SE453529B - Kraftoverforingsmekanism med varierbart utvexlingsforhallande samt anvendningen derav vid ett motorfordon med fyrhjulsdrift - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 ^' ' W%ag,¿r«¿w'fif-i 453 529 tecknad av att drivenheten innefattar en första komponent, som är svängbart förbunden med ingångsaxeln för att medge att drivenheten lutas från en position, i vilken den är koaxiell med ingângsaxeln. och en position, i vilken drivenhetens axel bildar en vinkel med den första axeln. är roterbar omkring drivenhetens axel relativt den första komponenten och drivande förbunden med utgångselementet. en andra komponent. som är förankrad till huset medelst en för- en drivkomponent, som ankring anordnad att medge lutning av drivenheten, en envägs kopplingsmekanism. som är operativt anordnad mellan den andra komponenten och drivkomponenten för att enbart medge att driv- komponenten roteras omkring drivenhetens axel i en rotations- riktning. och ett manöverorgan för att reglera lutningsvinkeln hos den mellanliggande drivenheten.

En sådan konstruktion kan göras relativt kompakt och erbjuda ett stort område av möjliga utväxlingsförhållanden. varvid mekanismen är pålitlig och/eller har lång driftstid och medger att underlätta en förändring av förhållandet under mekanismens drift. Hekanismen kan användas i ett flertal tillämpningar, t.ex. i ett motorfordon eller ett fartyg eller en helikopter liksom i industriella tillämpningar. Hekanismen kan regleras automatiskt till att åstadkomma en konstant varierbar trans- mission i enlighet med speciella driftsparametrar, vilka är kontinuerligt övervakade vid drift.

Med lutad mellanliggande drivenhet kommer olika delar av en- heten, vilka är förskjutna från axeln av ingångsaxeln, att ut- föra en planetrörelse och radien hos denna planetrörelse bestämmes av lutningsvinkeln. Delar av kopplingsmekanismerna kommer att röra sig med olika hastigheter. antingen snabbare eller långsammare. i beroende av om den speciella delen av kopplingarna är mer avlägsna frän eller närmare axeln än vid dess normala koaxiella position. Eftersom kopplingsmekanismen är en envägsanordning kommer det att bli en sträcka av frigång och en sträcka av drivgång under varje varv på grund av denna variation i relativa hastigheter. Ju mindre vinkeln är desto mindre blir drivhastigheten hos drivkomponenten och desto 10 15 20 25 30 35 453 529 drivmomentet. På liknande sätt gäller högre blir det överförda desto större blir hastigheten hos ut- Pä detta att ju större vinkeln är gångselementet och desto sätt kan genom ändring av lutningsvinkeln hos den mellanlig- gande drivmekanismen ett oändligt varierbart utväxlingsförhål- lande uppnås. Medan det kan finnas endast en envägskopplings- anordning finns företrädesvis ett flertal kopplingsanordning- ar, såsom klotskopplingar (sprag clutches) för att jämna ut vridmomentsöverföringen. I en speciell utföringsform finns fyra klotskopplingar, vilka är axiellt åtskilda utmed längden mindre blir drivmomentet. hav den mellanliggande drivenheten. och den yttre banan hos vardera klotskopplingen är försedd med en radiellt utskjutande tapp. som går igenom en slits i en yttre cylindrisk kvarhål- lande del hos drivenheten. varvid förankringstapparna griper in i håligheter, som är utformade i mekanismhuset och åtskilda i axial- och omkretsled.

