CZ6926U1 - Spojková jednotka pro spojku používanou u vozidel - Google Patents

Description

Technické řešení se týká spojkové jednotky pro spojku používanou u vozidel, se spojkovým kotoučem a spojkovým tělesem, kde spojkový kotouč je pohyblivý vůči spojkovému tělesu a tím ovlivňuje třecí sílu spojky, spojkové těleso má minimálně tři náběhové rampy a spojkový kotouč má shodný počet protiramp, jako je počet náběhových ramp.

Dosavadní stav techniky

I

U motorových vozidel nelze přenášet výkon hnacích agregátů přímo na hnací kola. U spalovacích motorů je to způsobeno tím, že použitelný kroutící moment se začne vyvíjet teprve až od určitého počtu otáček, a navíc točivý moment motoru nepostačuje při rozjezdu vozidla nebo při zdolávání stoupání. Točivý moment a otáčky motoru je tedy nutno přizpůsobit pomocí převodu jízdním odporům a požadovanému rozsahu rychlostí vozidla. Tyto požadavky u motocyklů přebírá např. řadící ústrojí a pohon kola. Jako doplněk k tomu je potřebná spojka, která ovlivňuje vyrovnání otáček mezi motorem a převodovým ústrojím. Spojka tedy působí jako měnič otáček.

Při provozu motocyklu se často může stát, že při řazení převodu směrem dolů dojde k tzv. značkování zadního kola. Tím se rozumí zablokování zadního kola při zařazení nižšího převodového stupně.

Jsou známy tzv. anti-hoppingové spojky (katalog náhradních dílů '96 firmy Ducatí, spojka pro Ducatí 916 Racing), kde se značkování zadního kola při řazení převodu směrem dolů zabrání tím, že jsou navrženy náběhové plošky, které snižují přítlak spojkových lamel v závislosti na zatížení. Např, při ubrání plynu může tímto hnací zadní kolo zmenšit přítlačnou sílu. Zvláště je to citelné při řazení směrem dolů. V tomto případě je odpor motoru při řazení menší a otáčky nabíhají s určitou časovou prodlevou. Ve výše popsaném případě anti-hoppingové spojky jsou upraveny tři náběhové plošky, které jsou v kontaktu se třemi protiploškami. Jakmile se vytvoří brzdný moment, přibližně při řazení směrem dolů, může se spojkový kotouč posunout na kontaktní plošky proti spojkovému tělesu, čímž se zmenší přítlačná síla.

Nevýhoda těchto náběhových plošek spočívá v tom, že před posunutím spojkového kotouče proti spojkovému tělesu je třeba nejprve překonat statický třecí odpor u kontaktních plošek, přičemž následně je smykové tření odpovědné za hodnotu, o kterou se spojkový kotouč zvedne. Jak je známo, součinitel tření je za klidu menší než u smykového tření, je tedy potřebný tzv. moment utržení z klidu, aby se umožnil pohyb spojkového kotouče. To představuje určitý prvek nebezpečnosti, neboť se ukázalo že velikost tohoto potřebného momentu utržení z klidu se konstrukčně obtížně nastavuje a je závislý na mnoha faktorech. Jsou to zejména faktory jako např. chod, stav opotřebení, přesnost povrchu kontaktních plošek atd. Dále mají v souhrnu kontaktní plošky poměrně velkou dosedací plochu, existují-li např. tři takovéto plošky. To rovněž

-1CZ 6926 Ul zvyšuje potřebný moment utržení z klidu.

Z hlediska technického zhotovení je velmi obtížné kontrolovat výše uvedené faktory tak, aby u každé spojky byl stejný moment utržení z klidu. To vše vytváří u řidičů závodních motocyklů, kteří používají pokaždé novou spojku, určité riziko. Navíc i u nezávodního použití se může stát, že se moment utržení z klidu pod vlivem vnějších faktorů - opotřebení apod. - mění v průběhu provozu motocyklu, takže může nepříznivě ovlivnit bezpečnost jízdy. Také spojku od spojky se může moment utržení z klidu odlišovat, což komplikuje velkosériové použití.

