IT8520253A1

IT8520253A1 - FRICTION ENGAGEMENT DEVICE FOR GEARBOXES CONTROLLED UNDER LOAD

Info

Publication number: IT8520253A1
Application number: ITMI1985A020253A
Authority: IT
Original assignee: Steyr Datmler Puch Ag
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1985-04-05
Publication date: 1986-10-05
Also published as: IT1184392B; IT8520253A0; DE3507302A1; DE3507302C2; ATA124784A; AT386871B

Description

DOCUMENTAZIONE DOCUMENTATION

RILEGATA BOUND

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Dispositivo di innesto a frizione per cambi di velocit? comandabili sotto carico" Description of the industrial invention entitled: "Friction clutch device for load-controlled gear changes"

R i a s s u n t o Summary

Un dispositivo di innesto a frizione per cambi di velocit? comandabili sotto carico, formato da due innesti a frizione, in particolare innesti a lamelle, azionabili alternativamente mediante pistoni alimentabili con fluido in pressione, ed i quali agiscono, sui corpi di frizione o lamelle tramite dischi di pressione spostabili' in senso assiale, nel quale dispositivo i dischi di pressione (13, 14) dei due innesti (1, 2) presentano superfici di invito (15, 16) oblique, ovvero coniche, le quali, insieme ad anelli di sostegno (17, 18) formano intercapedini cuneiformi (19, 20) per corpi cuneiformi, prefer? b iImente corpi di rotolamento (21, 22). I pistoni (7, 8) presentano superfici oblique, ovvero coniche (23, 24), le quali sono rivolte verso i dischi di pressione (13, 14), agiscono su corpi cuneiformi (21, 22) in direzione verso le intercapedini cuneiformi (19, 20) e si raccordano, con superfici mantellari interne (25, 26), le quali si estendono in senso di allontanamento dai dischi di pressione (13, 14), con distanza radiale costante o crescente dall'asse dell'innesto, i pistoni (7, 8) dei detti due innesti (1, 2) essendo collegati in modo da determinare un trascinamento di movimento. A friction clutch device for load-controlled gearboxes, consisting of two friction clutches, in particular disc clutches, which can be operated alternately by means of pistons supplied with pressurized fluid, and which act on the friction bodies or discs by means of axially displaceable pressure discs, in which device the pressure discs (13, 14) of the two clutches (1, 2) have oblique or conical engagement surfaces (15, 16), which, together with support rings (17, 18) form wedge-shaped spaces (19, 20) for wedge-shaped bodies, preferably rolling bodies (21, 22). The pistons (7, 8) have oblique, or conical surfaces (23, 24), which are directed towards the pressure discs (13, 14), act on wedge-shaped bodies (21, 22) in the direction of the wedge-shaped interspaces (19, 20) and are connected with internal skirt surfaces (25, 26), which extend away from the pressure discs (13, 14), with a constant or increasing radial distance from the axis of the clutch, the pistons (7, 8) of the said two clutches (1, 2) being connected in such a way as to determine a dragging movement.

D e s c r i z io n e Description

L'invenzione si riferisce ad un dispositivo di innesto a frizione per cambi di velocit?, comandabili sotto carico, costituito di due innesti a frizione, specialmente innesti a lamelle, azionabili alternativamente con l'ausilio di pistoni solIecitab iIi mediante un fluido in pressione, i pistoni agendo sui corpi di frizione o lamelle tramite dischi di pressione scorrevoli assialmente. The invention relates to a friction clutch device for gear changes, controllable under load, consisting of two friction clutches, especially plate clutches, which can be operated alternately with the aid of pistons which can be actuated by means of a pressurized fluid, the pistons acting on the friction bodies or plate clutches by means of axially sliding pressure discs.

