CZ149897A3

CZ149897A3 - Hydraulická třecí spojka s tlumičem řadicího nárazu a způsob jejího použití

Info

Publication number: CZ149897A3
Application number: CZ971498A
Authority: CZ
Inventors: Glenn Eric Meeusen
Original assignee: Twin Disc, Incorporated
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1999-05-12
Also published as: AU701322B2; JPH10511172A; EP0793785B1; US5651288A; DE69628812D1; WO1997013080A1; EP0793785A4; AU7200896A; DE69628812T2; EP0793785A1

Description

Hydraulická třecí spojka s jejího použití tlumičem řadicího nárazu a způsoí

Oblast techniky

Vynález se týká spojek, zejména hydraulicky ovládaných spojek, a jeho účelem je redukovat rychlost spouštění spojky a tím snížit hluk a řadicí náraz.

Dosavadní stav techniky

Hydraulické spojky jsou známé a jejich použití je různé. Jsou například často používány v převodovém ústrojí u vozidel s pohonem na čtyři kola, pro selektivní spojování pohonné hvězdice s jedním nebo s oběma pohonnými hřídeli. Takové spojky selektivně spojují otáčivý pohonný prvek (obvykle hřídel přímo spojený s pohonnou hvězdicí) s otáčivě poháněným prvkem (obvykle s pastorkem buď přímo nebo prostřednictvím jiných spojek spojeným s vývodním hřídelem). Běžná spojka obvykle obsahuje svazek spojkových lamel, stacionární opěrnou desku a pohyblivý píst. Svazek lamel je vytvořen z většího počtu proložených spojkových lamel, které jsou uspořádány mezi hnacím a hnaným prvkem. Píst je podle potřeby ovládatelný hydraulicky ve směru osy, čímž stlačuje svazek spojkových lamel a uvádí spojku do činnosti.

U nej jednodušší hydraulicky ovládané spojky je celý axiální povrch pístu, odvrácený od svazku spojkových lamel, v průběhu působení spojky stále pod tlakem. Spojky tohoto druhu jsou výrobně relativně levné, neboť nevyžadují odstupňované písty, několikanásobné otvory různých rozměrů pro dodávku kapaliny k pístům nebo více než dvou těsnění. Spojky tohoto druhu však mají nevýhodu spočívající v tom, že se uzavírají nebo zcela sevřou a účinkují velmi rychle. Důsledkem rychlého zapojení spojky je značný náraz na poháněné prvky spojky a na připojená zařízení (obecně nazývaný jako zapínací náraz), jehož důsledkem je značný hluk nebo vibrace , které způsobuj í relativně rychlé opotřebení součástí spojky.

Vyskytly se návrhy na snížení zapínacího nárazu spočívající ve snížení rychlosti zvyšování tlaku ve spojce po jejím zapnutí, čímž se má snížit rychlost točivého momentu přenášeného od hnacího prvku na hnaný prvek z nuly na 100%. Nej jednodušším řešením problému zapínacího nárazu je omezení spočívající v redukci rychlosti proudění kapaliny do ovládací komory spojky. Snížení průtoku kapaliny do spojkové komory je však jen částečným řešením tohoto problému, neboř omezení průtoku pro dostatečné snížení zapínacího nárazu nutně zpožďuje začátek zapojení spojky. Takové zpoždění je nežádoucí, neboř většina obsluhujících pracovníků požaduje okamžitou reakci spojky na daný povel.

Jiné řešení tohoto problému zapínacího nárazu je obsaženo v US patentu č. 3,470.988 Sieverkropp. Spojka podle tohoto patentu Sieverkropp je opatřena stupňovitě působícím pístem a zdvojenou komorou. Relativně malá a nebo vnitřní část pístu je volně spojena se zdrojem pohonné kapaliny, čímž je vystavena tlaku soustavy téměř bezprostředně po zapojení spojky po daném povelu. Relativně velký nebo horní povrch pístu je jednak spojen se zdrojem kapalinového tlaku jen prostřednictvím omezeného průchodního kanálku, jednak má axiální kanálek, který jím prochází. Podle tohoto vynálezu Sieverkropp po počátečním zapnutí ovládacího pístu přechází vzduch axiálním vedením z komory, obsahující svazek lamel spojky, do ovládací komory, kde se zachytí. Zachycený vzduch v ovládací komoře má mít pružící účinek vzhledem k tomu, že vzduch je poněkud stlačitelnější než olej.

Spojka podle vynálezu Sieverkropp má značné nedostatky a nevýhody. Je výrobně poměrně značně nákladná z alespoň tří důvodů. Prvním důvodem je, že je třeba vyrobit stupňovitý píst a jeho unášeč. Za druhé je třeba vyrobit alespoň tři kluzná těsnění - jedno pro utěsnění vnitřního radiálního konce stupňovitého pístu se zřetelem k pohonnému hřídeli, druhé pro utěsnění vnějšího radiálního konce stupňovitého pístu se zřetelem k unášeči pístu a třetí pro utěsnění dolní části stupňovitého pístu vzhledem k horní části, čímž se vytvoří oddělené komory, nezbytné pro správnou funkci. Třetím důvodem je, že je třeba vyrobit dvě rozdílná průtoková vedení, z nichž jedno je značně omezeno, aby umožňovalo požadované samostatné dodávání kapaliny k prvnímu a druhému povrchu pístu.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit hydraulicky ovládanou třecí spojku, u které je redukován zapínací náraz tím, že se omezí zvýšení hydraulického tlaku v ovládací komoře spojky v době od jejího zapnutí do plného tlaku soustavy, čímž se umožní zapnutí spojky při nižší než maximální kapacitě kroutícího momentu.

