SE501036C2 - Anordning för momentöverföring mellan två roterbara axlar - Google Patents

Description

15 20 25 30 501 056 I en samtidigt anhängig patentansökan från sökanden (SE 9202200-3) visas en anordning av ovan definierat slag.

Här är den hydrauliska kopplingskolven liksom hela det hydrauliska pumparrangemanget placerat i det stationära huset, vilket ger avsevärda fördelar. En möjlig nackdel med anordningen visad däri är emellertid att det hydrauliska flödet och sålunda trycket till kopplingskolven från det hydrauliska pumparrangemanget fluktuerar under varje arbetscykel eller rotationsskillnad mellan de två axelele- menten.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är alltså att undvika den nackdelen i en anordning med den hydrau- liska kopplingskolven och det hydrauliska pumparrangemanget i det stationära huset att trycket på kopplingskolven fluk- tuerar vid rotationsskillnad mellan de två axelelementen.

Ett motsvarande ändamål har uppnåtts på ett sätt som beskrivs i GB-A-2 229 255 i en "hydraulisk transmissions- anordning".

Uppfinningen Huvudändamålet med uppfinningen, nämligen att uppnå ett tryck på kopplingskolven som är jämnt över varje varvs rotationsskillnad, uppnås genom att det hydrauliska pump- arrangemanget innefattar en matningskolv och kopplingskol- ven, båda axiellt rörliga i huset koaxiellt med axelelemen- ten, kolvpåverkningsdelar, som är roterbara med ett av axelelementen och samverkar med det andra av axelelementen via kammar, vilka är förskjutna i vinkelled i förhållande till varandra, för att ge kolvarna en fram- och återgående rörelse vid en rotationshastighetsskillnad mellan axelele- menten, och ett hydraulledningssystem, som förbinder en cy- linder vid matningskolven å ena sidan med en tank via en backventil och å andra sidan - via en ledning med en back- ventil - med en utloppsledning och som förbinder en cylin- der vid kopplingskolven med utloppsledningen. 10 15 20 25 30 35 501 036 Det framgår, att det hydrauliska pumparrangemanget innefattar två kolvar, som ges en fram- och återgående rörelse med hjälp av kammar, och att en av dessa kolvar är kopplingskolven, vilken alltså har den dubbla funktionen att vara en del av det hydrauliska pumparrangemanget och att bringa kopplingen i ingrepp, då en rotationshastighets- skillnad mellan de två axelelementen uppträder.

Kolvpåverkningsdelarna är företrädesvis rullar, som är roterbart anordnade i en radiell fläns hos ett av axel- elementen och samarbetar med sin respektive, ringformiga kolv med hjälp av en ring och ett axiallager. Rnllarna som hör till matningskolven samarbetar med axiella kammar i det andra axelelementet. En tryckfjäder är anordnad att tvinga matningskolven, axiallagret, ringen och rullarna mot dessa kammar.

Vid en första utföringsform av uppfinningen sam- arbetar rullarna som hör till kopplingskolven med kammar på en kamring, vilken bringar kopplingsskivorna i ingrepp.

Resultatet härav är att man uppnår ett fast förhållande mellan de två kamsatserna, så att den önskade effekten med att uppnå ett jämnt, adderat flöde från de två kolvarna blott kommer att uppnås vid rotationsskillnad i en rikt- ning.

En andra utföringsform kan utnyttjas, om den önskade effekten skall uppnås vid rotationshastighetsskillnad i en- dera riktningen. Här samarbetar rullarna som hör till kopplingskolven i ordning - för att bringa kopplingen i in- grepp - med primära kamar på en primär kamring, ett axial- lager, en lagerring, tredje rullar, som är roterbart anord- nade i en rullring, och sekundära kammar på en sekundär kamring. För att uppnå den önskade effekten skall den sekundära kamringen kunna förskjutas i omkretsled. Detta uppnås enligt uppfinningen genom att den sekundära kam- ringen vid sin inre omkrets är försedd med utskott, som samverkar med spår i det andra axelelementet, varvid varje 10 15 20. 25 30 35 U' I CD ...x É (JJ O'\ utskott har en mindre bredd i omkretsriktningen än sitt motsvarande spår.

