ITRE20120004A1 - Frizione meccanica multidisco normalmente disinnestata - Google Patents

Description

FRIZIONE MECCANICA MULTIDISCO NORMALMENTE DISINNESTATA

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una frizione multidisco del tipo normalmente disinnestata vale a dire che essa, in assenza di una azione esterna di comando, non è in grado di trasmettere moto rotatorio e relativa coppia torcente, viceversa, trasmette moto e coppia unicamente in presenza di una azione esterna ed al cessare di essa la frizione ritorna automaticamente in posizione di folle.

In particolare trova applicazione per trasmettere il moto da un albero motrice ad in albero condotto ad esso coassiale; a titolo d'esempio l’albero motrice può essere direttamente l’estremità dell'albero a manovella di un motore endotermico e l'albero condotto può essere l'albero primario della trasmissione o di un attrezzo di macchina operatrice. La configurazione normalmente disinnestata trova riscontro nel fatto che abbinata ad un comando manuale ad azione sostenuta costituisce l'elemento di sicurezza della macchina e consente il rispetto dei requisiti di sicurezza di varie categorie di macchine operatrici specialmente quelle condotte a piedi dall'operatore. Il comando manuale ad azione sostenuta deve essere privo di sistemi di aggancio di fondo corsa in modo che al rilascio volontario od accidentale esso ritorni prontamente a riposo e la macchina venga immediatamente scollegata dal motore che la aziona.

Poiché l'operatore è obbligato a tenere continuamente azionato il sistema di comando e poiché alcune recenti norme tecniche impongono, per ragioni dì ergonomia, un limite massimo alla forza che l'operatore è chiamato ad esercitare con continuità su detto sistema, risulta evidente che la costruzione della frizione con più dischi consente, a parità di coppia motrice da trasmettere, di ridurre lo sforzo necessario sul comando.

Risulta inoltre evidente che la coppia che la frizione normalmente disinnestata va a trasmettere è direttamente proporzionale alla forza che l'operatore va ad esercitare sul comando e che poi il comando trasmette ai dischi frizione sotto forma di spinta assiale; se la corsa di chiusura dei dischi e/o la spinta che il comando produce risultano insufficienti c'è il rischio che non possa venire trasmessa l'intera coppia motrice, la frizione, come si dice in gergo, slitta e si surriscalda e può deteriorarsi prematuramente.

Viceversa se la corsa di chiusura è sovrabbondante, una volta che i dischi sono perfettamente assestati a pacco, il comando troverebbe teoricamente resistenza infinita; in pratica intervengono i cedimenti elastici della catena cinematica del sistema di comando tuttavia gli sforzi sì attestano su valori molto aiti e non controllabili. Tali forze elevate, non valutabili a progetto, possono danneggiare prematuramente gli organi meccanici interessati a partire dai cuscinetti reggispinta della frizione fino al cuscinetto di banco dell'albero motore.

Durante il lavoro gli elementi (dischi) rivestiti di materiale d'attrito subiscono un assestamento di rodaggio ed una usura; ciò comporta una riduzione della forza che il sistema di comando può esercitare con decadimento delle prestazioni e necessità dì frequenti registrazioni.

La frizione multidisco oggetto del presente trovato è in grado di ovviare a tutti questi problemi grazie al suo modo di funzionare ed alla presenza del sistema di compensazione in essa integrato. L'installatore progettista troverà dichiarati nella scheda tecnica oltre alla coppia nominale trasmissibile anche i valori delle corse per l'innesto e corsa di compensazione e relativo carico garantito.

Il trovato è rappresentato in modo esaustivo, in una preferita ma non limitativa esecuzione costruttiva, nelle figure da 1 a 4 delle due tavole allegate.

La figura 1 rappresenta, in sezione longitudinale, la frizione multidisco applicata ad un ipotetico albero di motore endotermico (12), che trasmette il moto ad un albero primario (3) ed innestabile mediante forcella di comando (2); l’assieme frizione è rappresentato in posizione di folle, cioè disinnestata come per definizione.

La figura 2 rappresenta, sempre in sezione, la frizione sotto l'azione di una forza di comando che avendo completamente impaccato i dischi inizia a trasmettere coppia motrice; la figura 3 rappresenta in dettaglio l'assieme della campana frizione, relativo anello di compensazione e l'azione delle molle di precarico; la figura 4 rappresenta la frizione completamente innestata e con compensatore prossimo a fine corsa.

