SE509092C2 - Transmission för ett framhjulsdrivet fordon - Google Patents

Description

lO h.) 509 092 tiden som krypväxeln används normalt är mycket liten och att växellådan därför bör optimeras för direktväxeln när det gäller slitage.

Framkomligheten i exempelvis terräng hos fordon med drivning på framhjulen kan förbättras inte bara genom att anordna drivning på bakhjulen utan även genom att utforma frarnhjulens transmission så att s k aktiv momentfördelning mellan framhju- len erhålls. Detta innebär att vid kurvköming momentet aktivt fördelas mellan ytter- hjulet och irmerhjulet, så att ytterhjulet drivs med högre hastighet än irinerhjulet.

Detta medför att hjulen drar fordonet genom kurvan på ett sätt, som inte bara ökar framkomligheten i terräng eller halt väglag, utan även reducerar tendenser till understyrning. Styrningen blir lättare, dvs krafterna på ratten minskar jämfört med konventionell drivning, och fordonets stabilitet ökar.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en transmission av i inled- ningen angivet slag, som kan framställas som en kompakt enhet, vilken har både en krypväxel med större utväxling än ettans växel samt aktiv momentfördelning mellan framhjulen vid kurvköming både på krypväxeln och ettans växel.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att tillsatsväxellådan har planethjul, som ingriper med ett ovridbart fixerat ringhjul och med ett solhjul, med vilket friktions- element är drivbart förbundna, vilka samverkar med fiiktionselement, som är för- bundna med varsin drivhjulsaxel, att kopplingsanordningen i sitt första läge frikopp- lar solhjulet från basväxellådaris utgående element och låser det utgående elementet till planethjulsbäraren och i sitt andra läge låser solhjulet till det utgående elementet för överföring av moment via planethjulen till planethjulsbäraren och att organ är anordnade att bringa endera dtivhjulsaxelns friktionselement i ingrepp med de av solhjulet drivna friktzionselementen för att vid kurvkörning åstadkomma drivning av ytterhjulets axel med ett högre varvtal än varvtalet hos innerhjulet.

Transmissionen enligt uppfinningen är en vidareutveckling av den transmission, som visas och beskrivs i SE-A-9603 l 17-4 och som bl a utrnärks av sin enkelhet samt fri- 10 b) 509 092 het från inverkan av upptrirnmat moment i planetväxeln. Momentfördelningsfunk- tionen för den aktiva momentfördelningen mellan framhjulen vid kurvkömmg byg- ger på det faktum, att solhjulet i planetväxeln alltid, dvs både på kxypväxeln och et- tans växel, roterar med högre varvtal än drivhjulsaxlarrra. Detta betyder att man med kopplingsorganen kan koppla endera axeln till solhjulet och därigenom driva den till solhjulet kopplade axeln med högre varvtal än den andra icke inkopplade axeln.

Uppfmningen beskrivs närmare med hänvisning till på bifogade ritningar visade ut- föringsexempel. där fig. l schematiskt visar en utföringsforrn av en transmission en- ligt uppfinningen bestående av en basväxellåda och en tillsatsväxellåda, fig. 2 ett längdsnitt genom en utföringsforrn av en tillsatsväxellåda, fig. 3 en förstoring av det ringade ornrådet i fig. 2 och fig. 4 en schematisk sidovy av transmissionens diffe- rentialväxel.

I figurerna betecknar 1 huset till en basväxellâda, som har ett plan 2 avsett att fast- skruvas mot ett åndplan på en tvärställd inte visad motor. Växellådan 1 kan vara av den typ, som är känd genom SE-A-8003158-6. Den har en ingående axel anslutbar till motorns koppling och tvâ mellanaxlar med ovridbart fixerade kugghjul ingripan- de med ett kronhjul 3, som är fixerat på ett hus 4. I fig. 1 visas endast den ena mel- lanaxeln 5 med sitt kugghjul 6 irigripande med kronhjulet 3. Huset 4 är lagrat i lager 7a, 7b i växellådans hus 1 och uppvisar ett halsparti 9, som inskjuteri huset 10 hos en generellt med 11 betecknad tillsatsväxellåda. Huset 10 är fastskruvat vid huset 1 med skruvar 12 (fig. 2).

