SE527429C2 - Utväxlingsanordning med steglöst variabel utväxling - Google Patents

Description

00 I 00 00 00 0 0 00 0 00 00 QIO 0 00 0 00 00 10 15 20 25 30 35 Till grund för uppfinningen ligger en insikt om att 2 man kan åstadkomma en utväxlingsanordning med variabel radie med hjälp av lameller som bär upp och stödjer transmissionselement.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning àstadkommes en steglös utväxlingsanordning innefattande kring en rotationsaxel roterbara och radiellt rörliga kraftöverföringselement med varierbar radie av en löpcirkel för med utväxlingsanordningen samverkande transmissionselement. Nämnda kraftöverföringselement har en skivliknande utsträckning och är belägna i i omkretsriktningen fördelade plan som sammanfaller med nämnda rotationsaxel. Kraftöverföringselementen är radiellt förskjutbara i hällarelement, åtminstone ett manöverelement är anordnat för förskjutning av nämnda kraftöverföringselement i radiell riktning. Kraft- överföringselementens periferiellt belägna kantpartier bildar löpcirkel för nämnda transmissionselement, det vill säga att kantpartierna hos kraftöverföringselementen stödjer transmissionselementet. Vid ändring av utväxlingsförhàllandet kommer dessa kantpartier att flytta transmissionselementet så att det löper antingen pà en löpcirkel med större eller mindre radie.

Transmissionselementet i sin tur kan utgöras av en rem, kedja eller liknande.

Företrädesvis utgörs kraftöverföringselementen av lameller, vilka är eftergivliga i tangentiell riktning i närheten av lamellens ingrepp med transmissionselementet.

Med lameller åsyftas tunna skivformiga element. Den tangentiella eftergivligheten àstadkoms exempelvis genom böjning av lamellen vid det U-formade partiet. Lamellerna kan även vara utformade med en profil i planet, det vill säga att man tagit bort material för att åstadkomma en viss geometri, men lamellerna är fortfarande tunna och har utbredning väsentligen i ett plan. Vidare kan de periferiellt belägna kantpartierna hos kraftöverföringselementen vara eftergivliga i radiell 2 - -OT-'Lè 09:23 YJ:\ 'fiïoíšrgezr saif.ío1?.\STIfIš-ERIK ~ oN\@AT3Nr\vàxELnÅnA2 C15OU2\I:C_5002 Applicationtextïolnstruct Or .NJWM 2004- IO O!!! 0900 o o o II IDO O 1.00 0 O o 0 n o o ao c oo o oo o o o u o oo o o a o 0 o o o o o o oooo 0 o o o o oo o oc ooo oo 10 15 20 25 30 35 527 49.9 3 riktning. Detta kan åstadkommas genom att kraftöverföringselementen, exempelvis i form av lameller, har en sådan geometri eller material som ger denna eftergivlighet. Alternativt kan de kraftöverförande lamellerna vara anordnade med en viss fjädring för att ge utväxlingsanordning önskade egenskaper. Genom kraft- överföringselementens lamelliknande utformning medges flera lameller att placeras runt utväxlingsanordningen, vilket ger flera stödkanter för transmissionselementet.

Med fördel har manöverelementet en i radialplanet räknat vinklad kontaktyta i förhållande till rotations- axeln, vilken kontaktyta är anordnad för överföring av en axiell manöverrörelse hos manöverelementet till en radiell rörelse hos nämnda kraftöverföringselement. Denna vinklade kontaktyta är med fördel en konisk geometri hos manöverelementet som påverkar lamellernas radiella läge då manöverelementet förskjuts i axiell riktning.