Dalším úkolem vynálezu je vytvořit hydraulicky ovládanou třecí spojku, která bude mít výše popsané vlastnosti, avšak nebude vyžadovat použití stupňovitého pístu, zvláštních těsnění nebo speciálních omezovačů proudění kapaliny pro redukci zapínacího nárazu, a která z toho důvodu bude výrobně méně nákladná.

V souladu s řešením prvního výše uvedeného úkolu je podstatou řešení podle vynálezu zařízení obsahující otáčivý hnací prvek, otáčivý hnaný prvek a spojku, která selektivně spojuje uvedený hnací prvek s hnaným prvkem. Spojka obsahuje větší počet proložených spojkových lamel, uspořádaných mezi hnacím prvkem a hnaným prvkem, a hydraulicky ovládaný píst, který je axiálně posuvně kluzně uspořádán v soustavě spojky. Tento píst je opatřen prvním axiálním povrchem, který je vystavitelný ovládací hydraulické kapalině, a protilehlým druhým axiálním povrchem, směřujícím k lamelám spojky a při spínání spojky je v záběru s jednou z lamel. V druhém axiálním povrchu je vytvořena obloukovitá čelní dutina procházející prakticky okolo jeho celého obvodu a v pístu je proveden otvor směřující od prvního povrchu do čelní dutiny.

Aby bylo zajištěno proudění dostatečného množství kapaliny do čelní dutiny pro žádoucí zpoždění plného sepnutí spojky, ma čelní dutina objem alespoň 16,4 cm.

Aby se zabránilo tomu, že píst ulpí na svazku lamel, má první lamela s výhodou kuželovitý tvar, aby při stlačení působila jako kotoučová pružina.

Důsledkem řešení čelní dutiny je, že soustava těsnění pístu vzhledem k jeho držáku a k hřídeli sestává pouze z prvního těsnění pro utěsnění radiální vnitřní části pístu vzhledem k hřídeli a z druhého těsnění pro utěsnění radiální vnější části pístu vzhledem k držáku pístu. Navíc, průtokový kanálek pro kapalinu, spojující ovládací komoru se zdrojem tlaku soustavy, představuje jediný přívod kapaliny ze zmíněného zdroje k pístu.

Dalším předmětem vynálezu je převodovka s hydraulicky ovládanou třecí spojkou, která má výše uvedené charakteristické znaky.

V souladu s jiným hlediskem vynálezu, tato převodovka obsahuje skříň, otáčivý hnací hřídel alespoň zčásti uložený ve skříni, otáčivý hnaný hřídel a spojku selektivně spojující hnaný hřídel s hnacím hřídelem. Spojka obsahuje držák pístu, který je neotočně spojen s hnacím hřídelem, hnací věnec otočně uložený na hnacím hřídeli, s pastorkem, který je spojen s hnaným hřídelem. Dále obsahuje opěrnou desku, neotočně uspořádanou na hnacím věnci nebo na hnacím hřídeli. Spojka také obsahuje hydraulicky ovládaný píst, kluzně uložený na hnacím hřídeli a utěsněný vzhledem k držáku pístu a hnacímu hřídeli, který v kombinaci s opěrnou deskou vymezuje prostor hnacího hřídele a hnacího věnce, a dále obsahuje komoru pro spojkové lamely a sousrtavu proložených spoj6 - kových lamel, uspořádaných ve zmíněné komoře. Píst má první axiální povrch směřující k držáku pístu, a druhý axiální povrch směřující k lamelám spojky, který je při zapnutí spojky ve spojení s jednou z lamel spojky. Druhý axiální povrch má v něm vytvořenou obloukovou čelní dutinu, prakticky procházející po celém jeho obvodu. V pístu je proveden čelní otvor, spojující zmíněný první axiální povrch s čelní dutinou.

Jiným předmětem vynálezu je zdokonalený způsob zapínání hydraulicky ovládané spojky bez zapínacího nárazu.

V souladu s tímto hlediskem vynálezu je tento předmět vynálezu dosažen způsobem spočívajícím ve vytvoření spojky, obsahující svazek lamel, vytvořený z proložených lamel střídavě spojených s otáčivým hnacím prvkem a s otáčivým hnaným prvkem, a hydraulicky ovládaný píst, axiálně kluzně uložený ve spojce, přičemž je píst opatřen prvním axiálním povrchem přivráceným do ovládací komory a protilehlým druhým axiálním povrchem přivráceným ke spojkovým lamelám. Druhý axiální povrch je opatřen v něm vytvořenou čelní dutinou a v pístu je vytvořen čelní otvor směřující z prvního povrchu do čelní dutiny. V další fázi se tlaková kapalina dodává do zmíněné ovládací komory pro posuv pístu do záběru s jednou ze zmíněných lamel, píst se vzhledem ke zmíněné lamele utěsní, svazek spojkových lamel se stlačí, čímž se spojka uvede do činnosti, přičemž tlak kapaliny je v této fázi stejný a nedostatečně vysoký pro plné sepnutí spojky. Potom se do ovládací komory dodává přídavná tlaková kapalina, která naplní

Ί zmíněnou čelní dutinu a přetékáním z ovládací komory, čímž se spojka uvede do plného provozu.

