SE528622C2 - Differentialväxel - Google Patents

Description

523 622 klokoppling är således antingen spärrad eller ospärrad. När en klokoppling anordnas i en differentialväxel anordnas klokopplingens första organ oftast för låsning av en av drivaxlarna i förhållande till navet. Genom låsning av en av flXlalfla låses även navkugghjulet och därmed även den andra axeln.

För att manövrera klokopplingens ßrsta organ används vanligen en luficYÜfldeT 5031 är anordnad att påverka det första organet att flyttas mellan två olika lägen, För att detek- tera huruvida differentialväxeln är spärrad eller ospärrad- används oftast en mekaniskt påverkbar elektrisk givare i luficylindern för detektion av i vilket läge luficylindem och därmed klokopplingcn Genom att givaren är placerad vid luftcylindern är den lättåtkomlig för service och enkel att byta ut. För att förhindrakorrosion och mekanisk åverkan på givaren i dess placering under fordonet erfordras att den kapslas in. Ett problem med en inkapslad givare är att en inkapslad givare erfordrar stort utrymme vid differentialväxeln.

Beskrivning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en differentialväxel och ett motorfordon med en sådan differentialväxel, vilken differentialväxel är försedd med en klokoppling för spärrning av differentialväxeln, vilken är försedd med en givare för detektion av om differentialväxeln är spärrad och vilken är så anordnad att givaren tar mindre plats och erfordrar mindre underhåll än i lösningar enligt känd teknik samtidigt som de är åtminstone lika väl skyddade mot korrosion som givare i lösningar enligt känd teknik.

Detta ändamål uppfylles med en differentialväxel enligt föreliggande uppfinning och ett motorfordon utrustat med en sådan differentialväxel.

Ytterligare fördelar med uppfinningen erhålles medlsärdragen i de vidhängande underkraven. I Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålles en differentialväxel för motorfordon innefattande en motor, ett första drivhjul och ett andra drivhjul.

Differentialväxeln innefattar ett växelhus, ett nav anordnat inuti växelhuset roterbarth runt en första rotationsaxel och anordnat att drivas av motorn, ett första roterbart kugghjul anordnat att kopplas till det första drivhjulet, ett andra roterbart kugghjul anordnat att kopplas till det andra drivhjulet, och ett tredje kugghjul som är i ingrepp 20 25 30 35 5223 622 med det första kugghjulet och det andra kugghjulet och som är anordnat lagrat i navet roterbart runt en andra rotationsaxel som är väsentligen vinkelrät mot den första rotationsaxeln. Difierentialväxeln irmefattar vidare ett ñrflyttningsbart spärrorgan för hopkoppling av det första kugghjulet med navet, ett förflyttningshus som är faSï anordnat i Förhållande till växelhuset, och ett förflyttriingsorgan som är rörligt i i förhållande till förflyttningshuset och som är kopplat till spärroroganet för förflyttning av spärrorganet mellan åtminstone ett första läge och ett andra läge genom förflyttning av förflyttningsorganet mellan en första position och en andra position. Spärrorganet är i ingrepp med både navet och det första kugghjulet endast i det första läget.

Differentialväxeln kännetecknas av att en beröringsfii givare är anordnad på i förflyttningshuset, varvid den beröringsfria givaren är anordnad att detektera förflyttningsorganet i någon av den första positionen och den andra positionen.

