ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК F16D57/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тех агрегатах и машинах, где требуется затормаживать вращательное движение деталей и узлов, например, в трансмиссии и ходовой части самоходных машин.

Известная гидравлическая муфта сцепления [1] (авторское свидетельство СССР N 1594319, кл. F 16 D 33/08, 1990) является аналогом изобретения.

Недостатком устройства являются большие контактные напряжения, возникающие в местах взаимодействия лопаток с пространственным кулачком в режиме передачи крутящего или тормозного момента.

Это достигается тем, что гидравлическое тормозное устройство, содержащее полумуфту и охватывающий ее корпус, полость между которыми заполнена жидкостью и перекрыта радиальным выступом, две подвижные в радиальном направлении подпружиненные лопатки с тягами, снабжено подпружиненными в тангенциальном направлении поворотным управляющим кольцом с треугольными выступами, взаимодействующими с тягами лопаток, размещенных в корпусе, радиальный выступ выполнен заодно с внешней поверхностью полумуфты, а сила пружины, поворачивающей управляющее кольцо, превышает суммарное усилие пружин, установленных на лопатках.

С целью повышения надежности путем уравновешивания и уменьшения радиальных сил, на профиле полумуфты выполнен дополнительный, симметричный первому радиальный выступ, в корпусе устройства размещены дополнительные лопатки, тяги которых взаимодействуют с дополнительными треугольными выступами управляющего кольца.

На фиг. 1 изображено гидравлическое тормозное устройство, разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез устройства А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант устройства с двумя радиальными выступами.

Устройство содержит неподвижный корпус 1, имеющий цилиндрическую выемку и расположенную внутри нее тормозную полумуфту 2. Полость 3 между полумуфтой и корпусом заполнена жидкостью. В выполненных в корпусе 1 диаметрально противоположно радиальных пазах 4 размещены две лопатки 5, которые 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 к центру полумуфты 2.

Для управления устройством в корпусе с возможностью поворота вокруг оси тормозной полумуфты 2 установлено управляющее кольцо 8 с двумя треугольными выступами 9, взаимодействующими с тягами 6 лопаток 5. На кольце 8 выполнена шпилька 10, подпружиненная пружиной 11.

Усилие пружины 11 превышает усилия пружин 7, и поэтому в нейтральном положении кольцо 8 повернуто по часовой стрелке до конца, треугольные выступы 9 через тяги 6 вытягивают лопатки 5 из полости 3 и тормозной момент не передается.

Управление поворотом кольца 8 осуществляется с помощью гидроцилиндра 12, шток 13 которого, взаимодействуя со шпилькой 10, может поворачивать кольцо 8 против часовой стрелки. Жидкость в гидроцилиндр 12 поступает по трубопроводу 14. Для компенсации изменения объемов в управляющем контуре при работе устройства и при температурных расширениях может быть установлен гидроаккумулятор 15, соединенный с управляющим контуром трубопроводом 16.

Профиль тормозной полумуфты 2 состоит из дуги 17 большего радиуса R₁, ограниченной точками 18 и 19, причем R₁ совпадает с радиусом цилиндрической выемки в корпусе устройства; дуги 20 меньшего радиуса R₂, ограниченной точками 21 и 22; и составляющей половину окружности; сопрягающих дуги 17 и 20 двух кривых 23, ограниченных точками 18 и 21, а также 19 и 22.

Дуга 17 большего радиуса является профилем радиального выступа 24, перекрывающего полость 3 между полумуфтой 2 и корпусом 1. Другая дуга 20 меньшего радиуса ограничивает концентрическую полость 3 на участке, противолежащем радиальному выступу 24. На участках 23, сопрягающих дуги 17 и 20, в полумуфте 2 выполнены каналы 25. Для компенсации изменения объемов в полости 3 при работе устройства и при температурных изменениях, в полумуфте 2 может быть установлен гидроаккумулятор 26.

Гидравлическое тормозное устройство работает следующим образом. В режиме холостого хода (отсутствует передача тормозного момента от корпуса к полумуфте) управляющее кольцо 8 под действием пружины 11 повернуто по часовой стрелке (фиг. 1). Треугольные выступы 9 кольца перемещают при этом тяги 6 и лопатки 5 к периферии устройства. Лопатки полностью утоплены в пазах 4 и не оказывают какого-либо сопротивления повороту полумуфты 2 относительно корпуса 1.