I due innesti a frizione o a lamelle servono a inserire e a disinserire rispettivamente una marcia del cambio, l'azionamento degli innesti portando come conseguenza sempre al cambio di marcia. Se per? ora si verifica un guasto nell'alimentazione del fluido in pressione, nessuno dei due innesti a frizione ? sotto vincolo meccanico, il che, a seconda dell'impiego del cambio di velocit?, pu? comportare gravi inconvenienti. Per rimediare a ci? ? gi? noto (brevetto austr?aco 289 564) il fatto di dotare un innesto a frizione di una molla che lo sostiene in posizione di innesto, e l'altro innesto a frizione di una molla che agisce nel senso del suo disinnesto. Se, in questo caso, manca il fluido in pressione, allora uno dei due innesti a frizione si trova in verit? nella posizione disinnestata, ma l'altro innesto a frizione viene mantenuto in posizione di innesto grazie alla propria molla, cosicch? non pu? verificarsi alcuna interruzione nella trasmissione di azionamento del cambio di velocit?. Questa costruzione si ? senz'altro affermata, ma comporta un inconveniente quando, in seguito alla particolare esecuzione del cambio di velocit? con una pluralit? di marce, esiste il pericolo che, commutando da un innesto a frizione all'altro, viene eseguito un salto di trasmissione eccessivamente grande. Ad esempio nel caso di un inconveniente si potrebbe passare da una marcia pi? alta . di un cambio di velocit? per autoveicolo direttamente nella marcia pi? bassa, il che, non soltanto comporterebbe distruzioni nell'intero meccanismo di trasmissione ma, eventualmente, anche un incidente durante il traffico. The two friction clutches or plate clutches are used to engage and disengage a gear in the transmission, respectively. Actuating the clutches always results in a gear change. However, if there is a failure in the pressurized fluid supply, neither of the two friction clutches is mechanically constrained, which, depending on the use of the gearbox, can lead to serious problems. To remedy this, it is already known (Austrian patent 289 564) to equip one friction clutch with a spring that holds it in the engaged position, and the other friction clutch with a spring that acts in the direction of its disengagement. If, in this case, the pressurized fluid fails, then one of the two friction clutches is actually in the disengaged position, but the other friction clutch is held in the engaged position by its own spring, so that it cannot be engaged. This design is certainly proven, but it presents a problem when, due to the specific design of the gearbox with multiple gears, there is a risk that an excessively large gear change occurs when shifting from one friction clutch to another. For example, in the event of a malfunction, the gear change could be made from a higher gear in a motor vehicle gearbox directly into the lowest gear, which would not only cause damage to the entire transmission mechanism but also potentially lead to a traffic accident.

L'invenzione si pone pertanto il compito di eliminare anche questo inconveniente e di realizzare un dispositivo di innesto a frizione del genere illustrato all'inizio, in cui l'innesto a frizione che si trova in vincolo meccanico conserva la propria posizione di innesto anche se viene a mancare l'alimentazione con fluido in pressione, senza che rispettivamente l'altro innesto a frizione venga innestato. L'invenzione risolve il problema posto per il fatto che i dischi di pressione dei due innesti possiedono superficr di invito oblique o coniche, le quali, insieme con anelli di sostegno, formano intercapedini cuneiformi per corpi cuneiformi preferibilmente corpi di rotolamento, i pistoni presentando superfici oblique o coniformi, che sono rivolte verso i dischi di pressione, agiscono sui corpi cuneiformi, in direzione verso le intercapedini cuneiformi e si raccordano con superfici mantellari interne, che si estendono in senso? di allontanamento dai dischi di pressione cori distanza radiale, costante o crescente, dall'asse dell'innesto, i pistoni dei due innesti essendo accoppiati cos? da portarsi in movimento. The invention therefore aims to eliminate this drawback and provide a friction clutch of the type illustrated at the beginning, in which the mechanically locked friction clutch retains its engaged position even if the pressurized fluid supply is lost, without the other friction clutch being engaged. The invention solves the problem posed by the fact that the pressure discs of the two clutches have oblique or conical engagement surfaces, which, together with support rings, form wedge-shaped spaces for wedge-shaped bodies, preferably rolling elements. The pistons, having oblique or conical surfaces facing the pressure discs, act on the wedge-shaped bodies in the direction of the wedge-shaped spaces and connect with internal skirt surfaces extending in the direction of the wedge-shaped spaces. of distance from the pressure discs with a constant or increasing radial distance from the clutch axis, the pistons of the two clutches being coupled so as to move.

