SE442539B - Friktionskoppling - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 8100379-0 _ 2 struktionsmässiga ändringar i de till varandra passand; fjäderurtagen i de inbördes roterbara elementen eller, när konventionella urtag används, fjädrar med tlika längd.

Inget av dessa förslag är helt tillfredsställande ut ker- struktionsteknisk och kostnadsmässig synpunkt. Även om idén med tvåstegsdämpningen inte är ny är de kända metoderna för att uppnå de önskade resultaten av ett eller annat skäl inte acceptabla i tillämpningar för tung drift.

Uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en friktionskoppling med ett förbättrat tvåstegs- dämparrangemang med koaxiella fjädrar som är enklare till sitt utförande och inte kräver något ytterligare utrymme för uppnående av det önskade resultatet.

Detta och andra ändamål uppnås enligt uppfinningen med en friktionskoppling, omfattande ett nav, en på navet fäst täckanordning som har åtminstone ett urtag med åtskilda sidoväggar, en på navet monterad skiva för begränsad vridning relativt navet och täckanord- ningen, varvid skivan har åtminstone ett urtag med åtskilda sidoväggar och varvid urtaget skall befinna sig mittför urtaget i täckanordningen, elastiska organ i de mittför varandra belägna urtagen för överföring av en eftergivlig drivkraft mellan navet och skivan.

Det kännetecknande nya med denna koppling är att de elastiska organen omfattar en första elastisk del och en andra elastisk del i den första elastiska delen samt har ändpartier, att det finns ett organ på åtmins- tone den ena av sidoväggarna i täckanordningens eller skivans urtag för ingrepp med den ena av de elastiska delarna, att åtminstone ett ändparti på den ena av de elastiska delarna är beläget på avstånd från in- grepp därmed vid begränsad relativ vridning mellan skivan och täckanordningen och att åtminstone ett ändparti på den andra av de elastiska delarna ingriper med ingreppsorganet. l0 l5 20 25 30 35 8100379-0 Kort figurbeskrivning Fig l visar framifrån och delvis upp- och bortskuret en enligt uppfinningen konstruerad kopplingslamell; Fig 2 visar en sektion längs linjen 2-2 i fig l; Fig 3 visar framifrån en del av en av de i fig l vi- sade täckskivorna; Fig 4 visar framifrån en del av den i fig 1 visade, med kopplingsklossar försedda medbringarskivan; Fig 5 visar en sektion längs linjen 5-5 i fig l för att tydligare åskådliggöra de elastiska drivdonen tillhörande delar; 6 visar en sektion längs linjen 6-6 i fig l med och Fig de elastiska drivdonen borttagna; Fig 7 visar en projektion längs linjen 7-7 i fig 2 och åskådliggör läget hos delar i deras overksamma tillstånd; Fig 8 visar en mot fig 7 svarande projektion och åskådliggör det första funktionssteget; Fig 9 visar en sektion längs linjen 9-9 i fig 8; och Fig 10 visar ett diagram över ett typiskt ingångs- vridmoment som en funktion av angulärt utslag för de olika typerna av applikationer för kopplingslamellen.

Föredragen utföringsform av uppfinningen Med hänvisning till fig l och 2 är den roterande vridmomentöverförande anordningen vid en föredragen ut- föringsform en generellt med 10 betecknad, dämpad kopp- lingslamell. I normalfallet utgör kopplingslamellen 10 den drivna delen av en koppling som i ett fordons driv- lina normalt är placerad mellan en motor och en trans- mission (visas inte). Kopplingslamellen 10 har roterande vridmomentöverförande element, vilka är anslutna till varandra via en dämpenhet för att åstadkomma en efter- givlig kraftöverföring mellan de roterande elementen.

Dämpenheten behövs för att avstämma fordonets drivlina så att kritiska torsionsvibrationer flyttas ut ur motorns 10 15 20 25 30 35 8100379-0 4 och den övriga drivlinans operativa varvtalsomrâde.

I den föredragna utföringsformen innefattar e+t av kopplingslamellens 10 vridmomentöverförande element ett roterbart kopplingsnav l2 och två åtskilda, yttre täck- skivor l4. Kopplingsnavet lå har en i ett stycke därmed gjord, radiellt riktad fläns 16, varvid täckskivorna 14 är belägna på ömse sidor om flänsen 16.

