SE520569C2 - Växellåda samt oljeledande organ vid en växellåda - Google Patents

Description

25 30 detta kugghjul samverkande kugghjulen på växellådans sidoaxel ersätt på samma sätt av ett kugghjul med en mindre diameter. Arrangemanget av en dylik överväxel sker lämpligen på det främre första kugghjulsparet, vilket är det som ligger närmast växellådans ingående sida. På sidoaxel monteras således ett kugghjul med en mindre diameter än vad som är normalt för en icke överväxlad växellåda. Vid en icke överväxlad växellåda är samtliga sidokugghjul i normala fall anordnade i växellådshuset så att de nedre delarna av kugghjulen befinner sig strax över botten på växellådshuset och så att kugghj ulen har god kontakt med oljebadet i botten på växellådshuset. En montering av en överväxel i enlighet med det ovanstående innebär att ett kugghjul med mindre diameter ersätter ett större hjul medan den aktuella sidoaxeln befinner sig på samma höjd. Detta medför att detta främre sidokugghjul inte är lika djupt nedsänkt i oljan; det kan harnna vid ytskiktet av oljebadet eller t o m ovanför oljenivân i växellådshuset. Följden av detta kan därvidlag bli att en otillräcklig mängd olja tillförs det främre kugghjulsparet, vilket således kan ge skador p. g.a. undermålig smörjning och kylning.

Det främre kugghjulsparet i växellådan är anordnat strax innanför växellådshusets främre sida. Växellådan i en lastbil är normalt monterad i fordonets färdriktning så att denna nämnda sida placeras längst fram i fordonets körriktning framåt. Växellådan kan även monteras i fordonet i något lutande ställning, varvid den nämnda främre sidan av växellådan är monterad högre än motsvarande bakre sida av växellådan. Detta förvärrar problemet med att ge tillräcklig Smörjning och kylning till det främre ku gghjulsparet.

Problemet med låg oljenivå för detta kugghjulspar blir än mer påtagligt då fordonet körs i uppförsbacke, varvid lutningen gör att avståndet mellan oljenivån och det frärnre sidoaxelhjulet ökar än mer. Eftersom det vid körning i uppförsbacke vanligtvis överförs ett relativt stort drivmoment medför det att påkänningen på kugghjulen blir stor, samtidigt som oljetillförseln riskerar att utebli, vilket ökar risken för kuggskador.

En lösning på problemet kan vara att i växellådshuset installera en separat oljepump som via en ledning sörjer för att erforderlig mängd olja tillförs kugghjulsparet. Detta är dock en relativt dyr och komplicerad lösning. Vidare kan en lösning vara att höja oljenivån i växellådshuset genom tillförsel av ytterligare olja. Detta medför dock problem då 10 15 20 25 30 520 569 effektiviteten hos växellådan sänks vid en alltför hög oljenivå samt att problem uppstår med läckage i axeltätningar och liknande i växellådshuset.

Det är förut känt att under ett kugghjul anordna en skål som rymmer en viss mängd olja, i vilken kugghjulet når ned i och därmed förses med en oljefilm. Avsikten är att intilliggande kugghjul ska stänka tillräckligt mycket olja omkring sig så att även skålen fylls med olja. Det är även känt att anordna olika former av hyllor i ett motorrum som fångar upp stänkande olja och som leder oljan till bestämda smörjställen. Emellertid ger dessa lösningar inte ett tillräckligt stort oljeflöde för att kunna säkerställa tillfredsställande smörjning/kylning av kugghjulens kuggingrepp.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning har till uppgift att åstadkomma en växellåda för tunga fordon i vilken tillräcklig Smörjning och kylning av kugghjulen åstadkoms, och som undanröjer nämnda nackdelar enligt teknikens ståndpunkt. Ett syfte är således att åstadkomma en anordning som förbättrar och säkerställer tillförsel av olja till ett specifikt kugghjul eller ku gghjulspar. Ett ytterligare syfte är att åstadkomma en anordning som är enkel och billig att tillverka. Ett ändamål är att även då fordonet framförs på lutande väg åstadkomma erforderlig Smörjning och kylning av kugghjulen. Ett mål med föreliggande uppfinning är även att skapa en konstruktion som gör det lätt att utföra reparationer och service, såväl avseende föreliggande uppfinning som till denna tillhörande komponenter. Ett ytterligare syfte är att möjliggöra en växellåda med överväxel där kugghj ulen tillförs tillräckligt med olja för kylning och Smörjning, utan att behöva öka oljenivån i växellådshuset.