Для начала передачи тормозного момента управляющее кольцо 8 с помощью гидроцилиндра 12, штока 13 и шпильки 10 поворачивается против часовой стрелки. Для того, чтобы не создавать дополнительного сопротивления перемещению деталей из-за изменения объемов внутри устройства, эти объемы соединены с гидравлическими аккумуляторами 15 и 26.

Вследствие поворота кольца 8 против часовой стрелки треугольные выступы 9 отодвигаются от тяг 6, тяги и лопатки 5 под действием пружин 7 выдвигаются из пазов 4 в полость 3 между полумуфтой и корпусом. Лопатки 5 будут препятствовать перемещению жидкости в полости 3 по окружности цилиндрической выемки (в режиме холостого хода жидкость перемещается под воздействием радиального выступа 24). Возникающее из-за этого гидравлическое сопротивление будет обеспечивать начало передачи тормозного момента от корпуса к полумуфте.

При каждом определенном положении повернутого управляющего кольца 8 обеспечивается соответствующее выдвижение лопаток 5 в полость 3. При этом одна из лопаток будет выдвинута в той части полости 3, где в данный момент находится сопрягающая кривая 23 или дуга 17 профиля радиального выступа 24 полумуфты. Благодаря наличию каналов 25, имеющих ширину, близкую к ширине полости 3, гидравлическое сопротивление этой лопатки перемещению жидкости при повороте полумуфты относительно корпуса будет очень мало, так как величина этого сопротивления определяется степенью перекрытия каналов.

При приближении радиального выступа 24 к этой лопатке под действием криволинейных поверхностей полумуфты 2, расположенных на участках сопрягающих кривых 23, лопатка будет полностью утапливаться в пазу 4 независимо от положения управляющего кольца 8. (Поскольку треугольный выступ 9 кольца не препятствует радиальному перемещению тяги и лопатки, направленному к периферии устройства). Радиальное перемещение этой лопатки осуществляется при отсутствии передачи лопаткой тормозного момента, что уменьшает контактные напряжения в элементах конструкции устройства.

Другая лопатка будет выдвинута в той части полости 3, где в данный момент находится дуга 20 полумуфты (на участке, противолежащем радиальному выступу 24 и составляющем половину окружности). Гидравлическое сопротивление этой лопатки перемещению жидкости будет постоянно, пока лопатка находится на указанном участке (при определенном положении управляющего кольца), и будет определяться степенью перекрытия лопаткой полости 3.

Таким образом, тормозной момент в устройстве создается в каждый момент времени с помощью одной лопатки, и он остается постоянным при повороте полумуфты относительно корпуса, так как при этом функции лопаток попеременно меняются. Область полумуфты, ограниченная дугой 20, находившаяся перед лопаткой, переходит в область, ограниченную сопрягающей кривой 23, и лопатка перестает создавать тормозной момент. Наоборот, область полумуфты, ограниченная сопрягающей кривой 23, находившаяся перед другой лопаткой, переходит в область, ограниченную дугой 20 и лопатка выдвигается в полости 3 на ту же самую величину, что и предыдущая лопатка.

При дальнейшем повороте управляющего кольца 8 против часовой стрелки из лопаток 5 под действием пружины 7 полностью выдвинется из паза 4 и перекроет полость 3 между корпусом и полумуфтой на участке, ограниченном дугой 20. В этом случае полумуфта будет полностью заторможена, поворот полумуфты относительно корпуса отсутствует.

При создании больших тормозных моментов, со стороны сжатой жидкости на тормозную полумуфту могут действовать значительные неуравновешенные силы, что будет отрицательно сказываться на надежности устройства. Для уравновешивания и уменьшения радиальных сил может быть предложен вариант конструкции устройства, показанный на фиг. 3. В корпусе 1 с шагом по окружности 90^о размещены четыре лопатки 5, подпружиненные пружинами 7.

