SE521643C2 - Kraftöverföring med från en huvudväxel skild rangeväxel - Google Patents

Description

25 (n i* J __; C'\ -I-i* C, .l Qmfinningens ändamål Ett primärt ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en ny typ av kraftövertöring som är så konstruerad, att det vridmoment som kardanaxelsy- stemet har att överföra (vid en fordonsmotor med givet maximalt vridmoment) kan bli väsentligt lägre än vid ett utförande där rangeväxeln är placerad på det ovan- nämnda, traditionella sättet, dvs. baktill på huvudväxeldelens huvudaxel. Ett med det primära ändamålet direkt sammanhängande ändamål är att åstadkomma en kraftöverfóring, vars kardanaxelsystem kan göras betydligt lättare än vad som är möjligt vid användande av ovannämnda, traditionella konstruktionssätt.

Ett annat ändamål är att åstadkomma en kraftöverforing vars bidrag till fordonets ofiädrade vikt är så litet som möjligt.

Ytterligare ett ändamål är att åstadkomma en kraftöverforing som lämpar sig väl för användning av kardanknutar av typen konstanthastighetsknutar, dvs. universalknutar med konstant vinkelhastighet. Sådana universalknutar kallas också ”vinkelriktiga universalkopplingar”. I sammanhanget kan nämnas att traditionella kardanknutar av polhemsknut-typen ger upphov till vinkelhastighetspulsationer (varvtalsfluktuatio- ner) vid inbördes utvinklade och medelst en sådan kardanknut hopkopplade axlar eller axeländar. Sådana vinkelhastighetspulsationer riskerar att ge upphov till oöns- kade svängningar hos de hopkopplade axlarna, speciellt vid långa kardanaxlar.

Redogörelse för uppfinningen Ovannämnda ändamål uppnås enligt uppfinningen därigenom att kraftöverföringen av det inledningsvis angivna slaget uppvisar de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna särdragen. 10 15 20 25 30 E' H 4 r _, 7 Gal l ULl-Q 3 utrnärkan e för uppfinningen är således att den i drivlinan ingående range- växeln är anordnad âtskild från huvudväxeln och placerad i direkt anslutning till centralväxeln. Det av en enda odelad kardanaxel, eller av två (eller flera) serie- kopplade kardanaxelsektioner, bestående kardanaxelsystemet är därvid drivinkopp- lat mellan en från huvudväxeln utgående axel och en ingående axel till rangeväxeln.

Med centralväxel avses vid ett bakhjulsdrivet motorfordon bakaxelväxeln, dvs. den med differentialen hopbyggda slutväxeln.

För olika fordonsutföranden lämpliga eller föredragna utfóringsfonner av kraftöver- föringen enligt uppfinningen kan vidare uppvisa de i de osjälvständiga patentkraven speciellt angivna särdragen.

Om den till centralväxeln sålunda anslutna rangeväxeln (planetväxeln) är direkt in- tegrerad med centralväxeln och inrymd i ett för rangeväxeln och centralväxeln gemensamt växelhus uppnås betydande fördelar genom minskat utrymmesbehov och lägre vikt. Detta gemensamma växelhus kan vidare lämpligen vara integrerat med axelkåpor som omsluter hjuldrivaxlama till drivhjulen.

Såväl vid sin med huvudväxelns utgående axel förbundna (och därigenom drivna) ände, som vid sin med rangeväxelns ingående axel förbundna (och därigenom dri- vande) ände kan kardanaxelsystemet företrädesvis vara försett med drivknutar i form av konstanthastighetsknutar. Altemativt kan man givetvis istället använda kar- danknutar (polhemsknutar) av det vid lastbilskardanaxlar gängse slaget. Konstant- hastighetsknutar har hittills främst kommit till användning vid framhjulsdrivna per- sonbilar. Som exempel på sådana knutar kan nämnas exv. Rzeppa-kopplingen och Birfieldknuten.

En användning av konstanthastighetsknutar vid ändama av kardanaxlar eller kar- danaxelsektioner i kardanaxelsystem vid lastbilar har i praktiken inte varit möjlig 10 15 20 25 30 eftersom de stora 'vmidmoment som vid lastuilar överiors genom kardanaxeln eller kardanaxelsystemet i så fall skulle ha lett till konstruktivt alltför stora och skrymmande (och därmed alltför dyra) konstanthastighetsknutar.

Tack vare att rangeväxeln enligt uppfinningen är placerad i direkt anslutning till centralväxeln (istället för vid utgångssidan av huvudväxeldelen), dvs. är placerad efter kardanaxelsystemet, reduceras det vridmoment som kardanaxelsystemet har att överföra med en faktor l/nmge , där nmge är rangeväxelns utväxling. Som ett exem- pel på en normal rangeväxelutväxling kan nämnas värdet 3,2, vilket innebär att nämnda reduktionsfaktor då blir 0,31, vilket alltså innebär att det av kardanaxelsy- stemet överförda vridmomentet minskar med 69 %. Härigenom blir det fullt möjligt att också vid kardanaxelsystem för lastbilar använda konstanthastighetsknutar, utan att dessa blir alltför skrymmande och tunga, och därmed alltför dyra.