I dessa syften utmärkes uppfinningen av vad som framgår av de i den patentkravet 1 kännetecknande delen angivna särdragen. De angivna ändarnålen uppnås även genom ett oljeledande organ såsom framgår av de i patentkravet 6 kännetecknande delen angivna särdragen.

En fördel med denna lösning enligt föreliggande uppfinning är att den lika tillfredsställande sörjer för tillräcklig kylning och smörjning av ku gghjulen, då fordonet 520 569 §Vjf¿jjf¿{¿=' och följaktligen även växellådan framförs på lutande väg såväl som då fordonet framförs på plan, horisontell väg. Dessutom kan oljetillförseln enkelt riktas till ett specifikt omrâde vid ett kugghjul, exempelvis till ett kugghjulsingrepp. En ytterligare fördel är att lösningen möjliggör en enkel och billig konstruktion. Konstruktionen är inte 5 utrymmeskrävande då den kan anordnas tätt inpå existerade komponenter och kan göras relativt liten och smidig storleksmässigt.

Det oljeledande organet enligt föreliggande uppfinning kan exempelvis vara utformat såsom en ledskena, ränna, rör eller liknande. Ett tvärsnitt av det oljeledande organet kan 10 lämpligen ha en U-profilform. Därvidlag kan exempelvis det oljeledande organet även vara sammansatt av olika utformade organ med varierande form och funktion. Den ena oljeuppsarnlande änden kan t.ex. utgöras av ett konkavt och skålformat parti, varvid den andra änden av organet, där tillförsel av olja sker till det främre sidoaxelhjulet, kan vara ett rörformat parti. Det oljeledande organet kan vara utformat av godtyckligt material 15 såsom stål, aluminium, glasfiber eller plast. Med fördel kan det tillverkas av ett pressat plåtmaterial.

FIGURBESKRIVNING 20 Uppfinningen beskrives nedan i form av ett icke begränsande utföringsexempel enligt föreliggande uppfinning, åskådliggjort med hjälp av de bifogade ritningsfigurerna, där Fig. 1 visar, i en sektionerad vy, en del av ett växellådshus med en i en standardväxellåda inmonterad överväxel; Fig. 2A illustrerar skisserat, i en utbruten vy rakt från sidan, två parallella axlar med 25 samverkande kugghjulpar och ett oljeledande organ i en växellåda med överväxel enligt föreliggande uppfinning; Fig. 2B illustrerar, i en utbruten perspektivvy från sidan, kugghj ulparen och det oljeledande organet i fig. 2A; Fig. 2C illustrerar, i en vy snett ovanifrån, kugghjulparen och det oljeledande organet i 30 fig. 2A; Fig. 3A visar, i en perspektivvy snett från sidan, ett oljeledande organ enligt föreliggande uppfinning, och 10 15 20 25 30 520 569 Fig. 3B visar, i en sidovy, det oljeledande organet i fig. 3A.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL En mekanisk växellåda 2 avsedd för ett tungt fordon, såsom exempelvis en lastbil eller en buss, visas i en sektionerad vy i fig. 1. Växellådan 2 innefattar ett växellådshus 4 av i sig konventionell utformning för en standardväxellåda. Vidare har växellådshuset 4 en nedre axel 6, vilken fortsättningsvis benämnas sidoaxel, anordnad däri, vilken sidoaxel 6, har ett första, främre kugghjul i form av ett sidoaxelhjul 8 samt ett flertal bakre sidoaxelhjul 10, 12. De bakre sidoaxelhjulen 10,12 är anordnade i ingrepp med motsvarande kugghjul 16, 18, lagrande anordnade på en med sidoaxeln parallellt anordnad huvudaxel 21, vilken huvudaxel tillika utgör växellådans utgående axel, och vilka kugghjul 10,12 kan sammankopplas med huvudaxel medelst ett antal synkroniseringskopplingar. Det främre sidoaxelhjulet 8 är i ingrepp med ett kugghjul 14, som är lagrat på växellådans ingående axel 20, och vilket kugghjul 14 kan sammankopplas med ingående axeln 20 medelst en synkroniseringskoppling. Samtliga kugghjul på sidoaxeln 6 är fast förbundna med sidoaxeln 6 och roterar tillsammans med densamma. Växellådan enligt fig. 1 är en splitväxellåda.

I den högra delen av fig. 1 visas hur den utgående axeln 21 är förbunden med en tillsatsväxellåda i form av en planetväxel som är inrymd i ett särskilt växelhus, förbundet med växellådshuset 4. Denna tillsatsväxel utgör en s k rangeväxel som utnyttjas för att fördubbla antalet växlar på ett i sig känt sätt.

