SE1350644A1

SE1350644A1 - Centrifugalkopplingsarrangemang

Info

Publication number: SE1350644A1
Application number: SE1350644A
Authority: SE
Inventors: Richard Nyberg; Mikael Littman
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-11-29
Also published as: WO2014193293A1

Abstract

Centrifugalkopplingsarrangemang (2) innefattande åtminstone ett friktionselement (4) anordnat på, och anpassat att rotera tillsammans med, en drivaxel (6), en trumformad kropp (8) anordnad på, och anpassad att rotera tillsammans med, en andra axel (10), varvid friktionselementet (4) är anpassat att föras mellan ett urkopplat läge och ett inkopplat läge. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) innefattar ett momentbegränsande medel (12) anordnat så att friktionselementet (4), i inkopplat läge, är anpassat att röra sig i en radiell riktning med avseende på drivaxeln (6) om vridmomentet mellan friktionselementet (4) och insidan av den trumformade kroppen (8) överstiger ett förutbestämt vridmomenttröskelvärde och att kopplingen därmed slirar. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) innefattar åtminstone ett rörligt anordnat masselement (14) som via ett överföringsarrangemang (16) är anpassat att överföra rörelser från masselementet (14) till nämnda friktionselement (4) via nämnda momentbegränsande medel (12) så att nämnda friktionselement (4) förflyttas i radiell ledd, i beroende av drivaxelns (6) rotationshastighet, med avseende på drivaxeln (6) för inkoppling och urkoppling av kopplingen.(Figur 1)

Description

15 20 25 30 2 US-3747731 visar en centrifugalkoppling avsedd att hålla hastigheten konstant.

En annan typ av koppling är en så kallad slirkoppling som används för att undvika att plötsliga ändringar av vridmomentet pä drivaxeln negativt påverkar den enhet som via kopplingen skall drivas. Genom en slirkoppling tillåts inte för höga moment, som uppkommer vid ändring av t.ex. varvtalet, komma förbi kopplingen genom att kopplingen slirar om vridmomentet blir för högt.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat centrifugalkopplingsarrangemang som uppvisar fördelarna med både centrifugalkopplingar och slirkopplingar.

Mera specifikt är syftet att dels åstadkomma slirning i kopplingen då vridmomentet överstiger ett förutbestämt maximalt moment, dels att inkopplingen sker vid ett specifikt lägre varvtal och dels att urkopplingen sker vid ett annat specifikt högre varvtal.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet.

Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven.

Genom uppfinningen åstadkommes en koppling som är anpassad att styra tre viktiga funktioner vid en drivning via en koppling.

Dessa tre funktioner är: - att åstadkomma en slirkopplingsfunktionalitet genom att slirning inträffar om vridmomentet överskrider ett tröskelvärde för vridmomentet. - att kopplingen kopplas in vid ett första, lägre varvtal. - att kopplingen kopplas ur vid ett andra, högre varvtal. 10 15 20 25 30 3 En tillämpning av centrifugalkopplingsarrangemanget är att använda detta för inkoppling av ett AC-system för ett fordon där AC-systemet har ett normalt arbetsområde som är 1000 - 3500 varv/minut (rpm).

Ett sådant system uppvisar egenfrekvenser vid låga frekvenser som inträffar i samband med att motorn startas. Vid tomgängsvarv, ofta i intervallet 500-800 rpm, är det önskvärt att inte ha AC-systemet inkopplat. Enligt uppfinningen uppvisar arrangemanget ett lägre intervall för drivaxelns rotationshastighet då AC- systemet inte är inkopplat.

Vid höga motorvarv, företrädesvis över ca 3500 rpm, är det önskvärt att koppla ur drivningen av AC-systemet. Genom uppfinningen undviks då övervarvning av AC- systemet.

Vidare är det ibland önskvärt att starta och stänga av AC-systemet under drift. Vid en sådan inkoppling förekommer höga vridmoment, så kallade lastspikar, som man helst vill undvika. Genom den slirning som arrangemanget åstadkommer genom det fjäderbelastade friktionselementet undviks att dessa lastspikar överförs till AC-systemet.

Kort ritninqsbeskrivninq Figur 1 visar ett schematiskt längdsnitt av ett centrifugalkopplingsarrangemang enligt uppfinningen i ett urkopplat tillstånd.

Figur 2 visar ett schematiskt längdsnitt av ett centrifugalkopplingsarrangemang enligt uppfinningen i ett inkopplat tillstånd.

Figurerna 3a-3c visar schematiska tvärsnitt av en utföringsform av centrifugalkopplingsarrangemanget enligt uppfinningen i olika inkopplingstillstånd.