Je výhodné, činí-li objem kapaliny proudící do čelní dutiny alespoň 25%, s výdodou však 25% až 50% celkového objemu kapaliny plněné do ovládací komory v průběhu zapínání spojky.

Ostatní předměty, charakteristiky a výhody tohoto vynálezu budou odborníkům zřejmé z následujícího podrobného popisu a z připojených výkresů. Je však třeba chápat, že podrobný popis a specifické příklady představují jen výhodné provedení tohoto vynálezu tak, jak je zřejmé z příslušných vyobrazení a popisu, přičemž tyto příklady nepředstavují omezení myšlenky vynálezu. Ve smyslu tohoto vynálezu jsou možné různé změny a modifikace, které nevybočují z myšlenky vynálezu, přičemž vynález zahrnuje všechny takové modifikace .

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení vynálezu je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 představuje čelní pohled na převodovku s hydraulickými spojkami, provedenými v souladu s výhodným řešením podle vynálezu v nárysu, obr. 2 pohled a částečný řez předvodovkou podél čáry II - II v obr. 1 v bokorysu, obr. 3 jednu ze soupravy spojek podle obr. 1 a 2 v bokorysu, přičemž spojky této soupravy jsou v rozepnuté poloze, obr. 4 zvětšený pohled na jednu ze spojek ze soupravy znázorněné na obr. 3, přičemž spojka je znázorněna v zapnuté poloze, obr.

řez a čelní pohled podél čáry V - V v obr. 3 a obr. 6 grafické znázornění tlaku spojky a tlaku v čelní dutině v časovém úseku, při zapnutí spojky znázorněné na obr. 3 až 5.

Příklady provedení vynálezu

Převodovka je opatřena spojkou podle vynálezu, u které je minimalizován zapínací náraz při spouštění spojky při zachování možnosti relativně rychlého počátečního zapnutí. Za tím účelem je v ovládacím pístu vytvořena čelní dutina, která má funkci akumulátoru, do kterého kapalina proudí po určitou dobu po spuštění spojky. Toto proudění kapaliny způsobuje, že tlak ve spojce je v průběhu plnění akumulátoru nižší než je hlavní tlak soustavy, čímž vzniká tlumicí účinek, redukující zapínací náraz. Při použití akumulátoru nebo čelní dutiny není třeba používat stupňovitý píst, přídavná těsnění a průtokové kanálky, které jsou obvykle nutné pro stupňovitý píst. Tím je zjednodušena výroba a funkce spojky.

S odvoláním na výkresy, zejména na obr. 1 až 3, je v převodovce 10 uspořádáno několik spojek podle vynálezu, které jsou určeny pro čtyřkolé vozidlo. Je však samozřejmé, že spojku podle vynálezu lze použít u jakékoliv převodovky určené pro vozidla nebo lodě. Převodovka 10 sestává ze skříně 12, ve které jsou otočně uloženy první souprava 14 spojky, druhá souprava 16 spojky, sdružená souprava hřídelů 18. a třetí souprava 20 spojky. První a druhá souprava 14 a 16. přenášejí točivý moment od neznázorněného hvězdicového pohonu na sdruženou soupravu 18 a na třetí soupravu 20 spojky, a třetí souprava 20 spojky je pro převod točivého momentu spojena s výstupním hřídelem 22. Spojky třetí soupravy 20 nejsou předmětem tohoto vynálezu a proto nejsou dále podrobněji popsány.

První souprava 14 spojky sestává ze dvou spojek 26 , 28, které jsou obě upevněny na prvním hnacím hřídeli 24 a od něj přejímají točivý moment, který převádějí na příslušné pastorky 27 a 29. První hnací hřídel 24 je otočně uložen ve skříni 12 pomocí vnitřních a vnějších ložisek 30 a 32 a je připojen k pohonné hvězdici nebo k jinému pohonnému ústrojí pomocí třmenu 34, dovnitř vyčnívajícího ze skříně 12.. (Pojem dovnitř a vně, který je zde používán, znamená, že dovnitř je směrem k hnací hvězdici nebo na levou stranu podle obr. 2 až 4 a pojem vně je směrem vně od hnací hvězdice nebo doprava podle obr. 2 až 4). Hnací ozubené kolo 36 je upevněno na prvním hnacím hřídeli 24 a je v trvalém záběru s poháněným kolem 38 na druhém pohonném hřídeli 54. Pastorek 27 první spojky 26 je v záběru s hnacím ozubeným kolem 82 na sdružené soupravě 18 hřídelů a s pastorkem 64 druhé soupravy 16. Pastorek 29 druhé spojky 28 je spojen s poháněným ozubeným kolem 68 sdružené soupravy 18 hřídelů. Záběr mezi pastorky 27 a 29 a ozubených kol 82 a 68 sdružené soupravy 18 hřídelů není z obr. 2 zřejmý vzhledem ke konfiguraci čáry řezu, ve kterém je tento pohled znázorněn. Tyto vztahy jsou však alespoň schematicky znázorněny na obr. 3 a 4.