Eftersom denna typ av växellåda i sig utgör, såväl vad avser konstruktion och funktion, för att åstadkomma olika utväxlingsförhållanden, väl känd teknik, och som ej är av betydelse för föreliggande uppfinning, avgränsas den fortsatta beskrivningen från detta. I stället inriktas den fortsatta beskrivningen till de delar som är väsentliga för föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 520 569 Som nämnts är det första främre sidoaxelhjulet 8 i ingrepp med ett kugghjul 14 lagrande anordnat på växellådans ingående axel 20. Det som skiljer denna växellåda från mer konventionella växellådor är att i detta fall utnyttjas det första sidoaxelhjulet 8 tillsammans med det samverkande kugghjulet 14 på ingående axeln till att möjliggöra en överväxel. En följd av detta är att det första sidoaxelhjulet 8 har en diameter som är mindre än vanligt och till och med mindre än det andra sidoaxelhjulet 10.

Den ingående axeln 20, huvudaxeln 21 och sidoaxeln 6 är anordnade parallella med varandra och kan även vara anordnade väsentligen horisontellt i ett fordon, i vilket växellådan är avsedd att monteras. Av olika anledningar brukar dock växellådor i tyngre fordon monteras något lutande, upp till ca 5°, i fordonet, varvid den främre sidan 27 av växellådan är anordnad något högre än den bakre sidan 29 av växellådan.

För Smörjning och kylning av kugghjulen i växellådan under drift, är åtminstone ett nedre parti 28 av växellådshuset 4 fyllt med olja upp till en viss oljenivå. Påfyllning av olja sker via en olj eplugg 34 anordnad huvudsakligen i mitten i förhållande till växellådans längdutsträckning. Då fordonet befinner sig på ett plant, horisontellt underlag med växellådan inmonterad i 5° lutning i fordonet, kommer olj enivån i växellådan att anta ett i förhållande till dess axlar, lutande läge 30. Då fordonet körs i uppförsbacke, kommer oljenivåns lutning öka beroende på backens lutning. I en uppförsbacke med exempelvis lutningen 5° kommer olj enivån att luta ytterligare, till ett lutande läge 32.

Figur 2A och 2B illustrerar schematiskt i sidovy två parallella axlar, nämligen en övre axel 40 och en nedre axel 42 med samverkande kugghjulpar 44, 46, 48, i en växellåda med överväxel enligt föreliggande uppfinning. Dessa kugghj ul och axlar motsvarar den del av växellådan enligt fig. 1 som omfattas av det första, det andra respektive det tredje sidoaxelhjulet 8, 10, 12 på sidoaxeln 6 och de med dessa samverkande kugghjulen 14, 16, 18 på den ingående axeln 20 respektive huvudaxeln 21.

Ett oljeledande organ 50 är här anordnat vid de första och det andra kugghjulsparen 44, 46. Det oljeledande organet 50 är anordnat att överföra olja till det främre sidoaxelhjulet 1 1 O 5 20 25 Lo) OZU 569 52 från det nästföljande bakre sidoaxelhjulet 54. Det oljeledande organet kan även vara anordnat att leda olja från ett annat bakre sidoaxelhjul, t.ex. från det tredje sidoaxelhjulet 56 räknat framifrån, eller t.o.m. samtidigt från flera av de bakre sidoaxelhjulen 54, 56.

Det främre sidoaxelhj ulet 52 är i ett kuggingrepp 59 samverkande med ett första övre kugghjul 58 anordnat på den ingående axeln 40, varvid kugghjulen 52, 58, bildar ett första kugghj ulspar 44. På motsvarande sätt bildar det andra sidoaxelhjulet 54 och det övre andra kugghjulet 60 på huvudaxeln 41 ett andra kugghjulspar 46, samt kugghjulen 56 och 62 ett tredje kugghjulspar 48 etc. Det oljeledande organet 50 är här anordnat med ett första, nedre ändparti 64 av det olj eledande organet kring periferin av det andra sidoaxelhjulet 54. Ett motsatt övre, andra ändparti 66 av det oljeledande organet 50 är placerat vid det första kugghjulsparets 44 kuggingrepp 59. Eftersom växellådan är monterad i ett lutande läge, ca 5°, kommer olj enivån i växellådan befinna sig i ett lutande olj enivåläge 68, då fordonet befinner sig på ett plant, horisontellt underlag. Oljenivåns lutning ökar då fordonet körs i uppförsbacke. I en uppförsbacke med exempelvis lutningen 5° kommer oljenivån att luta ytterligare, till ett lutande läge 70 visat i fig 2A.