La frizione multidisco si compone di una campana (1 1) munita di un mozzo con foro cilindrico o conico accoppiabile all'albero motore (12) e sul quale viene serrata per il tramite della vite (13) con interposta rondella (14); nella parte interna centrale della campana trova alloggio il cuscinetto a rotolamento (15) sul cui anello esterno preme la molla elicoidale di compressione (16) che, in assenza di azioni di comando, mantiene in appoggio l'altra faccia dell'anello esterno del cuscinetto contro l'anello elastico di arresto (18) alloggiato in una gola anulare della campana frizione.

A ridosso della parete di fondo e della parete laterale (mantello esterno) della campana viene collocato il piattello di appoggio (9) munito di alloggiamenti per le molle (10) e trattenuto in sede dai perni filettati (17); questi perni hanno la funzione di reggere il carico della serie di molle periferiche ivi alloggiate e di posizionare il piattello (9) leggermente distanziato dalla battuta di fondo.

La campana ^eosi allestita contiene già i componenti che ne caratterizzano il funzionamento vale a dire il sistema di compensazione del carico di comando ed il sistema di apertura al venir meno del comando ad azione sostenuta.

La parete cilindrica della campana frizione presenta una serie di cave, tre nel caso illustrato, entro le quali fanno presa i denti periferici dei controdischi (8); la frizione viene completata inserendo il manicotto (6) a centrarsi nel cuscinetto (15) e poi un primo controdisco (8) in appoggio al piattello (9), un disco frizione (7) la cui dentatura interna s'accoppia al manicotto scanalato (6) e via via alternati controdischi e dischi fino al numero sufficiente al raggiungimento della prestazione di coppia trasmissibile.

Il manicotto scanalato (6) presenta da ambo i lati sedi cilindriche rispettivamente per il centraggio sul cuscinetto (15) e per centrare il piattello di spinta (1) a sua volta tenuto in appoggio sullo spallamento dal cuscinetto (5) che va pressato sulla medesima sede; il cuscinetto (5) ha la funzione di reggispinta o meglio di trasferire la spinta assiale che riceve dalla forcella di comando (2), tramite il piattello reggispinta (4), al disco (I ) ed a seguire a tutto il pacco dischi.

La figura 1 rappresenta il gruppo frizione nella sua configurazione dì disinnesto allorché la forcella (2) non esercita alcuna spinta sul piattello reggispinta (4) ed i dischi frizione (7) sono liberi rispetto ai controdischi (8); se uniformemente spaziati, fra i dischi è presente un gioco unitario "g' " . Operando con una azione di comando sulla forcella (2), il piattello (4) e tutto il gruppo manicotto (6) scorrono assialmente per recuperare il gioco totale " gn" equivalente al prodotto del gioco unitario per il numero totale di dischi controdischi; durante questa corsa il cuscinetto (15) assorbe il moto rotatorio relativo fra campana in rotazione e manicotto (6) privo al momento di moto; detto cuscinetto inoltre va a comprimere la molla (16). Quando il gioco fra i dischi sta per essere annullato, inizia la fase transitoria di trascinamento dei dischi frizione, del manicotto (6) e de 'albero condotto (3), trascinamento che diventa completo allorché i dischi sono a pacco cd iljcompensatore (9) scarica tutta la spinta del precarico delle molle (10) sul pacco dischi fri

Cessa il moto rotatorio relativo nel cuscinetto (15) che invece si trasferisce sul cuscinetto (5) il quale, a regime, è sottoposto sia al pieno carico assiale di comando che al massimo numero di giri lungendo esso da intermediario tra la frizione in rotazione e la forcella che è stazionaria.

In figura 2 è rappresentata la frizione nella posizione di inizio innesto cioè nel momento in cui si è recuperato completamente il gioco fra i dischi e su di essi si scarica la forza assiale in grado di trasmettere la coppia nominale della frizione; detta forza è il prodotto della forza S/della sìngola molla (10), vedi figura 3, per il numero " m " di molle alloggiate nelle opportune sedi ricavate fra campana (1 1) e piattello di spinta (9). La forza totale che si deve esercitare sul piattello reggispinta (4) dopo aver effettuato la corsa " gn" vale Fi = m Si Ft6dove F!6è la forza sviluppata dalla molla ( i 6) nell'intorno di quella posizione.