Förutom möjligheten att använda konstanthastighetsknutar i kardanaxelsystemet en- ligt uppfinningen, är den stora fördelen med uppfinningen att det aktuella kardanax- elsystemet (eller de i kardanaxelsystemet ingående seriekopplade kardanaxelsektio- nema/kardanaxlama) kan utföras mycket klenare och därmed mycket lättare och billigare, än som varit möjligt vid den gängse rangeväxelplaceringen före kardanax- elsystemet. Fordonets vikt kan alltså minskas, och risken för uppkomst av vibratio- ner i kardanaxelsystemet torde också minska radikalt, speciellt vid användning av konstanthastighetsknutar, eftersom man därmed helt undviker varvtalspulsationer hos de i kardanaxelsystemet ingående komponenterna.

Tack vare möjligheten att använda konstanthastighetsknutar i kardanaxelsystemet blir det också möjligt att bygga lastbilar med motorlutningen 0°, där lutningsvinkeln är vinkeln mellan motorn vevaxel och ett horisontalplan till bilen (exv. det plan som bildas av de längsgående ramsidobalkarna). Med en sådan 0°-ig motorlutning upp- kommer också möjligheten att bygga en lastbil med ett plattare och lägre golv i fö- rarhytten, vilket är önskvärt av flera skäl. Om förarhytten kan placeras lägre, och 10 15 20 25 r H -1 7 , , . . .. v f: I t) ti' J i 5 fordonets höjd därmed kan minskas, reduceras luftmotståndet och lastbilens total- Med en kraftöverföring enligt uppfinningen är det vidare möjligt att förse huvud- växelns utgående axel med en flänskoppling för förbindelsen med ena änden av den som konstanthastighetsaxel utförda kardanaxeln. Rangeväxelns ingående axel förses därvid med en likartad flänskoppling för förbindelsen med kardanaxelns motsatta, andra ände, och en från rangevåxeln utgående axel kan då utföras direkt hopkopplad med en i centralväxeln ingående pinjong.

Kort beskrivning av ritningsfigurerna Uppfinningen kommer nu att åskådliggöras och exemplifieras genom hänvisning till några på den bifogade ritning visade, mycket schematiska skisser över en kraftöver- föring enligt uppfinningen.

För ritningsfigurema gäller därvid att: Fig. 1 visar en schematisk sidovy av ett motorfordon med en kraftöverföring av det slag som föreliggande uppfinning hänför sig till; och Fig. 2 visar en schematisk planvy av en kraftöverföring av samma allmänna typ som visas i Fig. 1.

Beskrivning av på ritningen visade utföringsexempel I Fig. 1 visas mycket schematiskt ytterkonturen av ett motorfordon 2 i form av en lastbil, vilken är försedd med en kraftöverföring motsvarande den typ som definie- ras i de nedanstående patentkraven. 10 15 20 ~~ 25 Fordonet har en drivmotor 4 “red en koppling 6 och en därtill anslutande växellåda 8 innefattande en flerväxlad huvudväxel 10. Huvudväxeln kan på sedvanligt sätt vara försedd med en splitväxel placerad vid den till motorn/kopplingen anslutna ingångsänden av huvudväxeln. För enkelhets skull antas fordonet i detta fall ha en- dast en med två drivhjul 12 försedd bakaxel 14. Bakaxeln 14 är på vanligt sätt för- sedd med en såsom slutväxel fungerande centralväxel 16 med differential 18. I bak- axeln 14 ingår drivaxlar 20 och 22 för drivhjulen 12.

I en traditionella lastbilsväxellåda ingår vanligen en såsom planetväxel utförd range- växel, vilken då är placerad vid utgångsänden av huvudväxeln. För uppnående av de ovan diskuterade, konstruktionsmässiga fördelarna är kraftöverföringen emellertid i detta fall så uppbyggd, att den i kraftöverföringen ingående rangeväxeln 24 är place- rad helt åtskild från huvudväxeln 10, närmare bestämt i direkt anslutning till cen- tralväxeln 16. Drivkraften (vridmomentet) från motom 4 överförs på sedvanligt sätt från huvudväxelns 10 utgående axel 26 till rangeväxelns 24 ingående axel 28 via ett mellan axlama 26 och 28 inkopplat kardanaxelsystem 30. Kardanaxelsystemet om- fattar företrädesvis åtminstone två genom en mellankopplad universalknut 32 serie- kopplat drivförbundna kardanaxlar 34 och 36. Dessa båda kardanaxlar är i sin tur drivförbundna med axlama 26 och 28 genom universalknutar 38 resp. 40.

