SE530812C2 - Bromsanordning för synkronisering av kugghjul i en växellåda och växellåda försedd därmed - Google Patents

Description

25 30 35 530 812 Axelbromsar är sedan tidigare kända men innefattar relativt komplicerade enheter med ett flertal enskilda delar som gör dem kostsamma och tidskrävande att tillverka och montera. De tar dessutom fortfarande en förhållandevis stor plats i växellådan och kräver ingrepp och förändringar av växellàdans konstruktion.

I patentet SE524354, sökt av Volvo, visas en axelbroms där ett bromselement är integrerat med, och utgör en del av, axeln som skall bromsas. Bromsen verkar på en koniskt formad yta vid den aktuella axelns ände. Denna broms är förknippad med ett flertal nackdelar. Bl.a. kräver den väsentliga förändringar av växellàdans interna konstruktion. Bromsen är svår att byta och underhålla, t.ex. om beläggen behöver bytas på grund av slitage. Bromseffekten är reducerad eftersom hävarmen från axelns centrum till bromsbeläggens ingreppspunkt är kort och det kan vara svårt att tillräckligt snabbt leda bort den friktionsvärme som uppstår vid frekventa eller täta växlingar.

I patentet SE527267, sökt av Scania, visas också en synkron~ iseringsbroms med ett ringformat bromselement. Nackdelarna är i stort sett desamma som för bromsen enligt patentet SE524354.

Andra exempel på axelbromsar visas i patentdokumenten US-A~4 211313, US~A-4727764 och DE-A-l9652916.

SÄMRNEATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är att lösa nämnda problem och att tillhandahålla en synkroniseringsbroms som har få delar, är billig att tillverka och montera och som erfordrar minimalt med utrymme i växellådan. Synkroniseringsbromsen skall dess- utom vara enkel att montera och underhålla. Genom uppfinningen elimineras behovet av synkroniseringsringar i växellådan. 10 15 20 25 30 35 53Ü B12 Ovan nämnda och ytterligare ändamål uppnås enligt uppfinningen genom en anordning enligt de, i patentkravets 1 kännetecknande del, angivna särdragen.

Uppfinningen avser alltså en bromsanordning som, med hjälp av t.ex. pneumatik via fordonets eget befintliga trycklufts- system, kan påverkar en sidoaxel i en växellåda så att sidoaxeln bromsas på ett kontrollerat sätt vid växling.

Bromsen kan utformas som en separat enhet eller modul, med eget gjutet hus, som kan monteras på befintliga växellådor nära en utsida av växellådan där den är lätt àtkomlig för monterings- och underhållsarbeten och placerad på ett sådant sätt att bromsen inte inkräktar på utrymmen avsedda för andra fordonskomponenter utanför växellådan och utan att förändringar av växellàdans interna konstruktion krävs.

Ett styrsystem, ej närmare visat, aktiverar bromsen genom att, t.ex. via magnetventiler, släppa in tryckluft i kanalerna som får de båda kolvarna att röra sig i riktning mot varandra och kommer att trycka mot de två hävarmarna, lagrade på en gemensam axel, som i sin tur med sina yttre ändar trycks mot backkugghjulets sidoytor och, med friktion därmed bromsar backkugghjulet och sänker sidoaxelns varvtal till önskad rotationshastighet.

Ytterligare särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av efterföljande detaljerade beskrivning samt av bifogade ritningar och patentkrav.

KORTFATTAD RI-ruINGsFöR-rzcmms Uppfinningen beskrivs i ett föredraget utföringsexempel nedan under hänvisning till bifogade ritningar.

Figur 1 visar en perspektivvy av en känd typ av stegväxlad växellåda, i det här fallet en manuellt växlad låda avsedd för en lastbil. 10 15 20 25 30 35 530 812 Figur 2 visar en del av växellådan med monterad bromsmodul, Figur 3 visar ett tvärsnitt ovanifrån genom en växellåda enligt figur l och med monterad broms.

Figur 4 visar i närmare detalj en del av snittet i figur 3 och där monteringen av en uppfinningsenlig bromsmodul framgår.

Figur 5 visar ett tvärsnitt genom bromsmodulen i närmare detalj.

Figur 6 visar ett snitt tvärs genom växellådan och hur den uppfinningsenliga bromsen sitter monterad i förhållande till det backkugghjul som skall bromsas.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNÄ UTFÖRINGSFORMER Figur 1 visar en sidovy av en stegväxlad växellåda l av känt slag. I figuren visas hela växellådan tillsammans med en kåpa som i monterat skick vanligen omsluter en kopplingsanordning.

Genom en servicelucka, här borttagen, kan ett backkugghjul 2 monterat på en sidoaxel i växellådan göras âtkomlig, t.ex. för montering, inspektion eller byte.