För att underlätta förståelsen av föreliggande uppfinning följer såsom åskådningsexempel en detaljerad beskrivning av ett utföringsexempel av uppfinningen med hänvisning till bi- fogade ritningar, av vilka: fig. l är ett schematiskt tvärsnitt genom en utföringsform av en kraftöverföringsmekanism i enlighet med uppfinningen. var- vid den mellanliggande drivenheten visas parallell med driv- axeln i den övre delen av figuren och vinklad mot drivaxeln i den undre delen av figuren; fig. 2 är ett schematiskt tvärsnitt längs linjen 2-2 i fig. l; fig. 3 är en ännu mer schematisk vy. som motsvarar den posi- tion, i vilken den mellanliggande drivenheten är lutad; _ fig. 4 och 5 är schematiska vyer av hjulen hos_ett fyrhjuligt fordon. varvid dessa är visade i positioner för att förflytta fordonet utmed en rak linje respektive omkring en delcirkulär bana; och fig. 6 är en mer begränsad vy av fordonet i fig. 4 och 5.

Hed hänvisning först till fig. 1 visas en ingângsaxel 10. vilken är roterbar omkring sin längsaxel ll och monterad i ett hus 12 medelst ett första lager 14. Roterbart omkring samma w" "-*'IiBU*<~a-nbs='” Mßimr-Wwv W ~wfl 455 529 axel ll är ett utgångselement 16. som har ett yttre lager 18 i huset 12 och ett nav 20. vilket är försett med ett nållager 22. som är i ingrepp med en försänkt änddel 23 hos ingångs- axeln 10. 4 Inuti huset 12 omger en mellanliggande drivenhet. som indike- ras med den allmänna hänvisningsbeteckningen 24. en del av ingångsaxelns 10 längd. Detta visas i den övre delen av figuren så att enhetens axel är koaxiell med axeln ll. medan i 10 den undre delen av figuren visas drivenheten lutad med en vinkel på omkring l0°.' Den mellanliggande drivenheten 24 innefattar en inre cylind- risk vägg 26. som på den i fig. l högra änden är försedd med 15 en radiell fläns 28. Koaxiellt med den inre väggen 26 finns en yttre cylindrisk vägg 30.

En drivtapp 32. som har en rundad undre ändeï vilken är in- gripbar i en rundad urtagning 34 i drivaxeln. skjuter ut inåt 20 från innerväggen 26 så att rotation hos drivaxeln kommer att orsaka rotation av innerväggen 26, under det att ovannämnda lutningsrörelse tillåtes. Det framgår att den inre ytan av innerväggen 26 är avfasad vid varje ände för att medge till- räckligt spelrum för att tillåta denna lutning. 25 En drivhylsa 36 som omger innerväggen 26 har två axiellt ut- skjutande drivhakar 38, som kan ingripa med drivstänger 40. som sträcker sig radiell utåt från navet 20 hos utgångsele- mentet 16. Nållager 42 inuti drivhylsan 36 tillåter att denna 30 roterar relativt innerväggen 24.

Utanför drivhylsan 36 är fyra axiellt åtskilda klotskopplingar 44. 46. 48. S0 monterade. vilka är åtskilda av distansplattor av nylon 52. 54. 56. S8 och en mittre distansring 60. Klots- 35 kopplingarna har inre och yttre ringformiga lagerbanor. med klotsar mellan sig och är utformade för att möjliggöra att drivhylsan 36 roterar i en rotationsriktning relativt återsto- den av drivenheten men inte i den andra rotationsriktningen. > W ' ' 'wu-msw' ~ «w.--».fi~a-..,,~. - » _.\ . . v v." ï-A, Û "' ' *' "\I&\f V 'ïn-Då "iä'\&m.l¿4'.»/v1~- f 1 ...l-.few > ~ 10 15 20 25 30 35 A455 529 Radiellt utskjutande utåt från den yttre lagerbanan hos var och en av klotskopplingarna 44-50 är fyra förankringstappar 62. vilka vardera går igenom en separat i omkretsled sig sträckande slits 59. vilka tappar vardera är i ingrepp i en- hålighet 66 hos.förankringsde1ar 64. vilka är formade på innerväggen hos huset på ställen.*som är åtskilda i omkrets- och axialled. Formen hos håligheterna 66 är sådan att tapparna 62 medges att röra sig utmed sin egen längd och att luta.

