SE468915B - Planetvaexelmekanism med tvaa hastigheter - Google Patents

Description

O\ CO XÛ ...x 2 Med hänsyn till det ovanstående skulle det vara fördelaktigt att åstadkomma en tillförlitlig tvåhastighetsplanethjulmekaxxism som skulle undvika såväl användning av ett dyrbart och utrymmes- krävande förskjutningskraftaggregat som användning av ett dyrbart friktionskopplingsaggregat. För att öka driftlivslängden hos sol- och planethjulen skulle det dessutom vara fördelaktigt att kon- struera. och anordna elementen. i mekanismen på så sätt att de överför vridmoment i dubbla banor då de används under huvuddelen av tiden i ett arbetssätt med en första hastighet och överför vridmoment i en enda bana i ett mindre använt arbetssätt med en andra hastighet.

Det skulle dessutom vara önskvärt att åstadkomma ett kom- pakt, hydrauliskt manövrerat organ för att förskjuta ringhjulet i planetväxelmekanismen positivt i. åtminstone enï axiell riktning mellan dess båda arbetssätt.

Föreliggande uppfinning är inriktad på att undanröja. ett eller flera av de ovan angivna problemen.

Närmare bestämt avser föreliggande uppfinning en planet- växelmekanism med två hastigheter och av typen som har ett sol- hjul, ett ringhjul, en planethållare och ett flertal planethjul som är roterbart uppburna av' planethållaren och är operativt förbundna med solhjulet och ringhjulet, jämte ett omgivande hus.

Denna planetväxelmekanism utmärks därav, att den innefattar en till huset kopplad stationär koppling, en roterbar koppling som är inkopplad för att vrida sig med solhjulet, en ringformig kolv som är fram- och återgående kopplad till huset och belägen nära ringhjulet, första organ för att pressa ringhjulet i en första riktning i längdriktningen bort från den stationära kopplingen och till ingrepp med den roterbara kopplingen, och andra organ för att pressa ringhjulet i en andra riktning i längdriktningen bort från den roterbara kopplingen och till ingrepp med den stationära kopplingen, varvid åtminstone det ena av de första och andra organen inkluderar organ för att positivt hydrauliskt om- ställa den ringformiga kolven och ringhjulet axiellt.

Fördelar med föreliggande uppfinning kommer att bli uppen- bara med hänvisning till bifogade ritningar och den följande beskrivningen, varvid fig 1 visar en schematisk tvärsektionsvy av en 'tvåhastighetsplanetväxelmekanisn1 sonx är' utformad i. enlighet fÉ-ßíš CJ15 3 med en första utföringsform av föreliggande uppfinning och fig 2 är en i större skala visad delvy som är likartad fig 1 men som endast visar en andra utföringsform av föreliggande uppfinning.

Med hänvisning till fig l ser man att en tvåhastighetspla- netväxelmekanism eller transmission 10 inkluderar ett hus 12 som är begränsat av ett delvis visat hölje 14 på vänster sida, en ringformig hållare 16 i mitten och ett ändlock 18 på höger sida, vilka är frigöringsbart sammanhållna på det vanliga sättet. Hål- laren 16 har ett inre cylindriskt lopp 20 och en ringformig plan ändyta 22 vid loppets högra ände, och ändlocket 18 har ett inre cylindriskt lopp 24 som har större diameter än loppet 20 och som väsentligen ansluter sig till ändytan 22. Ändlocket 18 begränsar också en radiellt utåt vänd cylindrisk yta 25 och en ändvägg 26 som förbinder loppet 24 och ytan 25 och som därvid bildar en ringformig slits 27 för mottagning av en kolv. Vidare inkluderar ändlocket 18 en stationär koppling eller ett inre ringhjul 28 som har ett flertal invändiga tänder 29 med på lämpligt sätt lutande och rundade ändytor 30 på inom tekniken känt sätt. Ändlocket har också en rörformig del 32 med reducerad diameter, vilken del har ett cylindriskt, avsmalnande rullagersäte 34 och ett cylindriskt tätningssäte 36 i sidled utåt därifrån.