Manöverelement och kraftöverföringselement samverkar företrädesvis medelst klokoppling, så som exempelvis ett finger inuti en gaffel eller liknande. Denna typ av koppling har fördelen att den kan utformas så att den påverkar lamellerna, kraftöverföringselementen, både inåt och utåt i radiell riktning. Klokopplingen kan vara utformad så att den bildar de vinklade kontaktytorna för överföring av en axiell manöverrörelse hos manöver- elementet till en radiell rörelse hos nämnda kraft- överföringselement. Lamellen är då exempelvis utformad med utstickare på båda sidor om ett ”finger” hos manöverelementet. På detta vis påverkas lamellen både utåt och inåt i radiell riktning av manöverelementets finger. Detta finger kan vara av en fingerliknande geometri alternativt med en form som sticker in i en kloliknande geometri hos lamellen.

Företràdesvis är klokopplingen utformad som en gaffel i det lamellformiga kraftöverföringselementet, vilken gaffel står i kopplingssamverkande ingrepp med manöverelementet som sticker in i nämnda gaffel för 2Qü4«J7-14 Gä:? EARUSSONÄEATENI G5~23 1,fioc tionïSTïG-ERIK llGL5G02\E1015Gfi2 Applicationtextïolnstructcr MKM 2064- 0000 0 0 0 0 00 00 0000 0 0 0 0 00 000 0 0000 0 0 0 0 0 00 00 0 00 0 I 0 00 0 10 15 20 25 30 35 5^7 429 000 000 0 0 00 0 00 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 000 4 manövrering av kraftöverföringselementens radiella läge.

Då manöverelementet förskjuts i axiell riktning tvingas kraftöverföringselementet att förskjutas i radiell riktning pà grund av den vinklade gaffelns samverkan med manöverelementet.

Vidare är kraftöverföringselementen utformade som lameller, vilka är radiellt förskjutbara i hàllarelement.

Hállarelementet utgörs av en cirkulär trumma med åtminstone en gavel som är försedd med styrspàr för lamellerna. Hållarelement och lameller bibehåller sin axiella position då manöverelementet förskjuts i axiell riktning. Hàllarelement, kraftöverföringselement och manöverelement följer med i utväxlingsanordningens rotation. I det fall tvä eller flera hàllarelement används hos samma utvâxlingsanordning så är hållarelementen även inbördes kopplade för att uppnà en samtidig rotation, därmed undviks böjning och förskjutning av lamellerna mellan hållarelementen.

Företrädesvis är den cirkulära mantelytan hos nämnda hàllarelement försedd med spår tvärs rotationsriktningen för styrning av kraftöverföringselementen som kan röra sig radiellt genom nämnda spår. Dessa spår hos hàllarelementets mantelyta stödjer kraftöverförings~ elementen vilket även de spår som är anordnade på hällarelementets cirkulära gavlar gör.

Företrädesvis är kraftöverföringselementen utformade med urtag i de periferiellt belägna kantpartierna för ingrepp med nämnda transmissionselement. Genom denna utformning är det möjligt att åstadkomma en utväxlings- anordning där radien för ingrepp med transmissions- elementet ger önskade utväxlingsförhàllanden.

Med fördel bildas ovan nämnda urtag hos kraft- överföringselementens kantpartier av en U-formation hos kraftöverföringselementen_ U-formation har en vevslängsliknande form, vilket medför att den är eftergivlig i radiell riktning. Eftergivligheten uppkommer genom böjning och vridning i materialet hos fioCrqa:isation\STTS ERIK LRÅDA\$5\3lSï5G02\21915302 àpplicaäíonteztïolnstructct fiwfl 2OC4~ 0 0 0 00 0 000000 DIGI o 0 o n oo II 0010 I l I I I OI CCI 0 I I 0 0 I 00 CIO IQ 0 in I n 4 Il 0 0 oo o o o u U O I I o 0 OQIO Ino a 10 15 20 25 30 35 kraftöverföringselementet i tangentiell riktning, denna eftergivlighet kan ökas eller minskas genom att ändra utformningen hos det vevslängsliknande partiet. Denna eftergivlighet utnyttjas då utvâxlingsförhàllandet ändras eftersom kraftöverföringselementet då rör sig i radiell riktning så kommer avståndet mellan kraftöverförings- elementens kantpartier att sträva efter att ändras.