Intill den radiella flänsen 28 är en manöverplatta 68 monte- rad, vilken vid ett ställe. som är åtskilt från axeln 11, är försedd med en anslagsstång 70. vilken kan ingripa i en urtag- ning 72. Anslagsstången kan vara förbunden med en kula eller rulle. som är i ingrepp med urtagningen 72. Nållager 74 är anordnade mellan den högra sidan av anslagsplattan 68 och en manövermutter 76. såsom framgår av fig. 1. Muttern 76 är för- sedd med en grov gänga, i vilken kulor 78 är placerade. vilka kan ingripa i en motsvarande komplementerande gängning på en ringformig del 80 hos huset, vilket omger lagret lá. Utanför muttern 76 finns ett snäckhjul 82, vilket är försett med ett flertal i omkretsled åtskilda axiellt gående spår 87 medan ytterytan av muttern är försedd med motsvarande i omkretsled åtskilda axiellt gående spår 88. I dessa spår är kulor 90 inpassade, vilka åstadkommer en drívförbindelse mellan snäck- hjulet 82 och manövermuttern 76 så att den senare kan rotera tillsammans med snäckhjulet och ändå röra sig axiellt relativt detta. Ytterytan hos snäckhjulet är försedd med konventionella tänder 84, som är i ingrepp med en snäcka 86 så att roterande av snâckan 86 kommer att förorsaka rotation av snäckhjulet och således av skruven 76 omkring axeln ll, varigerom axialrörelse hos muttern och därigenom av manöverplattan 68 orsakas för att åstadkomma lutning av drivenheten 24.

Vid drift roteras ingångsaxeln 10 omkring axeln ll. När den mellanliggande drivenheten 24 är koaxiellt monterad, såsom visas i den övre delen av fig. 1 och också i fig. 2. kommer förankringstapparna 62 och förankríngsdelarna 64 att förhindra rotation av den yttre väggen 30 och klotsarna hos kopplingarna 10 15 20 25 30 35 i fwmuwf g W. 453 529 44-50 kommer att verka som frihjul så att drivhylsan 36; vilken är monterad på nållagren 42. enbart kommer att rotera relativt den inre cylindriska väggen 26 men kommer i själva verket inte att rotera alls i rymden så att drivhakarna 38 kommer inte att pålägga något drivmoment på stången 40 och så- iledes kommer utgångselementet 16 inte att rotera. Transmis- sionen är således i ett neutralt tillstånd.