Planetväxelmekanismen 10 inkluderar en cylindrisk utgångs- trappaxel 38 med en större del 40 till vänster sett på ritningen, en cylindrisk mittdel 42 med reducerad diameter och begränsande en ringformig axialtryckyta 44 däremellan, och en spline-försedd utgångsdel 46 med ytterligare reducerad diameter och begränsande en annan ringformig axialtryckyta 45 däremellan. Ett ingångskugg- hjul 50 är roterbart lagrat på mittdelen medelst ett par nål- lageraggregat 52, och under användning i verkligheten drivs detta kugghjul av ett överföringskugghjul 54 som i sin tur drivs av en icke visad flerhastighetstransmission av godtycklig konventionell typ.

En roterbar koppling 56 är frigöringsbart fäst vid ingångs- kugghjulet 50, i detta fall medelst ett flertal fästaggregat 58, på vilka ett exempel är visat. Den roterbara kopplingen inklude- rar ett inre ringhjul eller en spline 59 som har ett flertal invändiga tänder 60. Tänderna 60 står i kontinuerligt ingrepp med ett yttre ringhjul eller en spline 61 som har ett flertal ut- 4 vändiga tänder 62. Det utvändiga ringhjulet 61 är en integral del av ett ingångssolhjul 64 som har ett flertal kuggtänder 66. Den roterbara kopplingen 56 har också ett flertal utvändiga tänder 68, av vilka var och en har lutande och rundade ändytor 70 av standardtyp.

Planetväxelmekanismen 10 inkluderar också ett ringhjul 72, en planethållare 74 och ett flertal planethjul 76 som är roter- bart lagrade på hållaren medelst ett korresponderande flertal nållageraggregat 78, av vilka ett exempel är åskådliggjort. Varje planethjul 76 har ett flertal tänder 80 som står i kontinuerligt ingrepp med ett flertal invändiga tänder 82 på ringhjulet 72 och de utvändiga tänderna 66 på solhjulet 64. Den vänstra änden på ringhjulets tänder 82 är också försedd med konventionella lutande och rundade ändytor 84 för att lätta på ingreppet, och ringhjulet har ett flertal utvändiga tänder 86, vilkas högra ände är försedd med konventionella lutande och rundade ändytor 88. Ett ringfor- migt, radiellt utåt vänt spår 90 är bildat i omkretsen på ring- hjulet 72 och är anordnat att mottaga ett par halvcirkelformiga axialtryckplattor 92. I Planethållaren 74 har ett flertal invändiga kopplingständer 94 för låsingrepp med ett flertal utvändiga kopplingständer 96 på ett mellanelement 98. Mellanelementet har en invändig spline 100 som oroterbart ingriper med en utvändig spline 102 på axelut- gångsdelen 46 samt har ett radiellt utåt vänt säte 104 för mot- tagning av ett avsmalnande rullageraggregat 106 på sig. Lager- aggregatet 106 och ett annat likartat lageraggregat som inte är visat men som är beläget mellan höljet 14 och den vänstra änden på den förstorade delen 40 på utgångsaxeln på konventionellt sätt uppbär roterbart i praktiken axeln 38, ingångskugghjulet 50 med den korresponderande roterbara kopplingen 56, samt mellanelemen- tet 98 för vridning kring en gemensam mittaxel 108. En utgångs- fläns 110 står i oroterbart ingrepp med ifrågavarande yttre splines 102 och är frigöringsbart fixerad vid änden på utgångs- axeln 38 medelst ett konventionellt gängat fästorgan lll som endast är' delvis visat. När fästorganet är fixerat i läge är utgångsflänsen 110 anpressad mot mellanelementet 98 så att detta tvingas mot utgångsaxelns axialtryckyta 48 genom en mellanaxial- tryckbricka 112. En axialtryckbricka eller ring 113 är belägen rr 5 mellan mellanaxialtryckbrickan 112 och solhjulet 64, och en annan axialtryckbricka eller ring 114 är belägen mellan axialtryckytan 44 och ingångskugghjulet 50, varigenom solhjulet och ingångs- kugghjulet blir axiellt innehållna mellan axialtryckytorna 44 och 48. En konventionell tätningsring 115 är belägen mellan husets 12 rörformiga del 32 och den yttre flänsen 110, och ett likartat tätningsorgan är anordnat vid den motsatta änden på utgångsaxeln, ehuru det inte är visat, och begränsar därvid ett väsentligen tillslutet fack eller en kammare 116 i huset 12.