Genom att anordna en differentialväxel med en beröringsfri givare enligt uppfinningen erhålls en differentialväxel som erfordrar mindre underhåll än differentialväxlar enligt den kända tekniken eftersom beröringsfiia givare inte slits. Dessutom möjliggörs användning av givare som tar mindre plats än mekaniska givare. ' Den beröringsfria givaren kan vara en optisk givare. Det finns många varianter av optiska givare. Optiska givare är baserade på principen att en sändare sänder ut ljus som mottages av en mottagare. En variant på optisk givare känner av när ett objekt i bryter en ljusstråle mellan sändaren och mottagaren. En annan variant på optisk givare känner av en ljusstråle som reflekterats i ett objekt och mäter avståndet genom att mäta tiden mellan utsändande av en ljuspuls och mottagandet av en reflekterad ljuspuls. Ett nackdel med optiska givare i samband med en differentialväxel enligt uppfinningen är att det förekommer olja i differentialväxeln. Eftersom olja kan påverka utsändandet av ljus är det därför nödvändigt att avskärma den optiska givaren från de delar av differentialväxeln som innehåller olja. I Enligt en föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning är en magnet anordnad på förflyttriingsorganet och är den beröringsfiia givaren en halleiïektgivare. När en halleffektgivare placeras i ett magnetfält erhålls en signal från halleffektgivaren som är beroende på styrkan på magnetfáltet. Genom att anordna en magnet på förflyttnings- organet och en halleiïelctgivare på törflyttningshuset kommer avståndet mellan magneten och halleffektgivaren att vara beroende avförflyttningsorganets läge. Efter- . som magnettältet nmt en magnet avtar med avståndet från magneten kommer magnet- 10 20 25 30 fältet vid halleffektgivaren att variera med avståndet till magneten- GCHOYH att mäta signalen från halleffektgivaren kan törllyttningsorganets position bGSIäIHHIaS- Magneten är med fördel en permanentmagnet. En permanentmagnet erfordrar ingen strömförsörjning vilket är en fördel när den är plß-Gefad På det rörliga föfflytminßs' organet. 'i Magneten och halleffektgivaren kan vara anordnade i ßrhållande till varandra så att j magnetaiæt vid haneffelagivai-en är strängt avtagande när förflyttninssvfaaflef för sig från någon av positionerna till den andra positionen. Genom att anordna magneten och halleffektgivaren på det här sättet erhålles ett entydigt förhållande mellan förflytt- ningsorganets position och signalen från halleffektgivaren.

Magneten och halleffektgivaren kan vara anordnade så att permanentmagneten är närmast halleffektgivaren när törflyttningsorganet är i den första positionen. _ Därigenom erhålles starkast signal från halleffektgivaren när differentialväxeln är spärrad.

Differentialväxeln kan vara anordnad på så sätt att förflyttningshuset innefattar en längdaxel, varvid förflyttningsorganet är anordnat rörligt längs längdaxeln. Ett törflyttningsorgan som är rörligt längs en längdaxel kan åstadkommas på många olika sätt och möjliggör en kompakt differentialväxell Förflytmingshuset kan innefatta ett inre utrymme i form av en cylinder, varvid förflyttningsorganet innefattar en kolv anordnad i cylindem. En kolv kan vara anordnad att förflyttas exempelvis hydrauliskt eller med tryckluft. Det senare- altemativet är speciellt fördelaktigt eftersom tunga fordon, som uppfinningen speciellt är inriktad mot ofta är försedda med en tryckluftkompressor och en trycklufistarilc.

Difierentialväxel kan vara anordnad så att det första kugghjulet är roterbart runt den första-rotationsaxeln. Detta möjliggör ett kompakt och relativt okomplicerat spärr- organ. Det är även möjligt att det första kugghjuletär roterbart nmt en axel som bildar en vinkel mot den farsa axeln. ' 20 25 30 35 528 622 I fallet att det första kugghjulet är roterbart rtmt den första rotationsaxeln kan spärrorganet vara förflyttningsbart längs den första rotationsaxeln. Spärwfgafleï kan då g exempelvis anordnas koncentriskt med navet.

Det första kugghjulet kan innefatta en första splinesyta och spärrorgarret kan innefatta . en andra splinesyta som är anordnad att vara i ingrepp med den första splinesytafl nä! spärrorganet är i det första läget. Sådana splinesytor möjliggör en koppling mellan spärrorganet och det första kugghjulet som kan överföra relativt Sf0fa IIIOHIÛHï- Splinesytoma kan vara anordnade så att de har en normal som är parallell mot den första rotatíonsaxeln men kan även anordnas så att deras normal är vinkelrät mot den första rotationsaxeln. I det senare fallet omsluter splinesytoniaden första rotationsaxeln.

Enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett motorfordon inne- fattande en difïerentialväxel enligt den första aspekten av föreliggande uppfinning.

Fördelarna med ett sådant motorfordon är samma som beskrivits i samband med differentíalväxeln enligt den första aspekten av föreliggande uppfinning.

I det följ ande kommer föredragna utföringsfonner av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till ritningarna.

Kort beskrivning av ritningama Fig 1 visar ett motorfordon med en differentialväxel enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar i större detalj differentialväxeln i F ig 1 i genomskärriing när differentialväxeln är ospärrad.

Fig 3 visar i större detalj díffbrentialväxeln i F ig 1 i genomskäming när differentialväxeln är spärrad.

Beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinníngen I den följande beskrivningen av föredragna utföringsformer av uppfinningen kommer samma särdrag att betecknas med samma hänvisningsbeteckningari de olika figurerna. 20 25 30 622 Fig 1 visar ett motorfordon 1 med en differentialväxel 2 enligt en utföringsform av - föreliggande uppfinning. Motorfordonet 1 innefattar ett första drívhjul 3 och ett andra drivhju14, som är anordnade att drivas av differentialväxeln 2. Motorfordonet 1 innefattar vidare en motor 18, en växellåda 5 som är kopplad till motorn 18 0011 en kardariaxel 6 som är anordnad mellan växellådan 5 och differentialväxeln 2.

Differentialväxeln 2 innefattar även ett spärrorgan, som kommer att beskrivas mera i detalj nedan, för spänning av differentialväxeln. Motorfordonet 1. innefattar även en styrhytt 7 i vars inre det finns anordnat ett manöverdon 8 för inkoppling av spärr- organet samt en indikeringslampa 9 som indikerar att differentialväxeln 2 är spärrad.

Motorfordonet 1 innefattar även en styrenhet 39 som är kopplad till manöverdonet 8 och indikeringslampan 9. " Vid färd med fordonet driver motorn 18 drivhj ulen 3, 4, via växellådan 15,' kardanaxeln 6 och diflerentialväxeln 2. När differentialspärren inte är inkopplad tillåts drivhjulen rotera med olika hastighet. När motor-fordonets l förare rnanövrerar manöverdonet 8 kopplas differentialspärren in så att de båda drivhjulen tvingas rotera med samma hastighet. När dífferentíalspärren har kopplats in indikeras detta genom att indíkerings- lampan 9 tänds.

I det följ ande kommer en utföringsfonn av differentialväxeln 2 att beskrivas i mera detalj med hänvisning till Fig 2 och 3. Differentialväxeln 2 innefattar ett nav 10 som visas i genomskärning i Fig 2 och Fig 3. Navet 10 innefattar kuggtänder ll längs sin periferi. Ett kugghjul (ej visat) som är anordnat på kardanaxeln 6 är anordnat att driva navet 10 att rotera. Navet är anordnat roterbart runt en första rotationsaxel 13 inuti ett växelhus 12. Endast en liten del av växelhuset 12 visas i Fig 2 och F ig 3. Ett första roterbart kugghjul 14 är anordnat roterbart i förhållande till navet 10 runt den första rotationsaxeln 13. Ett andra kugghjul 15 är anordnat roterbart i förhållande till navet 10 runt den första rotationsaxeln 13. En första drivaxel 16 är anordnad i förbindelse med det forsta kugghjulet 14 medan en andra drivaxel 17 är anordnad i förbindelse med det andra kugghjulet 15. Det första drivhjulet 3 är anordnat att kopplas till den första drivaxeln 16 medan det andra drívhjulet 4 är anordnat att kopplas till den andra drivaxeln 17. Ett tredje kugghjul 19 och ett fiärde kugghjul 20 är vart och ett anordnati ingrepp med både det första kugghjulet 14 och det andra kugghjulet 15. Det är möjligt att utelämna det fjärde kugghjulet 20, men belastningen på det tredje kugghjulet blir mindre om differentialväxeln 2 även innefattar det fjärde kugghjulet 20. Det tredje 20 25 30 35 528 622 kugghjulet 19 och det fjärde kugghjulet 20 är båda anordnade roterbara runt en andra rotationsaxel 21 som är väsentligen vinkelrät mot den första rotationsaxeln 13.

