SE505342C2 - Kugghjulsväxellåda samt växellådsserie för fordon - Google Patents

Description

w! ' .p 505 342 z byggnad. En grundväxel arbetar- med flera kugghjulssteg' mellan mellanaxeln och den utgående axeln. Vid ett av dessa kugghjulssteg är för kugghjulet på mellanaxeln anordnat det mindre antalet kuggar gentemot kuggantalet hos det därmed i ingrepp stående kugghjulet på huvudaxeln, som i detta fall sitter som ett frilöpande hjul på den utgående axeln. Före grundväxeln är i kraftflödet inkopplade två såsom växelkonstanter använda kugghjulssteg, vilka växelvis är inkopplingsbara. mellan den ingående axeln och. mellanaxeln för åstadkommande av en drivande förbindelse.

Dessa bägge kugghjulssteg uppvisar samma kuggsumma, d v s summan av de bägge kuggantalen i det ena kugghjulssteget är lika med summan av de bägge kuggantalen i det andra kugghjulssteget.

Enligt uppfinningen möjliggörs först och främst en första växeltyp A i en växellådsserie, vid vilken det tillåtliga ingående vridmomentet är ökat i förhållande till basväxeln och den långsam- mare av de bägge som växelkonstant vid basväxeln använda kugghjuls- stegen är utbytt mot ett kugghjulssteg, vid vilket det på mellan- axeln belägna kugghjulet har det mindre antalet kuggar gentemot det i ingrepp därmed stående kugghjulet på huvudaxeln, som i detta fall sitter på den ingående axeln. Till följd härav används denna växelkonstant numera till bildande av den näst högsta utväxlingen i grundväxeln, alltså mellan varvtalet hos den ingående axeln och varvtalet hos den utgående axeln, liksom också åstadkommande av den lägsta utväxlingen hos grundväxeln.

Enligt uppfinningen möjliggörs dessutom en ytterligare växel- lådstyp B, vid vilken det tillåtliga ingående vridmomentet är ökat gentemot växellådstypen A och också det på mellanaxeln belägna kugghjulet i det andra för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln och mellanaxeln använda kugghjulssteget uppvisar det mindre antal kuggar gentemot det i ingrepp därmed stående kugghjulet på huvudaxeln. Det snabbare av de bägge som växelkonstant arbetande kugghjulsstegen används sedan i sin tur för åstadkommande både av den näst högsta och den lägsta utväxlingen hos grundväxeln, alltså mellan varvtalen hos den ingående och den utgående axeln.

Hopparningen av kugghjulen i den "snabbare" växelkonstanten i växellådstypen A och vid den mindre snabba växelkonstanten vid växellådstypen B kan vara identisk. ' à* 3 505 342 Enligt uppfinningen möjliggörs en tredje växellådstyp C, vid vilken både det tillåtliga ingående vridmomentet är ökat gentemot växellådstypen B och växellådsutväxlingen för den snabbare växel- konstanten är ökad gentemot den snabbare växelkonstanten hos växellådstypen B.

Enligt uppfinningen uppnås en minsta möjliga mångfald delar därigenom att vid växellådstypen B den långsammare växelkonstanten i enlighet med utväxlingen och det totala kuggantalet är lika med den snabbare växelkonstanten hos växellådstypen A och den snabbare växelkonstanten enligt utväxlingen och det totala kuggantalet är lika med den långsammare växelkonstanten hos växellådstypen C och därför att kugghjulssteget för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan mellanaxeln och den utgående axeln vid växel- lådstyperna B och C beroende på utväxlingen och det totala kuggan- talet kan vara lika med den långsammare växelkonstanten hos växellådstypen A.

Enligt uppfinningen möjliggörs för varje kugghjulsväxellåda, som uppvisar den uppbyggnad som angivits i ingressen till patent- kravet 1, en konstruktionsserie med minst tre växellådstyper.

Den grundläggande uppbyggnaden kan också enligt uppfinningen oberoende därav utvidgas till en serie växellådskonstruktioner, om efter den grundväxel som uppvisar kugghjulsstegen mellan mellan- axeln och den utgående axeln är anordnad ytterligare en efter- följande eller gruppväxellåda i kraftflödet.

Vid serien av växellådskonstruktionen enligt uppfinningen uppnås inom ramen för minsta möjliga mångfald delar att alla tillhörande växellådstyper uppvisar samma växellådshölje, samma växellådsaxlar, samma växelkopplingar (synkron- eller klokopp- lingar) och sånär som på de bägge växelkonstanterna och det ena kugghjulssteget i grundväxeln också samma kugghjul.

