SE514367C2 - Växellåda - Google Patents

Description

25 30 35 . " att uppväxlingar kan utföras helt utan accelerationsavbrott, Kända växellådor av denna typ möjliggör dock inte motorbroms. Man kan säga att växellådan fungerar som ett fi-ihjul, när momentet kring utgående axel byter riktning. Det inses att man enbart inom ett mycket begränsat användningsområde, såsom exempelvis dragracing, kan tänka sig acceptera en växellåda som inte möjliggör motorbromsning. Således är detta en väsentlig nackdel.

KORT REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet enligt uppfinningen är att eliminera eller åtminstone minimera ovan nämnda i problem, vilket åstadkommes med hjälp av en växellåda omfattande en ingående axel och en utgående axel, på vilka finns anordnade ett antal samverkande kugghjulspar, varvid ett av kugghjulen i kugghjulsparet är fixerat i förhållande till sin axel medan det andra kugghjulet är roterbart anordnat kring sin axel och enbart fixerat i axiell led, samt ett antal medbringare som firms anordnade koaxiellt med nämnda roterbara kugghjul, vilka medbringare är rotationssäkert anordnade vid nämnda axel men axiellt förskjut- bara, varvid samverkande organ vid medbringare resp nämnda roterbara kugghjul möj liggör kontinuerlig överföring av moment fi-ån ingående axel via nämnda medbringar- och kugghjulpar till utgående axel utan accelerationsavbrott under uppväxling, varvid åtminstone en medbringare är anordnad med samverkande organ på vardera sida, ämnade att samverka med motsvarande samverkade organ på intilliggande kugghj ul, så att även retarderande moment från utgående axel till ingående axel kan överföras.

Tack vare lösningen enligt uppfinningen vinner man fördelen att uppväxling kan ske helt utan accelerationsavbrott, dvs utan några avbrott vid uppväxlingsögonblicket, samtidigt som konstruktionen medger retardation med hjälp av motorbromsning.

Dessutom medför konstruktionen att man erhåller ett mindre slitage än enligt känd "dogring"-teknik, eftersom växlingsmekanismen medför en mindre våldsam behandling för ingreppsdoggama. En ytterligare fördel med konstruktionen är att de mjuka växlingsövergångarna vid acceleration medför att ljudnivån blir mycket låg, dvs växellådan kommer att föra mindre oväsen än vad som är känt i samband med många konventionella "dogrings"-växellådor. Som en ytterligare bonus medför den mjuka växlingsmekanismen att relativt små krafter behöver nyttjas för att förflytta ingrepps- doggama i resp ur ingrepp.

Enligt ytterligare aspekter på uppfinningen 10 15 20 25 30 35 - omfattar nämnda samverkande organ ingreppsytor, varvid den ena sidans ingreppsyta/-ytor uppvisar en annorlunda vinkel än den andra sidans ingreppsytor, och att kugghjulen på vardera sida om nänmda medbringare uppvisar samverkande organ med motsvarande samverkande ingreppsytor, så att samverkande ingreppsytor på respektive sida och är anordnade väsentligen parallella i förhållande 'till varandra, - är ena sidans ingreppsytor rätvinkligt anordnade, så att normalen till nämnda ingreppsytor bildar rätvinkel med centrumlinjen för axeln kring vilken de är anordnade, - är ena sidans ingreppsytor spetsvinkligt anordnade på så vis att de vid ingrepp ger upphov till en resulterande krafikomposant som verkar i sammanfórande riktning, så att medbringare och kugghjul i samband med acceleration pressas mot varandra, - positioneras nämnda medbringare med hjälp av åtminstone en skifigafiel, som vid sin ena ände har för medbringaren samverkande organ och som vid sin andra ände har med ett skiitgaffelreglage samverkande organ, varmed positionen för medbringaren kan regleras, - omfattar nämnda med växeltmrnman samverkande organ ett rörligt styrstifi som är anordnat med en urtagning, vilket styrstifi anpressas åt ena hållet inuti nämnda urtagning med hjälp av en fiäder och varvid nämnda skifigaffelreglage är anordnat med spår inuti vilket spår en ände av nänmda styrpinne är anordnad att röra sig och därigenom kunna fórflyttas i axiell led, - omfattar växellådan åtminstone två medbringare och att båda medbringarna vid acceleration befinner sig i ingrepp med ett och samma kugghjul samtidigt, - påverkar det styrspår som via styrgaffeln den medbringare som befinner sig i ingrepp med kugghjulet med sina spetsvinkliga ingreppsorgan, i uppväxlingsriktningen uppvisar en snedställning som är mindre än snedställning i det spår som påverkar medbringaren på andra sidan av kugghjulet.