Figur 2 visar en del av växellådan 1 i figur 1 med en uppfinningsenlig bromsanordning 3 i form av en separat enhet eller modul monterad i samma fästen 4 som för nämnda servicelucka. Bromsanordningens 3 yttre form framgår här. En platta, med en rektangulär form som motsvarar serviceluckan, bildar ett gjutet baselement på vilket husets övriga delar är anordnade. Sålunda framträder exempelvis husdelen 5 som inrymmer bromsens olika aktiva komponenter, den ena av två anslutningar 6 för tryckfluid samt en kåpformad del 7 som täcker backkugghjulet 2.

För sin funktion kräver bromsanordningen 3 ett elektroniskt styrsystem med sensorer, elektriska kablar samt rörledningar för tryckluft. Dessa visas inte närmare i figuren eftersom ett lämpligt styrsystem är känt sedan tidigare och beskrivet bl.a. i patenthandlingen SE527267C2, som ingivits av samma sökande. 10 15 20 25 30 35 530 812 Figur 3 visar ett tvärsnitt ovanifràn genom växellådan l enligt figur 1. Här framgår de olika delar som en normal stegväxlad växellåda består av. I tvärsnittet framgår också den aktuella sidoaxeln 8, backaxeln 9 med backkugghjulet 2 samt bromsanordningen 3 med sina hävarmar lOa,b.

Figur 4 visar, närmare i detalj, en del av tvärsnittet i figur 3. Den i figuren visade backaxelenheten ll innefattar en sidoaxel 8 och en backaxel 9 med ett backkugghjul 2. Backaxeln 9 är vridfast monterad i ett par motsatta väggpartier lla,b i växellådans l hus. Backkugghjulet 2 är i sin tur lagrat fritt roterbart på backaxeln 9 via rullningslager 12. Som mellanlägg på ömse sidor av backkugghjulet 2 finns axialbrickor l3a,b.

I den beskrivna utföringsformen ingriper backkugghjulets 2 kuggbana l4 på känt sätt med ständigt kuggingrepp dels med en kuggbana 15 på sidoaxeln 8 i växellådan 1, dels med ett fritt roterbart backväxlingskugghjul på växellådans huvudaxel (ej visat), vilket för backväxelfunktionen kan inkopplas med huvudaxeln. På känt sätt står andra fritt roterbara och med huvudaxeln inkopplingsbara växlingskugghjul på huvudaxeln för resp. växlingssteg, i ständigt kuggingrepp med fasta kugghjul på sidoaxeln 8(se figur 3).

Som nämnts manövreras bromsanordningens 3 kolvar l6a,b genom en lämplig tryckfluid. I det beskrivna exemplet kan användas tryckluft från en tryckluftskälla, ej visad, såsom en kompressor i det fordon där växellådan är installerad. En sådan tryckluftskälla finns vanligen som standard i de flesta fordon som här avses. Tryckluften matas via ej visade styrdon och rörledningar kopplade till anslutningar 6a,b i bromsanord- ningens 3 hus. Tryckluftens tryck styrs av en, ej här visad, regler- eller magnetventil, som i sin tur styrs av en ej visad elektronisk styrenhet. Styrenheten kan också utgöra en integrerad del av fordonets egen dator. 10 15 20 25 30 35 530 812 Styrenheten får vidare, som nämnts och på känt sätt, signaler från olika här ej visade sensorer, t.ex. en varvtalssensor som detekterar backkugghjulets 2 aktuella varvtal, en varvtalssensor som avkänner huvudaxelns varvtal, en växelväljarsensor som detekterar valt växelsteg från förare etc. Styrenheten beräknar därefter ett börvärde för backkugghjulets 2 varvtal till vilket dess rotationshastighet skall bromsas vid växlingen.

I figur 5 visas själva bromsanordningen 3 mer i detalj. Broms- anordningen 3 är med sina olika delar inrymd i ett gjutet hus.

Den mot växellådan l vända monteringsytan är, i det här utföringsexemplet, utformad att passa direkt mot den monteringsyta på växellådan 1 som normalt annars täcks av en servicelucka och innanför vilken det tidigare nämnda backkugghjulet 2 är placerat. En annan lämplig urtagning i växellådans 1 vägg kan självfallet utföras om en servicelucka saknas. Två hävarmar lOa,b är, åtminstone i någon grad, vridbart lagrade vid en axel 17 eller tapp som i sin tur är fixerad i huset.

Kolvar 16a,b är glidbart och koaxiellt anordnade i var sin cylinder l8a,b i huset och inrättade att utöva ett mekaniskt tryck mot hävarmarnas yttersidor. Kolvarna 16a,b är vid sin yttre, mot hävarmarna lOa,b vända yta, något konvext utformade och tätar mot cylinderväggarna på konventionellt sätt med hjälp av tätningar eller O-ringar l9a,b. Hävarmarna lOa,b har en sådan längd och är så placerade att de sträcker sig in i växellådan l och löper utefter backkugghjulets 2 respektive sidoytor och i sådan grad att de, direkt eller indirekt, t.ex. via därför avpassade bromsbelägg, placerade vid hävarmarnas lOa,b yttre ändar, kan åstadkomma tillräcklig friktion mellan backkugghjulet 2 och respektive hävarm lOa,b när de aktiveras.

