Homepage

Uljna lamelna spojka

Eksperimentalni postav uljne lamelne spojke razvijen je s ciljem potpore detaljnom istraživanju modeliranja spojke, uključujući toplinske i hidrodinamičke učinke. Postav se zasniva na sklopovlju aktivnog diferencijala. Kako bi se osigurao prostor za smještaj dodatnih senzora, eksperimentalni postav spojke sadrži samo jednu lamelu s tarnom oblogom (lamela s unutarnjim ozubljenjem) postavljenu između dvije čelične lamele s vanjskim ozubljenjem (separator lamele). Dodatni senzori su termopar smješten u odvojnu ploču, senzor položaja potisne ploče i senzor aksijalne sile spojke.

Kako bi se omogućila ova mjerenja bez primjene daljinskog prijenosa signala, postav je razvijen prema konceptu prikazanom na principnoj shemi na slici. Pogonski servomotor je spojen na izlazno vratilo diferencijala, koje nosi lamele s tarnom oblogom. Okretni moment spojke prenosi se preko čeličnih separator lamela na kućište diferencijala, koje je fiksirano pomoću mjernog sustava momenta.

Fotografije implementiranog postava i odgovarajući 3D CAD modeli su prikazani dolje. Postav se pogoni momentnim motorom (120rpm/880Nm/2ms) (1) koji se koristi u eksperimentalnom vozilu i ispitnom sustavu aktivnog diferencijala. Pogonski motor i ulazno vratilo postava su povezani standardnom poluosovinom (3). Izlazno vratilo diferencijala (8) je povezano direktno s kućištem diferencijala (5) preko zupčanika izlaznog vratila (7), koje je s 9 radijalno postavljenih vijaka (6) učvršćeno za kućište. Izlazno vratilo (8) je povezano sa sustavom za mjerenje momenta, koji se sastoji od poluge dužine 350 mm (9) i senzora sile (10). Senzor sile se bazira na tenzometarskim trakama. Karakterizira ga klasa točnosti 0.05% i nominalna sila od 500 N.

Pozicija potisne ploče se mjeri putem LVDT senzora pozicije (23,26), koji ima mjerni opseg ±1.25 mm i rezoluciju mjerenja od 0.5 μm. Tijelo senzora (23) je učvršćeno na kućište diferencijala. Gibajući dio senzora, metalna jezgra (26), je povezana s potisnom pločom (13) preko nosive ploče (14) i odgovarajućeg nosača (25). Nosiva ploča je vijcima učvršćena za potisnu ploču.

Potisna ploča (13) zajedno s nosivom pločom (14) pritišće aksijalno paket lamela koji se sastoji od jedne lamele s tarnom oblogom (17) smještene između dvije čelične separator lamele (16 i 18). Kako bi se ostvarili što realniji rubni uvjeti u pogledu provođenja topline po jedna dodatna "lažna" lamela s tarnom oblogom je postavljena između nosive ploče (14) i separator lamele (16) s jedne strane te između nosive ploče senzora sile (20) i separator lamele (18) s druge strane.

Mjerenje aksijalne sile se zasniva na mjerenju reaktivne sile u jednom od tri oslonca nosive ploče senzora sile (20). Separator lamela (18) se oslanja na ploču (20) koja je povezana s kućištem diferencijala u tri točke. Na mjestu jedne točke nalazi se piezo-električni tlačni senzor sile (21), dok se na mjestu ostale dvije točke nalaze čelični oslonci (22), koji imaju jednake dimenzije i približno jednaku krutost kao i senzor sile. Nominalna sila senzora je 22 kN, a njegova osjetljivost iznosi S = 4047 pC/kN.

Temperatura separator lamele se mjeri putem jednog termopara tipa J i promjera 50 μm s deklariranom brzinom odziva u mirnoj vodi od 7 ms. Termopar (26) je postavljen u utor dubine 0.5 mm napravljenom u separator lameli (18) debljine 1.3 mm.

Električni i upravljački sustav je isti kao kod ispitnog sustava aktivnog diferencijala, osim što su dodana dodatna pojačala i A/D kanali za dodatne senzore spojke.

1 - Momentni motor
2 - Vanjsko kućište diferencijala
3 - Ulazno vratilo
4 - Zupčanik ulaznog vratila (uklonjeni zubi)
5 - Kućište diferencijala
5a - Ležaji kućišta diferencijala
6 - Vijci za učvršćivanje
7 - Zupčanik izlaznog vratila
8 - Izlazno vratilo
9 - Poluga sustava za mjerenje momenta
10 - Senzor sile
11 - Istosmjerni motor aktuatora spojke
12 - Izlazna ploča "Ball-Ramp" mehanizma
13 - Potisna ploča
14 - Nosiva ploča senzora pozicije potisne ploče
15 - "Lažna" lamela s tarnom oblogom 1
16 - Separator (čelična) lamela 1
17 - Aktivna lamela s tarnom oblogom
18 - Separator lamela 2 s utorom za termopar
19 - "Lažna" lamela s tarnom oblogom 2
20 - Ploča senzora aksijalne sile
21 - Piezo senzor aksijalne sile
22 - Oslonac
23 - Tijelo LVDT-a (senzor pozicije potisne ploče)
24 - Metalna jezgra LVDT-a (senzor pozicije potisne ploče)
25 - Nosač LVDT-a
26 - Termopar (50 μm)
27 - Pojačala senzora
28 - Industrijski Pentium III PC, frekvencijski pretvarač i upravljački podsustav

Slika 1. Uljna lamelna spojka: (a) principijelna shema, (b) 3D model spojke, (c) uvećani detalj rabijenog pogleda spojke, (d) fotografija postava, (e) fotografija pojedinih komponenata postava i (f) fotografija detalja termopara.

 


Publications


  • V. Ivanović, Z. Herold, J. Deur, M. Hancock, F. Assadian

    Experimental Setups for Active Limited Slip Differential Dynamics Research

    SAE paper #2008-01-0302, 2008 SAE World Congress, Detroit, MI, 2008