Om snäckhjulet 86 därefter roteras medelst en reglerings- mekanism av någon lämplig typ (icke visad) kommer snäckhjulet 82 att förorsaka att muttern 76 roterar och därigenom trycker manöverplattan 68 åt vänster och orsakar någon grad av lutning av enheten 24 i beroende av i vilken utsträckning snäckan 86 har roterats. Denna rörelse kommer att åtföljas av att driv- hakarna 38 glider radiellt relativt stängerna 40 och genom att förankringstappen 62 glider och lutar relativt hâligheterna 66 i förankringsdelarna 64. V Q Med lutad drívmekanism 24 kommer flera delar hos denna, vilka är förskjutna från axeln ll. att utföra en planetrörelse och radien hos denna planetrörelse bestäms av lutningsvinkeln (fig. 3). Med avseende på varje enskild klotskoppling kommer för en del av dess rotation de yttre och inre lagerbanorna hos kopplingen att röra sig med olika hastigheter, antingen snabbare eller långsammare. beroende på om kopplingen är av- lägsnare eller närmare axeln än annars, dvs. i den koaxiella positionen. Eftersom denna klotskoppling är en envägsanordning kommer det att bli en sträcka med frihjulsgång och en sträcka med drivgâng under varje varv på grund av denna variation av relativa hastigheter. Detta visas i fig. 3 genom den båg- formiga delen 92. som visar en drivgång snarare än en fri- finns flera klotskopplingar placerade i drivanordningen och mer speciellt på hjulsgång. Eftersom det vid olika axiella lägen olika sidor om axeln om den radiella drivtappen 32 kommer klotskopplingarna i tur och ordning att ha en driveffekt på hylsan 36. Ju mindre vinkel desto mindre drivhastighet hos hylsan 36 och desto högre överfört drivmoment. Analogt ju större vinkel desto större hastighet hos hylsan och desto 10 15 20 453 529 mindre drivmoment. Det kan därmed inses att rörelse hos snäckan 86 kan åstadkomma en oändlig variation i utväxlings- förhållande. framkallad av kraftöverföringsmekanismen. och 6 visas de fyra hjulen hos 103. på en kardanaxel 105. vilken vid koniskt kugghjul 110. vilket Med hänvisning till fig. 4. 5 ett fordon via ioo. 101, 102. en kraftkälla 104. som verkar varje ände är försedd med ett driver ytterligare koniska kugghjul 111. vilka är förbundna vilket fordon är drivet av med fyra transmissionsmekanismer enligt ovan. vilka indikeras med hänvisningsbeteckningarna 106. 107, 108. 109. och vilka är anslutna till respektive hjul 100, 101. 102, 103. I det normala rätlinjiga drivsättet enligt fig. 4 pålägges 25% av vridmomentet på vart och ett av hjulen av de enskilda kraft- överföringsmekanismerna. En regleranordning ansluten till for- donsstyrningen kan anordnas att variera kraftfördelningen per hjul i beroende av radien hos en kurva. vilken bestäms genom rörelse av fordonsratten. Såsom illustreras är hjulet 100 1 fig. 5 visat som om det tog 27%. hjulet 101 29%, hjulet 102 24% och hjulet 103 20%. Detta innebär att den korrekta kraften pålägges varje hjul i beroende au kurvradien. Detta innebär att det inte finns något behov att anordna någon differential och vid fyrhjulsdrift finns det ingen tendens alls för relativ slirning mellan däcken och vägbanan.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 453 529 Patentkrav
1. l. Kraftöverföringsmekanism med varierbart utväxlingsförhâl- lande. vilken innefattar ett hus (12). en ingångsaxel (10), som är roterbart lagrad i huset omkring en första axel (ll), ett utgângselement (16) och en mellanliggande drivenhet (24), som är anordnad omkring en del av ingângsaxeln, k ä n n e - t e c k n a d komponent (26). som är svängbart förbunden med ingângsaxeln (10) för att medge att drivenheten (24) lutas från en posi- tion. i vilken den är koaxiell med ingângsaxeln, och en posi- tion. i vilken drivenhetens axel bildar en vinkel med den av att drivenheten (24) innefattar en första första axeln, en drivkomponent (36), som är roterbar omkring drivenhetens axel relativt den första komponenten och drivande förbunden med utgângselementet. en andra komponent (30). som är förankrad till huset medelst en förankring (62. 64) anord- nad att medge lutning av drivenheten, en envägs kopplings- mekanism (44, 46, 48, 50), som är operativt anordnad mellan den andra komponenten (30) och drivkomponenten (36) för att enbart medge att drivkomponenten roteras omkring drivenhetens axel i en rotationsriktning, och ett manöverorgan (68, 70) för att reglera lutningsvinkeln hos den mellanliggande drivenheten.