Vid serien växellådskonstruktioner enligt uppfinningen uppvisar de tillhörande växellådstyperna samma totala utväxlings- förhållande, samma stegmellanrum eller stegning och samma antal växlingssteg framåt. Vid densamma kan också alla tillhörande växellådstyper växlas enligt samma växelschema, exempelvis enligt det vanliga dubbel-H-schemat vid användning av en tvåstegad grupp- växellåda.

Vid serien växellådskonstruktioner enligt uppfinningen för- skjuter sig utväxlingsintervallet från den ena växellådstypen till t* 1 H :qfnh xx sus 342 4 den andra i riktning mot den "snabbare" så att de högre tillåtliga ingående vridmomenten också kan uthärdas av den efter växellådan befintliga kraftöverföringen (t ex länkaxlar, eventuell fördel- ningsväxellåda, axlar). Den erforderliga totalutväxlingen (icetr - iHA) för fordonet åstadkommas genom en lämplig bakaxelutväxling.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig 1 visar ett växelschema för en sextonväxlad kugghjulsväxellåda enligt uppfinningen, fig 2A visar kraftflödet hos de enskilda växelstegen framåt genom kugghjuls- växellådan i fig 1, i det fall den sistnämnda är dimensionerad i enlighet med växellådstypen Ai.serien växellådskonstruktioner, fig 2B visar kraftflödet hos de enskilda framåtväxlarna genom kugg- hjulsväxellådan i fig 1, då den sistnämnda är utförd i enlighet med en växellådstyp B i serien växellådskonstruktioner, fig 2C visar kraftflödet för de enskilda framåtväxlarna genom kugghjulsväxel- lådan i fig 1 då den sistnämnda är utförd i enlighet med en växellådstyp C i serien växellådskonstruktioner och fig 3 visar ett växelschema enligt vilket alla tre växellådstyperna A-C för kugg- hjulsväxellådan i fig 1 kan växlas.

Under hänvisning till kugghjulsväxellådan i fig 1 skall anges att en ingående axel 4 och en koaxiell utgående axel 5 är anordnade parallellt med en mellanaxel 6. På mellanaxeln 6 sitter vridfast och axiellt oförskjutbart anordnade mellanaxelkugghjul 8, 10, 12, 14 och 16, som står i ingrepp med varsitt huvudaxelkugghjul 7, 9, 11, 13 och 15, vilka samtliga är anordnade som fritt roterbara kugghjul.

Kugghjulen 7 och 8 bildar ett kugghjulssteg K1, vilket används som s k växelkonstant för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln 4 och mellanaxeln 6. Kugghjulen 9 och 10 bildar ett kugghjulssteg K2, som likaså kan användas som en s k växelkonstant av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln 4 och mellanaxeln 6. Huvudaxelkugghjulen 7 och 9 hos de bägge kugghjulsstegen Kl och K2 kan genom en växelkoppling 19 valbart hopkopplas med den ingående axeln 4, varvid kugghjulet 7 är lagrat på den ingående axeln 4 och kugghjulet 9 på den utgående axeln 5.

De i ingrepp med varandra stående kugghjulen 11 och 12 respek- tive 13 och 14 respektive 15 och 16 bildar kugghjulssteg H3, H2 och H1 till en grundväxel, till vilken också hör ett kugghjulssteg HR med ett huvudaxelkugghjul 17 och ett mellankugghjul 18. Mellankugg- I -_.I clylnlt s 505 342 hjulet 18 står i ingrepp både med kugghjulet 16 på mellanaxeln till kugghjulssteget H1 och med det som frilöpande hjul på den utgående axeln 5 sittande huvudaxelkugghjulet 17. Huvudaxelkugghjulen 9 och 11 respektive 13 och 15 är valbart inkopplingsbara med den utgående axeln 5 medelst varsin tillhörande växelkoppling 20, 21. Huvudaxel- kugghjulet 17 i det som backväxel fungerande kugghjulssteget HR är hopkopplingsbart med den utgående axeln 5 via en växelkoppling 22.

Efter grundväxeln är i kraftflödet anordnad en planetväxel- gruppväxel 23 som uppvisar ett med den utgående axeln 5 vridfast förbundet solhjul 24, en med en utgående drivaxel 26 vridfast för- bunden planethjulhållare 25, ett yttre ringhjul 27 samt en kopp- lings- och bromsanordning 28. På planethjulshållaren 25 är vridbart lagrade två med de bägge hjulen 24 och 27 i ingrepp stående pla- nethjul, varvid ringhjulet 27 i det ena ändläget av anordningen 28 är sammankopplat med en utgående axel 26, varigenom utväxlingen 1:1 hos gruppväxeln 23 åstadkommas. I det andra ändläget av anordningen 28 är ringhjulet 27 ovridbart fixerat gentemot växel- lådshöljet 29 till kugghjulsväxellådan och därmed är i gruppväxeln 23 inkopplad en utväxling som är större än 1.

