SE529605C2 - Differentialväxel för ett fleraxligt, hjulburet motorfordon, jämte drivtransmission innehållande flera sådana differentialväxlar - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 529 605 2 donets ena sida. Detta gör konstruktionen relativt utrymmeskrävande i fordonets tvärriktning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att föreslå en kompakt differential- växel, som är konstruerad att förutom de två konventionella drifislägena ”öppen dif- ferential”, d v s att de från differentialen utgående drivaxlarna roterar åt samma håll med möjlighet att rotera olika fort, och ”låst differential”, d v s då drivaxlama rote- rar tvångsmässigt lika fort åt samma håll, även kunna åstadkomma det ytterligare driftsläget ”rotation av drivaxlarna i motsatta riktningar”.

I enlighet med patentkravet 1 uppfylles detta enligt uppfinningen vid en differenti- alväxel av det inledningsvis nämnda slaget genom att förbindningen mellan kron- hjulet och differentialhuset bildar en andra, lösbar spärr, samt att differentialhuset är förbindbart med en i fordonet stationär del över en tredje, lösbar spärr, varvid den andra och tredje spärren är anordnade att vara inbördes växelvis öppna respektive låsta. Härigenom är det möjligt att utan någon separat riktningsomkastande extra- växel även åstadkomma inbördes motsatta rotationsriktningar hos drivaxlama på den vänstra och högra sidan av fordonet och därmed en centrumsväng av detta under det att den första spärren samtidigt hålles i låst läge.

Uppfinningen avser även en drivtransmission för hjulburna motorfordon innehållan- de dylika differentialväxlar, i enlighet med självständiga patentkravet 17.

Detalj er hos ett fördelaktigt utförande av differentialväxeln enligt uppfinningen är angivna i de efterföljande osjälvständiga patentkraven och beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar. 10 15 20 25 30 5293605 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA F ig. l är en schematisk planvy av en drivlina för ett fyraxligt hjulfordon, i vilket differentialväxlar enligt uppfinningen ingår, och visar ett driftläge där drivaxlarna på fordonets båda sidor roterar i motsatta riktningar; Fig. 2 är en sidovy av en dífferentialväxel enligt uppfinningen; Fig. 3 är en längdsektionsvy tagen längs linjen III-III i fig. 2; Fig. 4 är en längdsektionsvy tagen längs linjen IV-IV i fig. 2; Fig. 5 är en tvärsektionsvy tagen längs linjen V-V ii fig. 2; Fig. 6 är en tvärsektionsvy tagen längs linjen VI-VI i fig. 2; Fig. 7 är en perspektivvy av en öppen differential enligt uppfinningen med vissa delar utelämnade; Fig. 8 en perspektivvy av en låst differential enligt uppfinningen med vissa delar utelämnade; F ig. 9 är en perspektivvy av en differential enligt uppfinningen med vissa delar utelämnade samt visar differentialen i ett driflsläge for centrumsvängning av ett fordon; och Fig. 10 visar i förstorad skala en tvärsektion av ett parti av differentialväxeln, där delar av en mekanism för manövrering av kopplingsringen mellan dess läge i F ig. 7 och 8 å ena sidan och det i Fig. 9 å andra sidan visas. 10 15 20 25 30 529 605 DETALJBESKRIVNING Av FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM I fig. 1 betecknas generellt med 10 en schematiskt visad drivlina för ett fyraxligt hjulburet motorfordon med drivning på alla axlar. Drivlinan 10 innefattar en från en icke visad motor ingående pinj ong 12a, som ingriper med ett kronhjul 14a hos en forsta differentialväxel l6a för drivning av ett forsta hjulpar hos fordonet. Via kardan- axelsektioner 18b, 18c och 18d drivs tre ytterligare differentialer l6b, l6c och 16d med hjälp av en respektive pinj ong 12b, 12c och 12d, vilka ingriper med samhörande kronhjul 14b, 14c resp. 14d. Med pilari fig. 1 visas rotationsriktningama hos ingångs- pinjongen 12a, kardanaxelsektionema 18b-d samt utgående vänstra drivaxlar 20a-d och högra drivaxlar 22a-d i ett driftsläge, då de vänstra drivaxlarna 20a-d roterar i en riktning motsatt den hos de högra drivaxlarna 22a-d, så att fordonet kan svängas med- urs i F ig. 1 kring en väsentligen central, vertikal rnittaxel. I detta driftläge är differen- tialhusen 24a-d hos de respektive differentialema l6a-d låsta mot rotation, såsom antyds schematiskt och vilket skall beskrivas närmare nedan.

