ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F16D31/04 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех устройствах, где требуется передавать крутящий момент от двигателя к исполнительным механизмам, например в трансмиссиях самоходных машин.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности муфты путем уменьшения контактных напряжений в элементах конструкции муфты за счет радиального перемещения лопаток без передачи или крутящего момента.

Указанная цель достигается тем, что профиль ведомой полумуфты выполнен с двумя дополнительными дугами переменного радиуса, сопрягающимися с другими двумя дугами, каналы выполнены в виде глухих в радиальном направлении пазов на участках внутренней поверхности ведомой полумуфты, на которых расположены дополнительные дуги, при этом управляющий элемент выполнен в виде пластины с расположенным симметрично относительно оси муфты продольным трапецеидальным пазом, установленной с возможностью взаимодействия боковых стенок паза с тягами лопаток.

С целью уравновешивания и уменьшения радиальных сил муфта снабжена дополнительными лопатками и дополнительной пластиной, соединенной под прямым углом с первой пластиной и выполненной с симметричным относительно оси муфты дополнительным трапецеидальным пазом, стенки которого расположены с возможностью взаимодействия с тягами дополнительных лопаток, дополнительным радиальным выступом, расположенным на внутренней поверхности ведомой полумуфты, с дугообразным профилем, имеющим радиус, равный радиусу ведущей полумуфты, а профиль ведомой полумуфты выполнен с четырьмя дополнительными дугами, сопряженными между собой, с одной из первый дуг переменного радиуса и дугой большего радиуса, при этом на участках с дополнительными дугами переменного радиуса в корпусе ведомой полумуфты выполнены дополнительные каналы в виде глухих в радиальном направлении пазов.

С целью более полного выравнивания радиальных сил части каналов, примыкающие к радиальным выступам, перекрестно соединены между собой. Диаметрально противоположные участки ведущей полумуфты, расположенные между лопатками, сообщены между собой.

На фиг. 1 показан разрез гидравлической муфты сцепления; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант муфты с двумя радиальными выступами; на фиг. 4 - общий вид управляющего пространственного элемента; на фиг. 5 - границы дуг профиля ведомой полумуфты.

Механизм содержит ведущую полумуфту 1, расположенную внутри ведомой полумуфты 2. Муфта обратима, т. е. ведомая полумуфта может становиться ведущей и наоборот. Полость 3 между полумуфтами заполнена жидкостью. В выполненных в ведущей полумуфте 1 на противоположных ее сторонах радиальных пазах 4 размещены две лопатки 5, боковыми поверхностями прилегающие к внутренней боковой поверхности ведомой полумуфты. Лопатки 5 могут выдвигаться из пазов и перекрывать полость 3. За одно целое с лопатками выполнены тяги 6. Лопатки 5 подпружинены пружинами 7, усилие которых направлено на выталкивание лопаток из пазов 4.

Ведомая полумуфта 2 охватывает ведущую полумуфту 1 (боковые поверхности прилегают друг к другу) и имеет симметричный профиль, представляющий собой две дуги 8 и 9 разного радиуса, плавно сопряженные между собой, причем дуга меньшего радиуса является профилем радиального выступа 10, а дуга 9 ограничивает концентрическую полость 3 между полумуфтами на участке, противолежащем радиальному выступу 10 и составляющем половину окружности, а на участках 11, сопрягающих дуги 8 и 9, в корпусе ведомой полумуфты 2 выполнены каналы 12.

На фиг. 5 указаны границы дуг разного радиуса и их сопряжений.

Профиль ведомой полумуфты 2 состоит из дуги 8 меньшего радиуса R₁, ограниченной точками 25 и 26, причем R₁ совпадает с радиусом ведущей полумуфты 1; дуги 9 большего радиуса R₂, ограниченной точками 27 и 28 и составляющей половину окружности; сопрягающих дуги 8 и 9 двух участков 11, ограниченных точками 25, 28 и 26, 27. Радиальный выступ 10 перекрывает полость 3 между полумуфтами, поэтому его профиль является дугой того же радиуса R₁, что и радиус ведущей полумуфты 1. Радиальный выступ 10, также как и дуга 8, образующая его профиль, ограничен точками 25 и 26. Радиальный выступ противолежит дуге 9 большего радиуса R₂.

На оси муфты в центральной полости 13 с возможностью осевого перемещения установлена управляющая пластина 14 с трапецеидальным симметричным пазом. Боковые стенки 15 паза взаимодействуют с тягами 6 лопаток 5. Для управления перемещением пластины 14 на ней установлена шпилька 16, выходящая наружу муфты через прорезь 17, выполненную в ведущей полумуфте 1. С помощью шпильки 16, взаимодействующей с подвижной в осевом направлении обоймой 18, которая может перемещаться с помощью тяги 19, осуществляется уравнение муфтой.

В ведущей полумуфте 1 может быть размещен гидравлический аккумулятор 20, сообщающийся с центральной полостью 13 с помощью канала 21.