Växellådstyperna A-C skiljer sig endast genom utväxlingarna hos ett eller två av kugghjulsstegen Kl, K2 och H3. Vid Växellåds- typen A är kuggtalet z8 = 31 hos mellanaxelkugghjulet 8 i kugg- hjulssteget K1 mindre jämfört med kuggantalet z7 = 32 hos det tillhörande kugghjulet '7 på. huvudaxeln. Det som växelkonstant använda kugghjulssteget K1 uppvisar alltså en snabbare utväxling.

Däremot är vid det likaså som växelkonstant användbara kugg- hjulssteget K2 kuggantalet zlo = 34 hos mellanaxelkugghjulet 10 större jämfört med kuggantalet z9 = 29 hos det tillhörande huvud- axelkugghjulet 9.

Vid det tredje kugghjulssteget H3 är i sin tur kuggantalet zlz = 27 hos mellanaxelkugghjulet 12 lägre än kuggantalet zll = 34 hos det tillhörande huvudaxelkugghjulet 11, så att kugghjulssteget H3 uppvisar en snabbare utväxling.

Växellådstypen A växlas i enlighet med växelschemat i fig 3, som utgör ett s k dubbelt-H-växelschema. Vid detta schema bildar växellägena 1-2 och 3-4 tillsammans med det gemensamma väljarspåret 30-30 ett första H och växellägena 5-6 och 7-8 ett andra H. Vid en växling av handväxelspaken från det ena H till det andra, alltså vid en passage genom det mellan växellägena 3-4 och 5-6 belägna 505 342 6 avsnittet 31 av väljarspåret 30-30 medelst spaken sker tvångsvis en omkastning av gruppväxellådan 23.

På den motsatt mot växellägena 3-4 belägna sidan av växel- lägena 1-2 befinner sig dessutom ett växelläge R för två utnyttjade backväxelsteg.

När växelspaken förs till läget 1L för den lägsta växeln inkopplas huvudaxelkugghjulet 9 hos det långsammare kugghjulsväxel- steget K2 genom växelkopplingen 19 med den ingående axeln 4 och huvudaxelkugghjulet 15 i kugghjulssteget H1 sammankopplas med den utgående axeln 5 via växelkopplingen 21. I läget 1L befinner sig gruppväxeln 23 i sitt läge för utväxling större än 1. Genom manövrering av en handströmställare är en växling till läge 1S möjlig varigenom huvudkuggaxelkugghjulet hos det snabbare kugg- hjulssteget Kl kopplas till den ingående axeln 4 medan kugghjuls- steget H1 fortfarande förblir inkopplat.

Vid manövrering av växelspaken till läget 2L kopplas huvud- axelkugghjulet 13 i. kugghjulssteget. H2 via växelkopplingen 21 samman med den utgående axeln 5 och huvudaxelkugghjulet 9 i det långsammare kugghjulssteget K2 kopplas till den ingående axeln 4.

En växling till det snabbare kugghjulssteget K1 för iläggning av växeln 2S sker i sin tur med hjälp av handströmställaren.

Vid påverkan av växelspaken till läget 3L kopplas huvudaxel- kugghjulet 9 i det långsammare kugghjulssteget K2 via växelkopp- lingen 19 till den ingående axeln 4 och huvudaxelkugghjulet 11 i kugghjulssteget H3 kopplas till den utgående axeln 5 via växelkopp- lingen 20. En växling till det snabbare kugghjulssteget Kl för iläggning av växeln 3S sker i sin tur via handströmställaren.

Vid påverkan av växelspaken till läget 4L förbinds huvudaxel- kugghjulet 9 i kugghjulssteget K2 via de bägge växelkopplingarna 19 och 20 såväl med den ingående axeln 4 som med den utgående axeln 5 så att utväxlingen 1:1 i grundväxeln mellan den ingående axeln 4 och den utgående axeln 5 inkopplas och totalutväxlingen mellan den ingånde axeln 4 och växellådans utgående axel 26 blir lika med utväxlingen i gruppväxeln 23.