V pohonném hřídeli 24 jsou vytvořeny první přívodní kanálek 50 a druhý přívodní kanálek 52. Proudění kapaliny do těchto kanálků a z těchto kanálků je řízeno pomocí ventilů 44, které jsou jen schematicky znázorněny na obr. 1 až 3. Ventily 44 jsou řízeny elektronicky pomocí solenoidů 46 a 48 a selektivně a alternativně spojují kanálky 50 a 52 se zdrojem tlaku, například s čerpadlem 88 a s jímkou 92 (obr. 3). Jak je to běžné, je souprava ventilů 44 selektivně ovládatelná: jednak umožňuje proudění tlakové kapaliny od tlakového zdroje nebo čerpadla 88 do první spojky 26 prvním přívodním kanálkem 50, přičemž současně odvzdusňuje druhý přívodní kanálek 52 pro druhou spojku 28 do jímky 92, jednak dodává tlakovou kapalinu do druhé spojky 28 prostřednictvím druhého přívodního kanálku 52, přičemž současně odvzdusňuje první přívodní kanálek 50 první spojky 26. Spojky 26 a 28. mohou také být současně pod tlakem při vhodném ovládání pomocí solenoidů 46 a 48 proto, aby docházelo k relativně hladkému zapojování. V pohonném hřídeli 24 je rovněž vytvořen běžný mazací kanál 93 pro dodávání mazacího oleje k ložiskům a podobně.

Druhá souprava 16 spojky obdobně obsahuje dvě spojky 60 a 52, které jsou obě spojeny s druhým pohonným hřídelem 54, od něhož přejímají točivý moment, a které přenášejí točivý moment od druhého pohonného hřídele na příslušné pastorky 64 a 66. Druhý pohonný hřídel 54 je pomocí vnějších ložisek 56 a vnitřních ložisek 58 otočně uložen ve skříni

12. Pastorek 64 první spojky 60 je, jak již bylo výše uvedeno, spojen s pastorkem 27 první spojky 26 první soupravy 14. Pastorek 66 druhé spojky 62 je přímo spojen s vnějším ozubeným kolem 68 sdružené soupravy 18 hřídelů. Působení první a druhé spojky 60 a 62 je řízeno soupravou ventilů 70, které jsou jen schematicky znázorněny na obr. 1 a 2 a jsou elektronicky řízeny pomocí solenoidů 72 a 74.

Sdružená souprava 18 hřídelů obsahuje hřídel 7 6, který je pomocí ložisek 78 a 80 uložen ve skříni 12. Na hřídeli 76 je upevněno výše popsané vnitřní ozubené kolo 82 , které je v záběru s pastorkem 27 spojky 26, vložené ozubené kolo 94, které je v záběru s prvním pastorkem 96 třetí soupravy 20 spojky a výše zmíněné vnější ozubené kolo 68 , které je v záběru s pastorky 29 a 66 spojek 28 a 62 as druhým pastorkem 98 třetí soupravy 20 spojky. Způsob, jakým sdružená souprava 18 hřídelů spolupracuje se soupravami 14, 16 a 20. spojek a tím pohonnou hvězdici spojuje s výstupním hřídelem 22, je sám o sobě známý a nebude dále popisován.

Konstrukce a činnost první spojky 26, druhé spojky 28. a spojek 60 , 6 2 každé ze souprav 14, 16 spojek je shodná. Následující popis bude proto z větší části omezen na druhou spojku 28 první soupravy 14, přičemž je třeba vzít v úvahu, že první spojka 26 první soupravy 14 spojky a první a druhé spojky 60 a 62 druhé soupravy 16 jsou z hlediska vynálezu co do konstrukce a činnosti spojky 28 shodné.

Pokud jde o provedení znázorněné na obr. 3 až 5, obsahuje druhá spojka 28 směrem od vnějšího do vnitřního konce hnací věnec 100, opěrnou desku 102, svazek spojkových lamel 104, ovládací píst 106 a držák 108 pístu, přičemž všechny tyto součásti jsou uloženy na prvním pohonném hřídeli 24.

Pohonný hřídel 24 , opěrná deska 102, ovládací píst 106 a hnací věnec 100 ve své kombinaci vymezují komoru 110, ve které je uložen svazek spojkových lamel 104 a vratná pružina 112. Držák 108 pístu a ovládací píst 106 vymezují ovládací komoru 114, do které selektivně proudí hydraulická kapalina, uvádějící spojku 28 do činnosti.

Hnací věnec 100 je uložen na pohonném hřídeli 24 relativně otočně pomocí jehlového ložiska 116 a proti axiálnímu otáčení vzhledem k pohonnému hřídeli 24 je zajištěn vnitřním kroužkem 124 a vnějším kroužkem 126. Hnací věnec 100 tvoří hnaný prvek spojky 28 a představuje zapouzdření svazku spojkových lamel 104. Za tím účelem má hnací věnec 100 zvětšenou vnitřní část 118 a vnější koncovou část 120. Zvětšená vnitřní část 118 je zahloubená, aby mohla zčásti obklopovat komoru 110 svazku spojkových lamel 104 a na svém vnitřním radiálním obvodu je vytvořena jako drážka pro uložení první části svazku 122 spojkových lamel. Vnější koncová část 120 je pevně spojena s vnitřní částí 118 a je na ní uspořádán pastorek 29, který je v záběru s výše zmíněným poháněným ozubeným kolem 68.