Гидравлическая муфта сцепления работает следующим образом. В режиме холостого хода (отсутствует передача крутящего момента между полумуфтами) управляющая пластина 14 с помощью тяги 19 вдвинута к центру муфты. Боковые стенки 15 паза пластины перемещают при этом тяги 6 и связанные с ними лопатки 5 к центру муфты. Лопатки полностью утоплены в пазах 4 и не оказывает какого-либо сопротивления взаимному повороту двух полумуфт 1 и 2.

Для начала передачи крутящего момента управляющая пластина 14 с помощью тяги 19 перемещается в полости 13 к периферии муфты. Для того, чтобы не создавать дополнительного сопротивления перемещению пластины из-за изменения объемов внутри муфты, эти объемы соединяются каналом 21. Гидравлический аккумулятор 20 служит для компенсации изменений общего объема внутри муфты при ее работе, а также температурных изменений.

Вследствие перемещения пластины 14 к периферии муфты тяги 6 и лопатки 5 под действием пружин 7 выдвигаются из пазов 4 в полость 3 между полумуфтами. Лопатки 5 будут стремиться перемещать часть жидкости в полости 3 по окружности муфты, однако этому будет препятствовать радиальный выступ 10. Возникающее из-за этого гидравлическое сопротивление перемещению жидкости будет обеспечивать начало передачи крутящего момента между полумуфтами.

При каждом определенном положении выдвинутой управляющей пластины 14 обеспечивается соответствующее выдвижение лопаток 5 в полость 3. При этом одна из лопаток будет выдвинута в той части полости 3, которая ограничена сопрягающими участками или другой 8 профиля радиального выступа 10. Благодаря наличию каналов 12, имеющих ширину, близкую к ширине полости 3, гидравлическое сопротивление перемещению жидкости этой лопаткой при относительном повороте полумуфт будет очень мало, так как величина этого сопротивления определяется степенью перекрытия каналов. При приближении этой лопатки к радиальному выступу 10 под действием криволинейных внутренних поверхностей ведомой полумуфты 2, расположенных на участках 11, лопатка будет полностью утапливаться в пазу 4, независимо от положения управляющей пластины 14 (поскольку боковые стенки 15 паза пластины не препятствуют радиальному перемещению тяги 6 лопатки, направленному к центру муфты). Радиальное перемещение лопатки осуществляется при отсутствии передачи лопаткой крутящего момента, что уменьшает контактные напряжения в элементах конструкции муфты.

Другая лопатка будет выдвинута в той части полости 3, которая ограничена дугой 9 на участке, противолежащем радиальному выступу 10 и составляющем половину окружности. Гидравлическое сопротивление перемещению жидкости этой лопаткой будет постоянно, пока лопатка находится на указанном участке (при определенном положении управляющей пластины), и будет определяться степенью перекрытия лопаткой полости 3.

Таким образом, крутящий момент в муфте передается в каждый момент времени с помощью одной лопатки и остается постоянным при относительном повороте полумуфт, так как при этом функции лопаток попеременно изменяются. Лопатка, находившаяся в области, ограниченной дугой 9, переходит в область, ограниченную сопрягающим участком 11, и перестает передавать крутящий момент. Наоборот, лопатка, находившаяся в области, ограниченной участком 11, переходит в область, ограниченную дугой 9, и выдвигается в полости 3 на ту же самую величину, что и предыдущая лопатка.

При дальнейшем перемещении управляющей пластины 14 к периферии муфты одна из лопаток 5 под действием пружины 7 полностью выдвинется из паза 4 и перекроет полость 3 между полумуфтами на участке, ограниченном дугой 9. В этом случае будет обеспечена передача всего крутящего момента, относительное проскальзывание полумуфт отсутствует.

При передаче больших крутящих моментов со стороны сжатой жидкости на ведомую и ведущую полумуфты могут действовать значительные неуравновешенные силы, что будет отрицательно сказываться на надежности муфты. Для уравновешивания и уменьшения радиальных сил может быть предложен вариант конструкции муфты, показанный на фиг. 3. В ведущей полумуфте 1 с шагом по окружности 90^о размещены четыре лопатки 5, подпружиненные пружинами 7. Ведомая полумуфта 2 выполнена с симметричным профилем, представляющим собой две одинаковые диаметрально противоположные дуги 9, занимающие по одной четверти окружности; на участках 11 дуги 9 плавно сопряжены с двумя другими одинаковыми дугами 8 меньшего радиуса, совпадающего с радиусом ведущей полумуфты 1, являющимися профилями диаметрально противоположных радиальных выступов 10, перекрывающих полость 3 между полумуфтами 1 и 2. На участках 11, сопрягающих дуги 8 и 9, в корпусе ведомой полумуфты 2 выполнены каналы 12. На ведущей полумуфте 1 с возможностью осевого перемещения установлен управляющий пространственный элемент 22 (фиг. 4), выполненный путем соединения двух взаимно перпендикулярных пластин с трапецеидальными симметричными пазами, боковые стенки 15 которых взаимодействуют с тягами 6 лопаток 5.

