RO130642B1 - Ambreiaj centrifugal - Google Patents

Description

RO 130642 Β1

Invenția se referă la un cuplaj centrifugal cu inel de lichid care transmite un cuplu de la un motor la o cutie de viteze.

Sunt cunoscute ambreiajele hidraulice planetare la care mișcarea se transmite de la arborele conducător la cel condus prin intermediul unei transmisii planetare, cuplate în momentul în care se obturează un circuit hidraulic prin intermediul unei bucșe translatabile (Brevet, US 3404761). Aceste ambreiaje prezintă dezavantajul unei construcții complicate și a unei fiabilități reduse.

Este cunoscut ambreiajul automat cu inel de lichid la care se utilizează o transmisie planetară formată dintr-o carcasă cilindrică, parțial umplută cu un lichid (ulei) ce formează un inel în timpul rotației, în carcasă fiind încastrate axe în jurul cărora se rotesc pe rulmenți roți-satelit, pe care sunt fixate tambure cu cupe ce se scufundă parțial în inelul de lichid, cupe obturate cu capace de o anumită formă și al căror grad de umplere determină mărimea cuplului transmis. Ambreiajul asigură o pornire lină - progresivă a automobilului din orice viteză, amortizează șocurile din transmisie, are raport de transmitere în regim stabilizat egal cu 1, cuplarea și decuplarea făcându-se în funcție de turația motorului (Brevet, RO 72612). Mărimea cuplului transmis este determinată de dimensiunile tamburelor cu cupe și de densitatea uleiului din carcasă. Fiabilitatea acestui ambreiaj este limitată - în regim de cuplări și decuplări cu frecvență ridicată - de frecarea la contactul tamburelor cu capacele de obturare.

De asemenea, este cunoscut ambreiajul automat cu inel de lichid (Brevet, RO 121872), cu o transmisie planetară a cărei carcasă este parțial umplută cu un lubrifiant lichid care formează un inel în timpul rotației, cu roți-satelit montate pe rulmenți, pe acestea fiind fixate tambure cilindrice cu cupe ce se scufundă parțial în inelul de lichid, cupe obturate cu capace cilindrice, mărimea cuplului transmis fiind determinat de dimensiunile tamburelor, de gradul de umplere al acestora și de densitatea lichidului. Deoarece între suprafețele cilindrice ale tamburelor și capacelor există un joc (de ordinul de mărime al abaterilor de forma rezultate la prelucrare), raportul de transmitere al mișcării de rotație nu este maxim, dar este superior celui corespunzător transmisiilor hidrodinamice. Ambreiajul asigură pornirea lină - progresivă a automobilului din orice viteză, cuplarea și decuplarea se fac în funcție de turația motorului, cuplul remanent la staționare este nesemnificativ, amortizează șocurile din transmisie și poate să funcționeze în regim de alunecare totală timp îndelungat. Deoarece nu există contact direct între tamburi și obturatori, încălzirea ambreiajului este generată în regim de funcționare stabilizat numai de frecarea din lichid, iar în regimuri tranzitorii de frecările din angrenaje și din lagăre. Fiabilitatea este determinată de aceea a componentelor transmisiei planetare.

Este cunoscut și documentul US 20070270264 A1 care dezvăluie un ansamblu de cuplare hidrostatic pentru utilizarea în transmisia unui autovehicul, care include o primă parte de cuplare și o a doua parte de cuplare, un ansamblu de deplasare având un prim rotor care este susținut excentric față de una dintre piesele de cuplare și un al doilea rotor care este conectat la cealaltă parte a celor două părți de cuplare, primul rotor și cel de-al doilea rotor formând camere de deplasare pentru fluidul hidraulic, creând astfel o pompă. O cameră inelară comunică cu camerele de deplasare prin primul și cel de-al doilea canal de legătură, iar un manșon alunecător poate fi deplasat axial între o poziție deschisă și închisă, în care deschiderile sau deschiderile primului și celui de-al doilea canal de legătură din camera inelară sunt deschise sau închise.