Universalknutama 32,38,40 kan utgöras av exv. traditionella polhemsknutar, men för att undvika vibrationsalstrande rotationshastighetsfluktuationer (varvtalsvaria- tioner) hos kardanaxlarna 34 och 36, ifall dessa inte är helt koaxiella (utan är inbör- des vinkelställda), är det att föredra att använda någon lämplig typ av konstanthas- tighetsknutar, exv. Rzeppa-kopplingar, Birfieldknutar, Bendix-Tracta- resp. Ben- dix-Weiss-kopplingar eller Thompson-kopplingar. Dessa typer av konstanthastig- hetsknutar har hittills främst kommit till användning vid framhjulsdrivna personbi- lar. 10 VIT/I ff . . . , ._ ciLí-:š 7 Den som planetväxel utförda rangeväxelri 24 är integrerad och hopbyggd med cen- tralväxeln 16 och inrymd i ett för rangeväxeln och centralväxeln gemensamt växel- hus 42. Detta växelhus kan dessutom vara integrerat med axelkåpor 44,46 som om- sluter hjuldrivaxlarna 20,22.

Om kardanaxelsystemet är utfört såsom ett konstanthastighetssystem kan man tänka sig att använda flänskopplingar istället för universalknutama 38, 40. I så fall är hu- vudväxelns utgående axel 26 försedd med en flänskopplingsdel för förbindelsen med en samverkande flänskopplingsdel hos den anslutande änden av kardanaxelsy- stemet, medan rangeväxelns 24 ingående axel 28 är försedd med en likartad fläns- kopplingsdel för förbindelsen med en motsvarande flänskopplingsdel hos den därva- rande änden av kardanaxelsystemet. Den från rangeväxeln utgående axeln 48 kan vidare lämpligen vara direkt hopkopplad med, eller t.o.m. utgöra del av, centralväx- elns 16 ingående pinjong 50.

Claims (8)

10 15 20 25 30 C I 'l x) ...s f“\ F\ i - í- C) h.. i Patentkrav

1. Kraftöverföring vid ett motorfordon (2), spec. en lastbil, där i drivlinan mellan fordonets drivmotor (4) och en via ett kardanaxelsystem (30), vilket omfattar minst en kardanaxel, driven centralväxel (16) hos en fordonsaxel (14), som innefattar drivaxlar (20,22) för drivhjul (12), ingår en flerväxlad huvudväxel (10) och en från densamma driven rangeväxel (24), kännetecknad av att i drivlinan är rangeväxeln (24) anordnad åtskild från huvudväxeln (10) och placerad i direkt anslutning till centralväxeln (16), varvid kardanaxelsystemet (3 0) är drivinkopplat mellan en från huvudväxeln (10) utgående axel (26) och en ingående axel (28) till rangeväxeln (24).

2. Kraftöverfóring enligt krav 1, kännetecknad av att rangeväxeln (24) är en pla- netväxel som är integrerad med centralväxeln (16) och inrymd i ett växelhus (42), vilket är gemensamt för rangeväxeln och centralväxeln.

3. Kraftöverfóring enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att kardanaxelsystemet (30) är drivfórbundet med huvudväxelns (10) utgående axel (26) och rangeväxelns (24) ingående axel (28) genom universalknutar (38,40), exv. polhemsknutar.

4. Kraftöverföring enligt krav 3, kännetecknad av att universalknutarna (38,40) är konstanthastighetsknutar, exv. Rzeppa-kopplingar, Birfieldknutar eller Thompson- kopplingar.

5. Kraftöverföring enligt krav 4, kännetecknad av att huvudväxelns (10) utgående axel (26) är försedd med en flänskoppling för förbindelsen med ena änden av en som konstanthastighetsaxel utförd kardanaxel (3 O), varvid rangeväxelns (24) ingå- ende axel (28) är försedd med en likartad flänskoppling för förbindelsen med kar- danaxelns motsatta, andra ände, och en från rangeväxeln (24) utgående axel (48) är direkt hopkopplad med en i centralväxeln (16) ingående pinjong (50). 10 "T gu c, 1 9

6. Kraftövfenöring enligt något av kraven 2-5, känneteeknad av att det gemen- samma växelhuset (42) for rangeväxeln (24) och centralväxeln (16) är integrerat med axelkåpor (44,46) som omsluter hjuldrivaxlarna (20,22).

7. Krafiöverforing enligt något av föregående krav, kännetecknad av att fordons- axeln (14) är en bakaxel hos motorfordonet (2).

8. Kraftöverfóring enligt något av föregående krav, kännetecknad av att i drivli- nan ingår ett kardanaxelsystem (30), som omfattar två eller flera seriekopplade kar- danaxlar (34,36).