Figurerna 4a-4c visar schematiska tvärsnitt av en annan utföringsform av centrifugalkopplingsarrangemanget enligt uppfinningen i olika inkopplingstillstånd.

Detalierad beskrivninq av föredraqna utförinqsformer av uppfinningen Centrifugalkopplingsarrangemanget enligt uppfinningen är företrädesvis anpassat att användas för drivning av ett luftkonditioneringssystem (AC-system) för ett fordon, exempelvis en buss eller en lastbil. 10 15 20 25 30 4 Även andra användningsområden är naturligtvis möjliga, exempelvis på fartyg och inom industrin, och att använda arrangemanget för att driva andra system.

Med hänvisning till figurerna kommer nu uppfinningen att beskrivas mer i detalj.

I figurerna 1 och 2 visas schematiska längdsnitt av centrifugalkopplingsarrangemanget enligt uppfinningen i ett urkopplat, respektive inkopplat, tillstånd.

Centrifugalkopplingsarrangemanget 2 innefattar åtminstone ett friktionselement 4 anordnat på, och anpassat att rotera tillsammans med, en drivaxel 6, en trumformad kropp 8 anordnad på, och anpassad att rotera tillsammans med, en andra axel 10. Drivaxeln 6 är till exempel kopplad till en förbränningsmotor och den andra axeln är kopplad till och avsedd att driva till exempel ett AC-system.

I figurerna visas två friktionselement 4 anordnade på ömse sidor om drivaxeln 6.

Inom ramen för uppfinningstanken kan antalet friktionselement 4 vara tre, fyra eller ännu fler, vilka är symmetriskt fördelade runt drivaxeln. I fortsättningen kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till ett friktionselement. Det skall emellertid förstås att de medel och element som är beskrivna i anslutning till friktionselementet finns anordnade för varje friktionselement i arrangemanget.

Friktionselementet 4 är anpassat att föras mellan ett urkopplat läge och ett inkopplat läge vilket i figur 1 illustreras med dubbelriktade pilar. I det inkopplade läget (se figur 2) anligger friktionselementet 4 mot insidan av den trumformade kroppen 8 för att åstadkomma en koppling mellan friktionselementet 4 och den trumformade kroppen 8 för att därigenom överföra rotation från drivaxeln 6 till den andra axeln 10.

Centrifugalkopplingsarrangemanget 2 innefattar ett momentbegränsande medel 12 anordnat så att friktionselementet 4, i inkopplat läge (se figur 2), är anpassat att röra sig i en radiell riktning med avseende på drivaxeln 6 om vridmomentet 10 15 20 25 30 5 mellan friktionselementet 4 och insidan av den trumformade kroppen 8 överstiger ett förutbestämt vridmomenttröskelvärde och att kopplingen därmed slirar.

Centrifugalkopplingsarrangemanget 2 innefattar vidare åtminstone ett rörligt anordnat masselement 14 som via ett överföringsarrangemang 16 är anpassat att överföra rörelser från masselementet 14 till nämnda friktionselement 4 via det momentbegränsande medlet 12 så att nämnda friktionselement 4 förflyttas i radiell ledd med avseende på drivaxeln 6 för inkoppling och urkoppling av kopplingen.

Masselementet 14 är rörligt anordnat i en väsentligen radiell riktning med avseende pä drivaxeln 6 och att masselementets 14 rörelse är beroende av drivaxelns 6 rotationshastighet.

Enligt en utföringsform utgörs det momentbegränsande medlet 12 av en spirallindad fjäder anordnad att uppta radiellt riktade krafter. Det momentbegränsande medlet kan även utgöras av ett elastiskt material, till exempel i form av en cylinder, som dimensionerats så att de önskade egenskaperna åstadkommes. Det elastiska materialet kan vara ett gummimaterial.

Det momentbegränsande medlet 12 måste kunna motstå tillräckligt stora radiellt riktade krafter så att friktionselementet 4, i inkopplat läge, kan överföra rotationen till den trumformade kroppen utan att slira då vridmomentet ligger under det förutbestämda vridmomenttröskelvärdet.

Mera i detalj är masselementet 14 och överföringsarrangemanget 16 anpassade att påverka friktionselementet så att då rotationshastigheten är i ett första hastighetsintervall är kopplingen urkopplad, då rotationshastigheten är i ett andra hastighetsintervall, med rotationshastigheter överstigande hastigheterna i det första hastighetsintervallet, är kopplingen inkopplad, och då rotationshastigheten är i ett tredje hastighetsintervall, med rotationshastigheter överstigande hastigheterna i det andra hastighetsintervallet, är kopplingen urkopplad. 10 15 20 25 30 6 Det första hastighetsintervallet är rotationshastigheter frän 0 upp till ett första förutbestämt tröskelvärde som företrädesvis ligger i intervallet 300-1000 rpm.