Genom denna konstruktion komer den sekundära kam- ringen att automatiskt bringas till endera av sina två lägen med sina utskott mot en av ändväggarna hos spåren.

Ritningarna Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig 1 är en sektionsvy genom en första utföringsform av uppfin- ningen, fig 2 är en sektionsvy genom en andra utföringsform av uppfinningen samt fig 3 och 4 är diagram för att illu- strera effekten av utföringsformerna enligt fig 1 respek- tive 2.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Vid den i fig l visade första utföringsformen är två axelelement 1 och 2 roterbart lagrade med hjälp av lager 3 i ett stationärt hus 4. Det vänstra axelelementet 1 är för- sett med en monteringsfläns S, som hålls i läge med hjälp av en låsmutter 6. På motsvarande sätt är det högra axel- elementet 3 försett med en monteringsfläns 7 och låsmutter 8. Tätningar 9 är anordnade mellan huset 4 och den respek- tive monteringsflänsen 5 och 7.

Det vänstra axelelementet l sträcker sig in i det högra axelelementet 2, och radiallager 10 är anordnade mellan dem. Arrangemanget är sådant att inga relativa axi- ella rörelser kommer att ske eller tillåtas mellan de två axelelementen 1 och 2, vilka skall förbindas med tvâ ej visade axlar med hjälp av monteringsflänsarna 5 och 7.

Ett antal omväxlande kopplingsskivor eller -ringar ll och 12 är med hjälp av splines anslutna till det vänstra axelelementet 1 respektive det högra axelelementet 2 för att - då de bringats i ingrepp med varandra - motverka rotationshastighetsskillnad mellan de två axelelementen. Av konstruktionsskäl är en kopplingshylsa 2' fäst som en inte- grerad del av det högra axelelementet 2, och kopplings- 10 15 20 25 30 35 501 056 skivorna 12 är med hjälp av splines anslutna till denna del 2'. Stapeln av kopplingsskivor kommer att anges som kop- plingen 11, 12 nedan. Ett axiallager 13 är anordnat mellan det vänstra axelelementet 1 och huset 4 vid kopplingen 11, 12 för att överföra reaktionskrafterna, då kopplingen är i ingrepp.

Kopplingen 11, 12 kan aktiveras för att koppla samman de två axelelementen 1 och 2 med hjälp av en ringformad kopplingskolv 14, som är axiellt rörlig i och avtätad i förhållande till huset 4. Tack vare att denna kolv 14 är anordnad i det stationära huset 4 och kopplingen 11, 12, vilken den skall bringa i ingrepp (via delar som skall beskrivas), är roterbar, samarbetar kopplingskolven 14 med ett axiallager 15. Om denna kopplingskolv 14 trycks åt vän- ster på ritningen på ett nedan beskrivet sätt, kommer kop- plingen 11, 12 att bringas i ingrepp, men annars tillåts fri relativ rotation mellan de två axelelementen 2 och 3.

Kraften från kopplingskolven 14 och dess axiallager 15 överförs till kopplingen 11, 12 via en ring 16, första rullar 17 och en kamring 11', som medelst splines är anslu- ten till det vänstra axelelementet 1 liksom kopplings- skivorna 11. Kamringen 11' är på den sida som står i in- grepp med de första rullarna 17 försedd med kamar 11” i ett antal och för ett ändamål som skall beskrivas. De för- sta rullarna 17 - också i ett antal och för ett ändamål som skall beskrivas - är roterbart anordnade i en del av det högra axelelementet 2 utformad som en radiell fläns.