Podstata technického řešení

Technické řešení si klade za úkol vytvořit spojkovou jednotku pro vozidla, zvláště pak pro motocykly, která zaručuje vysokou bezpečnost při přeřazení na nižší převodový stupeň, která odstraňuje tzv. značkování zadního kola a která zaručuje optimální přesnost opakování při činnosti spojky.

Tento úkol je řešen v nezávislých nárocích na ochranu. Závislé nároky poskytují výhodné formy provedení a další rozvinutí technického řešení.

V souladu s předmětem řešení je navržena spojková jednotka pro vozidla, zejména pro motocykly, která může mít spojkový kotouč a spojkové těleso, přičemž spojkový kotouč může být vůči spojkovému tělesu radiálně a axiálně pohyblivý a tím může ovlivnit snížení třecí síly spojky. Dále může být třecí spojka podle tohoto technického řešení opatřena náběhovými rampami na spojkovém tělesu a protirampami na spojkovém kotouči, přičemž styk mezi náběhovou rampou a protirampou se uskutečňuje přes kuličku.

Použitím kuličky mezi náběhovou rampou a protirampou může být kontaktní plocha mezi spojkovým tělesem a spojkovým kotoučem minimalizována. To vede k tomu, že prakticky již nedochází k žádnému momentu utržení z klidu. To vede dále k tomu, že lze dosáhnout vysoké opakované přesnosti při činnosti spojky. Dále je vznikající oděr mezi spojkovým kotoučem a spojkovým tělesem minimální, neboť vzájemně se dotýkající plošky jsou minimalizovány.

Navíc lze použitím kuliček konstrukčně velmi přesně určit, kdy se spojkový kotouč nadzvedne od spojkového tělesa. To vše závisí mimo jiné také na tom, že rozdíl mezi statickým a smykovým třením již nemůže negativně ovlivňovat prokluz spojky.

V souladu s výhodným provedením předloženého technického 7 řešení jsou v náběhových rampách a v protirampách vytvořeny drážky, ve kterých se zmíněná kulička může pohybovat. Tím se umožní, že mezi spojkovým kotoučem a tělesem spojky vznikne pouze valivé tření, přičemž jak je známo, je koeficient valivého tření mnohem nižší než u statického tření.

Navíc lze předem daným náběhovým úhlem náběhových ramp resp. protiramp konstrukčně velmi přesně určit, od kterého brzdného momentu dochází ke zvednutí spojkového kotouče. Tímto způsobem lze velmi snadno konstrukčně realizovat spojky, které mají pro rozdílné požadavky rozdílné počáteční brzdné momenty pro zdvihnutí spojkového tělesa. Jak již bylo uvedeno výše, lze použitím

-2CZ 6926 Ul kuliček dosáhnout mimořádně vysoké opakované přesnosti spojky. V souladu s předloženým řešením je dále možno používat náběhové rampy resp. protirampy, které při akceleračním momentu nadzdvihnou spojkový kotouč od spojkového tělesa. Toho lze např. docílit tím, že náběhový úhel těchto ramp je natočen o 90’ vzhledem k výše uvedeným rampám. Tím se u převodového ústrojí dosáhne měkčího spojení při řazení směrem nahoru. Díky tomuto dodatečnému opatření je spojení jak při řazení nahoru, tak i směrem dolů odtlumeno. Dokonce i když spojka zapadne, je tím vyloučeno její zpětné uzavření.

Samozřejmě by bylo možné pomocí vhodné úpravy vodicích drážek pro kuličky dosáhnout toho, že se přibližně při akceleračním momentu třecí síla spojky dále zvětší tím, že akcelerační moment je využit k tomu, že spojkové ocelové kotouče jsou na spojkové unášecí kotouče více přitlačeny. Toho lze dosáhnou přibližně tím, že se drážkový uzávěr náběhových ramp prodlouží nebo zcela odpadne. Totéž platí i pro drážkový uzávěr protiramp.