Kopplingslamellens l0 andra element innefattar en roterbar stöd- eller medbringarskiva 18 med integrerade, radiellt utåtriktade armar 20. Friktions- eller kopplinga- klossar 22 är fästa på de motsatta sidorna av armarnas 20 yttersta delar. Skivan l8 är placerad i det axiella utrym- met mellan täckskivorna 14. I Kopplingsnavet 12 är på välkänt sätt fastsatt på den ingående axeln hos transmissionen (visas inte) medelst splines, och kopplingsklosarna 22 är på likaledes känt sätt placerade mellan en axiellt rörlig tryckplatta och ett axiellt stationärt, motordrivet svänghjul (visas inte).

Således är kopplingslamellen 10 fri att röra sig axiellt på den ingående axeln en bestämd sträcka men roterar all- tid med denna axel.

Det är väsentligt att dämpenheten inte bara upprät- tar drivförbindelsen mellan de roterande kopplingsele- menten utan också absorberar motorns vridmoment för att därigenom eliminra vibrationer och stötar i drivlinan.

I den föredragna utföringsformen ingår eftergivliga elle- elastiska organ omfattande en första skruvfjäder 24 och en andra skruvfjäder 26, vilken är koaxiellt anbragt i den första skruvfjädern 24. De elastiska organen består av flera i omkretsriktningen åtskilda fjädersatser som skall arbeta på samma omkretsaxel. Mittför varandra pla- cerade urtag l4a och l8a finns i täckskivorna 14 och med- bringarskivan 18 för att uppta och kvarhâlla de koaxiella fjädersatserna för kraftöverföring mellan täçkgkivorna 14 och medbringarskivan 18. Även om åtta fjädersatser visas är antalet valfritt. lO 15 20 30 8100379-0 5 I den föredragna utföringsformen finns det sekundära eller extra täckdelar för att primärt tjänstgöra som drivdon för de inre fjädrarna 26. Genom sin placering skapar emellertid de sekundära täckdelarna också ytter- ligare och förbättrad drivytarea för de yttre fjädrarna 24, såsom kommer att förklaras mera i detalj längre fram.

De sekundära eller extra täckdelarna omfattar två plana stödskivor 28, som är placerade på ömse sidor om navflän- sen 16 och innanför de primära täckskivorna 14. Nitar 30 sträcker sig genom hål i de primära och sekundära ski- vorna 14 och 28 och navflänsen 16 för hopfästning av de- larna som en enhet. De sekundära stödskivorna 28 har stan- sade urtag 28a mittför urtagen l4a och l8a.

För att väsentligen utfylla det axiella utrymmet mel- lan de sekundära stödskivorna 28 är flera plana förstär- karskivor 34 placerade på den ena sidan om medbringarski- van 18. En serie nitar 36 fixerar förstärkarskivorna 34 säkert på medbringarskivan 18 så att de arbetar som en enhet. Urtag 34a är upptagna i förstärkarskivorna 34 och är identiska med urtagen l8a i medbringarskivan 18.

Av beskrivningen hittills framgår att kopplingsnavet 12 och skivorna 14 och 28 är hopmonterade och arbetar som kopplingslamellens 10 roterande drivna del. Kopplingsla- mellens 10 roterande drivande del består av medbringar- skivan 18 och förstärkarskivorna 34.