I enlighet med en aspekt av föreliggande uppfinning inklude- rar planetväxelmekanismen 10 första organ 118 för att kontinuer- ligt, fjädrande eftergivande, och mekaniskt anpressa ringhjulet 72 i en första riktning eller riktning åt vänster i sin längd- riktning bort från den stationära kopplingen 28 och till ett läge för ingrepp med det yttre ringhjulet 68 i den roterbara koppling- en 56. Nämnda första organ 118 inkluderar en kompressibel fjäder- anordning 115 med ett ringformigt plattorgan 120 som begränsar ett flertal på periferiellt avstånd från varandra anordnade cy- lindriska fickor 122 som är parallella med mittaxeln 108 och som är anordnade att mottaga ett korresponderande flertal kompres- sionsfjädrar 124, på vilka ett exempel är visat. Plattorganet 120 har en ändyta 126 som står i kontinuerligt anliggningsingrepp med axialtryckplattorna 92 samt ett inre cylindriskt lopp 128 som har något större diameter än den yttre omkretsen på ringhjulet 72.

Vid den ena änden har fjädrarna 124 sitt säte mot botten på de respektive fickorna, och vid den andra har de sitt säte mot en ringformig sätesyta 130 i husets ändlock 18.

Vidare finns andra organ 132 för att selektivt och hydrau- liskt pressa ringhjulet 72 i en andra riktning eller åt höger i längdriktningen bort från den roterbara kopplingen 56 och till ett läge för ingrepp med den stationära kopplingen 28 i motverkan mot kraften som utövas av fjädrarna 124. Nämnda andra organ 132 inkluderar en ringformig trappkolv 134 som står i fram- och till- bakagående samt tätande anliggning mot loppen 20 och 24 i huset 12 och som därvid begränsar en första ringformig kammare 136 däremellan, vilken kammare kan sättas under tryck, jämte en kanal 137 som står i förbindelse med nämnda kammare samt en Valbar första källa för hydraultryck 138 på reglerat sätt. Närmare be- Q\ OD 91.5 6 stämt är trappkolven 134 begränsad av en centralt anordnad cylin- drisk hylsa 140, en radiellt utåt förlöpande kolvflänsände 142 och en radiellt inåt förlöpande axialtryckflänsände 144. Dessa tre integralt sammanhörande delar är alla kompakt innehållna i huset 12 och omsluter därvid nära ringhjulet 72 och den kompres- sibla fjäderanordningen 119.

Dessutom finns tredje organ 146 för att selektivt och hyd- rauliskt pressa kolven 134 i den första eller vänstra riktningen, sett enligt ritningen, till ett tillbakadraget läge med anslags- ingrepp med den ringformiga ytan 32 på hållaren 16. Eftersom den fram och tillbaka rörliga kolven 134 står i tätande ingrepp med både loppet och den cylindriska ytan 25 på huset 12 är en andra ringformig kammare 148, som kan sättas under tryck, bildad vid den andra änden av den kolvmottagande slitsen 27. En annan kanal 150 sätter den andra kammaren 148 i förbindelse med en Valbar andra källa 152 för hydraultryck på ett reglerat sätt.

Industriellt kan uppfinningen tillämpas enligt följande.

I drift kan planetväxelmekanismen 10 användas i ett fordon nedströms från. en, konventionell och, reversibel flerhastighets- transmission, inte visad. Huvuddelen av 'tiden är' planetväxel- mekanismen anordnad i ett arbetssätt med direktdrivning, varvid ringhjulet 72 är anbragt till vänster såsom är visat i fig 1. I det arbetssättet i den första utföringsformen förekommer antingen ett mycket lågt hydraultryck eller avsaknad av medietryck i den första källan 138 och den första kammaren 136 samt en första på förhand vald hydraultrycknivå, t ex ca 2070 kPa (300 psi) i den andra källan 152 och den andra kammaren 148 som står i förbin- delse därmed. Kolven 134 förs således hydrauliskt axiellt åt vänster, sett enligt ritningen, till ett helt tillbakadraget läge mot husets 12 ändyta 22, och kraften hos kompressionsfjädrarna 124 anpressar tvångsmässigt ringhjulet åt vänster. Kraften hos fjädrarna överförs genom det ringformiga plattorganet 120 och axialtryckplattorna 92 så att ringhjulet hålls åt vänster i in- grepp med tänderna 69 och 82. Således bringas ingångskugghjulet 50 och ringhjulet 72 att vrida sig tillsammans, och eftersom sol- hjulet 64 alltid står i förbindelse med ingångskugghjulet genom de ingripande tänderna 60 och 62 kommer solhjulet och ringhjulet att vrida sig såsom en enhet. Härigenom erhålls en direktdrivning 4-68 91.5 7 eller reducering 1:1 med en fördelaktigt ringa andel av det totala vridmomentet förd genom solhjulet och en förhållandevis stor andel av det totala vridmomentet förd genom ringhjulet.

