PL247062B1

PL247062B1 - Multi-plate friction clutch with double-sided clamp

Info

Publication number: PL247062B1
Application number: PL437213A
Authority: PL
Inventors: Marcin Bąk
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2025-05-05
Also published as: PL437213A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest wielopłytkowe sprzęgło cierne z zaciskiem dwustronnym, składające się z piasty (1) z otworami (6, 8), zwężki, przyłącza obrotowego (4), dwóch tłoków (3), pokryw (2, 10), elementów blokujących (9), płytek ciernych (15, 16), elementów sprężystych (12) i sworzni (11), wału (13). Tłoki (3) posiadają wybranie tworząc komory (B, C). Pomiędzy tłokami (3) umieszczone są płytki cierne (15, 16), wykorzystane są elementy blokujące (9), uniemożliwiające względny ruch obrotowy piasty (1) i pokryw (2, 10) względem tłoków (3). W pokrywie (2) wkręcone jest przyłącze obrotowe (4), łączące elementy obracające się z instalacją hydrauliczną.The subject of the invention is a multi-plate friction clutch with a double-sided clamp, consisting of a hub (1) with holes (6, 8), a reducer, a rotary connection (4), two pistons (3), covers (2, 10), locking elements (9), friction plates (15, 16), elastic elements (12) and pins (11), a shaft (13). The pistons (3) have a recess creating chambers (B, C). Friction plates (15, 16) are placed between the pistons (3), and locking elements (9) are used to prevent relative rotation of the hub (1) and covers (2, 10) relative to the pistons (3). A rotary connection (4) is screwed into the cover (2), connecting the rotating elements with the hydraulic system.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wielopłytkowe sprzęgło cierne z zaciskiem dwustronnym, z wewnętrznym doprowadzeniem medium chłodząco-smarującego, mające zastosowanie w skrzyniach biegów maszyn samojezdnych na przykład rolniczych i budowlanych.The subject of the invention is a multi-plate friction clutch with a double-sided clamp, with an internal supply of cooling and lubricating medium, for use in gearboxes of self-propelled machines, for example agricultural and construction machines.

Znane są liczne rozwiązania sprzęgieł ciernych, z których można wyróżnić sprzęgła cierne stożkowe, odśrodkowe, płytkowe itp., które pracować mogą na sucho lub na mokro, w zależności od tego czy występuje płyn smarująco-chłodzący, czy praca odbywa się bez jego obecności. Istotą ich działania jest przenoszenie momentu obrotowego między współpracującymi elementami dzięki występującemu tarciu, zależącego od siły zacisku, wykorzystanych materiałów ciernych, pracy na sucho bądź mokro. Ponadto znane są rozwiązania sprzęgieł załączanych hydraulicznie bądź pneumatycznie przez jeden tłok obracający się wraz z piastą lub wałem. Ruch posuwisto-zwrotny tłoka skutkuje dociskiem pakietu płytek ciernych do tarczy oporowej. Rozłączanie następuje w przypadku spadku ciśnienia w komorach tłoka i odsunięciu tłoka na skutek sił wywieranych przez sprężyny umieszczone wewnątrz sprzęgła, pomiędzy płytkami ciernymi a wałem.There are many known friction clutch solutions, including cone, centrifugal, plate, etc. friction clutches that can operate dry or wet, depending on whether there is a lubricating and cooling fluid or whether the operation is carried out without it. The essence of their operation is the transfer of torque between cooperating elements thanks to the friction that occurs, depending on the clamping force, friction materials used, dry or wet operation. In addition, there are known solutions for clutches that are engaged hydraulically or pneumatically by one piston rotating with the hub or shaft. The reciprocating movement of the piston results in the pressure of the friction plate pack against the backing plate. Disengagement occurs when the pressure in the piston chambers drops and the piston is pushed away as a result of the forces exerted by the springs placed inside the clutch, between the friction plates and the shaft.

Występujące rozwiązania zostały przedstawione w wydawnictwie Z. Osiński: „Sprzęgła i hamulce”, PWN, Warszawa 2000, katalogu Ortlinghaus Edition 08.2004.The existing solutions were presented in the publication by Z. Osiński: "Sprzęgła i brake", PWN, Warsaw 2000, catalogue Ortlinghaus Edition 08.2004.