Förutom den elastiska drivanslutninqen medelst de koaniella fjädrarna 24 och 26 finns det också en tvångs- rässig drivanslutning mellan de roterande kopplingsele- menten. Den elastiska kraftöverföringen arbetar innan den tvàngsmässiga kraftöverföringen kommer igång. Detta ås- tadkoms medelst en dödgångsanslutning, vilken gör det möjligt för de koaxiella fjädrarna 24 och 26 att arbeta innan någon direkt kraftöverföring upprättats mellan de roterande kopplingselementen. Med hänvisning till fig l åstadkoms dödgången via flera utåtriktade tänder 40 på 10 l5 20 25 30 8100379-0 D navflänsens 16 ytterperiferi och flera inåtriktade tänder 42 på insidan av medbringar- och förstärkarskivorna 18 och 34. Flänständerna 40 befinner sig i obelastat till- stånd i ett läge mittemellan och på lika avstånd från skivtänderna 42. Avståndet mellan tänderna är dimensio- nerat för att medge begränsad relativ vridrörelse mellan navet l2 och skivorna 18 och 34, varunder de koaxiella fjädrarna 24 och 26 arbetar på avsett vis, dvs absorbe- rar eller eliminerar överföring av stötlaster och tor- sionsvibration i drivlinan och upprättar den inledande elastiska drivanslutningen mellan de roterande kopplings- elementen innan tänderna 40, 42 kommer till tvångsmässigt drivingrepp med varandra.

För att såsom visas i fig l medge den begränsade vrid- rörelsen mellan kopplingsnavet 12 och skivorna 18 och 34 finns det i omkretsriktningen långsträckta slitsar 44 i skivorna 14 och 28, in i vilka slitsar nitarnas 36 mot- satta huvuden sträcker sig. Slitsarna 44 lämnar det nöd- vändiga spelrummet för nithuvudena när de koaxiella fjäd- rarna 24 och 26 komprimeras för att åstadkomma den elas- tiska drivanslutningen eller för att absorbera stötar och vibrationer i fordonets drivlina.

Med speciell hänvisning till den elastiska drivan- slutningen eller kraftöverföringen är de axiellt mittför varandra placerade urtagen i de yttre och inre skivorna L4 och 28 och skivorna l8 och 34 placerade symmetriskt på avstånd från varandra i omkretsriktninqen intill nav- flänsens periferi. Urtagen l4a i de yttre täckskivorna 14 har förutom att ha liknande form som urtagen 28a i de inre stödskivorna dessutom korta, inåtriktade, bågformigi läppar 46 som sträcker sig mot varandra. Läpparna 46 är nära anpassade till de yttre fjädrarnas 24 ytterdiameter och tjänar till att kvarhålla de koaxiella fjädersatserna i de mittför varandra placerade urtagen.

Som bäst framgår av fig 5 arbetar båda fjädrarna 24 10 15 20 25 30 8100379-0 7 och 26 på samma axel och är de så placerade att de drivs av sidoväggarna l4b och 28b hos de yttre och inre skivor- nas 14 och 28 urtag l4a och 28a. Genom placeringen av skivorna och fjädrarna står de i omkretsriktningen åt- skilda ändväggarna l4b och 28b i båda skivorna l4 och 28 i konstant drivanliggning mot båda fjädrarna 24 och 26.

Pâ grund av den inre fjäderns 26 mindre diameter står emellertid de motsatta ändväggarna 28b hos de inre stöd- skivornas 28 urtag 28a i drivanliggning endast mot de inre fjädrarnas ändar.

En väsentlig fördel ligger i att anordna en sekundär täckanordning i ett arrangemang av den beskrivna typen med koaxiella dämpfjädrar. Den sekundära täckanordningen skapar inte bara en idealiskt placerad, plan drivytarea, dvs sidoväggarna 28b, för de inre fjädrarnas ändar utan skapar dessutom ytterligare drivytarea för de yttre fjäd- rarnas ändar.

Axiellt utrymme är av yttersta vikt och är mycket begränsat i kopplingar för tunga fordon. Det är svårt att skapa ytterligare drivarea för fjädrarna genom att bara öka tjockleken hos de primära täckskivorna eftersom i de flesta fall kopplingsaggregatets längd bestäms av fordonstillverkaren och inte utan svårighet kan ändras.

Genom att befintliga dämpfjädrar utsätts för större last på grund av ökning av motorernas vridmoment måste andra åtgärder än ökad skivtjocklek vidtas så att ökade påkänningar inte uppstår vid kritiska ställen, dvs vid urtaqens ändväqgar och fjäderändarna. Detta skulle kunna resultera i skador på delarna och alltför snabbt kopp- lingshaveri.