Navet 10 innefattar ett genomgående hål 22 i vilket ett förflyttningsbart spärrorgan 23 är anordnat förskjutbart i den första rotationsaxelns 13 riktning i förhållande till navet 10. För det här ändamålet är det genomgående hålet 22 i navet 10 försett med en första uppsättning splines längs den inre omkretsen och spärrorganet 23 försett med en andra, uppsättning splines längs den yttre omkretsen, varvid den andra uppsättningen splines är anordnade att vara i ingrepp med den forsta uppsättningen splines för bildande av ett mornentöverförande förband. Således kan moment överföras mellan spärrorganet 23 och navet 10 samtidigt som spärrorganet 23 kan förflyttas i den första rotationsaxelns 13 riktning. Spärrorganet 23 innefattar en första splinesyta 24 som är vänd mot det första kugghjulet 14, som har en andra splinesyta 25 vänd mot spärrorganet 23 vilken andra splinesyta 25 är anordnad att vara i ingrepp med den första splinesytan 24.

Spärrorganet 23 är förflyttningsbart längs den första rotationsaxeln 13 mellan ett första läge i vilket spärrorganet 23 är i ingrepp med det första kugghjulet 14 genom att den första splinesytan 24 är i ingrepp med den andra splinesytan 25 och ett andra läge i vilket spärrorganet 23 inte är i ingrepp med det första kugghjulet 14.

Ett förflyttrringshus 26 är anordnat i växelhuset 12, vilket förflyttningshus innefattar ett inre utrymme 27 i form av en cylinder. Ett förflyttningsorgan 28 som innefattar en axel 29 och en kolv 30 anordnad på axeln 29, varvid kolven 30 är anordnad att löpa i det inre utrymmet 27 längs en kolvaxel 43 och varvid axeln 29 är anordnad i kolvaxelns 43 riktning. Kolven 30 är försedd med en tätning 31 mot det inre utrymmets 27 väggar så att kolven 30 delar in det inre utrymmet 27 i två delar. Axeln 29 är anordnad att löpa genom ett axelhål 32 mellan det inre utrymmet 27 och förflyttningshusets 26 utsida.

Axeln 29 innefattar en första ände 33 anordnad i det inre utrymmet och en andra ände 34 anordnad utanför förflyttningshuset 26. En skruvfjäder 35 är anordnad i det inre utrymmet 27 mellan förflyttningshuset 26 och kolven 30 i kontakt med den från axelhâlet 32 vända sidan på kolven 30. Skruvfjädem 35 är således anordnad att pressa kolven i riktning mot axelhâlet 32. En trycklufisventil 42 är anordnat mellan en trycklufistank 40 och förflyttningshuset för införsel av trycklufii det inre utrymmet 27 mellan den mot axelhålet 32 vända sidan på kolven 30 och förflyttníngshuset 26, för att därigenom pressa kolven 30 och axeln 29 längs kolvaxeln 43 bort från axelhålet 32.

Spärrorganet 23 är kopplat till förflyttningsorganet 28 medelst en länkarm 36.