På ett motsvarande sätt som kopplingskolven 14 är en ringformad matningskolv 18 axiellt rörlig i och avtätad i förhållande till huset 4. Matningskolven 18 har mindre dia- meter än kopplingskolven 14 och samverkar med ett axial- lager 19, en ring 20 och andra rullar 21, som samverkar med det vänstra axelelementet 1. Elementet är här försett med kammar 1' - i ett antal och för ett ändamål som skall beskrivas - medan de andra rullarna 21 - i ett antal och 10 15 20 25 30 35 för ett ändamål som skall beskrivas - är roterbart anord- nade i det högra axelelementets 2 radiella fläns. En tryck- fjäder 22, som är uppstödd av det högra axelelementet 2, strävar att föra matningskolven 18 åt vänster på ritningen.

Hydraulolja kan föras till en cylinder 23 vid mat- ningskolven 18 från en tank 24 genom en ledning 25, vilken har en backventil 26. För enkelhets skull visas vissa delar av anordningens hydrauliska system som externa; i verklig- heten befinner sig alla dessa delar inuti anordningen.

Tanken 24 är exempelvis den fria volymen inuti huset 4.

En ledning 27 sträcker sig från cylindern 23 vid mat- ningskolven 18 och är försedd med en backventil 28. Den är förbunden med en ytterligare ledning 29 från en cylinder 30 vid kopplingskolven 14. Den gemensamma ledningen 31 efter förbindningen av de två ledningarna 27 och 29 är försedd med en reglerbar strypning 32, företrädesvis i form av en elektriskt reglerad tryckreduceringsventil. Ledningen 31 slutar i tanken 24.

I ett praktiskt fall är antalet kammar ll” eller l' sex och antalet rullar 17 eller 21 tre. Andra antal är också möjliga. För uppnâende av den önskade effekten måste emellertid antalet kammar 11" vara detsamma som antalet kammar l'. Antalet rullar 17 och 21 kan teoretiskt vara samma som antalet kammar men är normalt en fraktion därav; vid den föredragna utföringsformen är antalet tre, vilket ger en tillfredsställande kraftbalans.

Om de två axelemelenten 1 och 2 roterar med samma hastighet, komer rullarna 17 och 20 att förbli stationära relativt sina kamar 11" och 1' och sålunda inte ges några rörelser i anordningens axialriktning. Axiallagren 15 och 19 möjliggör denna rotation, och ingen rörelse kommer att överföras till kolvarna 14 och 18.

Om å andra sidan axelelementen 1 och 2 roterar med olika hastigheter, kommer funktionen att bli den följande: Rullarna 17 och 20 kommer att rulla över kammar 11" och 1' 10 15 20 25 30 35 501 056 och ges rörelser i anordningens axialriktning. Dessa rörel- ser kommer att överföras via ringarna 16 och 20 och axial- lagren 15 och 19 till kolvarna 14 och 18. Frekvensen hos dessa axialrörelser beror på hastighetsskillnaden mellan de två axelelementen 1 och 2. Eftersom kammarna 11" och 1' är förskjutna i omkretsled i förhållande till varandra, är resultatet i princip att kolven 14 rör sig åt höger, då kolven 18 rör sig åt vänster, och vice versa. En viss över- lappning finns emellertid, såsom framgår nedan.

I en situation när hydraulsystemet är fyllt med olja, kommer olja att sugas från tanken 24 förbi backventilen 26 in i cylindern 23, då kolven 18 rör sig åt vänster på rit- ningen. Samtidigt härmed rör sig kolven 14 åt höger, så att oljan i cylindern 30 pressas ut genom ledningen 29 förbi tryckreduceringsventilen 32, som bestämmer flödet och där- igenom sekundärt påverkar trycket i cylindern 30 och led- ningen 29. Tack vare backventilen 28 kan ingen olja koma in i ledningen 27.

I nästa stadium rör sig kolven 18 åt höger på rit- ningen, så att olja pressas genom ledningen 27 och förbi backventilen 28 men ej genom ledningen 25 tack vare när- varon av backventilen 26. Då kolven 14 samtidigt rör sig åt vänster, sugs en viss del av oljan in i cylindern 30, medan återstoden går ut till ledningen 31 förbi tryckreducerings- ventilen 32.