När man önskar driva planetväxelmekanismen 10 i arbetssättet med varvtalsreducering sänks medietrycket till ett mycket lågt tryck eller till avsaknad av tryck i den andra tryckkällan 152 och den andra kammaren 148, varjämte tryck reglerbart förs till den första tryckkällan 138 och den första kammaren 136 för att undanröja den åt vänster riktade kraften hos kompressionsfjädrar- na 124 på kolven 134. Företrädesvis är den andra på förhand valda trycknivån, som matas till den första kammaren 136, lägre än den första på förhand valda trycknivån, som matats tidigare till den andra kammaren 148, t ex ca 690 kPa (100 psi). Därpå pressas kolven åt höger, sett enligt ritningen, och åstadkommer därvid en åt höger riktad rörelse hos axialtryckplattorna 92 och de rundade ändytorna eller framkanterna 88 på ringhjulets tänder 86 så att de approximativt ingriper med de korresponderande rundade änd- ytorna 30 på de stationära reaktionständerna 29.

När man önskar återgå till arbetssättet med direktdrivning sänks trycket till antingen ett mycket lågt 'värde eller till avsaknad av tryck i den första kammaren 136 under det att den andra kammaren 148 sätts under tryck vid den första på förhand valda trycknivån. Detta medför snabb axiell förskjutning av kol- ven 134 till dennas helt tillbakadragna läge åt vänster så att axialtryckflänsänden 144 förskjuts axiellt bort från axialtryck- plattorna 92, varvid. kraften hos kompressionsfjädrarna 122 är tillräcklig för att anpressa de rundade ändytorna eller fram- kanterna 84 på ringhjultänderna 82 på så sätt att de ingriper med de rundade framkanterna 70 på kopplingständerna 69. Eftersom kompressionsfjädrarna inte behöver dra tillbaka kolven tas ingen kraft därifrån som skulle kunna erfordras för att förskjuta me- diet radiellt utåt från den första kammaren 136. Såsom följd av detta gäller att om en tillfällig anliggning av ändarna på tän- derna 98 och 82 mot varandra inträffar kan kompressionsfjädrarna förhållandevis snabbt pressa ringhjulet till ingrepp vid den avsedda rotationsvarvtalsskillnaden däremellan.

I en utföringsform av föreliggande uppfinning hade huvudele- menten i planetväxelmekanismen 10 följande antal tänder: llßåš 915 ringhjultänder 82 = 82 tänder planetväxeltänder 80 = 24 tänder solhjultänder 66 = 34 tänder Med de ovan nämnda antalen tänder blir reduceringsförhållan- det mellan varvtalet hos ingångskugghjulet 50 och utgångsplanet- hållaren 74 och/eller den därmed fixerade utgångsaxeln 38 lika med 3,4l:l. Med ringhjulet 72 anbragt till höger om läget som är visat på ritningen samt i en ansluten relation till huset 12 medför denna reducering förhållandevis låg hastighet eller kryp- hastighet hos fordonet. Exempelvis skulle fordonet kunna. vara försett med en tillsats såsom en snöslunga eller en vägsopanord- ning eller liknande, ehuru detta inte är visat här. I detta mind- re ofta använda arbetssätt passerar allt ingångsvridmoment i en enda bana genom solhjulet 64.