Med fördel anordnas den ovan beskrivna utvâxlings- anordningen i ett system innefattande en första respektive andra kraftsamverkande utvâxlingsanordning, vilka är kopplade för simultan manövrering så att, när radien hos den första utväxlingsanordningen ökar, så minskar radien hos den andra utvâxlingsanordningen. På detta vis kan man bibehålla en konstant längd hos ett transmissionselement som överför kraft mellan första och andra utvâxlingsanordningarna. Eftersom manöverelementen hos första respektive andra utväxlingsanordningarna är orienterade àt motsatt håll så består den simultana manövreringen i att förskjuta både första och andra manöverelementet åt samma håll, i axiell riktning.

I en alternativ utföringsform för ovan nämnda system kraftsamverkar första respektive andra utväxlings- anordningen genom direkt samverkan mellan utväxlings- anordningarnas kraftöverföringselement, det vill säga att lamellerna griper in i varandra. Även i detta fall kan första och andra utväxlingsanordningen förbli på ett konstant avstånd från varandra och manövreras simultant genom förskjutning av manöverelementen i axiell riktning.

Kraftöverföringselementens skivliknande utformning medför att dess yttre kantpartier utgör greppkanter för transmissionselementet, vilket är fördelaktigt för att undvika slirning. Vidare medför lamellens tunna tjocklek att det radiella utrymmet kan utnyttjas av flera lameller. Genom att utväxlingsanordningen kan anordnas med många lameller, sà är det inte nödvändigt med något stödband runt utväxlingsanordningen för att överbrygga avstànden mellan lamellerna. Dessutom medför lamellernas 2234707-l4 05: ïARL$SON\PATEI OS-23 :.floa §.Srganisat;onïSTIG-ERIK ELLÃmA\SE§2lGIbOO2ï3lC1èCÛ2 åpplicàtiontewtToInstruCto: MWM 2004- 10 15 20 25 30 35 begränsade tjocklek flexibilitet och eftergivlighet exempelvis i radiell riktning, vilket medger växling trots att till exempel flera lameller är i ingrepp med ett transmissionselement.

Med fördel utgörs den vinklade kontaktytan hos manöver- organet av mantelytan hos en cylindrisk kon kring vilken lamellernas gaffelliknande del ingriper för att överföra manöverelementets axiella rörelse till radiell rörelse hos lamellerna.

Kort beskrivning av ritningar Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar som i exemplifierande syfte visar för närvarande föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Figur 1 visar en perspektivvy delvis i snitt av en utväxlingsanordning i ett läge med liten radie enligt uppfinningen; Figur 2 visar en perspektivvy delvis i snitt av en utväxlingsanordning i ett läge med stor radie enligt uppfinningen; Figur 3 visar i snitt ett utvâxlingssystem med en första respektive andra utväxlingsanordning enligt uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Uppfinningen skall nu i exemplifierande syfte be- skrivas mer ingáende med hjälp av utföringsexempel och med hänvisning till de bifogade ritningarna. Enligt en utföringsform i figur 1 av en utväxlingsanordning enligt uppfinningen visas det axiellt förskjutbara manöverorganet 5 som i denna utföringsform utgörs av två koniskt formade ”strutar”.

Manöverelementet utgörs av två koniska manöverorgan som är sammankopplade för gemensam manövrering av det radiella läget hos de kraftöverförande lamellerna. De koniska manöverorganen utgörs av mantelytan hos en kon, isationESTIG Ekïï -ï2lOl5002\31C;5C32 Applica:ion:exLIoïnstructor MWM 2004» nuooo 0000 0 0 00 00 0000 00 0 0 0 0 0 0 000 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 000 00 00 0 »oo 0 0 Û I III 0000 000 0 0 O 0 10 15 20 25 30 35 utom bottenytan, med en liten godstjocklek av material.