I Fig. 2 visas utsidan av en differentialväxel 16 enligt uppfinningen, sedd i sidovy bakifrån i fordonets körriktning. Differentialen 16 har ett yttre hus 26, som är fast förankrat i fordonschassiet. Med 28 betecknas en vänster flänsskiva för förbindning med en icke visad vänster drivaxel, medan 30 betecknar en motsvarande höger fläns- skiva för förbindning med en icke visad höger drivaxel. Med 32 betecknas en flåns- skiva for anslutning av en kardanaxelsektion ISb-d mellan de respektive differen- tialerna l6a-d i Fig. 1.

Såsom visar mer i detalj i Fig. 3 och 4, innefattar varje differential 16 en vänster utgångsaxel 34, som vid sin vänstra ände uppbär flänsskivan 28 för anslutning till vänster drivaxel 20a-d (Fig. 1) och som på sin högra del uppvisar en forsta spines- sektion 36 och en andra spinessektion 38. Den forsta splinessektionen 36 ingriper med en omgivande, axiellt forskjutbar kopplingsskiva 40, som på sin ena ändsida uppvisar en klokopplingskonfiguration 42 for lösbar sammankoppling med en motsvarande klokopplingskonfiguration 44 hos ett kronhjul 14 hos differentialen 16. Som tidigare 10 15 20 25 30 529 605 nämnts, drivs kronhjulet 14 av en pinjong 12 kopplad till kardanaxelsektionema l8b-d.

Klokopplingsförbandet 42, 44 bildar en första lösbar spärr för låsning av differentialen 16 så att de utgående drivaxlarna roterar med samma varvtal och i samma rotations- riktning. Ett delvis visat manöverdon 45 (se Fig. 2 och 10), exempelvis en hydraulisk tryckcylinder, kan utnyttjas för förskjutning av kopplingsskivan 40 till och från in- grepp med kronhjulet 14. Ett inre cylindriskt kugghjul 46 (vänster drivaxeldrev) är vridfast monterat på den andra spinessektionen 38 hos axeln 34 och ingriper med fyra i omkretsriktningen fördelade och i ett differentialhus 24 roterbart lagrade, cylindriska differentialdrev 48, såsom bäst framgår i F ig. 5.

Vidare innefattar varje differential 16 en höger utgångsaxel 50, som vid sin högra ände uppbär flänsskivan 30 för anslutning till höger drivaxel 22a-d (F ig. 1) och som på sin vänstra del uppvisar en spinessektion 52. Ett inre cylindriskt kugghjul 54 (höger driv- axeldrev) är vridfast monterat på spinessektionen 52 hos axeln 50 och ingriper med fyra andra i omkretsriktningen fördelade och i differentialhuset 24 roterbait lagrade, cylindriska differentialdrev 56 på motsvarande sätt som visas i Fig. 5 fast förskjutet i omkretsiiktningen. Differentialdrevens 48, 56 rotationsaxlar är inbördes parallella samt parallella med utgångsaxlamas 34, 50 rotationsaxlar, vilka i sin tur är koaxiella med kronhjulets 14 rotationsaxel. Vidare överlappar differentíaldreven 48, 56 varandra i axialled i differentialhuset 24 på sådant sätt, att differentialdreven 48, 56 ingriper i varandra över en del av deras längd, såsom framgår i Fig. 6. Differentialhuset 24 är roterbart lagrat bl. a över ett lager 60 gentemot det omgivande, stationära ytterhuset 26 och via ett glidlager 62 gentemot kronhjulet 14 (Fig. 3 och 10).

Vad som beskrivits ovan angående själva differentialväxeln 16 tillhör i princip känd teknik. Vid en konventionell differential av detta slag finns normalt ett fast förband mellan kronhjul och differentialhus för att bringa differentialdreven att rotera med kronhjulet och överföra denna rotation till drivaxlama, varvid dessa roterar i samma rotationsriktning och med möjlighet till varierande varvtal, såsom vid kurvtagning, vid öppen differential och med tvångsmässigt samma varvtal och i samma rotations- 10 15 20 25 30 6529 605 riktning vid låst differential, då den förut nämnda första spärren 42, 44 är i ingrepp (låst).