I arbetssättet med direktdrivning och med ringhjulet 72 an- bragt åt vänster, sett enligt ritningen, uppdelas ingångsvrid- momentet i två delar. Med de ovannämnda tandsambanden överförs ca 70% av ingångsvridmomentet genom ringhjulet 72, medan återstoden eller 30% överförs genom solhjulet 64. När man således kör for- donet med en något högre markhastighetsnivå under större delen av tiden överför solhjulet endast en del av det totala vridmomentet, varigenom planetväxelmekanismen 10 kan konstrueras mera ekono- miskt.

Om hydraultrycket i källan 138 som leder till kolvkammaren 136 oväntat skulle gå förlorat då fordonet körs i arbetssättet med krypning kommer ringhjulet 72 att tvångsmässigt pressas åt vänster av fjäderanordningen 119 till arbetssättet med direkt- drivning. Detta är bättre än att man kommer in i ett arbetssätt med. varvtalsreducering därför att det sistnämnda skulle kunna medföra en alltför allvarlig eller inte önskvärd retarderingstakt från den normala, snabbare körhastigheten.

En planetväxelmekanism 10' enligt en andra utföringsform är visad i fig 2. Element som är likartade de element som har be- skrivits i anslutning till utföringsformen enligt fig l har samma hänvisningsbeteckning med ett primtecken tillagt.

Den andra utföringsformen skiljer sig från den första ut- föringsformen på så sätt att anordningen med kompressibel fjäder har tagits bort och genom att ringhjulet 72' förskjuts axiellt 'X 'Ia *P 8 915 \ .Å L v. -r 1.; 9 enbart genom att man sätter den första kammaren 136' eller den andra kammaren 148' under hydraultryck. Närmare bestämt har den ringformiga kolven 134 ett inre cylindriskt lopp 154 och ett cylindriskt lopp 156 med större diameter omedelbart därintill och begränsande en ringformig axialtryckyta 158 mellan dem. Ett ringformigt spår 160 öppnar sig radiellt inåt i loppet 156, och en konventionell, slutbar hållarring 162 är anbragt i spåret. I detta fall är paret halvcirkelformiga axialtryckplattor 92', som är invändigt hopkopplade i ringhjulspåret 90', utvändigt inne- hållna. mellan axialtryckytan 158 och en härdad axialtryckring 164 som hålls fast på plats av låsringen 162.

Den andra utföringsformen kan utnyttjas industriellt på följande sätt.

Då utföringsformen enligt fig 2 är i drift föreligger nor- malt ett hydraultryck lika med ca 2070 kPa (300 psi) i den andra kammaren 148', varjämte inget tryck finns i den första kammaren 136', varför den ringformiga kolven 134' och ringhjulet 72' pres- sas tvångsmässigt åt höger för arbetssättet med direktdrivning. I detta arbetssätt står de invändiga ringhjultänderna 82' i ingrepp med kopplingständerna 69', varvid ringhjulet vrider sig såsom en enhet med solhjulet 64' såsom man kan tänka sig om man studerar fig 1.

För att erhålla varvtalsreduceringsförhållandet sänker man hydraultrycket mot noll i den andra kammaren 148' och höjer det till en likartad nivå på 2070 kPa i den första kammaren 136'.

Detta medför att den ringformiga kolven 134' och ringhjulet 72' pressas kollektivt åt höger, sett enligt fig 2, 'varigenonn de utvändiga tänderna 86' på ringhjulet bringas att ingripa tvångs- mässigt med de stationära kopplingständerna 29' på sätt som också har diskuterats generellt ovan.

Den andra utföringsformen är mera ekonomisk i sin konstruk- tion och lättare att montera ihop eftersom ingen mekanisk fjäder- anordning ingår däri. Den har också fördelen att utnyttja för- hållandevis höga krafter i båda ingreppsriktningarna för kopp- lingständerna, under det att i. den första utföringsformen in- greppskrafterna som enbart hörde ihop med den kompressibla fjä- deranordningen 19 var betydligt lägre. I fallet att trycket skulle falla bort i den ena eller andra av påverkningskamrarna C-“s CO C: "l 10 136' och 148' kommer planetväxelmekanismen lO' att kvarstå i samma arbetssätt pga den fasthållande friktionen mellan tänderna 29', 86' och 69', 82'.