Opěrná deska 102 je spojena s pohonným hřídelem 24 v blízkosti vnějšího konce zvětšené vnitřní části 118 hnacího věnce 100 pomocí přídržného kroužku 128. Opěrná deska 102 sestává ze svislé příruby 130, tvořící opěrný doraz pro svazek 104 spojkových lamel při zapnutí spojky a z horizontální příruby 132, která je na svém vnějším radiálním obvodu opatřena drážkou pro druhý svazek 134 spojkových lamel.

Krajní vnitřní lamela 134' má kuželovitý tvar pro usnadnění vysouvání spojky 28. Při zkouškách se zjistilo, že tato lamela normálního tvaru má tendenci ulpět na ovládacím pístu 106, čímž se ztíží vypínání spojky. Krajní vnitřní lamela 134' kuželovitého tvaru působí jako talířová pružina odtlačující tuto vnitřní lamelu 134' od pístu 106. Pro tento účel jsou vhodné i jiné prostředky. Je například možno použít kluzný čep, procházející pístem 106, který je nepatrně delší, než je axiální délka pístu. V době, kdy se píst 106 při vypínání spojky kompletně vrací do otevřené polohy, bude čep přesahovat přes čelní stranu pístu, čímž bude tlačit přiléhající lamelu směrem od čelní strany pístu.

Ovládací píst 106 je kluzně a utěsněné uložen na pohonném hřídeli 24 tak, aby po přívodu tlakové kapaliny do ovládací komory 114 byl schopen přesouvat a stlačit svazek spojkových lamel 104. Konstrukce ovládacího pístu 106 je také provedena tak, aby se po určitou dobu po zapnutí spojky snížila rychlost zvyšování tlaku v ovládací komoře 114. Za tím účelem má ovládací píst 106 první nebo vnitřní axiální povrch 136, přivrácený k držáku 108 pístu, a druhý nebo vnější axiální povrch 138, směřující ke svazku spojkových lamel 104 a při zapnutí spojky zabírající s krajní vnitřní lamelou 134'. Ovládací píst 106 je kluzně utěsněn vzhledem k pohonnému hřídeli 24 a k držáku 108 pomocí vnitřního kluzného těsnění 140, které je ve styku s pohonným hřídelem 24 . a pomocí vnějšího kluzného těsnění 142, které je ve styku s držákem 108 pístu.

.V druhém nebo vnějším axiálním povrchu 138 ovládacího pístu 106 je vytvořena čelní dutina 144, která je prostřednictvím axiálního nebo čelního otvoru 146, procházejícího směrem od vnitřního axiálního povrchu 136 ovládacího pístu 106, spojena s ovládací komorou 114. Pro správnou funkci je třeba, aby čelní dutina 144 byla při počátečním zapnutí spojky v takové poloze, aby utěsněné doléhala na krajní vnitřní lamelu 134^z , čímž vytváří uzavřený prostor nebo akumulátor, který může být naplněn kapalinou proudící z ovládací komory 114 čelním otvorem 146. Čelní dutina 144 by také měla být dostatečně velká, aby mohla pojmout dostatečné množství kapaliny pro zpožďování zvyšování tlaku v ovládací komoře 114, které bude mít za následek zapnutí spojky, a musí být relativně snadno proveditelná, pro minimalizaci výrobních nákladů. Těchto výhod lze nejlépe dosáhnout vytvořením jediné čelní dutiny 144, která je válcovitě zahloubena ve vnějším axiálním povrchu 138 ovládacího pístu 106 a která je dostatečně velká (vhodně 32,8 až 49,2 cm³) proto, aby pojmula alespoň 25%, s výhodou však do 50% celkového množství kapaliny proudící při zapnutí spojky do ovládací komory 114. Mohlo by být možné a popřípadě i žádoucí, aby tato čelní dutina 144 byla i větší, všeobecně je však zřejmé, že výhody, získané zvětšením této čelní dutiny 144, která by mohla pojmout více než polovinu kapaliny proudící do ovládací komory 114, by ovlivnily sílu ovládacího pístu 106.

Je třeba zdůraznit, že čelní dutina 144 může mít i jiný tvar, než který je výše popsán jako výhodný. Tak například čelní dutina 144 nemusí procházet kolem celého obvodu ovládacího pístu 106. Může také být vytvořena jako několik oddělených obloukových nebo i okrouhlých dutin, z nichž je každá spojena s ovládací komorou 114 pomocí jednoho nebo více axiálních otvorů.

Držák 108 pístu tvoří funkční centrum soupravy 14 spojky a je schopen jednak tvořit konec obou spojek 26 , 28 soupravy 14., jednak na svém vnějším obvodovém povrchu unášet hnací ozubené kolo 36. Na držáku 108 pístu je vytvořena příruba 152, radiálně přiléhající k hnacímu ozubenému kolu .36. a axiálně přečnívající vnějším směrem od základního tělesa 150 držáku 108 pístu. Vnitřní radiální povrch příruby 152 je v kluzném dotyku s vnějším kluzným těsněním 142, jímž je veden ovládací píst 106 a jímž je vymezena vnější hranice ovládací komory 114. Ve vnější koncové části základního tělesa 150 držáku 108 pístu je vytvořen přepouštěcí otvor 154 pro přepouštění omezeného množství kapaliny z ovládací komory 114 držákem 108 pístu zpět do jímky 92. Tento přepouštěcí otvor 154 pomáhá uvolnit spojku odváděním oleje z ovládací komory 114, který by jinak mohl být zadržován a v důsledku odstředivé síly by mohl vyvozovat tlak na ovládací píst 106. Urychluje také snížení tlaku spojky při udělení povelu k jejímu vypnutí.