Se il pistone di un innesto a frizione o a lamelle viene alimentato con fluido in pressione, allora la sua superficie obliqua o conica agisce sul corpo cuneiforme e lo spinge nell'intercapedine cuneiforme, per cui l'anello di sostegno da un lato e il disco di pressione dall'altro lato vengono reciprocamente divaricati. Questo divaricamento comporta naturalmente uno spostamento assiale del disco di pressione e quindi la compressione dei corpi di frizione ovvero lamelle, ossia comporta il vincolo meccanico di innesto desiderato. Con l'ulteriore alimentazione del pistone, la sua superficie obliqua o conica abbandona per? ora il corpo cuneiforme e questo si porta sulla superficie mantellare interna del pistone. Se a questo punto cessa l'alimentazione del pistone con fluido in pressione, per un motivo qualsiasi, allora il corpo cuneiforme rimane nella zona della superficie mantellare interna, poich? su questa in direzione parallela all'asse non ha luogo alcuna trasmissione dinamica fra corpo cuneiforme e pistone. La commutazione da un innesto a frizione all'altro ? per? senz'altro possibile in caso di cambio di alimentazione, in quanto entrambi i pistoni sono collegati a trascinamento di movimento. If the piston of a friction or multi-plate clutch is supplied with pressurized fluid, its oblique or conical surface acts on the wedge-shaped body and pushes it into the wedge-shaped gap, causing the support ring on one side and the pressure disc on the other to spread apart. This spreading naturally causes an axial displacement of the pressure disc and thus the compression of the friction bodies or discs, i.e., it creates the desired mechanical engagement. As the piston is further supplied with pressurized fluid, however, its oblique or conical surface now leaves the wedge-shaped body and this moves to the inner skirt surface of the piston. If at this point the piston is no longer supplied with pressurized fluid, for whatever reason, the wedge-shaped body remains in the area of the inner skirt surface, since there is no force transmission between the wedge-shaped body and the piston in a direction parallel to the axis. Switching from one friction clutch to another is, however, a simple process. certainly possible in case of power change, as both pistons are connected to the drive train.

Nel I'u Iteriore esecuzione dell'invenzione, sui lati dei corpi di frizione o lamelle, che fronteggiano i dischi di pressione, sono previsti appoggi mol!eggianti limitatamente in direzione assiale. Questi appoggi molleggiam i portano alla compensazione, in caso di usura dei rivestimenti di frizione ovvero in caso di eccessivo giuoco fra le lamelle, e presentano l'ulteriore vantaggio che la realizzazione della coppia al momento dell'innesto avviene gradualmente e non di colpo. In the further embodiment of the invention, spring-loaded bearings are provided on the sides of the clutch bodies or plates that face the pressure plates, with limited axial movement. These spring-loaded bearings compensate for wear of the friction linings or excessive play between the plates, and have the additional advantage that the torque buildup during engagement occurs gradually and not suddenly.

Per assicurare la posizione di vincolo meccanico dell'uno o dell'altro innesto a frizione o a lamelle, anche quando mancando fluido in pressione il vincolo di attrito fra il corpo cuneiforme e la rispettiva superficie mantellare interna non ? sufficiente ad impedire uno spostamento del pistone, ? previsto un dispositivo di arresto mol Ieggiante, che mantiene i pistoni dei due innesti In posizione di vincolo meccanico dell'uno o dell'altro innesto. To ensure the mechanically locked position of one or the other friction or plate clutch, even when, in the absence of pressurized fluid, the frictional bond between the wedge-shaped body and the respective internal jacket surface is not sufficient to prevent movement of the piston, a spring-loaded stop device is provided, which keeps the pistons of the two clutches in the mechanically locked position of one or the other clutch.