Länkarmen innefattar två tappar som är anordnade att löpa i ett spår 45 på 15 20- 528 622 spärrorganet. I figuren visas endast en första tapp 44. En magnet 37 i form av en permanentmagriet är anordnad i axelns 29 första ände 33 väsentligen centrerad på kolvaxeln 43. En beröringsfii givare 38 i form av en hallgivare är anordnad i det inre utrymmet 27 på förflyttningshuset 26 centrerat på kolvaxeln 43. Styrenhet 39 är anordnad i förbindelse med den beröringsfria givaren 38, tryckluftsventilefl, man* överdonet 8 och indikeringslampan 9. När magneten 37 är i närheten av den berö- ringsfiia givaren 38 alstras en signal som mottages av styrenheten som då skickar ström till indikeringslampan 9 så att den tänds. Det finns även anordnat en utlopps- ventil 41 som är kopplad till styrenheten 39 för att släppa ut lufi ur det inre utrymmet 27. Det är möjligt att utelämna utloppsventilen och låta tryckluften föras ut ur det inre _ i utrymmet genom tryckluftsventilen 42.

I F ig 2 är förflyttníngsorganet 28 i sin andra position och spärrorganet 23 är i sitt andra läge i vilket den första splinesytan inte är i ingrepp med den andra splinesytan. Spän- organet 23 är således inte i ingrepp med det första kugghjulet 14. Det första kugghjulet 14 kan således rotera med en annan hastighet än spärrorganet 23 och navet 10. För att spärrorganet 23 skall vara i sitt andra läge erfordras att förflyttningsorganet 28 är i sin andra position. När förflyttningsorganet är i den andra positionen såsom visas i Fig 2 är magneten 37 på avstånd från den beröringsfria givaren 38 och ingen signal mottages p därför av styrenheten V39. Således skickas ingen ström till indikeringslampan 9 som förblir släckt. i När en förare av fordonet manövrerar manöverdonet 8 registreras detta av styr-enheten 39 som då styr trycklufisventilen 42 att öppnas så att tryckluft strömmar in i det inre utrymmet 27 och pressar kolven 30 och axeln 29 längs kolvaxeln 43 bort fiån axelhålet 32 så att förflyttningsorganet 28 hamnar i den första positionen. I Fig 3 visas differen- tialväxeln 2 när förflyttningsorganet 28 är i den första positionen. När förflyttmngs- organet 28 är i den första positionen är spärrorganet23 i det första läget i vilket den första splinesytan 24 är i ingrepp med den andra splinesytan 25 så att spärrorganet 23 är i ingrepp med det första kugghjulet 14. När spärrorganet 23 är i ingrepp med det första kugghjulet 14 måste det första kugghjulet 14 rotera med samma hastighet som spärrorganet 23 och navet 10. Därigenom måste även det andra kugghjulet 15 rotera med samma hastighet som det första kugghjulet 14 och navet 10. När förflyttrxings- organet 28 är i den första positionen är magneten 37 i närheten av den beröringsfria givaren 38. Styrenheten 39 mottager då en signal från den beröringsfria givaren 38 och skickar en ström till indikeringslampan 9 som då tänds för att indikera att difïerential~ 10 528 622 växeln 2 är spärrad. När föraren återigen manövrerar manöverdonet styr styrenheten 39 utloppsventilen 41 att öppnas så att luften kan släppas ut från det inre utrymmet 27.

Förflyttningsorganet 28 återgår då till den andra positionen så att spärrorganet återgår till det andra läget och indikeringslarnpan släcks.

En fackman inom området kan modifiera de ovan beskrivna utföringsfonnerrta på många sätt utan att frångå omfattningen av föreliggande uppfinning som endast är begränsad av de vidhängande patentkraven.

Den beröringsfría givaren kan vara av en annan typ än en hallgivare. Den beröringsfria ' i givaren kan exempelvis vara en optisk givare. Även om motor-fordonet ibeskrivningen ovan endast innefattar två drivande hjul är det givetvis möjligt att implementera uppfinningen även på motorfordon med fler än två drivande hjul. I Magneten behöver inte vara en permanentmagnet utan kan alternativt vara en W elektromagnet.