KORT FIGURBESKRIVNING I följande kommer uppfinningen att förklaras i mer detalj med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka: 10 15 20 25 30 35 Fig. 1 visar en principritning över hur en växellåda enligt uppfinningen fungerar, Fig. 2 visar en sidovy av en föredragen utfóringsforni av en växellåda enligt uppfinningen, Fig. 3 visar växellådan enligt Fig. 2 i genomskärning längs linjen A-A, Fig. 4 visar en vy fiamifrån av ett kugghjul på ingående axel, Fig. 5 visar nämnda kugghjul sett från sidan, Fig. 6 visar nänmda kugghjul sett bakifrån, Fig. 7 visar en medbringare sedd framifiån, Fig. 8 visar en medbringare sedd fiån sidan och, Fig. 9 visar en medbringare sedd bakifrån.

DETALIBESKRIVNING I ñgur 1 visas principerna för hur en växellåda enligt uppfinningen fungerar och beskrivs kort dess funktion samt fördelar. Växellådan består av en ingående axel 10 med fyra kugghjul 12, 14, 16, 18. Parallellt med ingående axel 10 finns en utgående axel 20, vid vilken också fyra kugghjul 1, 2, 3 , 4 finns anordnade. Kugghjulen på övre axeln är fast monterade vid denna, medan kugghjulen på utgående axel 20 är lagrat anordnade kring denna. Kugghjulen är i ständigt ingrepp med varandra, på så vis att olika önskad utväxling erhålles, varvid numreringen av kugghjulen motsvarar respektive växel, dvs när 1 är i ingrepp och driver erhålles lägst varvtal på utgående växel, medan 4 ger högst utgående varvtal på utgående axel. På vardera sidan om kugghjulen 1, 2, 3, 4 på utgående axel 20 finns anordnat medbringare 22, 24, 26, 28, 30. Ifiguren visas att på varje medbringare finns anordnat åtminstone på ena sidan en cirkulär ring med kugg- tänder 32, 34 (även kallade doggar). På motsvarande vis finns även på varje kugghjul 1, 2, 3, 4 på vardera sida anordnat motsvarande cirkulära arrangemang med kuggtänder 32' resp 34'. Varje kugghjul har på ena sidan kuggtänder 34 med rakskurna ingreppsytor och på andra sidan kuggtänder 32' med skarpvinkligt ot skurna ingreppsytor. Med samma slags utformning, men på spegelvänt vis, är medbringarna anordnade med sina kuggtänder 32, 34. Medbringarna 22-30 är anordnade vid utgående axeln 20 med hjälp av splines, så att de är radiellt fixerade men rörliga i axiell led. Medbringarna kan förflyttas med hjälp av skiftgafflar 36-44. Gafflamas position styrs med hjälp av styrpinnar 46 som är anordnade i spår 48, 50, 52, 54, 56, vilka spår är anordnade i ytan av ett skifigaffelreglage 58, i form av en växeltrumma, som kan roteras/pivoteras med hjälp av en växelförare (icke visad). Vid änden av varje skiftgaffel finns anordnat en fjäder 60 mellan dess ena sida och styipinnen 46, så att en anpressningskraft mot skiftgaiïeln åstadkommes som pressar den åt höger i bild. Vidare finns i skiftgaffelns 10 15 20 25 30 35 nedre ände 38 ett avlångt hål 62 som möjliggör förflyttning av skifigaffeln i sidled (åt vänster i bild) i en riktning som sammanpressar fjädern 60.