Husets 4 halsparti 9 är via splines ovridbart förbundet med ett rörparti 13, som är utformat i ett stycke med en navhylsa 14, vilken är utformad med invändiga spår och bommar 15, 16, som ingriper i motsvarande utvändiga spår och bommar på en axiellt förskjutbar kopplingshylsa 17, vilken är utformad med invändiga kopp- lingständer 18. En första med motsvarande tänder försedd kopplingsring 20 är ut- formad i ett stycke med ett hylsparti 21, som utgör del av en planethjulsbärare 22 hos en generellt med 23 betecknad planetväxel. En andra med motsvarande tänder 10 509 092 försedd kopplingsring 24 är utformad i ett stycke med en hålaxel 25, på vilken pla- netväxelns 23 solhjul 26 är ovridbart fixerat. Solhjulet 26 ingriper med ett antal (exempelvis tre) peiiferiellt fördelade planethjul 27, vilka är lagrade på av planet- hjulsbäraren 22 uppburna axeltappar 28 och ingiiper med ett ringhjul 29, som är fixerat mot insidan av tillsatsväxellådans hus 10.

Planethjulsbäraren 22 är via en röraxel 30 förbunden med en ringhjulsbärare 31, som uppbär ett ringhjul 32 i en generellt med 33 betecknad differentialväxel av pla- nettyp, som har en planetshjulsbärare 34, på vilken tre planethjulspar 35, 36 är lag- rade, Kugghjulen 35 och 36 ingriper med varandra, varvid det yttre kugghjulet 35 íngriper med ringhjulet 32 och kugghjulet 36 ingtiper med ett solhjul 37, som är ovridbart förbundet med en drivhjulsaxel 38 till fordonets inte visade vänstra fram- hjul. En drivhjulsaxel 39 till fordonets inte visade högra framhjul är ovridbart för- bunden med differentialväxelris 33 planethjulsbärare 34. I det visade utförings- exemplet är ett koniskt kugghjul 40 fixerat på röraxeln 30 och ingriper med ett på en axel 41 fixerat kugghjul 42. Kugghjulen 40 och 42 bildar tillsammans en vinkel- växel för överföring av moment till fordonets bakaxel (inte visad).

Kopplingshylsan 17 är axiellt förskjutbar med hjälp av en med hylsan ingripande manöverstång 17a, som står i förbindelse med en servomotor 17b. I sitt högra änd- läge ingriper kopplingshylsans 17 kopplingständer med kopplingsringens 20 tänder och' låser härvid planethjulsbäraren 22 till navhylsan 14, så att momentet överförs direkt från växellådans 1 utgående element, dvs huset 4, till planethjulsbäraren 22 och följaktligen - utan omväg över planetvaxelns kugghjul - till diiïerentialväxelns 33 ringhjul 32. Vid iläggriirig av lcrypväxeln förskjuts kopplingshylsan 17 till sitt vänstra ändläge, varvid planethjulsbäraren 22 frikopplas och kopplingslrylsans 17 tänder bringas i ingrepp med tändema på kopplingsringen 24, så att röraxeln 25 med solhjulet 26 låses till navhylsan 14. Momentet överförs nu med varvtalsreduktion till ringhjulet 32.

UI 10 P-l (Ju IQ Ut 509 092 Huset 4 med tillhörande kronhjul 3 utgör en stor massa, vars varvtal skall synkroni- seras med solhjulets 26 resp planethjulsbärarens 22 varvtal vid växling. Detta ställer stora krav på synkroniseringsanordningen, som samverkar med kopplingshylsan 17. och i det i fig. 2 visade utföringsexemplet är synkronisetingsanordningen en med respektive kopplingsring 20, 24 samordnad s k nippelsynkronisering. Den innefattar ett synkroniseringsnav 43, som är lagrat för rotation relativt solhjulets 26 röraxel 25 och på sin yttre periferi uppvisar spår, i vilka kopplingshylsans 17 tänder 18 ingri- per. Respektive kopplingsring 20, 24 är utformad med en kopplingskona 44 mot vil- ken en inre synkroniseringsring 45 anligger. Radiellt utanför den inre synkronise- ringsringen 45 ligger en mellanring 46 och radiellt utanför denna en _\ttre synkroni- seringsring 47. Den visade trippelsynkroniseringen skiljer sig principiellt från tidiga- re kända trippelsynkroniseringar endast med avseende på lagringen av dess nav 43. l övrigt förekommer inga konstruktiva eller funktionella skillnader. Såsom framgår av fig. 2 är navhylsans 14 radiella dimension så stor som huset 10 tillåter för att åstad- komma så stora radier som möjligt hos de synkroniserande fiiktionsjvtoma. I det i fig. 2 visade exemplet är hylsans 14 inre radie något större än radien hos planethju- lens 27 rotationsaxlars rotationscirkel.

Planethjulsbäraren 22 är lagrad i ett koniskt rullager 48 mellan en cirkulär utvändig yta på planethjulsbäraren 22 och en cirkulär invändig yta på tillsatsväxellådans hus 10.