V pohonném hřídeli 24 je vytvořen omezený průtokový otvor 156, jímž je druhý přívodní kanálek 52 spojen s ovládací komorou 114. Průtokový otvor 156 jednak redukuje požadovaný rozměr čelní dutiny 144 a ovládací komory 114, jednak redukuje účinek různorodého výrobního provedení za účelem omezení průtoku oleje v druhém přívodním kanálku 52, a současně také redukuje účinky rozdílů teploty a viskozity oleje v soustavě.

Spojka 28 je normálně v poloze znázorněné na obr. 3, ve které je ovládací komora 114 bez tlaku a ovládací píst 106 je vratnou pružinou 112 odtlačován od svazku 122 a 134 spojkových lamel (podle obrázku na levou stranu). Při zapnutí ovládání spojky je uveden pod napětí solenoid 48, který uvede do chodu ventily 44 a tím otevře vstup tlakové kapaliny do druhého přívodního kanálku 52. Hydraulická tlaková kapalina pak z druhého přívodního kanálku 52 proudí otvorem 156 do ovládací komory 114. Tlaková kapalina v ovládací komoře 114 přesune ovládací píst 106 z polohy, znázorněné na obr. 3, směrem doprava do polohy, ve které je ovládací píst 106 vzhledem ke svazku 104 spojkových lamel v poloze znázorněné na obr. 4, stlačuje svazek 104 spojkových lamel a tím uvádí spojku do činnosti.

K zapnutí spojky nedochází nárazově ale postupně tak, jak se postupně zvyšuje tlak v ovládací komoře 114 v důsledku účinku konstrukce čelní dutiny 144 v soustavě. Průběh tlaku v ovládací komoře 114 a také průběh přenosu otáčivého momentu je znázorněn křivkou 160 na obr. 6. Tato křivka 160 neznázorňuje dynamické účinky, ztráty tlaku v důsledku rozdílné viskozity nebo mechanického odporu, avšak přibližně znázorňuje časový průběh a výši tlaku tak, jak byly zjištěny při zkouškách.

Proces zapnutí spojky probíhá takto:

Téměř bezprostředně poté, co začne kapalina proudit do ovládací komory 114, zvyšuje se v této ovládací komoře 114 tlak kapaliny dostatečně natolik, aby přemohl slabý tlak vratné pružiny 112 a posouval ovládací píst 106 doprava, počínaje časem T_Q. Při dalším proudění kapaliny do ovládací komory 114 pokračuje přesouvání ovládacího pístu 106 směrem ke svazku spojkových lamel 104, až je ovládací píst 106 stlačí a tím zapne spojku v čase T-^ (k tomu obvykle dochází v průběhu 0,18 sekund od času T_Q). Přesto, že v tomto časovém úseku část kapaliny vytéká z ovládací komory 114 přepouštěcím otvorem 154 a z čelního otvoru 146, je malé množství kapaliny, vytékající z ovládací komory 114 zanedbatelné vzhledem k množství kapaliny, dodávané do ovládací komory mnohem větším otvorem 156.

V čase Tj čelní dutina 144 utěsněné dosedne na krajní vnitřní lamelu 134 ⁷, čímž vytvoří akumulátor, do kterého a ze kterého může kapalina proudit jen čelním otvorem 146. Tlak spojky se na krátký čas zvýší, až tlaková kapalina dosáhne v čase T₂ rovnovážný stav. Spojka 28 je v tomto okamžiku zapojena a převádí otáčivý moment proporcionálně vzhledem k tlaku P₂ spojky, což je jen malá část celkového tlaku P₃ soustavy (asi 1/4). Tento tlak především závisí na přívodním tlaku dodávaném čerpadlem 88 a na neznázorněných regulačních ventilech, na průměru vstupního otvoru 156 a na průměru čelního otvoru 146.

V časovém úseku mezi časem T₂ a časem T₃ kapalina dále proudí do čelní dutiny 144 z ovládací komory 144 a z čelního otvoru 146, a přitom vyplní čelní dutinu 144 a zvyšuje v ní tlak kapaliny, jak je znázorněno křivkou 162 na obr. 6. Prouděním kapaliny do čelní dutiny 144 se snižuje rychlost zvyšování tlaku v ovládací komoře 114, čímž se prodlužuje časový úsek od počátečního zapnutí spojky do jejího uzavření a redukuje se zapínací náraz. Rychlost zvyšování tlaku může také být dále redukována prouděním vzduchu do ovládací komory 114 z čelní dutiny 144 a čelního otvoru 146 při počátečním pohybu ovládacího pístu 106. Část tohoto vzduchu je alespoň dočasně zachycena v ovládací komoře 114, což má za následek pružicí účinek vzhledem ke skutečnosti, že vzduch je stlačitelnější než olej.