Se mai cunoaște și documentul US 4407401 care definește un cuplaj hidrostatic ce poate fi parte cimponentă a transmisiei unui autovehicul, alcătuit dintr-o transmisie planetară fixată pe arborele motor, cu trei pompe cu roți dințate cu o roată centrală comună montată

RO 130642 Β1 pe arborele antrenat, cu axele sateliților fixate în carcasă, carcasa fiind umplută cu un fluid 1 hidraulic. Etanșarea camerelor de aspirație și de refulare a pompelor este asigurată cu niște piese de o formă specială fixate în carcasă, cu câte o suprafață cilindrică în contact cu 3 suprafețele de cap ale roților dințate și cu suprafețe de etanșare frontală coplanare cu fețele frontale ale roților, o etanșare frontală fiind la contactul cu carcasa, a doua fiind la contactul 5 cu o placă de etanșare. Presiunea de etanșare este realizată cu niște arcuri elicoidale cu axele paralele cu axa cuplajului. Cuplarea se realizează prin blocarea lichidului hidraulic în 7 camerele de aspirație și de refulare complet etanșe, iar decuplarea se face îndepărtând placa de etanșare de suprafețele frontale ale roților dințate prin împingerea unor tije depla- 9 sate din exteriorul carcasei.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei transmiteri de 11 cuplu lină, progresivă, de la un motor la o cutie de viteze.

Ambreiaj centrifugal cu inel de lichid, care transmite un cuplu de la un motor la o cutie 13 de viteze, conform invenției, este constituit dintr-o transmisie planetară formată dintr-o carcasă în care sunt montați niște arbori-satelit tubulari acesta cuprinzând suplimentar trei 15 tambure conice cu cupe imersate parțial într-un inel de lichid format prin centrifugare, o coroană cu dantură interioară înclinată, care primește mișcarea introdusă prin carcasă prin 17 intermediul arborilor-satelit și a tamburelor conice, cupele tamburelor fiind umplute cu lichid din inelul de lichid când sunt în poziția în care sunt obturate de suprafețele conice ale 19 carcasei, poziție comandată în funcție de turație de către un sistem de comandă format din trei subansambluri de dislocuire constituite fiecare din câte o carcasă, care culisează în 21 regimuri tranzitorii de funcționare în lungul a trei tije, tijele având și rol de ghidaje pentru trei arcuri elicoidale de compresiune, iar niște arcuri elicoidale de întindere realizează eliminarea 23 contactului dintre cupele tamburelor și suprafețele conice ale carcasei la decuplarea ambreiajului. 25

Ambreiajul centrifugal cu inel de lichid, conform invenției, prezintă următoarele avantaje: 27

- raportul de transmitere al mișcării în regim stabilizat este egal cu unitatea; randamentul transmisiei automobilului nu este diminuat, ca în cazul existenței în componența 29 acesteia a unui ambreiaj hidrodinamic;

- simplifică conducerea automobilului prin suprimarea pedalei de ambreiaj, cuplarea 31 și decuplarea făcându-se în funcție de turația motorului;

- asigură o pornire lină - progresivă a automobilului, fiind posibilă cuplarea la pornire 33 a oricărei trepte de viteză, reducându-se astfel numărul de schimbări a treptelor de viteză, cu consecințe pozitive asupra consumului de combustibil; 35

- este exclusă oprirea motorului la suprasarcini;

- la staționarea cu motorul în funcțiune la turația de mers în gol, nu se transmite cuplu 37 remanent ca și în cazul ambreiajelor hidrodinamice;

- amortizează șocurile din transmisie;39

- piesele componente au forme simple;

- are o construcție compactă.41

Se dă mai jos un exemplu de realizare a invenției în legătură cu fig. 1...10, care reprezintă:43

- fig. 1, secțiune transversală prin ambreiaj;

- fig. 2, secțiune cu un plan l-l , redat în fig. 1, ambreiajul aflat în poziția de 45 transmitere a cuplului maxim;

- fig. 3, secțiune cu un plan ll-ll, redat în fig. 1, ambreiajul aflat în poziția de mers în 47 goi;

RO 130642 Β1

- fig. 4, secțiune cu un plan III-III, redat în fig. 3, poziția tamburului față de carcasă când ambreiajul este în poziția de mers în gol;

- fig. 5, secțiune cu un plan IV-IV, redat în fig. 1, componente ale sistemului de ungere ale lagărelor de alunecare dinspre volant;

- fig. 6, secțiune cu un plan V-V, redat în fig. 1, componente ale sistemului de ungere ale angrenajelor și ale lagărelor dinspre cutia de viteze;

- fig. 7, secțiune cu un plan VI-VI, redatîn fig. 5, conducte de refulare dinspre pompa de alimentare înspre circuitul de ungere al angrenajelor;

- fig. 8, vedere în spațiu dinspre motor a carcasei;

- fig. 9, vedere în spațiu a carcasei dinspre cutia de viteze;

- fig. 10, carcasa corpurilor de dislocuire.