Dále je možno opatřit drážku polokruhovým průřezem tak, že kulička je v ní vedena. Totéž může platit i pro protirampy.

Dále lze navíc opatřit drážku náběhové rampy a protirampy drážkovým uzávěrem rampy a protirampy, přizpůsobeným tvaru kuličky.

Také lze podle předmětu technického řešení dále opatřit náběhovou rampu dorazovou plochou, která při vzniku akceleračního momentu přijde do styku s protiplochou spojkového tělesa a tím přenese hnací síly.

Výhodně je náběhový úhel vzhledem ke směru otáčení spojkové skříně skloněn a uspořádán pro zajištění axiálního pohybu spojkového kotouče při vzniku akceleračního momentu směrem od spojkového tělesa nebo směrem ke spojkovému tělesu.

Dále je možno omezit radiální a axiální pohyb spojkového kotouče při působení brzdného momentu ve směru od spojkového tělesa pomocí čepů, které přijdou do styku s vnitřní plochou podlouhlých otvorů spojkového kotouče.

To lze aplikovat i v případě akceleračního momentu, pokud je to navrženo (viz výše).

Dále je nutno poznamenat, že místo drážek v náběhové rampě a protirampě lze samozřejmě provést i jiná mechanická opatření za účelem vedení kuličky tak, aby se převáděl kroutící moment na axiální pohyb spojkového kotouče směrem od spojkového tělesa. Zejména by například mohla kulička běžet v odpovídajícím vedení bočně na rampě. Dále je možno pro jeden pár náběhová rampa - protirampa použít více kuliček, je-li to účelné. Tak je tedy možno např. vytvořit šest párů náběhových ramp a protiramp. Spojkový kotouč a spojkové těleso mohou být vyrobeny z hliníkové slitiny, zejména je možno tyto části vyrobit z Ergalu. Hliníková slitina, resp. materiál Ergal lze k tomu galvanicky zpracovat. Kulička, resp. kuličky, které se mohou používat, mohou být z oceli. Samozřejmě lze použít i jiné účelné materiály.

-3CZ 6926 Ul

Pomocí výše uvedené, výhodné třecí spojky resp. rozdělením spojkové jednotky na dvě části lze zkonstruovat optimální antihoppingovou spojku řízenou otáčivým momentem, která má velmi vysokou přesnou opakovatelnost při řazení a zejména se dosáhne značného zvýšení jízdní bezpečnosti, zvláště při řazení v zatáčkách. Vedle těchto příznivých efektů dojde též k prodloužení životnosti spojky, neboť vznikají menší třecí síly. Přirozeně se tím může zvýšit jízdní komfort, neboť při řazení převodového ústrojí jak nahoru, tak i dolů je převod prostřednictvím spojky tlumen, což zejména v oblastech brzdění snižuje značkování zadního kola.

Na tomto místě je nutno rovněž zmínit, že snížení třecí síly spojky pomocí výše uvedených opatření lze provést v rozsahu 0 až 100 %. Snížení třecí síly na nulu se však nejeví jako účelné (spojka by běžela naprázdno), protože by to vedlo k prodlevě v procesu spojování.

Přehled obrázků na výkresech

V dalším textu se popisují příklady výhodného provedení spojky podle tohoto technického řešení, doprovázené schematickými obrá zky, které uka zují:

obr. 1 řez spojkové jednotky, obr. 2 pohled shora na spojkové těleso, obr. 3 pohled shora na spojkový kotouč.

Příklady provedení

Na obr. 1 je znázorněna v částečném řezu rotační symetrická spojková jednotka 1. Spojková jednotka 1 má spojkový kotouč 2 a spojkové těleso 2· Spojkový kotouč 2 a spojkové těleso 2 jsou uloženy ve spojkové skříni 4. Spojkové těleso 3 má dále čepy 5, které jsou přes spirálovou pružinu 6 v kontaktu s přítlačným kotoučem 2 spojky.