Pu? essere infine vantaggioso se gli anelli di divaricamento sono supportati in modo da essere scorrevoli assialmente da una posizione di battuta verso i corpi di frizione o lamelle. In tal caso infatti esiste la possibilit? che verificandosi una forte usura dei corpi di frizione, l'anello di sostegno viene leggermente trascinato dal pistone sollecitato e conseguentemente viene compensata l'usura per mantenere costante il pieno vincolo meccanico. Finally, it can be advantageous if the spreader rings are supported so that they can slide axially from an abutment position towards the clutch bodies or plates. In this case, there is the possibility that if the clutch bodies experience severe wear, the support ring will be slightly dragged by the stressed piston, and consequently the wear is compensated for to maintain full mechanical constraint.

Il disegno mostra un esempio di rea Iizzazione di un dispositivo di innesto a frizione secondo l'invenzione, nella sezione assiale. The drawing shows an example of the embodiment of a friction clutch device according to the invention, in axial section.

Un cambio di velocit? ad ingranaggi, comandabile sotto carico, per il cambio di due marce presenta due innesti a lamelle 1, 2 disposti coassialmente. Le campane 3, 4 di questi innesti a lamelle 1, 2 sono accoppiate in maniera qualsiasi, non rappresentata, solidali alla rotazione, con le une ruote delle coppie di ruote cilindriche associate alle due marce del cambio di velocit?. Sull'albero di azionamento 5 ? montata la parte 6 motrice dell'innesto, in comune ad entrambi gli innesti 1, 2. Ogni innesto 1, 2 presenta un pistone 7, 8, scorrevole sulla parte motrice in comune 6, i pistoni 7, 8 essendo racchiusi da una parte centrale 9 formante i due cilindri. I due pistoni 7, 8 vengono sollecitati, da fori 10 d'albero, alternativamente con un fluido in pressione, preferibilmente con un liquido in pressione e agiscono sui pacchi di lamelle 111, 12 tramite dischi di pressione 13, 14 spostabili assialmente. A gear transmission, controlled under load, for shifting two gears has two coaxially arranged disc clutches 1, 2. The bells 3, 4 of these disc clutches 1, 2 are coupled in any manner, not shown, integrally for rotation, with one of the gear wheels of the pairs of cylindrical gears associated with the two gears of the gearbox. Mounted on the drive shaft 5 is the drive part 6 of the clutch, common to both clutches 1, 2. Each clutch 1, 2 has a piston 7, 8, sliding on the common drive part 6, the pistons 7, 8 being enclosed by a central part 9 forming the two cylinders. The two pistons 7, 8 are alternately pressed by shaft bores 10 with a pressurized fluid, preferably a pressurized liquid, and act on the lamella packs 111, 12 via axially movable pressure discs 13, 14.