Växellådan fungerar på så vis att när växelspaken förflyttas rör sig också växeltrumman/ manöverorganet 58, varvid styrpinnama 46 för gafllarna och därmed de två medbring- arna 22, 24, som sitter på vardera sidan om ettans kugghjulspar 1, 18 med hjälp av spåren 54, 56 in mot kugghjulet 1. Överföring av kraft från skiñgaffel 36 till medbring- are sker med hjälp av y-skänklar 37A, 37B som omsluter medbringarens yttre kant 25.

När manöverorganet 58 roterats så att styrpinnarna befinner sig vid linjen som markeras med en 1:a kommer kuggtändema 32, 32' respektive 34, 34' att vara i ingrepp. I sam- band med acceleration (se rotationsvinkel på in- respektive utgående axel) kommer kuggtänderna 32, 32', som har snedskurna ingreppsytor att överföra kraft fi^ån ingående kugghjul 1, som överförts från ingående axel 10 via kugghjulet 18 och till utgående axel 20 tack vare tändernas anordnande och rotationsriktning. Tänderna på kugghjulets 1 andra sida 34, 34' kommer endast att vara i aktivt ingrepp i samband med eventuell retardation då en motriktad krañöverföring erhålles. Tänderna på den vänstra sidan av kugghjulet motverkar dessutom urkoppling av medbringaren 22 som därmed alltid är i ingrepp för att kunna överföra accelerationskraften. På detta vis erhålles således en växelmekanism som minimerar slitage och som medger retardation utan oönskade oljud.

När en högre växel skall läggas in vrides manöverorganet 58 ytterligare ett steg i samma riktning som tidigare, varvid först den vänstra medbringaren 24 fiárflyttas ur ettans kugghjul, eftersom denna tvångsstyrs av gaiïeln 38 genom att styrstiftet 46 pressas direkt mot hålets 62 kant, medan den högra medbringaren kommer att förbli i ingrepp efiersom styrstiftet 46 för dess gaffel 36 först förflyttas i hålet 62 for att sammanpressa fiädern 60. Den vänstra 38 skiftgaffelns styrstift 46 förflyttas snabbare i sidled än den högra 36 skiftgaffelns styrstifi tack vare en skarpare stigningsvinkel X för den vänstra 38 skifigaffelns styrstifispår 54 än stigningsvinkeln ß för den högra 36 skiftgafïelns styrstiftspår 56. Den högra medbringaren 22 kommer därför att förbli i ingrepp ända till dess överföringsmoment upphör, vilket sker så snart den vänstra medbringaren 24 kommer i ingrepp med 2:ans kugghjul. På så vis kan uppväxling under full acceleration ske kontinuerligt. Vid nedväxling flyttas växelspaken åt motsatt håll, så att manöverorganet 58 roterar i motsatt riktning. Vid nedväxling från tvåan till ettan, exempelvis, kommer därvid medbringare 24, kring tvåans kugghjul att bringas ur ingrepp med detta kugghjul 2 varefter den högra medbringaren 22 kommer att röra sig 10 15 20 25 30 35 till ingrepp med den accelererande tandraden 32, 32°, och den ”retarderande” tandraden 34 på medbringaren 24 att föras in i ingrepp med retardationskuggarna 32'.

I figur 2 visas en föredragen utföringsform av en växellåda enligt uppfinningen. Princip- uppbyggnaden är den samma som beskrivs i figur 1, men vissa detaljer skiljer sig i utförandet. Bland annat visas att ingående axel 10 är anordnad med ytterligare två firamåtväxlar 15, 17 samt en backväxel 19. För att optimera ur utrymmessynvinkel samt reducera onödig vikt är den ingående axeln 10 anordnad med en rotationssymmetrisk hålighet 11. Även utgående axel 20 är på motsvarande vis anordnad med en hålighet 21.