Incrementando la corsa fino ad un massimo " gn+ c ", ogni singola molla (10), passando dalla lunghezza Ltalla lunghezza J2, incrementa il proprio carico di A S;

La forza assiale finale F2risulta F2= Fi m AS e questa è la massima sollecitazione che, in condizioni di corretta registrazione del comando, va a gravare sul cuscinetto (5) e sul cuscinetto dell'albero motore.

Al manifestarsi ed al progredire dell'usura dei materiale d'attrito del rivestimento dei dischi (7), la corsa di compensazione " c " si riduce tuttavia la forza premente delle molle precaricate (10) si abbassa di poco e si mantiene su valori tali da garantire la trasmissibilità della coppia richiesta. Il campo di compensazione a disposizione del gruppo frizione è dato dallo spostamento " c " che il piattello di spinta (9) può compiere, mentre a livello di registrazione della leva ad azione sostenuta del sistema di comando il campo è molto più ampio in ragione dei rapporti di leva vantaggiosi previsti da detto sistema.

Al rilascio della leva ad azione sostenuta facente capo al sistema di comando, le molle (10) fanno retrocedere il piattello (9), il pacco dischi/controdischi, il gruppo manicotto con cuscinetto reggispinta fino a chei perni LL7) vanno in battuta assiale con la campana (11).

11 gruppo manicotto (6)-disco (l)-reggispinta (5) si allontana poi ulteriormente sotto l'azione della molla (16) sino a che il cuscinetto (15) va in battuta sull'anello elastico (18); i dischi del pacco sono ora completamente liberi e non avviene alcuna trasmissione di coppia motrice.

Tutti gli organi connessi all'albero condotto (3) cessano di ruotare e la forcella (2) è inerte a contatto col manicotto (4); sono superflui dispositivi atti a distaccare la forcella da detto manicotto come di solito si prevede nelle frizioni di tipo normalmente innestata.

La campana (1 1) continua nella sua rotazione trascinando nel suo moto rotatorio i controdischi (8) che, sotto l'effetto della ventilazione, possono cedere il calore accumulato.

La presente frizione normalmente disinnestata si contraddistingue per la sua semplicità costruttiva, facilità di assemblaggio, modularità di allestimento con pacco a diversi numero di dischi; nelTassemblaggio è richiesto unicamente un elementare attrezzo per il premontaggio del piattello (9) che aiuti nel precaricare le molle (10). Il manicotto centrale (6) ed il pacco dischi vengono montati manualmente senza ausilio di alcun attrezzo specifico.

Ciò favorisce di conseguenza le operazioni di smontaggio che si rendessero necessarie per eseguire manutenzioni quali ad esempio la pulizia e/o smerigliatura delle superfici del materiale d'attrito, la sostitutione integrale di dischi e/o controdischi, ecc.