I dischi di pressione 13, 14 dei due innesti 1, 2 possiedono superfici di invito coniche 15, 16, che, insieme ad anelli di sostegno 17, 18, formano intercapedini cuneiformi 19, 20, in cui sono disposti corpi cuneiformi formati da sfere 21, 22. I pistoni 7, 8 presentano superfici coniche 23, 24, che sono rivolte verso i dischi di pressione 13, 14 e agiscono sui corpi conici o sulle sfere 21, 22 nel senso di un innesto nelle intercapedini cuneiformi 19, 20. Le superfici coniche 23, 24 si raccordano con superfici mantellari cilindriche 25, 26 dei pistoni 7, 8, ossia queste superfici mantellari interne 25, 26 hanno una distanza costante dall'asse dell'innesto. I due pistoni 7, 8 si trovano in accoppiamento motore per mezzo di aste di blocco 27 supportate in cave longitudinali della parte centrale 9. Sui lati dei pacchi di lamelle 11, 12, fronteggiant i i dischi di pressione 13, 14, sono previste molle a piattello 28, 29 agenti su dischi scorrevoli 30, 31, ossia dischi che formano appoggi mol leggianti. The pressure discs 13, 14 of the two couplings 1, 2 have conical insertion surfaces 15, 16, which, together with support rings 17, 18, form wedge-shaped spaces 19, 20, in which wedge-shaped bodies consisting of spheres 21, 22 are arranged. The pistons 7, 8 have conical surfaces 23, 24, which face the pressure discs 13, 14 and act on the conical bodies or spheres 21, 22 in the direction of a insertion into the wedge-shaped spaces 19, 20. The conical surfaces 23, 24 connect with cylindrical skirt surfaces 25, 26 of the pistons 7, 8, i.e. these internal skirt surfaces 25, 26 have a constant distance from the axis of the coupling. The two pistons 7, 8 are coupled to the engine by means of locking rods 27 supported in longitudinal slots of the central part 9. On the sides of the packs of lamellae 11, 12, facing the pressure discs 13, 14, there are plate springs 28, 29 acting on sliding discs 30, 31, i.e. discs which form spring supports.

Nella posizione rappresentata il pistone 7 ? alimentato con fluido in pressione e, per mezzo della sua superficie conica 23, ha spinto i corpi cuneiformi o sfere 21 nell'intercapedine cuneiforme 19 e quipdi ha spinto il disco di pressione 13 contro il pacco di lamelle 11 cosicch? l'innesto 1 presenta vincolo meccanico e viene azionata la ruota cilindrica accoppiata con la campana 3 dell'innesto. Lo spostamento del pistone 7 tramite le aste 27 ha provocato un trascinamento del pistone 8, cosicch? l'innesto 2 ? stato disinnestato e la ruota cilindrica accoppiata con la campana 4 dell'innesto ? stata staccata dal dispositivo di azionamento. Nella posizione del pistone 7 le sfere non poggiano pi? sulla superficie conica 23 ma sulla superficie mantellare interna 25. Poich? questa ? cilindrica, qualora per un qualsiasi motivo il fluido in pressione defluisse dal pistone 7, non esiste alcuna componente dinamica, che agisce in direzione parallela all'asse e porta come conseguenza ad uno spostamento del pistone, quindi al disinnesto dell'innesto 1 a meno che il pistone 8 venga sollecitato con fluido in pressione e trascini verso destra il pistone 8. In the position shown, the piston 7 is supplied with pressurized fluid and, by means of its conical surface 23, has pushed the wedge-shaped bodies or spheres 21 into the wedge-shaped gap 19 and thus has pushed the pressure disk 13 against the pack of plates 11 so that the clutch 1 is mechanically constrained and the cylindrical wheel coupled with the clutch bell 3 is actuated. The movement of the piston 7 via the rods 27 has caused the piston 8 to be dragged, so that the clutch 2 has been disengaged and the cylindrical wheel coupled with the clutch bell 4 has been detached from the actuating device. In the position of the piston 7, the spheres no longer rest on the conical surface 23 but on the internal skirt surface 25. Since this is cylindrical, if for any reason the pressurized fluid flows from the piston 7, there is no dynamic component, which acts in a direction parallel to the axis and leads as a consequence to a displacement of the piston, therefore to the disengagement of the coupling 1 unless the piston 8 is stressed with pressurized fluid and drags the piston 8 to the right.