Znane jest z opisu patentowego PL 163509 sprzęgło hydrauliczne wielotarczowe mające przesuwny pierścień powrotny osadzony na wałku sprzęgła, dociskany do piasty tłoka sprzęgłowego za pomocą sprężyn, posiada otwór dla przepływu oleju z kanału smarującego oraz ma od strony tłoka kanałek. Piasta tłoka sprzęgłowego posiada przelotowy otwór dla przepływu oleju z układu sterowania, usytuowany naprzeciw kanałka korzystnie równolegle do osi sprzęgła.Known from patent description PL 163509 is a multi-plate hydraulic clutch having a sliding return ring mounted on the clutch shaft, pressed against the clutch piston hub by means of springs, having an opening for oil flow from the lubrication channel and having a channel on the piston side. The clutch piston hub has a through hole for oil flow from the control system, located opposite the channel, preferably parallel to the clutch axis.

Znane jest również z opisu wynalazku DE19945231 sprzęgło załączane hydraulicznie przez tłok z osadzonym wewnątrz niego łożyskiem kulkowym skośnym, które przez popychacz zaciska sprężynę talerzową.Also known from the description of the invention DE19945231 is a clutch engaged hydraulically by a piston with an angular contact ball bearing mounted inside it, which compresses the diaphragm spring via a pusher.

Natomiast z opisu patentu EP2463540B1 znane jest sprzęgło gdzie załączanie sprzęgła odbywa się przez przemieszczenie osiowe tłoka z suwliwą piastą oraz tarczą blokującą co skutkuje zaciskiem płytek ciernych i przekazywaniem napędu między wałem a piastą.On the other hand, the description of patent EP2463540B1 describes a clutch where the clutch is engaged by axial displacement of the piston with a sliding hub and a locking disc, which results in clamping of the friction plates and transmission of power between the shaft and the hub.

Znane jest również z opisu patentowego DE102015205990 sprzęgło składające się z elementu przełączającego z zewnętrznym nośnikiem tarczowym, w którym tarcze zewnętrzne są ruchome osiowo i podparte kształtowo w kierunku obwodowym, z wewnętrznym nośnikiem tarczowym na których tarcze wewnętrzne są ruchome osiowo i podparte kształtowo w kierunku obwodowym, tarcze zewnętrzne i wewnętrzne są naprzemiennie ułożone warstwowo w kierunku osiowym. Urządzenie uruchamiające działające na tarczę zewnętrzną i wewnętrzną służy do otwierania i zamykania elementu przełączającego. Piasta ma występ w obszarze wypustów, który rozciąga się promieniowo pod kątem obwodowym co najmniej i maksymalnie stopni bez wbijania tarczy profil zęba osiowo wzdłuż uzębienia napędzającego tarczę zewnętrznego nośnika tarczy rozciąga się do wewnątrz. Każda lamela zewnętrzna ma segment bez zębów napędowych w obszarze swoich zębów napędowych, który rozciąga się w kierunku obwodowym pod kątem obwodowym, który jest nieco większy niż kąt obwodowy noska. Każdy osiowy element sprężynowy jest zaprojektowany jako falista sprężyna otwarta w kierunku obwodowym z dwiema oddalonymi od siebie pierścieniowymi powierzchniami oporowymi, które tworzą kąt otwarcia w kierunku obwodowym, który jest nieco większy niż kąt obwodowy noska. Nosek nośnika zewnętrznego dysku zazębia się zarówno w segmencie dysków zewnętrznych, jak i w pierścieniowym połączeniu osiowych elementów sprężystych w kierunku promieniowym i osiowym.Also known from patent specification DE102015205990 is a clutch consisting of a switching element with an outer disc carrier, in which the outer discs are axially movable and supported in a form-fitting manner in the circumferential direction, with an inner disc carrier on which the inner discs are axially movable and supported in a form-fitting manner in the circumferential direction, the outer and inner discs being arranged alternately in a layered manner in the axial direction. An actuating device acting on the outer and inner discs serves to open and close the switching element. The hub has a projection in the region of the splines, which extends radially at a circumferential angle of at least and at most degrees without the disc engaging the tooth profile extends axially along the toothing driving the outer disc carrier. Each outer lamella has a segment without drive teeth in the region of its drive teeth, which extends in the circumferential direction at a circumferential angle that is slightly greater than the circumferential angle of the nose. Each axial spring element is designed as a wave spring open in the circumferential direction with two spaced apart annular abutment surfaces that form an opening angle in the circumferential direction that is slightly larger than the circumferential angle of the nose. The nose of the outer disk carrier engages both in the outer disk segment and in the annular connection of the axial spring elements in the radial and axial directions.