Conform invenției, la ambreiajul centrifugal cu inel de lichid se disting două părți principale: partea de transmitere a cuplului A, partea de comandă a ambreierii B.

Partea de transmitere a cuplului A este formată dintr-o carcasă 10 cu două compartimente, prinsa cu niște șuruburi de păsuire 2, niște piulițe 3 și niște șaibe elastice 4, împreună cu un capac 58, pe volanta 1, fixată cu șuruburi pe flanșa arborelui cotit al motorului, nefigurat, pe capacul 58 fiind presată o coroană dințată 5 pentru pornirea cu demarorul electric, ne-figurat. Pe carcasă este montat și un capac 22 cu șuruburi și șaibe elastice. Etanșarea carcasei se realizează cu niște garnituri 23 și 59.

în carcasa 10 sunt montați niște arbori-satelit tubulari 17 pe niște cuzineți 13 și 57, fixați prin ajustaje cu strângere în paharele 14 și 56 - montate cu șuruburi și șaibe elastice pe carcasă și pe capacul 58.

Pe arborii 17 sunt fixate, cu niște șuruburi 16 și bolțuri 18, niște pinioane-satelit cu dinți înclinați 15 care angrenează cu o roată dințată cu dantura interioară compusă dintr-o coroană 31, un butuc canelat 21 și un disc fixat pe butuc cu niște șuruburi 19, niște bolțuri 29 și niște șaibe elastice 20. Butucul canelat este montat în capacul 22 pe rulmenții etanșați 27, fixați axial cu niște inele elastice de reazem 24 și 28 și cu niște bucșe de distanțare 25 și 26. Pe arbori sunt fixate cu ajutorul unor șuruburi 7 și a unor șaibe elastice 8 și niște flanșe-butuc 6, pe care sunt montate, prin ajustaje cu strângere, niște cupe rezultate din împărțirea cu pereți radiali a unor tambure conice 9, cu pereți frontali, deschise pe suprafața conică laterală, jumătate din cupe fiind obturate - la funcționarea în regim de transmitere a cuplului - de suprafețele semi-conice ale carcasei 10.

în alezajele arborilor 17 sunt amplasați niște rulmenți axiali 52, niște arcuri elicoidale de întindere 51 montate pe niște piese de tracțiune 53 și pe niște capace de lagăr 49, capace etanșate cu niște inele „O” 48. Rulmenții axiali se sprijină prin niște piese suport 54 pe niște inele elastice de rezemare 50. între cuzineții radiali 57 și capacele 49 sunt amplasați niște cuzineți axiali 55.

Calcule preliminare au arătat că, la motoarele cu turație maximă ridicată, reacțiunile în reazemele arborilor satelit au valori mai mari decât capacitatea de încărcare a rulmenților pe care sunt montați, ceea ce impune utilizarea unor lagăre de alunecare dimensionate corespunzător.

Ungerea lagărelor de alunecare și a angrenajelor se realizează cu o pompă cu palete formată dintr-un rotor 45, o carcasă 37, un ax motor 40 fixat axial cu un inel elastic 42, niște pene paralele 41 pentru antrenare, niște capace laterale 38 și 46, niște palete 66 menținute în contact cu carcasa 37 de niște arcuri elicoidale 67, etanșarea fiind asigurată cu niște inele „O” 39 și de forța elastica a unor arcuri disc 43 sprijinite pe un disc 44. Arcurile elicoidale 67

RO 130642 Β1 și arcurile disc 43 sunt astfel dimensionate încât să se obțină presiunea necesară de 1 etanșare cu frecări minime. Ansamblul pompei este montat, între două inele elastice de rezemare 47, într-o carcasă 35 fixată cu șuruburi și șaibe elastice pe capacul 58 și etanșată 3 cu o garnitură 36.