Eftersom det främre kugghjulsparet är anordnat nära den främre sidan av växellådan kommer oljenivån på det främre sidoaxelhjulet 52 att sjunka extra mycket här, till en oljenivå 69, i förhållande till sänkningen av oljenivån på de övriga sidoaxelhjulen.

Oljepåfyllning sker via en oljeplugg 71. Det oljeledande organet 50 är försett med utskjutande armar 72, 74, vilka är avsedda för anordnade av det oljeledande organet 50 i avsedd position i växellådshuset 4 på lämpligt sätt, exempelvis medelst nitning eller skruvning mot växellådshusets 4 inre vägg. Det oljeledande organet bör lämpligen vara placerat på ett avstånd av ca 10 mm från respektive kugghjul. Det parti 75 av det olj eledande organet som är anordnat närmast botten 77 av växellådshuset bör vara beläget ca 3-4 mm från nämnda botten.

I en perspektivvy illustreras i fig. 2C kugghjulparen och det oljeledande organet 50 från fig. 2A och 2B. Såsom framgår av fig. 2C omsluter det oljeledande organet 50 runt omkring ca en fjärdedel av det andra sidoaxelhjulets omkrets. Lämpligen sträcker sig det 50 första nedre äridparti 64 åtminstone omkring en kvarts omkrets av n oucledande organe ett bakre kugghj ul och företrädesvis åtminstone omkring hälften av ett bakre kugghjuls omkrets. Det oljeledande organet 50 kan även sträcka sig ända upp till omkring hela bakre kugghjulets omkrets.

Figur 3A och 3B visar det oljeledande organet 50 från fig.2A-2C enligt föreliggande 5 uppfinning. Såsom framgår av fig. 3A och 3B är det oljeledande organet konkavt eller skålformat genom att respektive sida av ett plant utgångsmaterial av det oljeledande organet är vikt i kantema längs sidorna och har utbildade flänsar 76, 78 utgående från ett mellanliggande parti 80. Enligt denna utföringsform är en av flänsarna 78 högre än den andra motstående flänsen 76. Lämpligen är flänsen 78 högre på den sida av det 10 oljeledande organet vars nedre långsida 81 är belägen närmast oljenivån i förhållande till en övre långsida 83. Ett tvärsnitt av det oljeledande organets längdutsträckning blir härigenom väsentligen U-forrnat, men kan altemativt ha en mer generell skålform eller vara format som en halvcirkel. Vidare kan det oljeledande organet i längdutsträckningen av långsidorna 81, 83, vara konkavt och böjt enligt en cirkelbågsform, samt kan även i sin 15 längdutsträckning vara vridet. Ett mittparti 82 av det oljeledande organet 50 är i denna utföringsform bredare, varvid den i förhållande till oljenivån övre långsidan 83 vid detta mittparti har en utåt böjd form. Således har det oljeledande organet 50 en större bredd på mitten än bredden vid respektive ändpartier 64, 66. 20 Under drift av växellådan enligt föreliggande uppfinning roterar sidoaxeln och samtliga de med denna fast förbundna ku gghj ulen. Därvid kommer det oljeledande organet 50 att fånga upp stänkande olja från framförallt det sidoaxelhjul 10, 54 vid vilket dess nedre ände är placerad i växellådshuset 4. Det oljeledande organet 50 bör därför vara anordnat på den sida av sidoaxeln 8, 42 dit sidoaxelhjulet 10, 54 stänker olja vid sin rotation. 25 Därigenom kommer den uppsamlade oljan på det oljeledande organet 50 att samlas på det nedre ändpartiet 64 och kommer därmed att strömma kontinuerligt, eller i det närmaste ”pumpas”, mot det övre ändpartiet 66, varvid oljan leds till avsättning i området för kuggingreppet mellan det främre sidoaxelhjulet 52 och kugghjulet 58. Anordningen uppvisar på detta sätt vissa likheter med en kugghjulspump, eftersom det andra 30 sidoaxelhj ulets 54 kuggar pumpar oljan till det oljeledande organet. Därmed kan ett tillräckligt stort oljeflöde och en tillräcklig oljefilm uppnås i kuggingreppet 59 i det främre kugghjulsparet 44, varvid kuggskador kan undvikas. 10 15 52 0 569: Ü D .St Att oljan kan strömma från det nedre ändpartiet 64 till det övre ändpartiet 66 på det oljeledande organet beror på att oljan stänker med hög kraft och hastighet från de bakre kugghjulen 54, 56 mot det oljeledande organet och att de bakre kugghjulen 54, 56 roterar i riktning mot det nedre ändpartiet 64 och från det övre ändpartiet 66. Oljedropparna har därför när de lämnar de bakre kugghjulen en uppåtsträvande rörelse och fortsätter att strömma uppåt när de hamnar på det oljeledande organet 50. Den yta av det oljeledande organet där oljan strömmar bör därför vara relativt ytfin och inte alltför ojämn. I u jämnare yta och ju större ytfinhet, desto lättare strömmar oljan.