Тормозная полумуфта 2 выполнена с симметричным профилем, представляющим собой две одинаковые диаметрально противоположные дуги 20, занимающие по одной четверти окружности; на участках 23 дуги 20 плавно сопряжены с двумя другими одинаковыми дугами 17 большего радиуса, являющимися профилями диаметрально противоположных радиальных выступов 24, перекрывающих полость 3 между корпусом и полумуфтой. На участках 23, сопрягающих дуги 17 и 20, в полумуфте выполнены каналы 25. В корпусе 1 установлено управляющее кольцо 8 с четырьмя треугольными выступами 9, взаимодействующими с тягами 6 лопаток 5.

Устройство, изображенное на фиг. 3, работает аналогично устройству, изображенному на фиг. 1, с тем отличием, что благодаря двум выступам 24 при создании тормозного момента образуются два сжатых объема жидкости, которые располагаются диаметрально противоположно. Поэтому радиальные силы, действующие со стороны сжатой жидкости на полумуфту и корпус, взаимно уравновешиваются. Наличие двух объемов сжатой жидкости (вместо одного у устройства на фиг. 1) позволяет снизить давление в слоях сжатой жидкости и соответственно уменьшить радиальные силы у устройства на фиг. 3 при создании устройствами одинаковых тормозных моментов. Кроме того, полумуфта на фиг. 3 полностью сбалансирована по распределению масс, что устраняет возможность появления биений при вращении полумуфты.

С целью более полного выравнивания радиальных сил в устройстве на фиг. 3 части каналов 25, примыкающие к радиальным выступам 24, могут быть перекрестно соединены дополнительными каналами 27, выполненными в полумуфте. В этом случае радиальные силы, действующие со стороны сжатой жидкости на полумуфту и корпус, будут равны по величине и полностью взаимно уравновешены, что будет способствовать повышению долговечности устройства. С этой же целью диаметрально противоположные участки полости 3, расположенные между лопатками, могут быть соединены каналами (трубопроводами) 28.

Основной экономический эффект от применения предлагаемого гидравлического тормозного устройства (по сравнению с прототипом) может быть получен за счет повышения ее надежности и долговечности.

Кроме того, предлагаемое устройство может иметь меньшие габариты при создании одинаковых тормозных моментов, что удешевляет его стоимость.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1594319, кл . F 16 D 33/08, 1990.

Использование: в трансмиссиях и ходовой части самоходных машин для торможения вращающихся деталей и узлов. Сущность: гидравлическое тормозное устройство содержит полумуфту и охватывающий ее корпус, полость между которыми заполнена жидкостью и перекрыта радиальным выступом. В корпусе установлены лопатки с пружинами и тягами, взаимодействующими с треугольными выступами управляющего кольца. Радиальный выступ выполнен заодно с полумуфтой и расположен на ее внешней поверхности. Тангенциально расположенная пружина взаимодействует с радиальным выступом с усилием, превышающим суммарное усилие пружин, установленных на лопатках. Устройство может быть снабжено дополнительными лопатками, контактирующими с дополнительными треугольными выступами на управляющем кольце. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО , содеpжащее полумуфту и охватывающий ее коpпус, полость между котоpыми заполнена жидкостью, pадиальный выступ, пеpекpывающий полость, две подвижные в pадиальном напpавлении лопатки с тягами, взаимодействующие с пpужинами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, оно снабжено повоpотным упpавляющим кольцом с тpеугольными выступами, взаимодействующими с тягами лопаток, и тангенциально pасположенной пpужиной, взаимодействующей с указанным кольцом с усилием, пpевышающим суммаpное усилие пpужин, установленных на лопатках, пpи этом последние установлены в коpпусе, а pадиальный выступ выполнен за одно с полумуфтой и pасположен на ее внешней повеpхности. 2. Устpойство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в pаботе путем уpавновешивания и уменьшения pадиальных сил, на внешней повеpхности полумуфты выполнен дополнительный симметpичный пеpвому pадиальный выступ, пеpекpывающий полость, устpойство снабжено дополнительными лопатками, pазмещенными в коpпусе и выполненными с тягами, взаимодействующими с выполненными на упpавляющем кольце дополнительными тpеугольными выступами.