En lamell pâverkas av de koniska manöverorganen genom att lamellen har en slits med material både pà utsidan och insidan av det koniska manöverorganet. Lamellens kontaktyta mot konans yttre mantelyta är utformad så att lamellen har en radie som är lika med eller större än konans största radie. Lamellens kontaktyta mot konans inre mantelyta är lika med eller mindre än konans minsta radie.

Genom att förskjuta manöverorganet 5 i figur 1 åt höger tvingas kraftöverföringselementen 2 att förflytta sig utåt i radiell riktning. På detta sätt ökar radien för anliggningsytan mot kraftöverföringselementens radiella kantpartier som är belägna mellan de båda hållarelementen 4. De båda hållarelementen 4 hålls pá plats i förhållande till varandra, i axiell riktning, genom två kugghjul som hålls samman av en axel. Dessa kugghjul går i ingrepp med kuggar belägna i styrspàr på hållarelementens periferiella omkrets. Vidare överför nämnda kugghjul kraft från det ena hållarelementet till det andra hàllarelementet. Kugghjulen roterar inte med utväxlingsanordningen. De kraftöverförande lamellerna är flera till antalet och placerade runt en centrumaxel såsom visas i figur 1 och 2, tackvare att lamellerna är tunna kan de placeras tät tillsammans och ger en god stödyta för ett transmissionselement 3 även i det läge då anordningen har sin största verksamma radie. Vidare styr hållarelementen 4 de kraftöverförande lamellerna 2 så att de inte följer med manöverkonerna 5 i den axiella rörelsen utan endast rör sig i radiell riktning då anordningen manövreras. Hàllarelementen 4 är försedda med spår på insidan av de cirkulära yttre gavlarna för att guida kraftöverföringselementen i radiell riktning. De inre belägna gavlarna hos hållarelementen kan antingen som visas i figur 1 vara genomgående uppslitsade för att guida lamellerna i radiell riktning, eller så kan de inre êcoévov-14 o@=2L v=x ïøcrqanisacfo srïs :RIK om\§A?EN?1vëXnL;ÅDA sz rio.. ' ' '~~.-'š '_ .rloc 10 15 20 25 30 35 F27 429 8 gavlarna var försedda med ett större centrumhál och spår på insidan av gaveln, på samma sätt som den yttre gaveln.

I figur 2 visas det läge i vilket utväxlings- anordningen l är manövrerad till det yttre läget för lamellerna 2 det vill säga att lamellernas kantpartier bildar sin maximala radie. Då utväxlingsanordningen 1 är i drift roterar hållarelementen 4, lamellerna 2 och manöverkonerna 5 med samma hastighet, på så sätt uppkommer ingen friktion, på grund av rotation, mellan delarna. Manöverelementet 5 är vidare rotationslagrat medelst lagren 6 i ena änden.

Lamellerna är utformade med ett U-format parti för att bära upp transmissionselementet 3. Tackvare det U- formade partiet så kan transmissionselementet komma nära centrumaxeln och utväxlingsanordningens minsta radie minimeras. Genom denna minimering av den minsta verksamma radien så maximeras utväxlingsförhàllandet för utväxlingsanordningen. Vidare så medför den U-formade delen, vid användning av tandad kedja/länk/rem, att lamellen vid den U-formade delen böjs i tangentiell riktning och ger transmissionselementets tänder större möjlighet att sjunka ner djupare mellan lamellernas kantpartier. Därmed åstadkoms en större kraftöverföring och samtidigt blir stegningen mellan kuggarna mindre ryckig. Lamellernas kantpartier är delvis låsta i transmissionselementet och en ökad böjning av lamellens U-formation i tangentiell riktning medför en liten ökning av växlingshastigheten. Den ovan beskrivna flexibiliteten hos lamellens U-formade del medför en jämn drift och smidiga övergångar vid växling mellan olika utväxlings- förhållanden. Ytterligare flexibilitet åstadkoms hos lamellen 2 av den kloformade gaffeln som samverkar med manöverkonerna 5. Med kloformad gaffel åsyftas det parti hos lamellen, med tvâ utstickande delar, som griper om manöverelementet 5. Den vänstra gaffeln (figur 2) ansluter till lamellens U-formade del med en lång, smal materialdel. Den högra gaffeln ansluter till den övriga 10 15 20 25 30 35 lamellen via en materialdel som fäster in mitt på den del av lamellen som är till höger om den U-formade delen.