Przedstawione rozwiązania charakteryzują się odkształceniem tarczy oporowej, skutkującą pogorszonym rozkładem nacisków powierzchniowych na powierzchniach ciernych płytek, w konsekwencji czego płytki cierne ulegają przyspieszonemu zużyciu oraz moment przenoszony przez sprzęgło jest mniejszy. Konstrukcja sprzęgła zawierająca sprężyny wewnątrz zespołu powoduje konieczność zwiększania średnic osadzenia płytek ciernych połączonych z wałem oraz komplikuje sposób zabudowy i prowadzenia danych sprężyn. Wadą rozwiązania według zgłoszenia DE19945231A1 jest znaczne skomplikowanie korpusu urządzenia, wiążące się z trudnościami jego wykonania oraz montażu, a także generowanie zacisku przez sprężyny talerzowe i docisk. Ponadto suwliwa piasta według patentu EP2463540B1 powodowałaby komplikacje osadzenia połączenia na przykład w kołach zębatych, których położenia osiowe w przekładniach są ściśle określone.The presented solutions are characterized by deformation of the thrust plate, resulting in a worse distribution of surface pressures on the friction surfaces of the plates, as a result of which the friction plates wear out faster and the torque transmitted by the clutch is lower. The clutch design containing springs inside the assembly makes it necessary to increase the diameters of the friction plate mounting connected to the shaft and complicates the method of mounting and guiding the given springs. The disadvantage of the solution according to the DE19945231A1 application is the significant complexity of the device body, associated with difficulties in its production and assembly, as well as the generation of clamping by the disc springs and the clamp. In addition, the sliding hub according to the EP2463540B1 patent would cause complications in mounting the connection, for example, in gear wheels, the axial positions of which in the transmissions are strictly defined.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji wielopłytkowego sprzęgła ciernego pozbawionego powyższych niedogodności.The aim of the invention is to develop a multi-plate friction clutch design free from the above disadvantages.

Wielopłytkowe sprzęgło cierne z zaciskiem dwustronnym, według wynalazku składa się z piasty z kanałami, zwężki, przyłącza obrotowego, dwóch tłoków, pokryw, elementów blokujących, płytek ciernych, sprężyny, sworzni, oraz wału, przy czym dwa przeciwbieżne tłoki umieszczone po przeciwnych stronach pakietu płytek ciernych wyposażone są w element blokujący. Tłoki posiadają wybranie tworzące komory, natomiast w pokrywie wkręcone jest przyłącze obrotowe. Korzystnym jest gdy sworznie zamocowane na pokrywach, wyposażone są w elementy sprężyste i połączone są z tłokami.The multi-plate friction clutch with a double-sided clamp, according to the invention, consists of a hub with channels, a reducer, a rotary connection, two pistons, covers, locking elements, friction plates, a spring, pins, and a shaft, wherein two counter-rotating pistons placed on opposite sides of the friction plate pack are equipped with a locking element. The pistons have a recess forming chambers, while a rotary connection is screwed into the cover. It is advantageous when the pins mounted on the covers are equipped with elastic elements and are connected to the pistons.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia sprzęgło w przekroju osiowym, zaś fig. 2 przedstawia przekrój osiowy zwężki w skali 2:1.The subject of the invention is shown in an example embodiment in the drawing, where Fig. 1 shows the clutch in an axial cross-section, and Fig. 2 shows the axial cross-section of the reducer on a scale of 2:1.