2. 2. Hekanism enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den första komponenten (26) hos drivenheten innefattar en huvudsakligen cylindrisk inre vä9§. Som omger nämnda del av ingângsaxeln, med en inåt utskjutande drivtapp (32), vilken ingriper i en urtagning (34) i ingångsaxeln för att medge att den inre väggen och återstoden av drivenheten svänges omkring en ytterligare axel, som är vinkelrät mot den första axeln.
3. 3. Mekanism enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att den inre cylindriska väggen (26) intill ena änden har en radiell flâns (28), med vilken nämnda manöverorgan (68. 70) kan ingripa vid en punkt, som är belägen på avstånd från den första axeln (ll). så att nämnda punkt förflyttas parallellt med den första axeln för att åstadkomma lutningen av driven- heten. 10 15 20 25 30 35 453 529
4. 4. Hekanism enligt krav 3. klä n n e t e c k n a d av att manöverorganet innefattar en manövermutter (76). vilken är koaxiell med den första axeln (ll) och försedd med en grov gänga, vilken är i ingrepp med en motsvarande gängning mot huset (12), organ för att rotera manövermuttern till att för- flyttas parallellt med den första axeln. en manöverplatta (68), som är roterbar tillsammans med ingângsaxeln och axiellt förflyttbar medelst muttern. och ett anslag (70) på manöver- plattan vid nämnda punkt.
5. 5. Mekanism enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att en kula eller rulle är monterad pâ manöverplattan (68), vilken kan ingripa i en urtagning i den radiella flänsen.
6. 6. Hekanism enligt krav 4 eller 5, k ä n n elt e c k n a d av att organen för att rotera muttern (76) innefattar ett snäckhjul (82). som är rotationsfast relativt muttern men med- ger axiell rörelse av denna, och en skruvsnâcka (86), som är i drivingrepp med snäckhjulet.
7. 7. Hekanism enligt något av kraven 2-6, k ä n n e t e c k - n a d av att drivkomponenten innefattar en drivhylsa (36), som är roterbart monterad omkring den huvudsakligen cylind- riska inre väggen (26) och som innefattar åtminstone en driv- hake (38). vilken sträcker sig axiellt från drivhylsan, varvid drivhaken eller hakarna är i ingrepp med ett organ (40) hos utgångselementet. vilket element kan mottaga roterande driv- moment från nämnda organ och medge radiell rörelse av haken eller hakarna när den mellanliggande drivenheten lutas.
8. 8. Hekanism enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att envägskopplingsmekanismen innefattar åtminstone en klotskoppling (44, 46. 48, 50).
9. 9. Hekanism enligt krav 8, när detta är anslutet till krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att ett flertal axiellt åtskilda klotskopplingar (44. 46, 48, 50) omger drivhylsan (36) och vardera har en inre ring. som kan ingripa med drivhylsan. och 10 15 20 25 30 ~ www www-.ær e, .. ,, - a: g g. <. . .w New 453 529 10 en yttre ring. som kan ingripa med den andra komponenten (30).
10. 10. Mekanism enligt krav 7, 8 eller 9. k ä n n e t e c k - n a d av att den andra komponenten innefattar en huvudsak- ligen cylindrisk yttre vägg (30), som omger drivhylsan (36), och att förankringsorganen innefattar åtminstone en förank- ringstapp (62), som sträcker sig radiellt utåt och som är för- bunden med den cylindriska yttre väggen och som ingriper i en hålighet (64) i en förankringsdel hos huset (12), vilken hålighet medger radiell rörelse och svängning av förankrings- tappen för att medge lutningsrörelse hos den mellanliggande drivenheten (24).
11. ll. Hekanism enligt krav 10, när detta är anslutet till krav 9. k ä n n e t e c k n a d av att det finns ett flertal i omkretsled åtskilda förankringstappar. vilka vardera är monte- rade på den yttre banan hos en enskild klotskoppling och vilka går igenom en enskild slits. som sträcker sig i omkretsled i den yttre väggen, och vilka vardera ingriper i en enskild hålighet i i omkretsled åtskilda förankringsdelar hos huset.
12. 12. Användning av kraftöverföringsmekanismer med varierbart utväxlingsförhâllande enligt något av föregående krav vid ett motorfordon med fyrhjulsdrift, k ä n n e t e c k n a d av att en kraftöverföringsmekanism (106-109) enligt något av föregående krav är förbunden med varje drivet hjul hos for- donet, och att utväxlingsförhållandet hos varje sådan kraft- överföringsmekanism regleras beroende på radien hos en kurva, som fordonet genomlöper, medelst en regleranordning, som styres av utslaget hos fordonsratten.