För att förutom dessa två driftslägen möjliggöra ett ytterligare driftsläge, där drivax- lama 20a-d, 22a-d kan bringas att även rotera i inbördes motsatta rotationsriktningar för att kunna svänga ett fleraxligt hjulfordon kring i huvudsak en vertikal mittaxel föreslås nu i enlighet med föreliggande uppfinning införande av två ytterligare lösbara spärrar i differentialen 16, nämligen en andra, lösbar spärr (beskrives nedan) mellan kronhjulet 14 och det roterbara differentialhuset 24, och en tredje, lösbar spärr (beskri- ves nedan) mellan differentialhuset 24 och det omgivande, i fordonet stationära ytter- huset 26 (eller annan fast del av fordonet), varvid den andra och tredje spärren är anordnade att vara växelvis låsta (inkopplade) så, att den andra spärren är öppen samtidigt som den tredje spärren är låst, och vice versa. Detta medför nämligen att kronhjulets 14 rotation nu i stället överföres via den låsta första spärren 42, 44, utgångsaxeln 34 och drivaxeldrevet 46 till en rotation av de i varandra ingripande differentialdreven 48, 56, som roterar i det nu låsta, stillastående differentialhuset 24.

Eftersom dreven 56 roterar åt motsatt håll mot dreven 48 bringas utgångsaxeln 50 på den andra sidan att rotera åt motsatt håll relativt utgångsaxeln 34 via det cylindriska drivaxeldrevet 54.

Den andra, lösbara spärren innefattar en med kronhjulet 14 förbunden ringfonnig del 64, som på sin från kronhjulet l4 vända sida uppvisar en klokopplingskonfiguration 66, utformad att kunna samverka med en motsvarande klokopplingskonfiguration 68 på den vänstra ändkanten av en differentialhuset 24 omslutande kopplingsring 70, såsom framgår i Fig. 3, 7-9. Kopplingsringen 70 uppvisar invändiga splines 72, som ingri-per axiellt förskjutbart med utvändiga splines 73 på husets 24 utsida (F ig. 5).

Den tredje lösbara spärren innefattar en med det stationära ytterhuset 26 integrerad klokopplingskonñguration 74, vilken är utformad att samverka med en klokopplings- konfiguration 76 på kopplingsringens 70 högra ändkant. Kopplingsringen 70 utgör alltså en gemensam spärr- eller kopplingsdel för den andra och tredje spärren. 10 l5 20 25 30 7529 605 Såsom närmare visas i Fig. 7-10, är kopplingsringen 70 axiellt förskjutbar mellan dess alternerande ingreppslägen med den ringforrniga klokopplingsdelen 64 respektive den med det stationära ytterhuset 26 integrerade klokopplingskonfigurationen 74 med hjälp av en manöverhylsa 78 som omger kopplingsringen 70. Kopplingsringen 70 har en radiellt utskjutande, runtomgående ribba 80, som gränslas av ett flertal på manöver- hylsans 78 insida fästa, i omkretsriktningen fördelade glidelement 82 (alternativt rull- element), som glidande anligger mot de motstående sidorna av ribban 80 för att tillåta rotation av kopplingsringen 70 relativt manöverhylsan 78 i differentialens tre olika driftslägen samtidigt som manöverhylsan 78 står still axiellt och i omkretsriktningen.

Såsom framgår av Fig. 5 och 7-9, är i manöverhylsan 78 sneda styrspår 84 upptagna på minst tre ställen runt Omkretsen av hylsan, i vilka spår radiella styrtappar 86 in- griper, vilka är fästa i ytterhuset 26. Såsom visas i Fig. 5, ingriper ett tangentiellt anordnat manöverdon, exempelvis en hydraulisk tryckcylinder 88, med ett axiellt riktat medbringarelement 90 på utsidan av manöverhylsan 78 via en på manöverdonets 88 kolvstång 92 monterad gripsko 94, som kan överföra en axiell rörelse av kolvstången 92 till en begränsad vridningsrörelse av manöverhylsan 78 under samtidigt tillåtande av en begränsad axiell glidrörelse av manöverhylsan 78. I samband med en aktivering av manöverdonet 88 kommer styrtapparna 86 att glida i de sneda styrspåren 84 i manöverhylsan 78 och därmed förskjuta denna axiellt tillsammans med kopplings- ringen 70 som medbringas denna axiella rörelse via glidelementens 82 sidotryck på ribban 80. Beroende på riktningen hos kolvstångens 92 rörelse kommer hårigenorn kopplingsringen 70 att förskjutas mellan dess inkopplingsläge med antingen kronhjulet 14 eller det stationära ytterhuset 26.