Proudění kapaliny do čelní dutiny 144 pokračuje, až se tato čelní dutina 144 naplní kapalinou a tlak v ní se zvedne a vyrovná na hodnotu přiváděného tlaku P₃ v čase T₃. V průběhu této doby je spojka zcela zapojena nebo uzavřena. Pak se přívod kapaliny do čelní dutiny 144 zastaví, tlak v této čelní dutině 144 se vyrovná s tlakem soustavy spojky a tlak spojky je vyrovnaný nebo téměř vyrovnaný s přívodním tlakem P₃ kapaliny. Tím je ukončeno úplné sepnutí spojky.

Pokud je třeba spojku vypnout, vypne se soustava ventilů 44 . čímž se uzavře průtok oleje do druhého přívodního kanálku 52, a tím se dosáhne zpětného proudění hydraulické kapaliny soustavou ventilů 44 do jímky 92. Průtok kapaliny z ovládací komory 114 je omezen přepouštěcím otvorem 154 a vstupním otvorem 156 po dobu, za kterou krajní vnitřní la19 mela 134 ^z opět zaujme svůj kuželovitý tvar, čímž se krajní vnitřní lamela 134^z oddělí od čelní dutiny 144 a tak umožní odvádění zbytkového tlaku kapaliny do komory 110. Jak již bylo výše uvedeno, přepouštěcí otvor 154 přispívá k uvolnění spojky vypouštěním oleje z ovládací komory 114, který by jinak mohl v důsledku odstředivé síly působit tlakem na ovládací píst 106. Ve stejné době může také kapalina vytékat z ovládací komory 114 čelním otvorem 146.

Z křivek 160 a 162, znázorněných na obr. 6, je zřejmé, že v časovém úseku mezi časem T₃ a časem působí čelní dutina 144 jako akumulátor zpožďující dobu, za kterou se spojka 28 uzavře (k čemuž by docházelo téměř okamžitě po čase T-j_, pokud by zde nebyla provedena čelní dutina 144) a případně umožňující zapnutí spojky 28 při nižším než plném tlaku v soustavě, závislým na jiných funkčních okolnostech. Těchto účinků se dosahuje zejména tím, že 25 až 50% celkového množství kapaliny, plnící ovládací komoru 114, proudí do čelní dutiny 144. Na druhé straně, u systému Sieverkropp přetéká přepoustěcím otvorem jen méně než 1% celkového množství kapaliny dodávané do spojky. Zapínací náraz je tak u našeho řešení značně redukován, bez nutnosti použití komplikovaného provedení pístu. Provedení podle předkládaného řešení proto nevyžaduje použití stupňovitého pístu nebo třetího těsnění, což je nutné u zařízení popsaného v patentu Sieverkropp. Výroba a montáž jsou podle našeho provedení značně zjednodušeny a nebezpečí poruchy této soustavy je značné sníženo.

Podle tohoto vynálezu jsou možné různé změny a modifikace, které nevybočují z myšlenky vynálezu. Podstata řešení některých změn a modifikací je zřejmá z předcházejícího popisu a podstata řešení jiných modifikací bude zřejmá z následujících patentových nároků.

Claims

1. Zařízení obsahující otáčivý hnací prvek (24, 102), otáčivý hnaný prvek (29, 100) a spojku (28), která selektivně spojuje uvedený hnací prvek s hnaným prvkem, přičemž spojka obsahuje soustavu proložených spojkových lamel (122, 134) uspořádaných mezi hnacím prvkem a hnaným prvkem, a hydraulicky ovládaný píst (106), který je axiálně posuvně kluzně uspořádán v soustavě spojky, přičemž tento píst je opatřen prvním axiálním povrchem (136), který je vystavitelný ovládací hydraulické kapalině, a protilehlým druhým axiálním povrchem (138), směřujícím k lamelám spojky a při spínání spojky je v záběru s jednou z lamel (134'), a v druhém axiálním povrchu je vytvořena obloukovitá čelní dutina (144) procházející v podstatě okolo jeho celého obvodu, v pístu je proveden čelní otvor (146) směřující od prvního povrchu do čelní dutiny, a píst při zapnutí spojky utěsněné dosedá na jednu spojkovou lamelu za účelem vytvoření akumulátoru v čelní dutině.

2. Zařízení podle nároku 1, u něhož čelní dutina (144) je

O kruhová a má objem alespoň 32,8 cm .

3. Zařízení podle nároku 1, u něhož zmíněná lamela (134') má kuželovitý tvar.

4. Zařízení podle nároku 1, u něhož zmíněný hnací člen obsahuje hřídel (24) a zmíněný hnaný člen je opatřen pastorkem (29) otočně uloženým na zmíněném hřídeli, přičemž zařízení dále obsahuje držák (108) pístu, který je uspořádán na hřídeli a vymezuje ovládací komoru (114) mezi držákem pístu a zmíněným prvním povrchem (136) pístu (106), a dále obsahuje soustavu těsnění (140, 142) utěsňujících píst vůči držáku pístu a vůči hřídeli.

5. Zařízení podle nároku 4, u něhož soustava těsnění sestává z prvního těsnění (140) pro utěsnění radiální vnitřní části pístu (106) vzhledem k hřídeli (24) a z druhého těsnění (142) pro utěsnění radiální vnější části pístu vzhledem k držáku (108) pístu.