Муфта, изображенная на фиг. 3, работает аналогично муфте, изображенной на фиг. 1, с тем отличием, что благодаря двум выступам 10 при передаче крутящего момента образуются два сжатых объема жидкости, которые располагаются диаметрально противоположно. Поэтому радиальные силы, действующие со стороны сжатой жидкости на ведомую и ведущую полумуфты, взаимно уравновешиваются. Наличие двух объемов сжатой жидкости (вместо одного у муфты на фиг. 1) позволяет снизить давление в слоях сжатой жидкости и соответственно уменьшить радиальные силы у муфты на фиг. 3 при передаче полумуфтами одинаковых крутящих моментов.

С целью более полного выравнивания радиальных сил в муфте на фиг. 3 части каналов 12, примыкающие к радиальным выступам 10, могут быть перекрестно соединены дополнительными каналами 23. В этом случае радиальные силы, действующие со стороны сжатой жидкости на ведомую и ведущую полумуфты, будут равны по величине и полностью взаимно уравновешены, что будет способствовать повышению долговечности муфты. С этой же целью диаметрально противоположные участки ведущей полумуфты 1, расположенные между лопатками, могут быть соединены каналами 24, выполненными в ведущей полумуфте. (56) Авторское свидетельство СССР N 1594319, кл. F 16 D 33/08, 1988.

Использование: в гидравлических муфтах сцепления трансмиссий самоходных машин. Сущность: гидравлическая муфта сцепления содержит ведущую и охватывающую ее ведомую полумуфту с симметричным профилем внутренней поверхности и с выступами на внутренней поверхности, а также полость между полумуфтами. Выступ имеет внутреннюю поверхность с радиусом, равным радиусу ведущей полумуфты. Внутренняя поверхность ведомой полумуфты выполнена с различными радиусами кривизны. В ведущей полумуфте установлены подпружиненные лопатки, а в ведомой выполнены каналы в виде глухих в радиальном направлении пазов, сообщающихся с полостью. На ведущей полумуфте установлен подвижный в осевом направлении управляющий элемент в виде пластины с продольным трапецеидальным пазом, стенки которого контактируют с тягами лопаток. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ , содеpжащая ведущую полумуфту и охватывающую ее ведомую полумуфту с симметpичным пpофилем внутpенней повеpхности, полость между полумуфтами, заполненную жидкостью, pадиальный выступ, установленный на внутpенней повеpхности ведомой полумуфты с дугообpазным пpофилем, имеющим pадиус, pавный pадиусу ведущей полумуфты, участок внутpенней повеpхности дугообpазного пpофиля ведомой полумуфты, выполненный с большим pадиусом, чем ведущая полумуфта и pасположенный концентpично с ведущей полумуфтой напpотив pадиального выступа, подвижные в pадиальном напpавлении подпpужиненные лопатки, каналы в ведомой полумуфте, сообщающиеся с полостью, а также упpавляющий элемент, установленный с возможностью осевого пеpемещения на ведущей полумуфте и взаимодействующий с тягами лопаток, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности муфты путем уменьшения контактных напpяжений в элементах констpукции муфты, пpофиль ведомой полумуфты выполнен с двумя дополнительными дугами пеpеменного pадиуса, сопpягающимися с пеpвыми двумя дугами, каналы выполнены в виде глухих в pадиальном напpавлении пазов на участках внутpенней повеpхности ведомой полумуфты, на котоpых pасположены дополнительные дуги, пpи этом упpавляющий элемент выполнен в виде пластины с pасположенным симметpично относительно оси муфты пpодольным тpапецеидальным пазом, установленной с возможностью взаимодействия боковых стенок паза с тягами лопаток. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью уpавновешивания и уменьшения pадиальных сил, она снабжена дополнительными лопатками и дополнительной пластиной, соединенной под пpямым углом с пеpвой пластиной и выполненной с симметpичным относительно оси муфты дополнительным тpапецеидальным пазом, стенки котоpого pасположены с возможностью взаимодействия с тягами дополнительных лопаток, дополнительным pадиальным выступом, pасположенным на внутpенней повеpхности ведомой полумуфты с дугообpазным пpофилем, имеющим pадиус, pавный pадиусу ведущей полумуфты, а пpофиль ведомой полумуфты выполнен с четыpьмя дополнительными дугами, сопpяженными между собой, с одной из пеpвых дуг пеpеменного pадиуса и дугой большего pадиуса, пpи этом на участках с дополнительными дугами пеpеменного pадиуса в коpпусе ведомой полумуфты выполнены дополнительные каналы в виде глухих в pадиальном напpавлении пазов. 3. Муфта по п. 2, отличающаяся тем, что части каналов, пpимыкающие к pадиальным выступам, пеpекpестно соединены между собой. 4. Муфта по п. 2, отличающаяся тем, что диаметpально пpотивоположные участки ведущей полумуфты, pасположенные между лопатками, сообщены между собой.