Vid växling mellan de tre olika driftslägena hos differentialväxeln 16 enligt uppfin- ningen stannas fordonet, varefter önskat driftsläge väljs med hjälp av de axiella och tangentiella manöverdonen. Vid normal körning väljs ”öppen differential” (Fig. 7), d v s då enbart den andra spärren är låst, varvid drivaxlama roterar i samma rotations- riktning och med möjlighet till varierande varvtal, såsom vid kurvtagning. Då drifts- läget ”låst differential” (Fig. 8) önskas, låses även den andra spärren, varvid driv- axlarna roterar med tvångsmässigt samma varvtal. För att möjliggöra en s.k. centrum- 10 529 605 sväng av fordonet, exempelvis vid en vändning av fordonet på en gata, låses, såsom visas i Fig. 9, den tredje spärren 74, 76 tillsammans med den första spärren 42, 44, medan den andra spärren 66, 68 är öppen, varvid drivaxlama på fordonets ena sida kommer att rotera tvångsmässigt åt motsatt håll mot drivaxlarna på den andra sidan. Även om den visade och beskrivna differentialväxeln 16 är av det slag, som innefattar differentialdrev 48, 56 som är lagrade i differentialhuset 24 med axlarna parallella med kronhjulets 14 och utgångsaxlamas 34, 50 centrumaxlar, är det inom ramen för före- liggande uppfinning möjligt att tillämpa principen med tre lösbara spärrar på motsva- rande sätt vid en modifiering av differentialväxlar av det konventionella slag som innefattar differentialdrev lagrade med radiella axlar i differentialhuset.

Claims (17)

10 15 20 25 30 529 605 9 PATENTKRAV

1. Differentialväxel för ett fleraxligt hjulfordon med drivning på alla axlarna, inne- fattande: ett med varje hjulpar hos fordonet samhörande differentialhus (24), som är för- bundet koaxiellt med ett respektive kronhjul (14) över en törbindning, ett flertal differentialdrev (48, 56), som är roterbart lagrade i differentialhuset (24) och som ingriper med ett respektive drivaxeldrev (46, 54) för en höger respektive vänster drivaxel för hjulparet, vilka drivaxeldrevs rotationsaxlar sammanfaller med kronhjulets (14) rotationsaxel, samt en första, lösbar spärr (42, 44) mellan lrronhjulet (14) och den ena drivaxeln, kännetecknad av att förbindningen mellan kronhjulet (14) och differentialhuset (24) bildar en andra, lösbar spärr (66, 68), samt att dífferentialhuset (24) är förbind- bart med en i fordonet stationär del (26) över en tredje, lösbar spärr (74, 76), varvid den andra och tredje spärren är anordnade att vara inbördes växelvis öppna respekti- ve låsta.

2. Differentíalväxel enligt kravet 1, kännetecknad av att den andra, lösbara spärren (66, 68) innefattar en kopplingsring (70), som är vridfast och axiellt törskjutbart förbunden med differentialhuset (24), varvid kopplingsringen (70) över dess ena ândsida (66) bildar en med kronhjulet (14) vridfast sammankopplingsbar kopplings- halva.

3. Differentialväxel enligt kravet 2, kännetecknad av att kopplingsringen (70) via dess andra sida (68) även bildar en med en stationär husdel (26) hos differentialväx- eln lösbart förbindbar kopplingshalva.

4. Differentialväxel enligt kravet 2 eller 3, kännetecknad av att kopplingsringen (7 0) är axiellt förskjutbart förbunden med differentialhuset (24) över ett. splinesiör- band (72, 73). 10 15 20 25 30 529 605 10

5. Differentialväxel enligt krav 3 eller 4, kännetecknad av att kopplingsríngens (70) båda ändsidor är utformade med en klokopplingskonfiguration (68, 76) för väx- elvis samverkan med en motsvarande klokopplingskonfiguration (66) på en mßd kronhjulet (14) vridfast förbunden, första kopplingshalva (64) respektive med en motsvarande klokopplingskonfigtlration (74) på en med den stationära husdelen (26) förbunden kopplingshalva.

6. Differentialväxel enligt något av kraven 2-5, kännetecknar! av ett manöverorgan (78, 82, 84, 86, 88) för Valbar axiell förskjutning av kopplingsringen (70) till och från ingrepp med den med kronhjulet (14) vridfasta, första kopplingshalvan (64).

7. Differentialväxel enligt krav 6 i kombination med krav 3, kännetecknad av att manöverorganet (78, 82, 84, 86, 88) är inrättat att åstadkomma en valbar axiell tör- skjutning av kopplingsringen (70) till ett växelvis läsande ingrepp med lcronhjulet (14) och den stationära husdelen (26).