Det andra hastighetsintervallet är rotationshastigheter från det första tröskelvärdet till ett andra förutbestämt tröskelvärde som företrädesvis ligger i intervallet 2500- 4000 rpm.

Det tredje hastighetsintervallet är rotationshastigheter som överstiger det andra tröskelvärdet.

Vid tillämpningar för AC-system är ett exempel på ett lämpligt inkopplingsområde (det andra hastighetsintervallet) 600-3500 rpm.

Enligt en utföringsform innefattar centrifugalkopplingsarrangemanget 2 åtminstone ett längsträckt stödmedel 18 fixerat till nämnda drivaxel 6 och med en väsentligen radiell utsträckning. Friktionselement 4 är rörligt anordnat i anslutning till en yttre ände 20 av nämnda stödmedel 18. Överföringsarrangemanget 16 kan realiseras på ett antal olika sätt, och tvä varianter kommer nu att beskrivas mera i detalj.

En utföringsform av överföringsarrangemanget visas i figurerna 3a-3c. Enligt denna utföringsform innefattar överföringsarrangemanget 16 ett länkarmsystem 22 som vid en ände 23 är fixerat vid nämnda stödmedel 18. Länkarmsystemet 22 är anpassat att överföra rörelser från masselementet 14 till nämnda friktionselement 4 via det momentbegränsande medlet 12.

En fjädrande enhet 25 är anordnad mellan masselementet 14 och stödmedlet 18.

Den fjädrande enheten 25, som exempelvis utgörs av en spiralfjäder, är anpassad att utöva en radiellt inätriktad kraft på masselementet som beror pä masselementets avständ frän drivaxeln. Den radiellt inätriktade kraften skall balansera centrifugalkraften som masselementet är utsatt för då drivaxeln roterar.

Länkarmsystemet innefattar ett antal stela länkarmar förbundna med varandra via leder som betecknats med punktformade cirklar i figurerna. En led är anordnad i anslutning till det momentbegränsande medlet 12. En led är anordnad i anslutning 10 15 20 25 30 7 till masselementet 14 och en led är anordnad vid stödmedlet 18 nära drivaxeln 6.

Länkar från dessa leder är sedan kopplade till en sammankopplande led 27.

I figur 3a visas centrifugalkopplingsarrangemanget när rotationshastigheten för drivaxeln 6 är i det första hastighetsintervallet.

Den fjädrande enheten 25 är anordnad att fjädrande hålla masselementet i ett sådant läge att kopplingen är urkopplad. Detta sker genom att länksystemet håller friktionselementet i urkopplat läge.

I figur 3b visas centrifugalkopplingsarrangemanget när rotationshastigheten för drivaxeln 6 är i det andra hastighetsintervallet. Här påverkar centrifugalkraften masselementet så att det har förflyttats utåt så att länkarmsystemet nu påverkar friktionselementet så att kopplingen är i inkopplat läge.

I figur 3c visas centrifugalkopplingsarrangemanget när rotationshastigheten för drivaxeln 6 är i det tredje hastighetsintervallet. Här påverkar centrifugalkraften masselementet så att det har förflyttats utåt ytterligare en bit jämfört med tillståndet som visas ifigur 3b. Därigenom påverkar länkarmsystemet friktionselementet så att kopplingen är i urkopplat läge.

En annan utföringsform av överföringsarrangemanget visas i figurerna 4a-4c.

Enligt denna utföringsform innefattar överföringsarrangemanget 16 ett excentersystem 24 som är roterbart fixerat vid stödmedlet 18 och anpassat att överföra rörelser från masselementet 14 till friktionselementet 4 via det momentbegränsande medlet 12.

En yttre del av exentersystemet 24 anligger mot det momentbegränsande medlet 12. En fjädrande enhet 25' är anordnad mellan masselementet 14 och stödmedlet 18. Den fjädrande enheten 25", som exempelvis utgörs av en spirahjäder, är anpassad att utöva en väsentligen radiellt inåtriktad kraft på masselementet som beror på masselementets avstånd från drivaxeln. Den radiellt inåtriktade kraften skall balansera centrifugalkraften som masselementet är utsatt för då drivaxeln roterar. 10 15 20 8 I figur 4a visas centrifugalkopplingsarrangemanget när rotationshastigheten för drivaxeln 6 är i det första hastighetsintervallet.