Přítlačný kotouč 7 spojky může sestávat z hliníkové slitiny, přičemž je uspořádáno čepové vedení 8, vytvořené jako jeden kus s přítlačným kotoučem 2 spojky. Tím odpadá potřeba zvláštní vodicí vložky. Materiál čepu 5 může být titan. Dále může být namísto znázorněného stupně v místě styku čepu 5 se spojkovým tělesem 2 měkce vybíhající poloměr, aby se v tomto místě zmenšil vrubový účinek.

Mezi spojkovou skříní 4 a spojkovým kotoučem 2 jsou uspořá- / dány spojkové přítlačné kotouče 9 a spojkové unášecí kotouče 10. Spojkové unášecí kotouče 10 mají výběžky 11, které mohou zasahovat do odpovídajících otvorů spojkové skříně 4.

Pomocí odpovídajícího ozubení 13 (viz obr. 2) je spojkové těleso 2 spojeno s neznázorněnou vstupní hřídelí převodovky. Spojková skříň 4 je spojena přímo, nebo přes mezikolo, s klikovou hřídelí motoru, takže se na spojkovou skříň 4 přenáší příslušné otáčky klikové hřídele. Spojková skříň 4. unáší pomocí otvorů 12 spojkové unášecí kotouče 10 a uvádí je do odpovídajícího otáčivého pohybu. V zasunutém stavu spojky, tzn. když neznázorněná tlačná tyč nepůsobí na válec unašeče, vyvíjí se pomocí spirálových

-4CZ 6926 Ul pružin 6 odpovídající přítlačná síla mezi spojkovými přítlačnými kotouči 9. a spojkovými unášecími kotouči 10. Tím se přenáší otáčivý pohyb spojkových unášecích kotoučů 10 na spojkové přítlačné kotouče 9, které jsou přes vnitřní ozubení 14 ve spojení s vnějším ozubením 15 spojkového kotouče 2. Tím se přenáší otáčivý pohyb spojkových přítlačných kotoučů 9 na spojkový kotouč 2. Ve vysunutém stavu spojky se pomocí uvedené tlačné tyče redukuje přítlačná síla spirálové pružiny 6. na nulu, takže spojkové unášecí kotouče 10 běží v podstatě volně.

Dále je uspořádána talířová pružina 33, která udržuje spojkový kotouč 2 proti spojkovému tělesu 3 a jejíž předpětí se při náběhu spojkového kotouče 2 musí překonat. Volbou předpětí talířové pružiny 33 a náběhového úhlu je možné podstatně ovlivňovat spínací chování.

Přeje-li si nyní řidič přeřadit dolů, vytáhne úplně spojku, takže dojde k v podstatě volnému pohybu spojkových unášecích kotoučů 10.. Následkem toho nejsou spojkové přítlačné kotouče 9. již unášeny, takže spojkový kotouč 2 a tím spojkové těleso 2 již nejsou poháněny. Ponechá-li nyní řidič spojku po přeřazení na menší převodový stupeň volnou, vyvine motor před příslušným přidáním plynu brzdící moment popř. zpětný kroutící moment, neboť se motor urychluje na vyšší počet otáček. Při obvyklém spojení jednodílnou spojkovou jednotkou 1 to může vést k výše uvedenému značkování zadního kola. Tomuto značkování se však může účinně a vysoce reprodukovatělně zamezit pomocí následujících opatření.