Medbringama 22, 24, etc. finns anordnade på samma vis som enligt figur 1 men istället för att vara anordnade med tänder på vardera sidan finns istället tänder på ena sidan och urtagningar på andra sidan, som närmare kommer att förklaras i samband med figurerna 7, 8 och 9. På motsvarande vis som i figur 1 finns även en växeltrumma 58 anordnad med spår 56, 54 etc. som via styrdon 46 reglerar positionen hos skifrgaffeln 36, 38, etc.

Vidare visas att på samma vis en fjäder 62 nyttjas för att pressa styrstifiet 46 i en given riktning. Funktionen är den samma som för anordningen som beskrivits i samband med figur 1 och beskrivs därför ej närmare.

I figur 3 visas valda delar av en medbringare 24 i tvärsnitt, en planvy av en skiltgaiïel 36 samt valda delar av växeltrumman 58 i genomskärning. Det framgår att medbring- aren 24 vid sin pereferi är anordnad med ett spår 25 inuti vilket inåt utskjutande organ 37A, 37B finns anordnade för att kunna styra det axiella läget hos medbringaren 24.

Skifiigaffelns 36 övre parti är utformat som en U-formig skänkel 36A, 36B, som _ omsluter ungefär halva omkretsen av medbringaren 24. De U-formiga skänklarna 36A, 36B förenas nedtill av ett stavformigt parti 38. Inuti detta stavformiga parti finns anordnat nämnda styrstifi 46 pivoterande kring en axel 45. Stifiet 46 pressas konstant åt ett håll med hjälp av en fiäder 60, som är anordnad inuti en hålighet 62. Styrstiftet 46 utskjuter nedanför skiftgaffelns nedre ändparti där det löper inuti ett spår 54 anordnat vid växeltrumrnans 58 periferi.

I figurerna 4, 5 och 6 visas olika vyer av ett kugghjul 1 enligt ett föredraget utförande enligt uppfinningen. I figur 4 visas en frontvy, som tydliggör att kugghjulet på denna sida är anordnat med urtagningar 32' vilka omfattar ett fasat parti 32A' och ett plant parti 32B' samt en rätvirlklig övre yta 32C'. I figur 6 visas att motstående sida av kugghjulet 1 är anordnat med utskjutande tandliknande organ 34', vilka organ innefattar en lutande del 34A', en plan del 34B'samt en ingreppsyta 34C', som är spetsvinklig, vilket tydligast framgår av figur 5. Normalt används ca 4-8 tänder på vardera sidan. 10 15 20 25 30 35 "Glappet" mellan tändema måste göras relativt stort för att möjliggöra snabba ingrepp.

Samtidigt måste tänderna ha tillräcklig utbredning för att tåla belastningen. Normalt innebär detta att utbredningen av en tand utgör ca 20-30 % av "glappet". För att ytterligare öka snabbheten vid förflyttning in i ingrepp är tändema enligt uppfinningen anordnade med en relativt långt sluttande bakdel 34A', dvs på den del som beñnner sig på motstående sida i förhållande till ingreppsytan 34C'. Tack vare detta utförande, och dess motsvarighet på samverkande tänder, erhålles en mycket liten plan del 34B, dvs liten exponerad axiell begränsningsyta, så att sannolikheten för ett snabbt ingrepp drastiskt ökar vid snabb axiell törflyttning av medbringaren, men samtidigt god hållfasthet bibehålles.