Den fjädrande enheten 25' är anordnad att fjädrande hålla masselementet i ett sådant läge att kopplingen är urkopplad. Detta sker genom att excentersystemet håller friktionselementet i urkopplat läge.

I figur 4b visas centrifugalkopplingsarrangemanget när rotationshastigheten för drivaxeln 6 är i det andra hastighetsintervallet. Här påverkar centrifugalkraften masselementet så att det har förflyttats utåt så att excentersystemet nu påverkar friktionselementet så att kopplingen är i inkopplat läge.

I figur 4c visas centrifugalkopplingsarrangemanget när rotationshastigheten för drivaxeln 6 är i det tredje hastighetsintervallet. Här påverkar centrifugalkraften masselementet så att det har förflyttats utåt ytterligare en bit jämfört med tillståndet som visas i figur 4b. Därigenom påverkar excentersystemet friktionselementet så att kopplingen är i urkopplat läge.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsformer. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas.

Utföringsformerna ovan skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Centrifugalkopplingsarrangemang (2) innefattande åtminstone ett friktionselement (4) anordnat på, och anpassat att rotera tillsammans med, en drivaxel (6), en trumformad kropp (8) anordnad på, och anpassad att rotera tillsammans med, en andra axel (10), varvid friktionselementet (4) är anpassat att föras mellan ett urkopplat läge och ett inkopplat läge, i det inkopplade läget anligger friktionselementet (4) mot insidan av den trumformade kroppen (8) för att åstadkomma en koppling mellan friktionselementet (4) och den trumformade kroppen (8) för att därigenom överföra rotation från drivaxeln (6) till den andra axeln (10), k ä n n e t e c k n a d a v att centrifugalkopplingsarrangemanget (2) innefattar ett momentbegränsande medel (12) anordnat så att friktionselementet (4), i inkopplat läge, är anpassat att röra sig i en radiell riktning med avseende på drivaxeln (6) om vridmomentet mellan friktionselementet (4) och insidan av den trumformade kroppen (8) överstiger ett förutbestämt vridmomenttröskelvärde och att kopplingen därmed slirar, och att centrifugalkopplingsarrangemanget (2) innefattar åtminstone ett rörligt anordnat masselement (14) som via ett överföringsarrangemang (16) är anpassat att överföra rörelser från masselementet (14) till nämnda friktionselement (4) via nämnda momentbegränsande medel (12) så att nämnda friktionselement (4) förflyttas i radiell ledd med avseende på drivaxeln (6) för inkoppling och urkoppling av kopplingen, varvid masselementet (14) är rörligt anordnat i en väsentligen radiell riktning med avseende på drivaxeln (6) och varvid masselementets (14) rörelse är beroende av drivaxelns (6) rotationshastighet.

2. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) enligt krav 1, varvid nämnda momentbegränsande medel (12) utgörs av en spirallindad fjäder anordnad att uppta radiellt riktade krafter.

3. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) enligt krav 1 eller 2, varvid masselementet (14) och överföringsarrangemanget (16) är anpassade att påverka friktionselementet så att då rotationshastigheten är i ett första hastighetsintervall 10 15 20 25 30 lO är kopplingen urkopplad, då rotationshastigheten är i ett andra hastighetsintervall, med rotationshastigheter överstigande hastigheterna i det första hastighetsintervallet, är kopplingen inkopplad, och då rotationshastigheten är i ett tredje hastighetsintervall, med rotationshastigheter överstigande hastigheterna i det andra hastighetsintervallet, är kopplingen urkopplad.

4. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) enligt något av kraven 1-3, innefattande åtminstone ett långsträckt stödmedel (18) fixerat till nämnda drivaxel (6) och med en väsentligen radiell utsträckning, varvid nämnda friktionselement (4) är rörligt anordnat i anslutning till en yttre ände (20) av nämnda stödmedel (18).

5. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) enligt krav 4, varvid överföringsarrangemanget (16) innefattar ett länkarmsystem (22) som vid en ände (23) ärfixerat vid nämnda stödmedel (18) och som är anpassat att överföra rörelser från nämnda masselement (14) till nämnda friktionselement (4) via det momentbegränsande medlet (12).

6. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) enligt krav 4, varvid överföringsarrangemanget (16) innefattar ett excentersystem (24) som är roterbart fixerat vid nämnda stödmedel (18) och anpassat att överföra rörelser från nämnda masselement (14) till nämnda friktionselement (4) via det momentbegränsande medlet (12).

7. Centrifugalkopplingsarrangemanget (2) enligt något av föregående krav, varvid centrifugalkopplingsarrangemanget är anpassat för drivning av ett luftkonditioneringssystem (AC-system) för ett fordon.