Dessa materialdelar ger en viss böjlighet i radiell riktning och även åt lamellens 2 struktur då manöverrörelsen skall överföras från konen 5 till lamellen 2.

Kugghjul 7 kopplar samman de båda hållarelementen 4, med hjälp av dessa kugghjul 7 så åstadkoms synkroniserade rotationsrörelser för de båda hállarelementen. Dessutom bidrar kugghjulen 7 till att upprätthålla ett konstant axiellt avstånd mellan hållarelementen 4.

Figur 3 visar i snitt ett system av två samverkande utvåxlingsanordningar, vilka är sammankopplade med ett transmissionselement 3 som utgörs av en rem, kedja eller annat element med konstant längd. Första respektive andra manöverelementen är sammankopplade (ej visat) för samtidig manövrering av de båda utväxlingsanordningarna.

Genom att de båda utväxlingsanordningarna är orienterade åt olika håll så kommer manöverkonerna 5 vid manövrering att öka radien hos den ena utväxlingsanordningen i samma takt som radien minskar hos den andra utväxlings- anordningen, och därmed bibehålls längden hos transmissionselementet 3 konstant.

I en alternativ utföringsform utnyttjas bara den ena ytan hos manöverkonen, exempelvis kan den utvändiga ytan hos konen användas för att förflytta lamellerna utåt och således öka löpcirkelns radie. För att sedan flytta lamellerna 2 inåt kan lamellerna till exempel vara fjäderbelastade mot manöverkonen det vill säga mot ett läge med mindre radie för löpcirkeln.

I ytterligare en alternativ utföringsform är lamellen utformad på omvänt sätt, det vill säga att den fingerliknande delen är anordnad på lamellen och ingriper med en gaffelliknande formation hos manöverelementet.

Olika varianter av transmissionselement kan användas, exempelvis kan en kedja med tänder utnyttjas för kraftöverföring. Vidare kan man använda en tandad 36 :n-'a m: :22 :fz:.ssC-N\ 9A Tamil 35 ;.doc ,XELI \ *r :Üfq åggå 'atioï1STIG'ERTK ,131bCO2&3lGïb§O2 Applicationtextïolnstzuctor www 2004- 10 527 429 10 rem, flatrem eller annan typ av rem. I ytterligare en variant används ett kugghjul som verkar direkt mot utväxlingsanordningens lameller. Detta kugghjul mäste då vara rörligt i radiell riktning för att kunna anpassa sig till den varierande radien hos utväxlingsanordningen.

Det är även möjligt att åstadkomma en utväxlings- anordning enligt uppfinningen som har en manöverkon som beskrivits ovan. istället för två,

Claims (13)

0000 I I 0000 0 0 O 0 0 00 00 0000 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 00 00 0 10 15 20 25 30 35 5 2 7 4 ? 11 PATENTKRAV

1. Steglös utväxlingsanordning (1) innefattande kring en rotationsaxel roterbara och radiellt rörliga kraft- överföringselement (2) med varierbar radie av en löpcirkel för med utvâxlingsanordningen samverkande transmissionselement (3), k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kraftöverföringselement (2) har en skivliknande utsträckning och är belägna i i omkretsriktningen fördelade plan som sammanfaller med nämnda rotationsaxel, varvid kraftöverföringselementen (2) är radiellt förskjutbara i hållarelement (4), varvid åtminstone ett manöverelement (5) är anordnat för förskjutning av nämnda kraftöverföringselement (2) i radiell riktning, varvid kraftöverföringselementens (2) periferiellt belägna kantpartier bildar löpcirkel för nämnda transmissionselement (3).

2. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt krav 1, varvid kraftöverföringselementen (2) utgörs av lameller, vilka år eftergivliga i tangentiell riktning.

3. Steglös utvâxlingsanordning (1) enligt något av föregående krav, varvid de periferiellt belägna kantpartierna hos kraftöverföringselementen (2) år eftergivliga i radiell riktning.

4. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt något av föregående krav, varvid nämnda manöverelement (5) har en i radialplanet räknat vinklad kontaktyta i förhållande till rotationsaxeln, vilken kontaktyta är anordnad för överföring av en axiell manöverrörelse hos manöverelementet (5) till en radiell rörelse hos nämnda kraftöverföringselement (2). JF-IIIÜIÅ-Cfi--lê G9: Å fw ha w; f r 1 1.110: FxtiOnïßJTIG--ERIFI v '161500232161 S502 A1:plica:io:1textï*c,-Instrus-Tor MïüP-f QOOà-f E' z \_ _N<:v0rg vÅxuL;åna\ 10 15 20 25 30 35 5°7 429 Ioo ooo o g . _ ' . : I0.: 'oo- uno: .: to “::s: :---- -- - - . o o oooo o o I o o o . z : o o o n o o o o g I o n oo o ou oo 12

5. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt nàgot av föregående krav, varvid nämnda manöverelement (5) och kraftöverföringselement (2) samverkar medelst klokoppling, så som exempelvis ett finger inuti en gaffel eller liknande.

6. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt krav 5, varvid klokopplingen bildar nämnda vinklade kontaktytor för överföring av en axiell manöverrörelse hos manöver- elementet (5) till en radiell rörelse hos nämnda kraft- överföringselement (2).

7. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt krav 5 eller 6, varvid klokopplingen är utformad som en gaffel i det lamellformiga kraftöverföringselementet (2), vilken gaffel står i kopplingssamverkande ingrepp med manöverelementet (5) som sticker in i nämnda gaffel för manövrering av kraftöverföringselementens (2) radiella läge.

8. Steglös utvâxlingsanordning (1) enligt något av föregående krav, varvid kraftöverföringselementen (2) är lameller som är radiellt förskjutbara i hållarelement (4), vilket utgörs av en cirkulär trumma med åtminstone en gavel som är försedd med styrspàr för lamellerna.

9. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt krav 8, varvid den cirkulära mantelytan hos nämnda hällarelement (4) är försedd med spår tvärs rotationsriktningen för styrning av kraftöverföringselementen (2) som kan röra sig radiellt genom nämnda spår. QTIG-ÉRTK *102 App?ícati:rtextToInstruc:or Mwm 2504- :21 ïzï ßo0rganísation\ m turism .s 5:1 f; J, o 1 i 2C&4«Q7~l4 KAR ” 06 l 23 I. .ÖOCI oooooo o o oooooq 0000 o 0000 c 527 429 13

10. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt något av föregående krav, varvid kraftöverföringselementen (2) är utformade med urtag i de periferiellt belägna kant- partierna för ingrepp med nämnda transmissionselement (3).

11. Steglös utväxlingsanordning (1) enligt krav 10, varvid nämnda urtag bildas av en U-formation hos kraft- överföringselementen (2), vilken U-formation har en vevslängsliknande form.

12. Steglöst utväxlingssystem innefattande en första respektive andra kraftsamverkande utväxlingsanordning enligt något av föregående krav, första respektive andra utvâxlingsanordningarna är kopplade för simultan manövrering sä att, när radien hos den första utväxlingsanordningen ökar, sä minskar radien hos den andra utväxlingsanordningen.

13. Steglöst utväxlingssystem enligt föregående krav, varvid den första respektive den andra utväxlings- anordningen kraftsamverkar genom direkt samverkan mellan växlingsanordningarnas kraftöverföringselement. K ' v02 Appl:cationrexcïoïnstzucuoz Mim 2004-- 1 .doc