Claims (12)

20 25 30 35 622 PATENTKRAV

1. Dífferentialväxel (2) för motorfordon (1) innefattande en motor (18), ett första drivhjul (3) och ett andra drivhjul (4), vilken difierentialväxel (2) innefattar ett växelhus (12), ett nav (10) anordnat inuti växelhuset (12) roterbart nmt en första rotationsaxel (13) och anordnat att drivas av motom (18), ett första roterbart kugghjul (14) anordnat att kopplas till det första drivhjulet (3), ett andra rQïefbflft kugßhjul (15) anordnat att kopplas till det andra drivhjulet (4), ett tredje kugghjul (19) 80111 åri ingrepp med det första kugghjulet (14) och det andra kugghjulet (15) och som är anordnat lagrat i navet (10) roterbart runt en andra rotationsaxel (21) som är (väsentligen vinkelrät mot den första rotationsaxeln (13), ett förflyttningsbart spärrorgan (23) för hopkoppling av det första kugghjulet (14) med navet (10), ett förflyttningshus (26) som är fast anordnati förhållande till växelhuset (12), och ett förflyttiiingsorgan (28) som är rörligt i förhållande till förflyttriingshuset (26) och som är kopplat till spärrorganet (23) för förflyttmng av spärrorganet (23) mellan åtminstone ett första läge och ett andra läge genom förflyttning av förflyttningsorganet (28) mellan en första position och en andra position, varvid spärrorganet (23)'är i ingrepp med p både navet (10) och det första kugghjulet (14) endast i det första läget, y att en beröringsfri givare (3 8) är anordnad på förflyttningshuset (26), varvid den i beröringsfiia givaren (38) är anordnad att detektera törflyttningsorganet (28) i någon av den första positionen och den andra positionen.

2. Dilïerentialväxel (2) enligt patentkrav 1, varvid den beröringsfría givaren (3 8) en optisk givare. '

3. Diñerentialväxel (2) enligt patentkrav 1, varvid en magnet (37) är anordnad på .förflyttningsorganet (28) och varvid den beröringsfria givaren (38) är en halleffektgivare.

4. Differentialväxeln (2) enligt patentkrav 3, varvid magneten (37) är en permanentinagrlet.

5. Difierentialväxelri (2) enligt patentkrav 3 eller 4, varvid magneten (37) och halleffektgivaren är anordnade i förhållande till varandra så att magnetfiltet vid halleffektgivaren är strängt avtagande när förflyttningsorganet rör sig från någon av positionerna till den andra positionen. 20 25 528 622

6. Differentialväxel (2) enligt patentkrav 5, varvid magneten (37) och halleffektgivaren är anordnade så att magneten (37) är närmast halleffektgivaren när förflyttningsorganet (28) i den första positionen.

7. lïfferentialväxel (2) enligt något av föregående patentkrav, varvid förflyttriingshusetfló) innefattar en längdaxel (43) och varvid förflyttningsorganet (26) är anordnat rörligt längs längdaxeln (43).

8. Differentialväxel (2) enligt patentkrav 7, varvid förflyttningshuset (26) innefattar ett inre utrymme (27) i form av en cylinder och varvid förflyttningsorganet (28) innefattar en kolv (30) anordnad i cylindern.

9.) Differentialväxel (2) enligt något av föregående patentkrav, var-vid det första kugghjulet (14) är roterbart runt den första rotationsaxeln (13).

10. Differentialväxel (2) enligt patentkrav 9, varvid spärrorganet (23) är förflyttníngsbart längs den första rotationsaxeln (13).

11. Differentialväxel (2) enligt patentkrav 10, varvid det första kugghjulet (14) _ innefattar en första splinesyta (24) och varvid spärrorganet (23) innefattar en andra splinesyta (25) som är anordnad att vara i ingrepp med den första splinesytan (24) när spärrorganet (23) äri det första läget. i

12. Motorfordon (l) innefattande en differentialväxel (2) enligt något av föregående patentkrav. - " - i