Spojkové těleso 2 proto má alespoň tři náběhové rampy 16. Tyto náběhové rampy 16 mají vždy jednu drážku 17 náběhové rampy 16. Do drážky 17 náběhové rampy 16 je zaveden kužel 18, který je ve styku s drážkou 19 protirampy 20, vytvořenou v protirampě 20. Protirampa 20 je vytvořena naproti náběhové rampě 16 na spodní straně spojkového kotouče 2 (budiž poznamenáno, že polohové údaje neodpovídají poloze zamontování). Drážka 17 náběhové rampy 16 a drážka 19 protirampy 20., které mohou mít shodný náběhový úhel, jsou uspořádány na náběhové rampě 16 a na protirampě 20 tak, že při vzniku zpětného kroutícího momentu, popř. brzdícího momentu při přeřazení dolů, způsobují axiální a radiální pohyb spojkového tělesa 2· Pohyb spojkového tělesa 2 nastává pomocí ramp 16., 20 po spirále. Tak se otáčivý pohyb spojkového tělesa 2 přemění v jeho axiální zdvihnutí. Otáčivý pohyb spojkového kotouče 2 je v tomto provedení omezen čepy 5, které přicházejí do styku s vnitřní plochou odpovídajícího podlouhlého otvoru 22. Výsledný axiální pohyb je přitom dimenzován tak, že při existenci brzdícího momentu nastane řízené zmenšení přitlačovací síly a tím přenášitelné třecí síly, čímž se dosáhne prokluzování spojky, které je řízeno kroutícím momentem.

Poté, co se brzdící moment motoru popř. zpětný kroutící moment motoru znovu změní na zrychlovací moment, otočí se spojkový kotouč 2 znovu zpět a způsobí uzavření spojky, takže může být přenášena potřebná síla. Přitom přichází dosedací plocha 22. protirampy 20 do styku s protiplochou 24 spojkového tělesa 2 ^a může vyvinout potřebný přenos síly. Spojková skříň 4 dále má kroužek

25. který přidržuje lamely 26 spojkové skříně 4 proti odstředivé síle, působící při rotaci.

-5CZ 6926 Ul

Spojkové těleso χ má dále dosedací prstenec 27, který je ve styku s nejspodnějším spojkovým přítlačným kotoučem 9. Dále by mohl také, podle použité konstrukce, dosedat na spojkový unášecí kotouč 10.

Ve spodním okraji drážky 17 náběhové rampy 16 je drážkový uzávěr 31, který v klidovém stavu přijímá kuličku 18. Totéž platí i pro drážkový uzávěr 32 v protirampě 20, který je navržen na horním konci drážky 19 protirampy 20.

Na obr. 2 je ukázán půdorysný pohled shora podle znázornění ,, na obr. 1. Zde je navrženo šest náběhových ramp 16, přičemž jsou příkladně zobrazeny čtyři kuličky 18 ve své výchozí poloze. Drážky 17 náběhové rampy 16 mají v místech, kde budou dosedat kuličky ·

18. svoje nejnižší body v dané rovině zobrazení.

Dále je zde zobrazeno šest čepů 5, které mají vnitřní závit 28. Do těchto vnitřních závitů 28 lze nasadit šrouby 29 pro připevnění talířové pružiny 30 pro spirálovou pružinu 6 (viz obr.

1).

Při vzniku zpětného kroutícího momentu, resp. brzdného momentu, by se spojkový kotouč 2 otáčel ve směru hodinových ručiček proti nepohybujícímu se spojkovému tělesu X, čímž spojkový kotouč 2 naběhne na náběhových rampách 16 přes kuličky 18 a protirampu 20 a tím se vůči spojkovému tělesu χ posune nahoru, vykonávaje otáčivý pohyb. Tím se kuličky 18 v drážce 17 náběhové rampy 16 mohou pohybovat resp. odvalovat, takže nakonec vznikne valivé tření.

Na obr. 1 je zobrazen stav spojky, kdy právě vznikl zpětný kroutící moment a spojkový kotouč 2 se již trochu pootočil nahoru tak, že může dojít k řízenému prokluzu spojky. Kulička 18 se již, jak je naznačeno na obr. 1, posunula poněkud nahoru po náběhové rampě 16, resp. poněkud se po ní odvalila. Obráceně to platí pro protirampu 20., přičemž se kulička 18 posunula odpovídajícím způsobem po protirampě 20 směrem dolů.