I figur 7, 8 och 9 visas motsvarande vyer som ovan, men för en medbringare 22 enligt ett föredraget utförande enligt uppfinningen. Det visas en frontvy (en vy bakifrån) (figur 9) med utskjutande hanelement 32, vilka är anordnade med en sluttande del 32A en plan del 32B samt en rätvinklig ingreppsyta 32C (F ig. 8). Det visas även att medbringaren 22 vid sin inre begränsningsyta är anordnad med tänder 21 ämnade att samverka med på ett motsvarande vis utformade tänder på den utgående axeln 20, så att en axiell förskjutning kan ske samtidigt som medbringaren 22 är fixerad i radiell led vid axeln 20. I figur 7 visas en vy från motsatta sidan där medbringaren 22 är anordnad med urtagningar 34 dessa urtagningar består av en fasad yta 34A samt en plan yta 34B och slutligen en spetsvinklig ingreppsyta 34C. Den spetsvinkli ga ingreppsytan 34C framgår bäst av figur 8, vilken även tydligast visar spåret 25 i medbringarens yttre pereferi.

Uppfmningen är inte begränsad till det ovan visade utan kan varieras inom ramarna för de följande patentkraven. Således inses bland annat att axelutformningen kan ges många olika utgöranden. Vidare inses att lagerplaceringen också är något som på ett uppenbart vis kan varieras för fackmannen. Det inses exempelvis att istället för en trumma kan skiftgalïelreglaget utgöras av ett plant organ med spår för styrstiftet. Även andra slags anordningar är möjliga som skiftgaffelreglage, exempelvis separata hydrauliska enheter för varje enskild skifigaiïel, som exempelvis styrs med hjälp av elektronik. Norrnalt används en växellåda enligt uppfinningen sekventiellt, men det inses att man t ex med hjälp av elektronisk styrning kan påverka skiftgafilarna , så att växlingar kan ske icke- sekventiellt, exempelvis direkt fiån lzans till 3 :ans växel utan Zzans lcugghjul.

Enligt en modifikation av uppfinningen kan en medbringare elimineras, genom att förändra så att ingen retardationsmedbringare behöver anordnas vid det övre kugghjuls- paret, vid högsta växeln. Eftersom man från högsta växeln inte har anledning att, såsom 10 15 8 vid övriga växlar, kunna göra en kontinuerlig snabb uppväxling, finns vid denna inte behov av att, åtminstone inte nödvändigtvis, anordna accelerationsdoggar resp retardationsdoggar på vardera sidan om kugghjul. Istället kan man alltså anordna enbart ena sidan av kugghjulet i högsta växeln med både retardations- resp accelerations- doggar, på i sig känt vis. Man använder då doggar som är anordnade med både retardationsytor och accelerationsytor, som är alltså är i sig förut känt.

Vidare inses att ijäderelementet 60 som ingår i den mekanism som samverkar med skifigaffelreglaget kan vara utformat på många olika vis. Dels kan i stället for spiral- fjäder även bladij äder eller liknande användas. Även eller liknande som påverkas på pneumatisk väg kan användas, varvid även kan tänkas att dylika stift eller liknande kan låsas/positioneras i olika lägen och därvid vara alternerande icke fjädrande eller fjädrande. Även modifikationer innefattande en fjädrande egenskap i sj älva skifigaíïeln är möjlig. Vidare kan man tänkas använda minimala, elektroniskt styrda enheter ingående i mekanismen, som altemerande ger fjädring resp icke fjädring.

Slutligen inses att de visade spåren som styr styrstiften kan varieras att anordnas med annorlunda lutningar med bibehållen principiell funktion.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 ä PATENTKRAV

1. Växellåda omfattande en ingående axel (10) och en utgående axel (20) på vilka finns anordnade ett antal samverkande kugghjulspar (1, 18; 2, 16; 3, 14; 4, 12;), varvid ett av kugghjulen i kugghjulsparet är fixerat i förhållande till sin axel medan det andra kugg- hjulet är roterbart anordnat kring sin axel och' enbart fixerat i axiell led, samt ett antal medbringare (22, 24, 26, 28) som finns anordnade koaxiellt med nänmda roterbara kugghjul, vilka medbringare är rotationssäkert anordnade vid nämnda axel men axiellt fórskjutbara, varvid samverkande organ (34, 34°; 32, 32') vid medbringare resp nämnda roterbara kugghjul möjliggör kontinuerlig överföring av moment från ingående axel (10) via nämnda medbringar- och kugghjulpar till utgående axel (20) utan accelerations- avbrott under uppväxling, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en medbringare (24) är anordnad med samverkande organ (32, 34) på vardera sida, ämnade att samverka med motsvarande samverkade organ (32', 34') på intilliggande kugghjul, så att även retarde- rande moment från utgående axel (20) till ingående axel (10) kan överföras.