Nella parte centrale 9 ? supportata almeno una sfera 32 caricata da molla, la quale penetra alternativamente in arresti 33 dell'asta di blocco 27 e mantiene cos? i pistoni 7, 8 nella rispettiva posizione di vincolo meccanico dell'uno o dell'altro innesto 1, 2. Le superfici R i v e n d i c a z i o n i In the central part 9 there is supported at least one spring-loaded ball 32, which alternately enters the stops 33 of the locking rod 27 and thus keeps the pistons 7, 8 in the respective mechanical constraint position of one or the other clutch 1, 2. The surfaces C a i n d i c a t i o n s

1. Dispositivo di innesto a frizione per cambi di velocit? comandabili sotto carico, costituito di due innesti a frizione, in particolare innesti a lamelle, azionabili alternativamente con l'ausilio di pistoni alimentabili mediante un fluido in pressione, i pistoni agendo sui corpi di frizione o lamelle tramite dischi di pressione spostabili assialmente, caratterizzato dal fatto che i dischi di pressione (13, 14) dei due innesti (1, 2) possiedono superfici di invito (15,. 16) oblique o coniche, che, insieme ad anelli di sostegno (17, 18), formano intercapedini cuneiformi (19, 20) per corpi cuneiformi, prefer? biImente corpi di rotolamento (21, 22), i pistoni (7, 8) presentando superfici oblique o coniche- (23, 24) che sono rivolte verso i dischi di pressione (13, 14), agiscono su corpi cuneiformi (21, 22) in direzione verso le intercapedini cuneiformi (19, 20) e si raccordano con superfici mantellari interne (25, 26), le quali si estendono in senso di al lontanamento dai dischi di pressione (13, 14) con distanza radiale costante o crescente dall'asse dell'innesto, i pistoni (7, 8) dei due innesti (1, 2) essendo in accoppiamento motore. 1. A friction clutch device for load-controlled gear changes, consisting of two friction clutches, in particular disc clutches, which can be operated alternately with the aid of pistons which can be supplied by a pressurized fluid, the pistons acting on the friction bodies or discs by means of axially displaceable pressure discs, characterized in that the pressure discs (13, 14) of the two clutches (1, 2) have oblique or conical contact surfaces (15, 16), which, together with support rings (17, 18), form wedge-shaped spaces (19, 20) for wedge-shaped bodies, preferably : having rolling bodies (21, 22), the pistons (7, 8) presenting oblique or conical surfaces (23, 24) which are facing the pressure discs (13, 14), act on wedge-shaped bodies (21, 22) in the direction of the wedge-shaped interspaces (19, 20) and connect with internal skirt surfaces (25, 26), which extend in the direction of away from the pressure discs (13, 14) with constant or increasing radial distance from the clutch axis, the pistons (7, 8) of the two clutches (1, 2) being in engine coupling.

2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, carat terizzato dal fatto che sui lati dei corpi di frizione o lamelle (11, 12) fronteggianti i dischi di pressione (13, 14) sono previsti appoggi (30, 31) molleggienti limitatamente in direzione assiale. 2. Device, according to claim 1, characterised in that on the sides of the friction bodies or lamellae (11, 12) facing the pressure discs (13, 14) there are spring-loaded supports (30, 31) limited in the axial direction.

3. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ? previsto un dispositivo di arresto (32, 33) mol leggiante, che mantiene i pistoni (7, 8) dei due innesti (1, 2) nella posizione di vincolo meccancio dell'uno o dell'altro innesto. 3. Device, according to claim 1, characterised in that a spring-loaded stop device (32, 33) is provided, which keeps the pistons (7, 8) of the two couplings (1, 2) in the mechanically locked position of one or the other coupling.

4. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli anelli d? sostegno (17, 18) sono supportati scorrevoli assialmente da una posizione di battuta verso i corpi di frizione o Iamel le (11, 12). 4. Device, according to claim 1, characterised in that the support rings (17, 18) are supported to slide axially from an abutment position towards the clutch bodies or lugs (11, 12).

Il tutto, secondo quanto descritto, illustrato e rivendicato per il compito e gli scopi sopra specificati, All of this, as described, illustrated and claimed for the task and purposes specified above,