Det ovan beskrivna förloppet visas grafiskt i fig 3, då antalet kammar 11" och 1' är sex. Den övre kurvan visar oljeflödet från kolven 18, den mellanliggande kurvan visar flödet från kolven 14, och den nedre kurvan visar det to- tala flödet vid tryckreduceringsventilen, och det framgår att detta flöde är den önskade raka linjen. Det framgår att detta diagram täcker händelserna under ett skillnadsvarv, dvs om det vänstra axelelementet 1 betraktas som statio- närt, har det högra axelelementet 2 vridit sig ett varv. I diagrammet skall det noteras, att det föreligger en viss 10 15 20 25 30 35 (fl CD .is CD CN O\ överlappning mellan den övre kurvan och mellankurvan, så att då den övre kurvan ökar från noll, minskar mellankurvan från sitt plana parti mot noll, medan då den övre kurvan åter når noll, har mellankurvan passerat noll och ökat till sitt plana parti. m dessa två flöden adderas, komer resultatet att bli den raka linjen enligt den nedre kurvan.

Kammarna 11" och 1' är formade att ge rullarna 17 och 21 sådana rörelser att flödena från de respektive kolvarna 14 och 18 får de i fig 3 visade formerna. De lutande lin- jerna är resultatet av kvadratfunktionsrörelser hos rul- larna 17 och 21.

Trycket i cylindern 30 är i princip direkt proportio- nellt mot rotationshastighetsskillnaden mellan de två axelelementen 1 och 2, vilket med andra ord betyder att motståndet som ges av kopplingen 11, 12 (bringad i ingrepp av kolen 14) ökar med ökande hastighetsskillnad. Med hjälp av den reglerbara tryckreduceringsventilen 32 kan kop- plingsingreppet regleras med vilje, vilket är viktigt exem- pelvis för anti-skid-system. Tryckreduceringsventilen 32 kan vara av vilken lämplig typ som helst, men i ett prak- tiskt fall innehåller den en rörlig ventilkropp med en stympat konisk del i samarbete med en ansats, varvid ven- tilkroppens läge styrs av en elektriskt reglerad spole.

Vid utföringsformen enligt fig 1 kommer ett icke- fluktuerande tryck att råda i cylindern 30 på kopplingskol- ven 32, förutsatt att rotationsskillnaden är i en riktning (vilket naturligtvis skall vara den normalt uppträdande riktningen).

För andra användningar, där det skall vara möjligt att uppnå ett icke-fluktuerande tryck på den kopplingspå- verkande kolven för rotationshastighetsskillnader i båda riktningarna, kan den något mera komplicerade utföringsfor- men enligt fig 2 utnyttjas.

De två utföringsformerna är så nära varandra i kon- struktion och uppbyggnad att sama hänvisningsbeteckningar 10 15 20 25 30 35 501 036 har utnyttjats för motsvarande delar i fig 1 och 2. Föl- jande delar (från utföringsformen enligt fig 1) kan alltså återfinnas i utföringsformen enligt fig 2: ett vänstra axelelement 1 försett med kammar 1', ett högra axelelement 2 med en kopplingshylsa 2', lager 3, ett hus 4, monterings- flänsar 5 och 7, låsmuttrar 6 och 8, tätningar 9, radial- lager 10, kopplingsskivor 11 och 12 (bildande en koppling 11, 12), ett axiallager 13, en kopplingskolv 14, ett axial- lager 15, en ring 16, första rullar 17, en matningskolv 18, ett axiallager 19, en ring 20, andra rullar 21, en tryck- fjäder 22, en cylinder 23 (vid matningskolven 18), en tank 24, en ledning 25, en backventil 26, en ledning 27, en backventil 28, en ledning 29, en cylinder 30 (vid kopplingskolven 14) samt en ledning 31. Alla dessa delar har samma funktioner som vid utföringsformen enligt fig 1.