2. Växellåda enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda samverkande organ (34, 34', 32, 32') omfattar ingreppsytor (34C, 34C', 32C, 32C'), varvid den ena sidan av medbringarens ingreppsyta/-ytor (34C) uppvisar en annorlunda vinkel än den andra sidans ingreppsytor (32C), och att kugghjulen på vardera sida om nämnda med- bringare (22) uppvisar samverkande organ (34', 32') med motsvarande samverkande ingreppsytor (34C', 32C'), så att samverkande ingreppsytor på respektive sida är anordnade väsentligen parallella i förhållande till varandra.

3. Växellåda enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ena sidans ingreppsytor (32C, 32C') är väsentligen rätvinkligt anordnade, så att normalen till nämnda ingrepps- ytor bildar rätvinkel med centrumlinjen för axeln kring vilken de är anordnade.

4. Växellåda enligt patentkrav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att ena sidans ingreppsytor (34C, 34C') är spetsvinkligt (ot) anordnade på så vis att de vid ingrepp ger upphov till en resulterande krafiikomposant som verkar i sammanfórande riktning, så att medbringare (22) och kugghjul (1) i samband med acceleration pressas mot varandra.

5. Växellåda enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medbringare (22, 24, 26, 28, 30) positioneras med hjälp av åtminstone en skiftgafiel (36), som vid sin ena ände (36A) har för medbringaren (22) samverkande organ (3 7A, 37B, 25), och som vid sin andra ände (38) har med ett skifigaíïelreglage (58) sarnverkande organ (46, 54), varmed positionen för medbringaren (22) kan regleras. 10 15 20 25 - fo-

6. Växellåda enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda med skifigaffelreglaget samverkande organ omfattar en mekanism (46, 60, 62) som tvångsstyrs åt ena hållet och som är begränsat rörlig mot en fiäderkrafc åt andra hållet.

7. Växellåda enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mekanism omfattar ett stiftformigt organ (46) om är anordnat inuti en urtagning (62) i enaänden (3 8) av nämnda skiftgafiel (36), vilket organ (46) trycks åt ena hållet inuti nämnda urtagning (62) med hjälp av ett fiäderelement (60) och varvid nämnda skifigaffelreglage (5 8) är försett med åtminstone ett spår (56), inuti vilket spår (56) en ände av nämnda organ (46) är anordnad att röra sig och därigenom kunna fórflyttas i axiell led, vilket leder till fórflytning av skifigafiel (36) och medbringare (22).

8. Växellåda enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att växel- lådan omfattar åtminstone två medbringare (22, 24) som på varsin sida kan befinna sig i ingrepp med ett och samma kugghjul (l) samtidigt, varvid växellådan företrädesvis omfattar n+1 antal medbringare där n anger antalet samverkande kugghjulspar för framåtväxling.

9. Växellåda enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det styrspår (56) som befinner sig i ingrepp med kugghjulet (1) med sina spetsvinkliga ingreppsorgan (32), i uppväxlingsrikmingen uppvisar en snedställning (ß) som är mindre än motsvarande stigningsvinkel (x) i det intilliggande spår (54) som påverkar medbringaren (24) till fórflyttning på andra sidan av kugghjulet (1).

10. Växellåda enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nänmda samverkande organ (34, 34', 32, 32') omfattar ingreppsytor (34C, 34C', 32C, 32C') samt även sluttande ytor (34A, 34A', 32A, 32A') på en sida motstående respektive ingreppsyta (34C, 34C', 32C, 32C').