Genom att oljan i det närmaste sprutar in i kuggingreppet kommer olja att kunna ledas långt ner i kuggluckoma, och en effektiv kylning erhållas av kuggarna. Oljan kan härigenom effektivt kyla varje kugg på kugghjulet även under den tid respektive kugg befinner sig ovanför oljenivån i växellådan.

Claims (8)

520 569 10 PATENTKRAV

1. Växellåda till ett fordon, innefattande i ett växellådshus (4) åtminstone en första axel (6, 42) som uppbär ett antal kugghjul och vilka i samverkan med ett antal motsvarande 5 kugghjul på andra axlar (20, 21) i växellådshuset bildar ett antal kugghjulspar (22, 24,26, 44, 46, 48) för åstadkommande av olika utväxlingsförhållanden, varvid ett nedre parti (28) av växellådshuset (4) under normal drift är fyllt med olja upp till en viss oljenivå (30, 32, 68, 70) och varvid den första axel (6, 42) är anordnad så att åtminstone något av dess kugghjul åtminstone delvis befinner sig under oljenivån 10 kännetecknat av att ett nedre ändparti (64) av ett oljeledande organ (50) är anordnat vid det kugghjul (8, 52) på den första axeln (6, 42) som åtminstone delvis befinner sig under oljenivån, att under inverkan av detta kugghjuls (8, 52) rotation i oljan det oljeledande organet (50) är anordnat att överföra olja till kuggingreppet mellan ett av de övriga kugghjulsparens (22, 15 44) kugghjul och, att det oljeledande organet (50) innefattar ett övre ändparti (66) som härför är anordnat i närheten av nämnda kuggingrepp.

2. Växellåda enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n at av att det kugghjul (10, 54) på den första axeln (6, 42) från vilket olja överförs har en större diameter än det kugghjul (10, 20 54) på den första axeln som ingår i det kugghjulspar till vilket olja överförs.

3. Växellåda enligt patentkrav l k ä n n e t e c k n a d av att den första axeln utgörs av en sidoaxel (6, 42) med ett antal med axeln fast förbundna kugghjul i form av sidoaxelhjul (8,l0,l2, 52, 54, 56), av vilka ett första sidoaxelhjul (8, 25 52) samverkar med ett kugghjul (14, 58) på växellådans ingående axel (20) och bildar ett första kugghjulspar (22, 44), och ett andra sidoaxelhjul (10, 54) samverkar med ett kugghjul (16, 46) på växellådans huvudaxel (21) och bildar ett andra kugghjulspar (24, 46), och att det oljeledande organet (50) är anordnat att överföra olja från det andra sidoaxelhjulet ( 10, 54) till det första sidoaxelhjulet (8, 52). 30

4. Växellåda enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d av att det första sidoaxelhjulet (8, 52) och det andra sidoaxelhjulet (10, 54) är anordnade intill varandra på sidoaxeln (6, 42). 520 569 11

5. Växellåda enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det oljeledande organets (50) övre ändparti (66) är anordnat i närheten av kuggingreppet mellan det första sidoaxelhjulet (8, 52) och det första kugghjulet (14, 58), och 5 att det oljeledande organets (50) nedre ändparti (64) är anordnat i närheten av det andra sidoaxelhjulet och där är anordnat under oljenivån, sarnt att det oljeledande organet (50) utsträcker sig omkring åtminstone en kvarts omkrets av det andra sidoaxelhjulet (10, 54).

6. Oljeledande organ vid en växellåda enligt något av föregående patentkrav, 10 k ä n n e t e c k n a t av att det oljeledande organet (50) är utformat som en ränna med flänsar (76, 78) vid sina längsgående sidor.

7. Oljeledande organ (50) enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n at av att en fläns (78) är högre än den andra (76). 15

8. Oljeledande organ (50) enligt något av patentkraven 6-7, k ä n n e t e c k n at av att ett mittparti (82) mellan dess övre ändparti (66) och dess nedre ändpani (64) är bredare mellan flänsarna (76, 78) än bredden vid respektive ändpartier (64, 66). 20 25