Friktionen kan även tänkas åstadkommas utan särskilda broms- belägg, dvs genom metall-metall-kontakt, vilket förenklar konstruktionen men trots det erbjuder tillräcklig friktion.

Genom att använda två hävarmar lOa,b som vid bromsningen rör 10 15 20 25 5310 812 sig i riktning mot varandra och därmed trycker mot backkugg- hjulet 2 på var sin sida, balanserar sidomomenten ut varandra varvid risken för snedbelastning av backkugghjulet 2 minimeras.

Figur 6 visar ett tvärsnitt genom växellådan 1 där backkugg- hjulets 2 placering i växellådan 1 framgår liksom den ena hävarmens 10 placering i förhållande till backkugghjulet 2.

Uppfinningen har beskrivits ovan under hänvisning till en föredragen utföringsform. Naturligtvis är uppfinningen inte begränsad till denna utan även andra varianter av uppfinningen är möjliga inom ramen för patentkravens skyddsomfång.

Det är sålunda möjligt att i stället för två bromsarmar använda en enda arm som verkar på en enda yta av t.ex. backkugghjulet. Naturligtvis kan bromsanordningen utformas så att den direkta bromsverkan utövas på andra delar i växellådan och även via bromsbelägg. Vidare kan i stället för pneumatik eller hydraulik användas en elektromekanisk påverkan på hävarmen eller hävaramarna. Denna kan vara en motor eller en solenoid.

Det är även tänkbart att hävarmarna är försedda med kuggar som griper in i varandra i omedelbar närhet till tappen, kring vilka hävarmarna är lagrade. Härigenom skulle båda armarna kunna bringas att trycka mot växellàdskomponenten från två sidor med endast en kolv eller en elektromekanisk anordning.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 530 812 PAIENTKRAV

1. Bromsanordning (3) för synkronisering av en stegväxlad växellåda (1) för motorfordon, innefattande bromsorgan (l0a,b) som verkar på minst en växellådskomponent (2) vars rotationshastighet skall bromsas, k ä n n e t e c k n a d a v, att minst en hävarm (l0a,b) är anordnad som bromsorgan, att hävarmen (lOa,b) är ledbart lagrad vid sin ena ände via en tapp (17), att hävarmens (l0a,b) andra yttre ände är fritt rörlig och kan gå i ingrepp med den växellàdskomponent (2) som skall bromsas.

2. Bromsanordning (3) enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att bromsanordningen (3) är utformad som en egen modul/enhet.

3. Bromsanordning (3) enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att bromsanordningen (3) är anordnad att monteras vid växellàdans (1) utsida.

4. Bromsanordning (3) enligt något eller några av ovanstående patentkrav, k å n n e t e e k n a d a v, att den växellådskomponent som skall bromsas är ett backaxelkugghjul(2).

5. Bromsanordning (3) enligt något eller några av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v, att minst en kolv (16a,b) är glidbart anordnad i en cylinder (l8a,b) och anordnad att vid bromsning utöva ett mekaniskt tryck mot hävarmen (l0a,b), och att hävarmens (l0a,b) yttre ändparti därvid är anordnat att åstadkomma friktion mot den växellàdskomponent (2) som skall bromsas 10 15 20 25 30 35 530 812

6. Bromsanordning (3) enligt något av patentkraven 1 till 4, k ä n n e t a c k n a d a v, att en elektromekanisk anordning, såsom en elektrisk motor eller solenoid, är anordnad att vid bromsning utöva ett mekaniskt tryck mot hävarmen (10a,b), och att hävarmens (l0a,b) yttre ände är anordnad att åstadkomma friktion mot den växellådskomponent (2) som skall bromsas.

7. Bromsanordning (3) enligt något eller några av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v, att bromsanordningen (3) innefattar två hävarmar (l0a,b).

8. Bromsanordning (3) enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d a v, att vardera hävarm (lOa,b) är anordnad att åstadkomma friktion mot sidoytan av växellàdans baokkugghjul (2).

9. Bromsanordning (3) enligt patentkrav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d a v, att bromsbelägg är anordnade vid respektive hävarms (l0a,b) yttre ändparti.

10. Bromsanordning (3) enligt patentkrav 7 till 9, k ä n n e t e c k n a d a v, att hävarmarna (lOa,b) rör sig i riktning mot varandra när bromsen aktiveras.

11. ll. Bromsanordning (3) enligt något eller några av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v, att bromsanordningen (3) styrs pneumatiskt.

12. Bromsanordning (3) enligt något eller några av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v, att bromsanordningen (3) styrs hydrauliskt. 530 812 10

13. Växellåda (1) för ett motorfordon, k ä n n e t e c k n a d a v, att växellådan innefattar en bromsanordning (3) enligt något eller några av föregående patentkrav.