8. Differentialväxel enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att manöverorganet in- nefattar en kopplingsringen (70) omslutande, ringformig hylsa (78), som är försedd med medbringarelement (82), utformade att axiellt sidoförskjuta kopplingsringen (70) fiån ett inkopplingsläge med kronhjulet (14) till ett alternativt inkopplingsläge med det stationära huset (26), och vice versa.

9. Ditïerentialväxel enligt krav 8, kännetecknad av att medbringarelernenten inne- fattar glídelement (82), som gränslar en radiellt utskjutande ribba (80) på kopplings- ringen (70).

10. Differentialväxel enligt krav 8 eller 9, kännetecknad av att minst tre tapp-spår- mekanismer (84, 86) är anordnade jämnt fördelade i omkretsriktningen mellan ma- növerhylsan (78) och det omgivande stationära ytterhuset (26). 10 15 20 25 30 529 605 ll

11. Differentialväxel enligt krav 10, kännetecknad av att tapparna (86) är Stå/MP' par förankrade i en stationär del (26) av differentialväxeln och utformade att ingripa i i sneda styrspår (84) i manöverhylsan (78).

12. Differentialväxel enligt krav 10 eller 11, kännetecknad av att minst ett tangen- tiellt verkande drivdon (88) är inrättat att vrida manöverhylsan (78) i omkretsrikt- ningen under tillåtande av en begränsad axiell rörelse av denna tillsammans med kopplingsringen (70) under förmedling av medbringarelementen (82) och tapp-spår- mekanísmerna (84, 86).

13. Differentialväxel enligt något av kraven 1-12, kännetecknad av att den första, lösbara spärren (42, 44) mellan kronhjulet (14) och den ena drivaxeln innefattar en på en utgångsaxel (34) i växeln vridfast och axiellt fórskjutbart lagrad kopplingsski- va (40), som är utformad att kunna ingripa med en andra med lrronhjulet (14) sam- hörande kopplingshalva.

14. Differentialväxel enligt krav 13, kännetecknad av att ett axiellt verkande driv- don är inrättat att fórskjuta den på utgångsaxeln (34) lagrade kopplingsskivan (40) till och från ett ingreppsläge med den andra med kronhjulet (14) samhörande kopp- lingshalvan.

15. nifferenfiaivaxei enligt mv 14, kannetecknaa av att mnhjuiets (14) första kopplingshalva (64) är anordnad vid en yttre periferidel av kronhjulets ena sida, me- dan dess andra kopplingshalva är anordnad vid en radiellt inre navdel av kronhjulets andra sida.

16. Differentialväxel enligt något av kraven 1-15, kännetecknad av att den tredje spärren (74, 76) är anordnad att hållas i låst läge samtidigt som den första spärren (42, 44) är i låsläge och den andra spärren (66, 68) är i öppet läge får att möjliggöra rotation av de vänstra och högra drivaxlarna i motsatta rotationsriktningar. 10 15 20 529 605 12

17. Drivtransrnission för att vid ett fleraxligt hjulfordon med drivning på alla axlar- na möjliggöra samtidig rotation av fordonets vänstra och högra drivaxlar (ZOa-d, 22a-d) i motsatta rotationsriktrringar, innefattande: med fordonets hjulpar samhörande kardanaxelsektioner (18b-d), och en med varj e kardanaxelsektion sarnhörande pinjong (l2b-d), som ingriper med ett kronhjul (14b-d) hos en respektive differentíalväxel (16b-d), där varje differential- växel innefattar: a) ett differentialhus (24a-d), som är förbundet koaxiellt med respektive kronhjul (14a-d) över en förbindning, b) ett flertal differentialdrev (48, 56), som är roterbart lagrade i differentialhuset och som ingriper med ett respektive drivaxeldrev (46, 54) för höger respektive väns- ter drivaxel hos varje hjulpar, vilka drivaxeldrevs rotationsaxlar är koaxiella med kronhjulets (l4a-d) rotationsaxel, och c) en första, lösbar spärr (42, 44) mellan respektive kronhjul och den ena drivax- eln, kännetecknad av att förbindningen mellan varje kronhjul (14a-d) och dess samhörande differentialhus (24a-d) bildar en andra, lösbar spärr (66, 68), samt att differentialhuset är fórbindbart med en i fordonet stationär del (26) över en tredje, lösbar spärr (74, 7 6), varvid den andra och tredje spärren är anordnade att vara in- bördes växelvis öppna respektive låsta, och den tredje spärren (74, 76) är anordnad att vara låst samtidigt med den första spärren (42, 44).