Den hittills beskrivna transmissionen överensstämmer med undantag för differen- tialväxeln 33, som är av planettyp, till sin uppbyggnad och funktion i allt väsentligt med den transmission, som visas och beskrivs i SE-A-9603l17-4. Med relativt enkla kompletteringar och modifieringar av denna transmission kan den i inledningen be- skrivna aktiva momentfördelningen uppnås.

Röraxeln 25 är förlängd, så att den sträcker sig in i ett kopplingshus 4 på det tidigare differentialhusets plats. Två uppsättningar kopplingslameller 50 och 51 är ovridbart fixerade vid röraxeln 25 och drivs alltså av solhjulet 26. Mellan kopplingslarnellerna (J | 10 509 092 50 ligger kopplingslameller 52, som är ovridbart fixerade vid den vänstra drivhjuls- axeln 38. .\-Iellan kopplingslarnellerna 51 ligger kopplingslarneller 53, som är ovrid- bart fixerade på en röraxel 54, vilken är förbunden med differentialväxelns 33 pla- nethjulsbärare 34. Den av lamellpaketen 50, 52 resp 51, 53 bildade dubbelkoppling- en 55 uppiisar en av inte närmare visade hydraulkolvanordningar axiellt förskjutbar tryckplatta 56, medelst vilken lamellema 50, 52 eller larnellema 51, 53 kan pressas mot varandra för att drivbart förbinda antingen drivhjulsaxeln 38 eller, via röraxeln 54, drivhjulsaxeln 39 med solhjulet 26.

Oavsett om kopplingshylsan 17 ligger i sitt högra läge för direktdrift eller i sitt vänstra läge för varvtalsreduktion (krypväxel) kommer solhjulet 26 att rotera med högre vantal än drivhjulsaxlarria 38, 39. Sålunda roterar vid direktdrift hjulaxlania 38, 39 med samma varvtal som växellådans kopplingshus 4 och planethjulen 27 dnver det firikopplade solhjulet 26 med ett högre varvtal, som beror av diameter- skillnaden mellan ringhjulet 29 och solhjulet 26. När kopplingshylsan 17 ligger i sitt vänstra läge (krypväxel) roterar solhjulet 26 med samma varvtal som kopplingshuset 4 och solhjulet 26 driver då via planethjulen 27 planethjulsbäraren 22 tillsammans med drivhjulsaxlarna 38, 39 med ett varvtal, som är reducerati förhållande till sol- hjulets 26 varvtal.

Denna funktion utnyttjas enligt uppfinningen för att åstadkomma aktiv momentför- delning mellan drivhjulsaxlarria 38, 39.

Om drivhjulsaxeln 38 är den axel som driver ytterhjulet genom en kurva irikopplas den vänstra kopplingshalvan 50, 52 genom att tryckplattan 56 förskjuts åt vänster fiån ett neutralläge, så att solhjulet 26 inkopplas för drivning av axeln 38 med ett högre varvtal än varvtalet hos differentialväxelns 33 ringhjul 32. Om drivhjulsaxeln 39 är den axel som driver ytterhjulet genom en kurva, inkopplas den högra kopp- lingshalvan 51, 53 genom att tryckplattan förskjuts åt höger från neutralläget för motsvarande ökning av den högra drivhjulsaxelns 39 varvtal. Vid köming rakt fram KJ| 509 092 ligger tiyckplattan 56 i neutralläget och håller då bägge kopplingshalvorna 50. 52 och 51, 53 fiíkopplade.

Kopplingen 55 styrs av ett inte närmare visat elektroniskt styrsystem, som innefattar en styrrdator, i vilken inmatas uppgifter om fordonets status från olika givare. Data som inmatas inkluderar varvtalen hos höger och vänster frarnhjul, styrvinkel, växel- läge, motormoment och sidacceleration (från en G-sensor). Datorn räknar ut hur högt momentet skall vara och hur mycket hastigare ytterhjulet skall rotera och styr via elektromagnetiska ventiler hydraulolja till kopplingens manöverorgan.

Claims (9)