Na obr. 3 je zobrazen spojkový kotouč 2 v pohledu zdola (ve vztahu k obr. 1). Spojkový kotouč 2 má na vnějším obvodu vnější ozubení 15. Dále je vyobrazeno šest protiramp 20, které jsou opatřeny drážkou 19 protirampy 20. Mezi protirampami 20 jsou uspořádány podlouhlé otvory 22, které při otáčení spojkového kotouče 2 nahoru přes vnitřní plochu 21 přijdou do styku s čepy

5. Vnitřní plocha 21 tímto ohraničuje otáčivý pohyb spojkového kotouče 2, a tím i záběr spojky. Samozřejmě lze spojku provést tak, pokud by to plnilo svůj účel, že při ukončení otáčení spojkového kotouče 2 (dosažením styku s vnitřní plochou 21 podlouhlého otvoru 22.) nastane chod spojky naprázdno.

Na obr. 3 je náběhový úhel protirampy 20 zvolen tak, aby např. při pohledu na horní protirampu 20 vlevo byl nejhlubší bod drážky 19 protirampy 20 a vpravo nejvyšší bod (v dané rovině zobrazení).

Dále je třeba podotknout, že spojkový kotouč 2. je z jednoho kusu, totéž platí i pro spojkové těleso 3, přičemž čep 5 je přišroubován odděleně ke spojkovému tělesu χ a lze k němu

Claims (10)

1. Spojková jednotka pro spojku používanou u vozidel, se spojkovým kotoučem (2) a spojkovým tělesem (3), kde spojkový kotouč (2) je pohyblivý vůči spojkovému tělesu (3) a tím ovlivňuje třecí sílu spojky, spojkové těleso (3) má minimálně tři náběhové rampy (16) a spojkový kotouč (2) má shodný počet protiramp (20), jako je počet náběhových ramp (16), vyznačující se tím, že náběhové rampy (16) obsahují právě jednu kuličku (18), která je ve styku s odpovídající protirampou (20).

2. Spojková jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že velikost náběhového úhlu náběhové rampy (16) a protirampy (20) je stanovena v závislosti na otáčivém momentu, od kterého se má snižovat třecí síla spojky.

3. Spojková jednotka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že náběhový úhel je vzhledem ke směru otáčení spojkové skříně (4) skloněn a uspořádán pro zajištění axiálního pohybu spojkového kotouče (2) při vzniku brzdného momentu směrem od spojkového tělesa (3).

4. Spojková jednotka podle nároku laž3, vyznačující se tím, že náběhová rampa (16) je vytvořena s drážkou (17) s půlkruhovým průřezem.

5. Spojková jednotka podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že protirampa (20) je vytvořena s drážkou (19) s půlkruhovým průřezem.

6. Spojková jednotka podle nároku 1 až 5, vyznačující se tím, že náběhová rampa (16) má dorazovou plochu (23), která při vzniku akceleračního momentu přichází do styku s protiplochou (24) spojkového tělesa (3).

7. Spojková jednotka podle nároku 1 až 6, vyznačující se tím, že náběhový úhel je vzhledem ke směru otáčení spojkové skříně (4) skloněn a uspořádán pro zajištění axiálního pohybu spojkového kotouče (2) při vzniku akceleračního momentu směrem od spojkového tělesa (3) nebo směrem ke spojkovému tělesu (3).

8. Spojková jednotka podle nároku 1 až 7, vyznačující se tím, že pohyb spojkového kotouče (2) směrem od spojkového tělesa (3) při brzdném momentu je omezen čepy (5), které přicházejí do styku s vnitřními plochami (21) podlouhlých otvorů (22) spojkového kotouče (2).

9. Spojková jednotka podle nároku 1 až 8, vyznačující se tím, že spojkový kotouč (2) a spojkové těleso (3) jsou zhotoveny z hliníkové slitiny a kulička (18) je ocelová.

-7CZ 6926 Ul

10.Spojková jednotka podle nároku laž9, vyzná se tím, že spojkový kotouč (2) a spojkové jsou zhotoveny z galvanicky zpracovaného Ergalu.

č' u j 1 c í