Vid utföringsformen enligt fig 2 finns följande delar för att bringa kopplingen 11, 12 i ingrepp (i ordning från de första rullarna 17): en primär kamring 33, ett axial- lager 34, en lagerring 35, en rullring 36 med tredje rullar 37 samt en sekundär kamring 38 i samarbete med kopplingen 11, 12. Den primära kamringen 33 och rullringen 36 samver- kar med det vänstra axelelementet 1 respektive kopplings- hylsan 2' för rotation därmed på motsvarande sätt som kopplingsskivorna 11 och 12.

Vid sin sida vettande mot de första rullarna 17 är den primära kamringen 33 försedd med primära kammar 33', medan den sekundära kamringen 38 vid sin sida vettande mot de tredje rullarna 37 är försedd med sekundära kammar 38'.

De primära kammarna 33' motsvarar kammarna 11” och är förskjutna i omkretsled i förhållande till kammarna 1'.

Liksom vid utföringsformen enligt fig 1 är antalet kamar 33' och 1' detsamma, exempelvis sex, med tre rullar 17 respektive 21 för uppnående av balanserade krafter. Antalet sekundära kammar 38 är dubbelt så stort som antalet primära kammar 33', dvs tolv i det föreliggande exemplet. Antalet 10 15 20 25 30 35 501 036 10 tredje rullar 37 i rullringen 36 kan vara tre, sex eller till och med tolv.

Genom införandet av de två satserna av kammar 33' och 38' med deras motsvarande rullar 17 och 37 kommer kolven 14 att ges en komplex rörelse, som är suman av de rörelser som orsakas av de respektive kammarna, och oljeflödet från cylindern 30 kommer att reflektera denna rörelse. I fig 4, som i likhet med fig 3 illustrerar flöden som en funktion av tiden eller av perioden för ett skillnadsvarv, visar den övre kurvan oljeflödet från matningskolven 18, medan de två kurvorna därunder tillsammans illustrerar flödet från kopplingskolven 14: den andra kurvan visar tillskottet från de primära kammarna 33' och den tredje kurvan tillskottet från de sekundära kammarna 38'. Som i fig 3 är den nedre kurvan summan av kurvorna över den och visar det totala flödet vid tryckreduceringsventilen 32. Den nedre kurvan, en rak linje, indikerar att kolven 14 är utsatt för ett icke-fluktuerande tryck.

En jämförelse mellan fig 3 och 4 pekar mot att formen hos kamarna 11" i fig 1 skiljer sig från formen hos kammarna 33' i fig 2; i det senare fallet alstras inga plana partier hos flödeskurvan.

Vid utföringsformen enligt fig 1 (som grafiskt visas i fig 3) skapas det önskade jämna oljeflödet och det icke- fluktuerande trycket av två kammar, medan vid utföringsfor- men enligt fig 2 (som grafiskt visas i fig 4) tre kammar krävs för uppnående av samma effekt. Fördelen med den senare utföringsformen är att det jämna oljeflödet och icke-fluktuerande, kopplingspåverkande trycket kan uppnås oberoende av riktningen för rotationsskillnaden.

Vid en första riktning för rotationsskillnaden är läget för kurvan kallad 14-38' i fig 4 i förhållande till kurvan 14-33' korrekt för uppnående av den önskade jämna flödeskurvan. I den andra riktningen för rotationsskillna- den mâste emellertid kurvan 14-38' fasskiftas för att få 10 15 20 501 G56 ll den rätta positionen i förhållande till kurvan 14-33' för uppnående av det önskade jämna oljeflödet, som visas av den nedre kurvan.

Denna fasskiftning kan uppnås automatiskt på följande sätt: Den sekundära kamringen 38 är ansluten till det vän- stra axelelementet 1 med hjälp av utskott 38". Tack vare att varje sådant utskott 38" har mindre bredd i omkrets- riktningen än motsvarande spår i det vänstra axelelementet 1, kan den sekundära kamringen 38 vrida sig eller röra sig i omkretsriktningen en sträcka motsvarande den önskade fas- skiftningen. Vid vridning i en riktning komer den sekun- dära kamringen 38 att uppnå ett läge med sina utskott 38" mot ena sidan av spåren i det vänstra axelelementet 1', och då vridningsriktningen omkastas, kommer den sekundära kam- ringen att vridas, tills dess utskott 38” komer i ingrepp med den andra sidan av spåren i det vänstra axelelementet 1.