Andra aspekter, ändamål och fördelar med denna uppfinning kan erhållas från ett studium av ritningarna, beskrivningen och de bifogade patentkraven. w

Claims (10)

_4168 915 11 PATENTKRAV

1. Planetväxelmekanism (10) med två hastigheter och av typen som har ett solhjul (64), ett ringhjul (72), en planet- hållare (74) och ett flertal planethjul (76) som är roterbart uppburna av planethållaren (74) och är operativt förbundna med solhjulet (64) och ringhjulet (72), jämte ett omgivande hus (12), k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en till huset (12) kopplad stationär koppling (28), en roterbar koppling (56) som är inkopplad för att vrida sig med solhjulet (64), en ringformig kolv (134) som är fram- och återgående kopplad till huset (12) och belägen nära ringhjulet, första organ (118/l48',l52') för att pressa ringhjulet (72) i en första riktning i längdriktningen bort från den stationära kopplingen (28) och till ingrepp med den roterbara kopplingen (56), och andra organ (l32,l36',l38') för att pressa ringhjulet (72) i en andra riktning i längdriktningen bort från den roterbara kopplingen (56) och till ingrepp med den stationära kopplingen (28), varvid åtminstone det ena av de första och andra organen (118/148',152 och 132/l36',138') inkluderar organ (l36,l38/l48',l52) för att positivt hydrauliskt omställa den ringformiga kolven (134) och ringhjulet (72) axiellt.

2. Planetväxelmekanism (10) enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den ringformiga kolven (134) väsent- ligen omsluter ringhjulet (72) och är ansluten så att den rör sig fram och tillbaka med detta medelst en axialtryckplatta (92').

3. Planetväxelmekanism (10) enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den ringformiga kolven (134) tillsam- mans med huset (l2) begränsar första och andra kamrar (148', 136'), att de första organen (148',l52') inkluderar organ (152') för att reglerbart sätta den första kammaren (l48') under tryck, och att de andra organen (l36',l38') inkluderar organ (138') för att reglerbart sätta den andra kammaren (136') under tryck.

4. Planetväxelmekanism (10) enligt krav 1, k ä n n e - 463 915 12 t e c 1: n a d därav, att det andra av de första och andra organen (118/l48',l52' och 132/l36',138') inkluderar ett kompressibelt fjäderorgan (119).

5. Planetväxelmekanism (10) enligt krav 4, k ä n n e - 't e c ]< n a d. därav, att det ena av de första och andra organen (l18,132) inkluderar hydraulorgan (136,137,l38) för att hydrauliskt omställa och skjuta ut den ringformiga kolven (134) axiellt i motverkan mot det kompressibla fjäderorganet (119).

6. Planetväxelmekanism (10) enligt krav 5, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den inkluderar ett tredje organ (146) för att hydrauliskt dra tillbaka den ringformiga kolven (134) och för att tillåta snabbt ingrepp mellan ringhjulet och den roterbara kopplingen (56) medelst det kompressibla fjäder- organet (119).

7. Planetväxelmekanism (10) enligt krav 6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den ringformiga kolven tillsammans med huset (12) begränsar en första kammare (136) och att hydraulorganen (136,137,l38) inkluderar organ för att valbart trycksätta den första kammaren och omställa den. ringformiga kolven i den andra riktningen.

8. Planetväxelmekanism (10) enligt) krav 7, vari. huset (12) och den ringformiga kolven (134) begränsar en andra kammare (148) och det tredje organet (146) inkluderar organ (150,152) för att valbart sätta den andra kammaren (148) under tryck och för att omställa den ringformiga kolven i den första riktningen.

9. Planetväxelmekanism (10) enligt krav 8, k ä n n e - t e c 1: n a d. därav, att det andra av de första och andra organen (118,132) inkluderar en tryckplatta (92) kopplad till ringhjulet och påverkad av kolven (134) enbart i dennas andra rörelseriktning.

10. Planetväxelmekanism (10) enligt krav 9, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det kompressibla fjäderorganet (119) inkluderar en ringformig platta (120) som begränsar ett flertal fickor (122) och en i var och en av fickorna innehållen tryck- fjäder (124) och att plattorganet har sitt säte :mot tryck- plattan (92).