Wielopłytkowe sprzęgło cierne z zaciskiem dwustronnym, zawierające piastę (1) z otworami (6, 8), zwężkę (14), przyłącze obrotowe (4), dwa tłoki (3), pokrywy (2, 10), elementy blokujące (9), płytki cierne (15, 16), elementy sprężyste (12) i sworznie (11), wał (13). Tłoki (3) oraz pokrywy (2, 10) znajdują się po przeciwnych stronach obracającej się piasty (1) tworząc komory (B, C), pomiędzy tłokami umieszczone są płytki cierne (15, 16), wykorzystane są elementy blokujące (9), uniemożliwiające względny ruch obrotowy piasty (1) i pokryw (2, 10) względem tłoków (3). Dwa współosiowe, przeciwbieżnie poruszające się tłoki (3), w przypadku odpowiednio wysokiego ciśnienia w komorach (B, C). Ciecz do komory tłoka (B) doprowadzona jest przez otwór (5) połączony z portem przyłącza obrotowego (4), które znajduje się w pokrywie (2), zamocowanej do piasty (1). Do drugiej komory tłoka (C), ograniczonej piastą (1), pokrywą (10) i tłokiem (3) medium przepływa przez kanał (8) oraz otwory (6) wewnątrz piasty (1). Korek (7) służy do zaślepienia kanału (8). W pokrywie (2) wkręcone jest przyłącze obrotowe (4), łączące elementy obracające się z instalacją hydrauliczną. Zwężka (14) umieszczona jest w pokrywie (2) łącząc port przyłącza obrotowego (4) z przestrzenią między płytkami (15, 16). Pomiędzy wałem (13) a pokrywą (10) utworzony jest otwór pierścieniowy (17). Brak względnego ruchu obrotowego piasty (1) względem tłoków (3) realizowany jest poprzez elementy blokujące (9). Płytki sprzęgłowe z wewnętrznym wielowypustem (16) i wielowypustem zewnętrznym (15) przenoszą moment obrotowy między wałem (13), a piastą (1). Co najmniej dwa sworznie (11), przypadające na każdy tłok (3) są umieszczone korzystnie w jednakowych odległościach względem osi sprzęgła oraz w których kąty między poszczególnymi sworzniami są jednakowe. Sworznie (11) stanowią prowadzenie elementów sprężystych (12), których napięcie wstępne generuje siły odpowiedzialne za rozłączanie sprzęgła w przypadku zbyt niskiego ciśnienia w komorach (B, C). Zagadnienie dostarczania cieczy smarującej do tarcz sprzęgłowych (15, 16) rozwiązane zostało przez zwężkę (14) łączącą port przyłącza obrotowego (4) z przestrzenią wewnątrz sprzęgła. Ciecz smarująca odprowadzana jest na zewnątrz sprzęgła przez otwór (17) utworzony między wałem (13) a pokrywą (10), w przypadku odpowiednio wysokiego poziomu cieczy wewnątrz piasty (1).A multi-plate friction clutch with a double-sided clamp, comprising a hub (1) with holes (6, 8), a restrictor (14), a rotating connection (4), two pistons (3), covers (2, 10), locking elements (9), friction plates (15, 16), elastic elements (12) and pins (11), a shaft (13). The pistons (3) and covers (2, 10) are located on opposite sides of the rotating hub (1) forming chambers (B, C), friction plates (15, 16) are placed between the pistons, and locking elements (9) are used to prevent relative rotation of the hub (1) and covers (2, 10) relative to the pistons (3). Two coaxial, counter-rotating pistons (3), in the case of a suitably high pressure in the chambers (B, C). The fluid is supplied to the piston chamber (B) through an opening (5) connected to the rotary connection port (4), which is located in the cover (2) attached to the hub (1). The fluid flows to the second piston chamber (C), limited by the hub (1), cover (10) and piston (3) through the channel (8) and holes (6) inside the hub (1). The plug (7) serves to plug the channel (8). The rotary connection (4) is screwed into the cover (2), connecting the rotating elements with the hydraulic system. The reducer (14) is placed in the cover (2) connecting the rotary connection port (4) with the space between the plates (15, 16). An annular opening (17) is formed between the shaft (13) and the cover (10). The lack of relative rotation of the hub (1) in relation to the pistons (3) is achieved by means of locking elements (9). Clutch plates with internal splines (16) and external splines (15) transfer torque between the shaft (13) and the hub (1). At least two pins (11) per piston (3) are preferably placed at equal distances from the clutch axis and in which the angles between the individual pins are equal. The pins (11) guide the elastic elements (12), the preload of which generates forces responsible for disengaging the clutch in the event of too low pressure in the chambers (B, C). The issue of supplying lubricating fluid to the clutch plates (15, 16) is solved by a reducer (14) connecting the rotary connection port (4) with the space inside the clutch. The lubricating fluid is discharged outside the clutch through an opening (17) formed between the shaft (13) and the cover (10), in the event of a suitably high level of fluid inside the hub (1).

Główne zalety sprzęgła:Main advantages of the clutch:

- ograniczenie odkształcenia pakietu płytek ciernych, poprawiające rozkład nacisków kontaktowych na powierzchniach ciernych,- limiting the deformation of the friction plate pack, improving the distribution of contact pressures on the friction surfaces,

- zwiększona równomierność nacisków powierzchniowych między poszczególnymi płytkami, - mniejszy wpływ tarcia na powierzchniach wielowypustów, - możliwe większe siły zacisku pakietu tarcz ciernych, - możliwe przeniesienie większych momentów obrotowych, - zapewnienie obiegu cieczy smarującej.- increased uniformity of surface pressures between individual plates, - reduced friction on spline surfaces, - possible higher clamping forces of the friction disc pack, - possible transfer of higher torques, - ensuring circulation of the lubricating fluid.

Claims

1. A multi-plate friction clutch with a double-sided clamp, consisting of a hub with channels, a reducer, a rotary connection, two pistons, covers, locking elements, friction plates, a spring, pins, and a shaft, characterized in that it has two counter-rotating pistons (3) located on opposite sides of the friction plate pack (15, 16) equipped with a locking element (9), and on the side of the covers (2, 10), the pistons (3) have a recess forming chambers (B, C), and a rotary connection (4) is screwed into the cover (2).

2. A multi-plate friction clutch according to claim 1, characterized in that the pins (11) equipped with elastic elements (12), mounted on the covers (2, 10), are connected to the pistons (3).