Genom växling av växeln 4S med hjälp av handströmställaren kopplas den ingående axeln 4 sedan till huvudaxelkugghjulet 7 i det snabbare kugghjulssteget K1 via växelkopplingen 19 så att genom det omkastade kraftflödet även kugghjulssteget K2 arbetar med en snabbare utväxling. _ H*W¶ 7 505 342 Vid en manövrering av växelspaken till läget 5L omkastas gruppväxeln 23 i sin utväxling 1:1 medan grundväxeln med till- hörande växelkonstant förs till läget för växeln lL. Detta innebär med andra ord att växellägena 5-6 och 7-8 i det ena H-formade växelschemat genomlöper på känt sätt samma växlingsförlopp som i växellägena 1-2 och 3-4 hos det andra H-formade växelschemat, såsom visats med kraftflödeslinjerna för lägena SL/S till 8L/S i fig 2, varför någon ytterligare beskrivning därav torde vara överflödig.

Medan vid växellådstypen A alltså det ena som växelkonstant använda kugghjulssteget Kl uppvisar en snabbare utväxling (z7/z8) = (32/31), och det andra kugghjulssteget H3, som uppvisar en snabbare utväxling (211/zlz) = (34/27) hör till grundväxeln skiljer sig växellådstypen B från detta genom att i stället för kugg- hjulssteget H3 i grundväxeln nu också det andra som växelkonstant använda kugghjulssteget K2 uppvisar en snabbare utväxling (29/zlo) = (36/29), varvid detta kugghjulssteg är "snabbare" jämfört med det andra som växelkonstant använda kugghjulssteget Kl, vilket uppvisar en utväxling (z7/z8) = (32/31).

Till följd härav används vid växellådstypen B det snabbare kugghjulssteget K2 på exakt samma sätt som det snabbare kugghjuls- steget Kl i växellådstypen A till att bilda både den näst högsta utväxlingen lS liksom också den lägsta utväxlingen 48 samt de mellanliggande utväxlingarna på motsvarande sätt i grundväxeln.

Med undantag av växelföljden Kl-K2 = S-L för växellådstypen A och växelföljden Kl-K2 = L-S för växellådstypen B är växellägena och växelschemat lika för bägge växellådstyperna A och B.

Kugghjulssteget Kl i bägge växellådstyperna A och B är iden- tiskt lika. Vidare är kugghjulssteget K2 i växellådstypen A och kugghjulssteget H3 i växellådstypen B identiska.

Växellådstypen C skiljer sig från typen B endast därigenom att vid den förstnämnda uppvisar det som växelkonstant använda kugg- hjulssteget Kl den snabbare utväxlingen (27/z8) = (39/26) gentemot utväxlingen hos det andra såsom växelkonstant användbara kugghjuls- steget K2. Då också redan vid växellådstypen A kugghjulssteget Kl uppvisar den snabbare utväxlingen gentemot kugghjulssteget K2 är växlarna vid de bägge växellådstyperna A och C lika, vilket också framgår' ut kraftflödeslinjerna i. fig' 2A. och 2C, varför någon ytterligare detaljbeskrivning torde vara överflödig. _ _

Claims (9)

I r-mh 505 342 8 Vid de bägge växellådstyperna B och C är kugghjulsstegen K2 och K3 identiska. Med.undantag för de beskrivna skillnaderna enligt uppfinningen i vissa kuggantal vid de första tre kugghjulsstegen Kl, K2 och H3 är alla växellådstyperna A-C identiska med kuggväxellådan i fig 1. P a t e n t k r a v

1. Kugghjulsväxellåda för motorfordon, vid vilken en ingående axel och en utgående axel är anordnade parallella med en mellanaxel och en drivande förbindelse är avsedd att upprättas mellan å ena sidan ingående axel och.mellanaxel via två växelvis inkopplingsbara kuggväxelsteg och å andra sidan mellan mellanaxel och utgående axel via ett ytterligare kuggväxelsteg och vid vilken vid ett av kuggväxelstegen kugghjulet på mellanaxeln har det mindre kugganta- let gentemot det i ingrepp därmed stående kugghjulet på huvudaxeln och endast två av de tre kuggväxelstegen har samma kuggsumma, k ä n n e t e c k n a d a v att ett andra kugghjul (8) på mellan- axeln, som hör till ett av de båda med samma kuggsumma (z7 + z8 = z9 + zlo) försedda kuggväxelstegen (Kl, K2), uppvisar det mindre kuggantalet (za < z7).

2. Växellåda enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a V att vid de bägge som drivande förbindelse mellan den ingående axeln (4) och mellanaxeln (6) använda kugghjulsstegen (Kl, K2) uppvisar det på mellanaxeln belägna kugghjulet (8, 10) det mindre kugganta- let (z8 < z9 och zlo < z9) (fig 2B och C).

3. Växellåda enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v' vid de bägge som drivande förbindelse mellan den ingående axeln (4) och mellanaxeln (6) använda kugghjulsstegen (Kl, K2) är kuggsumman (z7 + z8 = 29 + zlo) lika (fig 2C).