10 20 lx) Un 509 092 Patentkrav

1. Transmission för ett motorfordon med drivna framhjul, innefattande en basväxel- låda med ett flertal utväxlingar mellan ingående och utgående element, en till det utgående elementet drivbart kopplad tillsatsväxellåda av planettyp med en planet- hjulsbärare, med vilken ett ingående drivelement i en differentialvåxel mellan två drivhjulsaxlar är drivbart förbundet, samt en med planetväxeln samordnad kopp- lingsanordning, som har ett första läge, i vilket momentet från basväxellådans ut- gående element överförs utan varvtalsändririg, och ett andra läge, i vilket momentet överförs med varvtalsandririg till differeritialväxelris ingående element, känneteck- nad av att tillsatsväxellådan har planethjul (27), som ingriper med ett ovridbart fixe- rat ringhjul (29) och med ett solhjul (26), med vilket firiktionselement (50,51 i ar drivbart förbundna, vilka samverkar med friktionselement (52,53), som är förbundna med varsin drivhjulsaxel (38,39), att kopplingsanordningen (17) i sitt första läge fn- kopplar solhjulet från basväxellådans utgående element (4) och låser det utgående elementet till planethjulsbäraren (22) och i sitt andra läge låser solhjulet till det ut- gående elementet för överföring av moment via planethjulen till planethjulsbarareri och att organ (56) är anordnade att bringa endera drivaxelris fiiktionselement (52,53) i ingrepp med de av solhjulet drivna friktionselementen (50,51) för att nd kurvkörning åstadkomma drivning av ytterhjulets hjulaxel med ett högre vantal an varvtalet hos irmerhjulets hjulaxel.

2. Transmission enligt krav 1, kännetecknad av att de med solhjulet (26) och med drivhjulsaxlarria (3 8,39) förbundna fnktionselementen (50-53) bildar en dubbel- koppling (55), som är hydrauliskt manövrerad och så styrd, att endast en drivhjuls- axel (3 8,39) i taget är inkopplingsbar för drivning fiån solhjulet.

3. Transmission enligt krav 2, kännetecknad av att dubbelkopplingen (55) innefat- tar två på ömse sidor om en axiellt rörlig tryckplatta (56) anordnade lamellpaket (50,52 resp 51,53) vilka bägge har med solhjulet förbundna lameller (50,51) och av kJn lO ,_. UI lx) Ur 509 092 vilka det ena har lameller (52) förbundna med den ena drivhjulsaxeln (38) och det andra har larneller (53) förbundna med den andra drivhjulsaxeln (39).

4. Transmission enligt krav 3, kännetecknad av att basväxellådans utgående ele- ment (4) är ett med en utvändig kuggkrans (3) försett kopplingshus, som innesluter larnellpaketen ( 50-53) och tryckplattan (56), att larnellpaketen har lameller, som är förbundna med solhjulet (26) via en första röraxel (25), vilken är lagrad koncentnskt med en första drivhjulsaxel (3 8), som sträcker sig genom kopplingshuset och vid vilken larneller (5052) i det ena lamellpaketet är fixerade, och att det andra lamell- paketet har larneller (51,53), som är fixerade på en mellan den första röraxeln och den första drivhjulsaxeln lagrad andra röraxel (54), vilken är förbunden med den andra drivhjulsaxeln (39).

5. Transmission enligt krav 4, kännetecknad av att den andra röraxeln (54) är för- bunden med en med den andra drivhjulsaxeln förbunden planethjulsbärare (34) i en differentialväxel (33) av planettyp, att planethjulsbäraren uppvisar parvis med var- andra ingripande planethjul (3 5,36), av vilka det ena planethjulet (36) i varje par står i ingrepp med ett med den första drivhjulsaxeln (38) förbundet solhjul (3 7) och det andra planethjulet (35) i varje par står i ingrepp med ett ringhjul (32), som är för- bundet med förstnämnda plariethjulsbärare (22).

6. Transmission enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att kopplingsanord- ningen innefattar en med det utgående elementet (4) stelt förbunden hylsa (14), som bildar nav för en inuti densamma axiellt förskjutbart men ovridbart lagrad kopp- lingshylsa (17), som har invändiga kopplingständer (18), vilka i det första läget in- griper med kopplingständer på ett med planethjulsbäraren stelt förbundet element (20), och i det andra läget ingtiper med kopplingständer på ett med solhjulet (26) stelt förbundet element (24), och att kopplingshylsan samverkar med synkronise- ringsorgan (43-47). 10 10 509 092

7. Transmission enligt krav 6, kännetecknad av att synkroniseringsorganen innefat- tar radiellt yttre och inre synkroniseringsringar (45,47) och en mellan dessa liggan- de, begränsat axiellt förskjutbart men ovridbart lagrad mellanring (46) i anslutning till respektive med kopplingständer försedda element (20,24).

8. Transmission enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att kopplingshylsan (17) har en invändig radie, som är större än rotationscirkeln, på vilken de förstnämnda pla- nethjulens (27) rotationsaxlar ligger.

9. Transmission enligt något av kraven 1-8, kännetecknad av att den förstnämnda planethjiilsbäraren (22) är lagrad i lager (48) mellan en utvändig yta (49 ) på pla- nethjulsbäraren (22) och en invändig yta (50) på en vägg hos ett hus (10), som innesluter planetväxelii.