said ring (1) consists at least in part of radially extending means (11) which, at least together with the base portion (12) at which it is optionally arranged, at least in radial direction (lf) at a temperature rise from TO to Ta grows faster than the radial distance (lg in the space where the friction ring (1) is arranged, dl, / dT> dl¶ / dT, so that the friction ring at the higher temperature T2 produces a greater radial force between the shaft (4) and the wheel (2) than at the lower temperature TO.

Method according to claim 1, characterized in that the friction ring (1) is arranged at the shaft (4) in an integrated manner together with a bearing (3).

Method according to claim 2, characterized in that the arrangement is primarily intended for gearboxes, preferably gearboxes for vehicles, and that the maximum radial distance (1h), of the friction ring (1), at a certain given temperature (T1) is equal to said radial distance in the gap (IQ, wherein said temperature T1 is higher than¶% and lower than T2.

A method according to claim 3, characterized in that T1 exceeds 0 ° C and preferably below 80 ° C. A method according to claim 4, characterized in that the temperature T1 is to be found in the range 20-60 ° C and in a preferred case the range is 40 ° C + - 10 ° C. Friction ring for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it comprises an annular element (1) which at least at parts of the radial cross-section having a maximum thickness contains an agent whose coefficient of longitudinal expansion within a given temperature range. ïë exceeds the coefficient of longitudinal expansion of the material at which said ring is intended to be arranged. Friction ring according to claim 6, characterized in that the coefficient of longitudinal expansion, ("T1 -" T2) / "¶¶, exceeds 20x10 * for ATs (¶ë-TQ is 1 ° C and that said material is preferably a polymer Friction ring according to claim 7, characterized in that the friction ring comprises an annular base portion (12) in which radially inwardly or outwardly directed projecting members (11) are arranged. claim 8, characterized in that the friction ring (11, 12) consists of a homogeneous flexible material, preferably a thermoplastic such as polyamide, and in that the ring is provided with a slot (13) 10. Bearing, preferably a needle bearing, characterized in that it is arranged in combination with a friction ring (1) according to any one of the preceding claims.