Delarna 17, 21, 37 har alla hänvisats till som rullar, vilket föredrages, men de kan också vara kulor eller liknande organ. Andra modifikationer är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 50? B56 12 PATENTKRAV

1. Anordning för momentöverföring mellan två roterbara, koaxiella axelelement (1, 2) i ett stationärt hus (4), vil- ken anordning innehåller ett antal omväxlande kopplingsski- vor (11, 12), som är anslutna till de två axelelementen och kan bringas i ingrepp för att motverka rotationshastighets- skillnad mellan axelelementen, minst en hydraulisk kopplingskolv (14) för att bringa kopplingsskivorna i in- grepp och ett hydrauliskt pumparrangemang (1', 18-21, 11", 14-17; 1', 18-21, 14-17, 33-38), som drivs av hastighets- skillnaden mellan de tvâ axelelementen för att skapa ett hydraultryck på kopplingskolven, k ä n n e t e c k n a d därav, att det hydrauliska pump- arrangemanget (1', 18-21, 11", 14-17; 1', 18-21, 14-17, 33- 38) innefattar en matningskolv (18) och kopplingskolven (14), båda axiellt rörliga i huset (4) koaxiellt med axelelementen (1, 2). kolvpåverkningsdelar (17, 21), som är roterbara med ett av axelelementen (2) och samverkar med det andra av axelelementen (1) via kammar (1', 11"; 1', 33'), vilka är förskjutna i vinkelled i förhållande till varandra, för att ge kolvarna en fram- och återgående rörelse vid en rota- tionshastighetsskillnad mellan axelelementen, och ett hydraulledningssystem (25, 27, 29, 31), som för- binder en cylinder (23) vid matningskolven (18) å ena sidan med en tank (24) via en backventil (26) och å andra sidan - via en ledning (27) med en backventil (28) - med en utloppsledning (31) och som förbinder en cylinder (30) vid kopplingskolven (14) med utloppsledningen.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att kolvpåverkningsdelarna är rullar (17, 21), som är roterbart anordnade i en radiell fläns hos ett av axel- elementen (2) och samarbetar med sin respektive, ringfor- 10 15 20 25 30 501 036 13 miga kolv (14, 18) med hjälp av en ring (16, 20) och ett axiallager (15, 19).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att de till matningskolven (18) hörande rullarna (21) samarbetar med axiella kamar (1') i det andra av axelelementen (1).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att en tryckfjäder (21) är anordnad att föra mat- ningskolven (18), axiallagret (19), ringen (20) och rullarna (21) mot kammarna (1').

5. Anordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att de till kopplingskolven (14) hörande rullarna (17) samarbetar med kamar (11") på en kamring (ll') för att föra kopplingsskivorna (11, 12) i ingrepp (fig 1).

6. Anordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d därav, att de till kopplingskolven (14) hörande rullarna (17) samarbetar i ordning - för att bringa kopplingsskivorna (11, 12) i ingrepp - med primära kammar (33') på en primär kamring (33), ett axiallager (34), en lagerring (35), tredje rullar (37), som är roter- bart anordnade i en rullring (36), och sekundära kammar (38') på en sekundär kamring (38) (fig 2).

7. Anordning enligt krav 6, 'k ä n n e t e c k n a d därav, att den sekundära kamringen (38) kan förskjutas i omkretsled.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att den sekundära kamringen (38) vid sin inre om- krets är försedd med utskott (38"), vilka samarbetar med spår i det andra av axellementen (1), varvid varje utskott har mindre bredd i omkretsriktningen än sitt motsvarande spår.