Circuitele de aspirație sunt formate din niște racorduri 33 etanșate cu niște inele „O”5

34, niște corpuri-racorduri 68 fixate cu șuruburi și șaibe pe capacul 58 și niște conducte flexibile 69.7

Circuitele de refulare sunt formate din niște racorduri 60,65,96 si 97, niște injectoare 85, niște corpuri-racord 61,64 și 84 și niște coturi-racord 87.9

Un cuplajul de sens unic, format de o steluță 91 fixată pe butucul 21 cu o pană paralelă 92, de un inel exterior 93, niște role 88 împinse prin niște bolțuri 89 de niște arcuri 11 elicoidale 90, permite realizarea frânei de motor.

Partea de comandă a ambreierii B este compusă din niște subansambluri de 13 dislocuire formate din niște carcase 73 în care sunt fixate cu niște șuruburi 74 niște corpuri de completare 70, subansambluri care, în regimuri tranzitorii de funcționare, execută depla- 15 sări radiale pe distanțe determinate de turație și de rigiditatea unor arcuri elicoidale 75, ghidate pe niște tije 77. Niște opritori 71 limitează distanța subansamblurilor față de axa 17 ambreiajului, etanșarea opritorilor cu carcasa fiind realizată cu niște inele „O” 72. Incintele b în care sunt amplasate subansamblurile de dislocuire (fig. 3) sunt obturate de niște capace 19 de presiune 81, sprijinite pe niște capace suport 82 fixate pe carcasa 10 cu șuruburi, cu tija 77, niște piulițe 78, niște șaibe elastice 79 și niște șaibe suport 76. Etanșarea incintelor 21 subansambluri lor de dislocuire se realizează cu niște inele „O” 72 și niște garnituri plate 80 și 83. 23

Incintele a - ale tamburelor 9 de încărcare (fig. 2), comunică cu incintele b - ale subansamblurilor de dislocuire (fig. 3) prin niște corpuri-racord 86 și 94 și prin niște conducte 25 flexibile 95.

La pornirea motorului, adică la punerea în mișcare de rotație a carcasei, roata cu 27 dantură interioară 31 rămâne în repaus. La turația de mers în gol lichidul se găsește în incintele b, în fața subansamblurilor de dislocuire - fig. 3. Forțele elastice ale arcurilor 29 elicoidale 51, superioare forțelor axiale din angrenajele cu dinți înclinați, datorită cuplului rezistent scăzut, aduc arborii 17 în contact cu cuzineții axiali 55, iar între suprafețele conice 31 ale tamburelor 9 și suprafețele conice ale carcasei 10 apare un joc j - fig. 4. în această situație, în cupele din incintele semi-conice a nu există lichid, nu există lichid nici în cupele 33 tamburelor, nu există forțe centrifuge, nu sunt generate cupluri active, iar arborii satelit 17 execută mișcări de rotațieînjurul axelorproprii șiînjurul axei ambreiajului. Butucul21 al roții 35 dințate cu dantură interioară nu se rotește și menține fixe - prin asamblările cu pene - axul 40 și rotorul 45 ale pompei cu palete. Fiind fixată prin presare în capacul 58, carcasa 37 se 37 rotește, pompa aspiră lichid din incintele b și îl refulează înspre lagărele de alunecare și înspre angrenaje. 39

La funcționarea la turația de ralanti a motorului, valoarea ridicată a turației arborilorsatelit 17, egală cu produsul dintre turația motorului și raportul de transmitere al angrenajului, 41 impune soluția constructivă de ungere a angrenajelor cu jet de lubrifiant.

La depășirea unei valori determinate a vitezei de rotație, sub acțiunea forței 43 centrifuge, corpurile de dislocuire se îndepărtează de axă și împing lichidul, prin conductele flexibile 95, din incintele b în incintele a. în această situație, în cupele tamburelor din incintele 45 semi-conice a ale carcasei intră lichid, crește momentul rezistent aplicat pe coroana 31,