Dessutom är tillverkningsprocedurerna sådana att det vid framställningen av urtagen i de yttre täckski- varna är praktiskt taget omöjligt att åstadkomma en exakt fyrkantig eller plan ändyfa ïï: lclvanllgqning mot de yttre fjïdrarnas ändar. Det är känt att ju större drivyta för fjäderändarna som åstadkoms desto bättre blir -. ~._.._...._..._...._._.__. -V 10 15 20 25 30 8100379-0 8 lastfördelningen och därmed systemets vridmomentkapaci Den verkliga drivarea som föreligger i detta fallet vi~ sas tydligast i fig 6 och består av väsentligen halvmån- formiga partier l4b. I det nuvarande arrangemanget med koaxiella fjädrar är den drivytarea, som borde vara tillgänglig för anliggning mot och drivning av de yttre fjädrarnas ändar, inte den allra bästa. Föreliggande upp» finning medför en förbättring i detta avseende genom p;a- cering av de tunna sekundära stödskivorna 28 innanför de primära täckskivorna 14. Genom detta arrangemang är de sekudnära stödskivorna 28 så placerade att ändväggarna 28b, såsom visas i fig 5, befinner sig mittför den mindre inre fjäderns 26 skruvparti. Således är tjockleken hos de" sekundära stödskivorna 28 dimensionerad och placerad för att skära den mindre inre fjädern 26 tvärs över väsentli- gen hela diametern hos dessa fjädrars 26 ändpartier för att därigenom skapa en idealisk fyrkantig anliggningsyta för de inre fjädrarnas ändar. En ytterligare fördel med denna konstruktion är att anliggnings- och drivytan på ändväggarna 28b hos de inre stödskivornas 28 urtag 28a är placerade i ett läge för ingrepp med och därigenom skapa en andra kontakt eller drivpunkt för de yttre fjäd- rarnas 24 ändar och på så sätt skapa ytterligare drivarea för de yttre fjädrarna.

Föreliggande uppfinning anvisar en tvåstegsfunktíon för koaxiellt anordnade dämpfjädrar 24, 26 där olika dämpkarakteristikor erbjuds för att klara krav som är speciellt lämpade för användning i fordon med motorer med högt vridmoment. Kraven är att en mjuk eller svag initialkarakteristika skall byggas in i kopplingen för att dämpa skrammel, stötar och vibrationer i kopplinger och en hård eller styv karakteristika för stora laster för att klara toppstötmoment och överföra stora laster.

I den föredragna utföringsformen finns det organ i 34a För ingrepp med de inre fjädrarna skivurtagen Lßa, Bh för att uppnå den önskade tvåstegsfunktionen. [ngrep;»« 10 15 20 25 30 35 8100379-0 s» organen omfattar inåtriktade utskott l8c och 34c på i omkretsriktningen åtskilda, tryckmottagande sidoväggar l8b och 34b hos skivorna 18 och 34. Utskotten l8c och 34c är placerade mitt på sidoväggarna l8b och 34b och bildar två tryckmottagande ytor på varje sidovägq l8b och 34b som är belägna på motsatta radiella sidor om ut- skotten l8c, 34c. Således sträcker sig utskotten l8c och 34c ett kort stycke inåt från sidoväqgarna l8b och 34b för att därigenom begränsa närliggande urskärningar på ömse sidor om utskotten l8c och 34c. De utskurna par- tierna skall befinna siq mittför de yttre fjädrarnas 24 skruvsektioner men är normalt belägna på ett förut- bestämt avstånd från fjäderändarna i kopplingslamellens neutrala eller overksamma läge. Avståndet i omkretsled hos väggarnas l8b och 34b tryckytor relativt tryckytorna på utskotten l8c och 34c är valt för att uppnå varje önskat värde av begränsad relativ vridrörelse som krävs mellan täck- och stödskivorna 14 och 28 och medbringar- och förstärkarskivorna 18 och 34 för det första funktions- steget.