6. Zařízení podle nároku 4, u něhož je v hřídeli (24) vytvořen přívodní kanálek (52) pro kapalinu a hřídel je opatřen vstupním otvorem spojeným se zdrojem (88) tlakové kapaliny, a výstupním otvorem zavedeným do ovládací komory (114), přičemž zmíněný kanálek tvoří jediný přívod kapaliny ze zmíněného zdroje do ovládací komory.

7. Převodovka (10) obsahující skříň (12), otáčivý hnací hřídel (24) alespoň zčásti uložený ve skříni, otáčivý hnaný hřídel (22) a spojku (28) selektivně spojující hnaný hřídel s hnacím hřídelem, přičemž spojka obsahuje držák (108) pístu, který je neotočně spojen s hnacím hřídelem, hnací věnec (100) otočně uložený na hnacím hřídeli, s pastorkem (29), který je spojen s hnaným hřídelem, opěrnou desku (102) neotočně uspořádanou na hnacím věnci nebo na hnacím hřídeli, hydraulicky ovládaný píst (106), kluzně uložený na držáku pístu a hnacím hřídeli prostřednictvím soustavy těsnění (140, 142), který v kombinaci s opěrnou deskou vymezuje prostor hnacího hřídele a hnacího věnce, komoru (110) pro spojkové lamely a soustavu proložených spojkových lamel (122, 134), uspořádaných ve zmíněné komoře, přičemž píst je opatřen prvním axiálním povrchem (136), směřujícím k držáku pístu, a druhým axiálním povrchem (138), směřujícím k lamelám spojky, který je při zapnutí spojky ve spojení s jednou z lamel (134*) spojky, přičemž zmíněný druhý axiální povrch má v něm vytvořenou obloukovou čelní dutinu (144) prakticky procházející po celém jeho obvodu, a v pístu je proveden čelní otvor (146) spojující zmíněný první axiální povrch s čelní dutinou.

8. Zařízení podle nároku 7, dále obsahující přepouštěcí otvor (154) procházející držákem (108) pístu a zaústěný do ovládací komory (114) uspořádané mezi držákem (108) pístu a pístem (106).

9. Zařízení podle nároku 7, u něhož zmíněná soustava těsnění (140, 142) sestává z prvního těsnění (140), utěsňujícího radiální vnitřní část pístu (106) vzhledem k hnacímu hřídeli (24), a z druhého těsnění (142), utěsňujícího radiální vnější část pístu vzhledem k držáku (108) pístu.

10. Zařízení podle nároku 8, přívod kapaliny vytvořen opatřen vstupním otvorem, (88) tlakové kapaliny a s do zmíněné ovládací komory je je u něhož je kanálek (52) pro v hnacím hřídeli (24) a je který je spojen se zdrojem výstupním otvorem směřujícím (114), přičemž tento kanálek jedinou cestou pro průtok kapaliny od zmíněného zdrodo ovládací komory.

11. Zařízení podle nároku 10, u něhož je kanálek (52) pro přívod kapaliny opatřen omezovačem (156) proudění kapaliny.

12. Způsob, spočívající v tom, že:

(A) zařízení obsahuje spojku (28), zahrnující svazek (104) lamel, vytvořený z proložených lamel (122, 134) střídavě spojených s otáčivým hnacím prvkem (102) a s otáčivým hnaným prvkem (100), a hydraulicky ovládaný píst (106), axiálně kluzně uložený vzhledem ke spojce, přičemž je píst opatřen prvním axiálním povrchem (136) přivráceným do ovládací komory (114) a protilehlým druhým axiálním povrchem (138) přivráceným ke spojkovým lamelám, přičemž zmíněný druhý axiální povrch je opatřen v něm vytvořenou čelní dutinou (144) a v pístu je vytvořen čelní otvor (146) směřující z prvního povrchu do zmíněné čelní dutiny;

(B) tlaková kapalina se dodává do zmíněné ovládací komory (114) za účelem posuvu pístu (106) do záběru s jednou ze zmíněných lamel (134'), píst (106) se vzhledem ke zmíněné lamele utěsní, svazek spojkových lamel se stlačí, čímž se spojka uvede do činnosti, přičemž tlak kapaliny je v této fázi (B) nedostatečně vysoký pro plné sepnutí spojky;

(C) pak se do ovládací komory (114) dodává přídavná tlaková kapalina, která naplní zmíněnou čelní dutinu (144) tlakovou kapalinou a přetéká do ní z ovládací komory, čímž se spojka uvede do plného provozu.

13. Způsob podle nároku 12, u něhož provedení pístu (106) spočívá v tom, že se píst opatří obloukovou čelní dutinou (144) v něm provedenou a prostírající se prakticky kolem celého obvodu pístu.

14. Způsob podle nároku 12, u něhož v průběhu fáze (C) objem kapaliny, proudící do zmíněné čelní dutiny (144), činí alespoň 25% celkového objemu kapaliny naplněné do ovládací komory (114) v průběhu fáze (B) a (C).

15. Způsob podle nároku 14, u něhož v průběhu fáze (C) objem kapalinym, proudící do čelní dutiny (144), činí 25 až 50% celkového objemu kapaliny proudící do ovládací komory (114) v průběhu fáze (B) a (C).

16.

Způsob podle činí alespoň nároku 14, u 0,5 doby fáze něhož doba průběhu (B).

fáze (C)

17.

Způsob podle činí alespoň nároku 16, u 0,75 doby fáze něhož doba průběhu (B).