RO 130642 Β1 cresc și forțele axiale din angrenaje, care la un moment dat depășesc sumele forțelor elastice ale arcurilor elicoidale 51 cu rezultantele după direcția axei ale câmpurilor de presiune a lichidului din tamburi. Tamburele 9 se deplasează pe distanța d (fig. 4) înspre coroana 31, până la realizarea contactului suprafețelor conice ale tamburelor cu suprafețele conice ale carcasei 10. Cupele tamburelor 9 se scufundă succesiv în inelul de lichid, cele obturate de carcasă umplându-se cu lichid - fig. 2. Existența spațiului semicilindric c (fig. 2) limitează numărul de cupe în care rămâne lichid la cele situate în dreptul alezajelor semi-conice ale carcasei. Forțele centrifuge F_ca ale maselor de lichid din cupele obturate dau momentele M_s, care se transmit coroanei cu dantură interioară 31 amplificate cu raportul de transmitere dintre roțile 15 și 31 la valoarea totală M_A, superioară valorii cuplului rezistent. Coroana 31 se va pune în mișcare de rotație, realizându-se treptat legarea motorului de cutia de viteze. Rezistența hidraulică a corpurilor racord 86 și 94 și a conductelor flexibile 95 are influență asupra dinamicii cuplării și decuplării ambreiajului.

Arcurile elicoidale 51 sunt astfel dimensionate încât valoarea presiunii de contact dintre tambure și carcasă asigură etanșarea cu frecare minimă în regim tranzitoriu de funcționare - la cuplarea și decuplarea ambreiajului. Timpul de cuplare/decuplare este influențat de rigiditatea arcurilor elicoidale.

Mărimea forțelor centrifuge F_ca, deci și cea a momentului M_A, este determinată de dimensiunile tamburelor cu cupe 9 și de densitatea lichidului din compartimentul tamburelor, în regim de funcționare, numărul de cupe pline cu lichid depinde de mărimea momentului rezistent. în caz de suprasarcină, adică la un cuplu rezistent ce depășește suma cuplurilor create de forțele centrifuge care se exercită asupra lichidului din cupe, tamburii 9 se rotesc în același sens ca și la încărcare, iar cupele se golesc în interiorul inelului de lichid, apărând astfel o alunecare între părțile conducătoare și cele conduse ale cuplajului.

La scăderea vitezei de rotație, corpurile de dislocuire împinse de arcurile de compresiune 75 se deplasează înspre axă, iar lichidul trece din incintele a în incintele b. Trecerea se produce deoarece toate punctele în care ajunge lichidul în incintele b sunt situate la distanțe mai mari față de axă, comparativ cu cele ale punctelor incintelor a. Scăderea vitezei de rotație înseamnă diminuarea forțelor centrifuge ce se exercită asupra lichidului din cupele tamburilor, deci și diminuarea momentului motor. Depășirea momentului motor de către momentul rezistent conduce la alunecare, deci la golirea cupelor, situație în care, nemaifiind posibilă reumplerea cupelor - deoarece în spațiile a nu mai există lichid, ambreiajul este practic decuplat. Momentul de frecare dintre lubrifiant și roata cu dantură interioară este nesemnificativ.

Claims (1)

1. RO 130642 Β1

   Revendicare 1

   Ambreiaj centrifugal, cu inel de lichid, care transmite un cuplu de la un motor la o 3 cutie de viteze, constituit dintr-o transmisie planetară formată dintr-o carcasă (10) în care sunt montați niște arbori-satelit tubulari (17), caracterizat prin aceea că acesta mai cuprinde 5 suplimentar trei tambure conice (9) cu cupe imersate parțial în inelul de lichid format prin centrifugare și o coroană (31) cu dantură interioară înclinată, care primește mișcarea intro- 7 dusă prin carcasă (10) prin intermediul arborilor-satelit tubulari (17) și a tamburelor conice (9), cupele tamburelor conice (9) fiind umplute cu lichid din inelul de lichid când sunt în 9 poziția în care sunt obturate de niște suprafețe conice ale carcasei (10), poziție comandată în funcție de turație de către un sistem de comandă format din trei subansambluri de 11 dislocuire constituite fiecare din câte o carcasă (73), care culisează în regimuri tranzitorii de funcționare în lungul a trei tije (77), tijele (77) având și rol de ghidaje pentru trei arcuri 13 elicoidale de compresiune (75), iar niște arcuri elicoidale deîntindere (51) realizează eliminarea contactului dintre cupele tamburelor (9) și suprafețele conice ale carcasei (10) la 15 decuplarea ambreiajului.