Av beskrivningen hittills framgår att skivorna 18 och 34 har urtag l8a och 34a med sidoväggar l8b och 34b med primära och sekundära tryckytor som är utformade för att uppnå den önskade tvåstegsfunktionen. Dessa tryckytor, dvs ändväggarna l8b och 34b och utskotten l8c och 34c, kan lätt modifieras för att variera lastförhållandena för att klara vilket antal steg eller lastfordringar som helst. Exempelvis kan alternerande eller andra valda ur- tag i plattorna 18 och 34 vara konstruerade på liknande sätt som urtagen 28b i stödskivorna 28 (utan utskott l8c, 34c), så att last/utslagskurvan i kopplingslamellen 10 ändrar sig i det första funktionssteget. Således kan man åstadkomma vilken storlek på tryckytorna som helst för att ge olika grader eller steg av last i det första funk- tionssteget. Det må också påpekas att i vilken av dessa tillämpnínqar som helst är samtliga fiädrar fortfarande 10 15 20 25 30 35 8100379-0 10 något förspända i tillhörande urtag. Det är också känt att urtagen måste väljas för att bibehålla kopplingsla- mellan l0 balanserad.

Som ett exempel är såsom bäst framgår av fig ö och 9 utskotten l8c och 34c och ändväggarna l8b och 34b så utformade att endast de inre fjädrarna 26 arbetar när skivorna 18 och 34 vrider sig relativt skivorna lá och 28 en vinkel "a" i motsatta riktningar från det visade neutrelläget. vinkeln "e" är lika med 1030' 1 i fig 7 rörelse. När skivorna l8 och 34 förflyttar sig “a“ åt höger enligt fig 8 förflyttar sig utskot- relativ vinkeln ten l8c och 34c en sträcka "x" relativt skivorna l4 och 28 åt höger enligt fig 9. Under denna rörelse aktiveras de inre fjädrarna 26 genom hoptryckning mellan tryckytor- na på utskotten l8c och 34c och motsatta tryckytor på stödskivornas 28 urtag 28b och de yttre fjädrarnas än- dar rör sig fritt in i de utskurna partierna på ömse sidor därom. Om ytterligare vridmoment utövas och re- lativrörelsen överstiger vinkeln "a" i endera riktningen kommer det andra steget i funktion när de yttre fjädrar- na 24 fångas upp av sidoväggarna l8b och 34b och båda fjädrarna 24 och 26 befinner sig nu i läge för att ar- beta parallellt och uppta last.

Som nämnts tidigare är båda fjädrarnas längd väsent- ligen lika stor och så vald att de i deras inaktiva el- ler fria tillstånd är något förspända. De yttre fjädrar- na 24 är förspända mellan de tryckmottagande ytorna på ändväggarna l4b och 28b och de inre fjädrarna 26 mellan de tryckmottagande ytorna på utskotten l8c och 34c. Det må dessutom påpekas att i detta inaktiva tillstånd, så- som visas i fig 7, befinner sig de motsatta tryckmotta- gande ytorna på sidoväggarna l4b och 28b och utskotten l8c och 34c mittför varandra och befinner sig därför lika mycket från varandra. Eftersom dessa är ingreppsytorna för fjäderändarna har båda fjädrarna normalt sina ändpar- tier inriktade i samma plan. Avståndet mellan de tryckmot- tagande ytorna eller kort tryckytorna hos utskotten l8c och 34c och närliggande sidoväggar l8b och 34b bestämmer 10 15 20 25 30 8100379-6 ll storleken på det torsionsspel som föreligger i det först: torsionsområdet. Således befinner sig tryckytorna på si doväggarna l8b och 34b på ett större avstånd från varm:L~ än tryckytorna på utskotten l8c och 340 för att uppnå ff* önskade resultatet.

' I fig l0 visas som nämnts ett diagram över vridmo- mentet som en funktion av utslaget vid olika kopplings~ lameller, närmare bestämt en stel kopplingslamell utan tryckfjädrar, en konventionell 30 kopplingslamell med koaxiella dämpfjädrar och kopplíngslamellen 10 enlig. uppfinningen med tvâstegsdämpning med olika lastmodifie- ringar i det första steget. De olika lasttillstånden âstadkoms genom ändring av antalet urtag l8a och 34a med utskott l8c och 34c. I exempel l har alla åtta ur- tagen l8a och 34a utskott. I exempel 2 har endast fyra urtag utskott. Exempel 3 har inga utskott med friktion eller hysterisis mellan stödskivorna 28 och närliggande skivor 18 och 34. I exempel 4 var samtliga åtta urtag l8a och 34a konstruerade utan utskott, dvs identiska med urtagen 28a i stödskivorna 28.