4. Växellåda enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att det andra på mellanaxeln belägna kugghjulet (8), som uppvisar det mindre kuggantalet (z8 < z7) används för åstadkommande av den näst högsta utväxlingen (lS) mellan varvtalen hos den ingående och den utgående axeln (4, 5) (fig 2A).

5. Växellåda enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att det andra på mellanaxeln anordnade kugghjulet (8), som uppvisar det mindre kuggantalet (z8< z7), används för åstadkommande av den ' k' 9 505 342 lägsta utväxlingen (4S) av varvtalen mellan den ingående och den utgående axeln (4, 5) (fig 2A).

6. Växellåda enligt något patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k - n a d a v att av de bägge för åstadkommande av en drivande för- bindelse mellanden ingående axeln och mellanaxeln (4, 6) använda kugghjulsstegen (Kl, K2) används kugghjulssteget (Kl vid A och C respektive K2 vid B) med den högre utväxlingen för åstadkommande av den lägsta utväxlingen (4S) mellan varvtalen hos den ingående och den utgående axeln (4, 5).

7. Växellådsserie med en kuggväxellåda enligt patentkravet 1, vid vilken det på mellanaxeln belägna kugghjulet endast i det ena av de för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln och mellanaxeln använda bägge kugghjulsstegen uppvisar det mindre kuggantalet och med en kuggväxellåda enligt patentkravet 2 eller 3, vid vilken mellanaxelns kugghjul i de bägge för åstad- kommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln och mellanaxeln använda kugghjulsstegen uppvisar det mindre kugganta- let, k ä n n e t e c k n a d a v att det andra för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln (4) och mellanaxeln (6) använda.kugghjulssteget (K2) vid kuggväxellådan (A) enligt patentkravet 1 å den ena sidan och det för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan mellanaxeln (6) och den utgående axeln (5) använda kugghjulssteget (H3) vid kuggväxellådan (B eller C) enligt patentkravet 2 eller 3 å den andra sidan uppvisar både samma utväxling (z9/zlo vid A) = (zll/212 vid B eller C) och samma kuggsumma (z9 + zlo vid A) = (zll+ zlz vid B eller C).

8. Växellådsserie med en kuggväxellåda enligt patentkravet 1, vid vilken det på mellanaxeln belägna kugghjulet endast vid det ena av de bägge för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln och mellanaxeln använda kugghjulsstegen uppvisar det mindre kuggantalet och med en kuggväxellåda enligt patentkravet 2, vid vilken kugghjulen på mellanaxeln till de bägge för åstadkom- mande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln och mellanaxeln använda kugghjulsstegen bägge uppvisar det mindre kugg- antalet, k ä n n e t e c k n a d a v att det ena för åstadkom- mande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln (4) och mellanaxeln (6) vid kuggväxellådan (A) enligt patentkravet 1 använda kugghjulssteget (Kl), vid vilket kugghjulet (8) på mellan- axeln uppvisar det mindre kuggantalet (z8 < z7) å den ena sidan och å i t-'Hii 505 542 10 den långsammare av de bägge för åstadkommande av en drivande för- bindelse mellan den ingående axeln (4) och mellanaxeln (6) vid kuggväxellådan (B) enligt patentkravet 2 använda kugghjulsstegen (Kl, K2) å den andra sidan uppvisar både samma utväxling (27/za vid A) = (z7/z8 vid B) liksom också samma kuggsumma (z7+ z8 vid A) = (z7 +z8 vid B).

9. . Växellådsserie med en kuggväxellåda enligt patentkravet 2 , vid vilken de bägge kugghjulsstegen för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln och mellanaxeln uppvisar udda kuggsummor och med en kuggväxellåda enligt patentkravet 3, i vilken kuggsumman vid de bägge för åstadkommande av en drivande förbin- delse mellan den ingående axeln och mellanaxeln använda kugghjuls- stegen är lika, k ä n n e t e c k n a d a v att vid det snabbare kugghjulssteget (K2) för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln (4) och mellanaxeln (6) i kuggväxellådan (B) enligt patentkravet 2 å den ena sidan och vid det långsammare kugghjulssteget (K2) för åstadkommande av en drivande förbindelse mellan den ingående axeln (4) och mellanaxeln (6) vid kuggväxel- lådan (C) enligt patentkravet 3 å den andra sidan är både utväx- lingen (z9/zlo vid B) = (z9/zlo vid C) liksom också kuggsumman (29 + zlo vid B) = (zg + zlo vid C) lika. m"