La frizione sopra descritta può essere oggetto di numerose varianti derivanti da esigenze costruttive e/o per l'adattamento alle varie tipologie di macchine ma sempre nel rispetto del concetto realizzativo e dell'obiettivo di raggiungere i requisiti di funzionalità, di ergonomia del comando, di sicurezza ^ttiva che le norme tecniche prescrivono.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Frizione meccanica multi disco normalmente disinnestata la quale, sotto l'azione di una forza assiale di comando, è in grado di trasmettere coppia torcente tra un albero motrice (12) ed un albero condotto (3) tra loro coassiali, di garantire un imiesto graduale nel transitorio e di disinnestarsi immediatamente al cessare di detta forza, composta da: - una campana frizione (11) accoppiabile stabilmente all'albero motore (12); - un cuscinetto a sfere (15) centrato sul mozzo della campana (11) ma libero di scorrere assialmente e che supporta il manicotto (6) - una molla (16) che spinge in appoggio sul fanello esterno del cuscinetto (15) - un anello elastico di arresto (18) - un manicotto scanalato (6), con foro centrale calettato in grado di accogliere l'albero condotto (3), preassembiato al piattello di spinta (1) ed al cuscinetto (5) - un pacco di dischi frizione composto dall'altemarsi dei controdischi (8), in presa con la campana (l i) tramite tacche esterne di trascinamento, e, dei dischi (7) provvisti di dentatura interna accoppiabile al manicotto (6) e con le facce rivestite di materiale d'attrito; - un piattello d’appoggio (9) alloggiato sul fondo interno della campana (11), ivi trattenuto dai perni filettati (17) che reggono la spinta esercitata su dì esso da una serie di molle periferiche (10) precaricate caratterizzata dal fatto che agendo con la forcella di comando (2) sul piattello reggispinta (4) si provoca lo scorrimento assiale del manicotto (6), il cedimento della molla (16) sotto l’azione dell'interposto cuscinetto (15), si viene a ridurre il gioco esistente tra dischi e controdischi e si dà luogo alla trasmissione della coppia torcente; che detta coppia raggiunge il suo valore nominale di progetto quando tutto il gioco è annullato o, per l'esattezza, quando le molle (10) esercitano tutto il loro precarico sul pacco dischi; che realizzando con il sistema di comando esterno una extracorsa tale da precaricare ulteriormente le molle (10) si assicura il recupero dell'usura del rivestimento dei dischi, la compensazione dei cedimenti ed assestamenti del sistema di comando ed inoltre questo sistema di compensazione salvaguarda l'albero motore da spinte assiali anomale non controllabili, 2. Frizione multidisco secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che il cuscinetto a sfere (15) alloggiato nel mozzo della campana (11 ) ha la funzione di centrare e supportare il manicotto (6) c di consentire il moto rotatorio, con ridotto attrito, fra campana frizione e manicotto allorché la frizione si trovi in configurazione di disinnesto; l'accoppiamento fra alloggiamento ed anello esterno del cuscinetto deve essere di tipo libero con gioco in modo da permettere gli scorrimenti assiali indotti dal sistema di comando e dalla molla di ritorno (16). 3. Frizione multidisco secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzata dalla molla centrale (16) o sistema di molle equivalenti che sotto l'azione di una spinta assiale di comando, trasmessa dalla forcella (2) al piattello (4), si comprime e si raccoglie nello specifico alloggiamento ricavato nella campana (11) e che al venir meno dell'azione di comando (rilascio della leva ad azione sostenuta) detta molla si espande, sospingendo il cuscinetto (15) a battuta contro l'anello elastico (18), in posizione di disinnesto, liberando completamente i dischi (7). 4. Frizione multidisco secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che il piattello (9) ha una faccia piana in appoggio al primo controdisco della serie mentre fra la faccia opposta di detto piattello e la parete di fondo della campana frizione (11) trovano alloggio le molle (10) il cui numero può variare in funzione della coppia torcente da trasmettere; il piattello è vincolato alla campana (11) attraverso i perni filettati (17) ed è libero di muoversi solo assialmente sotto l'azione di una forza di intensità tale da superare il precarico impresso alle molle (10). 5. Frizione multidisco secondo la rivendicazione 4 caratterizzata dal fatto che la corsa di compensazione assegnata in fase di progetto al piattello (9) ottenuta con una extracorsa del sistema di comando, una volta ben registrata al primo montaggio, assicura costanza della forza che l'operatore è chiamato ad esercitare sulla leva di comando, costanza della coppia torcente trasmissibile, recupero automatico dell'usura dei dischi frizione 6. Frizione multidisco secondo le rivendicazioni 4 e 5 caratterizzata dal fatto che, a parità di coppia nominale trasmissibile, è possibile adeguare la frizione alle limitazioni di carico assiale relative all'albero motore (12) riducendo, nel caso, il numero di molle (10) e/o sostituendole con altre dal carico unitario inferiore; va poi ovviamente aumentato il numero dei dischi e controdischi che compongono il pacco fino al raggiungimento della coppia trasmissibile richiesta. 