Av det ovanstående framgår tydligt att uppfinning anvisar en tvåstegsdämpare med koaxiella dämpfjädrar, vilken dämpare på enkelt sätt kan konstrue- ras för ändring av utslaget mellan inbördes vridbara kopplingselement. En ytterligare fördel är att uppfin- ningen anvisar en tvâstegsdämpare som inte kräver något föreliggande ytterligare utrymme och därför enkelt kan installeras i en befintlig koppling med sliten eller skadad lamell.

Dessutom skulle tvåstegsfunktionen kunna åstadkommas med elastiska organ i form av en eller flera homogena eller rörformiga hylsdelar och/eller genom val av delar med större eller mindre styvhet för ändring av koppling- ens vridmomentkapacitet.

Uppfinningen får givetvis inte anses begränsad till den visade och beskrivna utföringsformwn utan kan modi- fieras på många sätt inom ramen för det begärda patent- skyddet.

Claims (7)

1. 0 15 20 25 30 35 8100379-0 12 PATENTKRAV l. Friktionskoppling, omfattande ett nav (l2), en på navet fäst täckanordning (14) som har åtminstone ett urtag (l4a) med åtskilda sidoväggar (l4b), en pà navet monterad skiva (18) för begränsad vridni^f rela- tivt navet (12) och täckanordningen (l4), varvid skivan (18) har åtminstone ett urtag (l8a) med åtskilda sii0~ väggar (l8b) och varvid urtaget skall befinna sig mitá~ för urtaget (l4a) i täckanordningen (14), elastiska organ (24, 26) i de mittför varandra belägna urtagen (l4a, l8a) för överföring av en eftergivlig drivkraft mellan navet (12) och skivan (18), k ä n n e t e c k - n a d därav, att de elastiska organen omfattar en första elastisk del (24) och en andra elastisk del (26) i den första elastiska delen samt har ändpartier, att det finns ett organ (l8c) pà åtminstone den ena av sidoväg- garna (l4b, l8b) i täckanordningens (14) eller skivans (18) urtag (l4a, l8a) för ingrepp med den ena (26) av de elastiska delarna (24, 26» att åtminstone ett änd- parti på den ena (26) av de elastiska delarna (24, P6) är beläget på avstånd från ingreppsorganet (l8c) och är förbart till ingrepp därmed vid begränsad relativ vridning mellan skivan (18) och täckanordningen (14) och att åtminstone ett ändparti på den andra av de elas- tiska delarna ingriper med ingreppsorganet (l8c).

2. , Friktionskoppling enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att ingreppsorganet har ett ut- skott (l8c).

3. Friktionskoppling enligt krav 2, t e c k n a d därav, att ingreppsorganet har ett andra utskott (34c), att utskotten har åtskilda tryckytor, k ä n n e - och att tryckytorna (l8c, 34c) och sidoväggarna (l4b) i täckanordningens (14) urtag (l4a) är belägna lika långt från varandra.

4. Friktionskoppling enligt krav 3, t e c k n a d därav, att sidoväggarna (l8b) i skivans k ä n n e - 10 15 8100379--0 13 (18) urtag (l8a) har tryckytor (l8c) som är belägna på större avstånd från varandra än avståndet mellan utskottet och tryckyterna på sidøväggarna (l4b) i täck» anordníngens (14) urtag (l4a).

5. Friktionskoppling enligt något av krav l-4, att de elastiska delarte 26). krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, är lika långa skruvfjädrar (24, k ä t e c k n a d därav, att den yttre skruvfjädern (24)

6. Friktionskoppling enligt n n e - är förspänd mellan täckanordningens (14) sidoväggar (l4b) utskøttets (l8c) tryckytor. och den inre skruvfjädern (26) är förspänd mellan k ä n n e - (l8b) i skivans (18) urtag (l8a) i obelastat tillstånd är ur ingrepp

7. Friktionskoppling enligt krav 4, t e c k n a d därav, att sidovägqarna med ändpartierna på den yttre skruvfjädern (26).