7. Frizione multidisco secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che la soluzione costruttiva con campana aperta, con piattello (9) che rimane vincolato alla campana, con cuscinetto (15) e molla centrale di disinnesto (16) premontati e ritenuti in sede dall'anello elastico (18), con manicotto centrale (6) semplicemente infilato nel cuscinetto (15), consente rapidità di montaggio, facilita le operazioni di pulizia e/o manutenzione e la sostituzione di parti danneggiate od usurate. ;3⁄4 { CLA1MS 1. Normally disengaged multiple disk medianica] clutch which, under thè action of a controlling axial force, is abte to transmit torque between a drive shaft (12) and a driven shaft (3), coaxial to each other, ensure graduai engagement in thè transitory and to immediately disengage as soon as thè aforementioned force ceases, comprising: - a clutch housing (11) that can be firmly coupled to thè drive shaft (12); - a ball hearing (15) centred on thè hub of thè bowl (11) but free to slide in thè axial direction and that supports thè sleeve (6); - a spring ( 16) that pushes against thè outer ring of thè hearing (15); - a lockmg spring ring (18); - a grooved sleeve (6) with keyed centrai hole able to receive thè driven shaft (3), pre-assembled to thè thrust piate (1 ) and to thè hearing (5); - a pack of clutch disks formed by altemating pressure disks (8), meshed with thè bowl (11 ) by means of extemal conveying notches, and clutch disks (7) with internai toothing that can mesh with thè sleeve (6) and with thè faces coated with friction material, - a pressure piate (9) housed on thè internai bottoni of thè bowl (11) and held there by threaded pins (17), which withstand thè thrusting action exercised on it by a set of preloaded springs (lO), characterized by thè fact that action of thè control fork (2) on thè thrust hub (4) causes an axial sliding movement of thè sleeve (6), presses thè spring (16) under thè action of thè hearing ( 15) in between, reduces thè clearance between clutch disks and pressure disks and gives rise to torque transmission; that thè aforementioned torque reaches its rated project value when all thè clearance has been annulled or, more precisely, when thè springs (10) exercise all their preload on thè pack of disks; that, by creating, with thè extemal control System, an extrastroke able to preload thè springs (10) to a further extent, ensures that thè wear on thè disks coating is taken up, compensates for yielding and bedding of thè control System and, moreover, this compensation System protects thè drive shaft against abnormal uncontrollable axial thrusts.
2. 2. Multiple disk clutch as per thè previous claim characterized by thè fact that thè function of thè ball hearing (15) housed in thè hub of thè clutch housing (11) is to centre and support thè sleeve (6) and to allow rotational movement, with low friction, between thè clutch housing and sleeve when thè clutch is in thè disengagement con figurati on, thè coupling between thè housing and outer ring of thè hearing must be with radiai clearance so as to enable thè axial sliding movements induced by thè control System and by thè return spring (16).
3. 3. Multiple disk clutch as per thè previous claims characterized by thè centrai spring (16) or equivalent System of springs which, under thè action of a controiling axial thrust transmitted by thè fork (2) to thè hub (4), compresses and fits into thè specific housing made in thè clucth housing (11) and that, as soon as thè controiling action ceases (release of thè hold - to run -control lever), thè aforementioned spring expands, pushing thè hearing (15) against thè spring ring ( 18), in thè disengagement position, completely freeing thè disks (7).
4. 4 Multiple disk clutch as per thè previous claims characterized by thè fact that thè pressure piate (9) has a fiat face resting against thè first pressure disk of thè series while, between thè opposite face of thè aforementioned piate and thè bottoni side of thè clutch housing (11), are housed thè springs (10), thè number of which may vary depending on thè torque that must be transmitted; thè piate is joined to thè housing (11) by means of thè threaded pins (17) and is free to move in thè axial direction only under thè action of a force of an intensity able to overcome thè preload given to thè springs (10).
5. 5. Multiple disk clutch as per claim 4 characterized by thè fact that, once it has been properly adjusted when first assembled, thè compensation stroke given to thè pressure piate (9) during thè design phase and obtained with an extrastoke of thè control System, ensures that thè force thè operator must exercise on thè control lever is Constant, that thè transmissible torque is Constant, that is taken up thè wear on thè clutch disks.
6. 6. Multiple disk clutch as per claims 4 and 5 characterized by thè faci that, transmissible rated torque being equal, thè clutch can be adapted to thè axial load limitations of thè drive shaft (12) by reducing, according to thè case in question, thè number of springs (10) and/or replacing them with others of a lower unii load; thè number of plates and pressure plates forming thè pack must obviously then be increased unti! thè requi red transmissibie torque has been reached.
7. 7. Multiple disk clutch as per thè previous claims characterized by thè faci that thè construction design with open bowl, with pressure piate (9) that remains joined to thè bowl, with hearing (15) and centra! disengaging spring (16) pre-assembled and held in place by thè spring ring (18), with centrai sleeve (6) simply inserted into thè hearing (15) allows fast assembly, facilitates thè cleaning and/or servicing operations and replacement of damaged or weared parts.