МУФТА-ТОРМОЗ Российский патент 1995 года по МПК F16D67/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях машин на подвижном основании.

Известна муфта-тормоз, содержащая ведущий и ведомый валы, корпус, тормозной узел, включающий подпружиненный нажимной диск и шарнирно-рычажный механизм его перемещения, средство передачи крутящего момента в виде соединенного с ведомым валом барабана и узла кинематической связи барабана с ведущим валом.

Недостатками этой муфты-тормоза являются недостаточные надежность, долговечность и узкая область применения вследствие невозможности применения в трансмиссиях машин на подвижном основании.

Целью изобретения является повышение надежности, долговечности и расширение области применения муфты-тормоза.

Цель достигается тем, что муфта-тормоз, включающая ведущий и ведомый валы, корпус, тормозной узел, включающий подпружиненный нажимной диск и шарнирно-рычажный механизм его перемещения, средство передачи крутящего момента в виде соединенного с ведомым валом барабана и узла кинематической связи барабана с ведущим валом, снабжена фрикционными дисками, барабан выполнен со ступицей, охватывающей ведущий вал и выполненной с направляющей наружной поверхностью, ведущий и ведомый валы установлены в корпусе с возможностью вращения, механизм привода нажимного диска выполнен в виде кольцевого диска, закрепленного в корпусе привода осевого перемещения, связанного посредством шарнирно-рычажного механизма с кольцевым диском, средство кинематической связи барабана с ведущим валом выполнено в виде установленного в барабане и шарнирно связанного с ведущим валом диска с глухой центральной расточкой и сквозными пазами, многократно повторенного кривошипа, размещенного в расточке диска и соединенного с ведущим валом, и колодок, шарнирно соединенных с многократно повторенным кривошипом посредством размещенных в пазах диска поводков, колодки установлены между диском и внутренней поверхностью барабана с возможностью фрикционного или кинематического соединения посредством механизма свободного хода с барабаном, нажимный диск установлен на ведущем валу, кольцевой диск установлен на ступице барабана с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с расположенными по обе стороны от него фрикционными дисками, один из которых шарнирно соединен с нажимным диском, а другой шарнирно закреплен на плечах двуплечих рычагов, шарнирно установленных в корпусе с возможностью взаимодействия противоположных их плеч с нажимным диском.

Двуплечие рычаги и нажимный диск могут быть выполнены с упорами.

Одно плечо каждого двуплечего рычага может быть снабжено дополнительными шарнирно присоединенными к нему звеньями равной длины, шарнирно соединенными противоположными концами посредством звена, длина которого по центрам шарниров равна расстоянию между центрами шарниров плеча двуплечего рычага.

Муфта-тормоз может быть снабжена втулкой, привод осевого перемещения выполнен в виде силового цилиндра с кольцевым штоком, втулка жестко соединена с нажимным диском и кольцевым штоком, а средство поджатия нажимного диска выполнено в виде тарельчатых пружин, расположенных вдоль оси между торцевой стенкой корпуса и нажимным диском.

Механизм свободного хода устройства может быть выполнен в виде тел качения, размещенных в выполненных на внутренней цилиндрической поверхности барабана клиновидных пазах и в контакте с колодками.

Механизм свободного хода устройства может быть выполнен в виде подпружиненных храповых собачек, шарнирно закрепленных на барабане и расположенных в контакте с выполненными на колодках храповыми зубьями.

Внешние плечи двуплечих рычагов могут быть шарнирно соединены посредством тяг с нажимным диском.

Внешние плечи двуплечих рычагов могут быть свободно соединены с нажимным диском.

На фиг.1 изображена муфта-тормоз, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1 (частично); на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - муфта-тормоз, продольный разрез (частично), когда двуплечие рычаги выполнены Г-образно и свободно соединены с нажимным диском; на фиг.5 - муфта-тормоз (частично) с силовыми цилиндрами; на фиг.6 - то же, с силовым цилиндром и кольцевым штоком; на фиг. 7 - то же, с двуплечими рычагами, одни из плеч которых образуют параллелограмм; на фиг.8 - разрез А-А на фиг.1, когда механизм свободного хода выполнен с храповыми собачками.

Муфта-тормоз содержит ведущий вал 1, снабженный многократно повторенным кривошипом 2, барабан 3, жестко закрепленный на ведомом валу 4 с одной стороны и шарнирно на ведущем валу 1 посредством хвостовика 5, с направляющими 6 на наружной поверхности. Валы 1 и 4 шарнирно закреплены в корпусе 7, в котором жестко закреплен механизм привода в виде статора 8 электромагнита или силовых цилиндров 9. В барабане 3 размещен диск 10, шарнирно закрепленный на ведущем валу 1, выполненный с глухой центральной расточкой 11 и сквозными пазами 12 с возможностью взаимодействия наружной поверхностью 13 с колодками 14, расположенными между диском 10 и ободом 15 барабана 3. На внутренней цилиндрической поверхности барабана 3 выполнены клиновые пазы 16, в которых размещены тела 17 качения с возможностью взаимодействия с наружными поверхностями колодок 14. Колодки 14 шарнирно соединены поводками 18 с многократно повторенным кривошипом 2. На направляющих 6 хвостовика 5 барабана 3 установлен кольцевой диск 19 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия торцами с фрикционными элементами 20, выполненными в виде кольцевых дисков либо секторов, одни из которых шарнирно соединены с подпружиненным нажимным диском 21, между которым и корпусом 7 установлены замыкающие пружины 22. Фрикционные элементы 20 шарнирно закреплены на плечах 23 двуплечих рычагов 24, противоположные плечи которых шарнирно соединены тягами 25 с нажимным диском 21. Двуплечие рычаги 24 и подпружиненный нажимный диск 21 оснащены упорами 26, удерживающими фрикционные элементы 20 от опрокидывания и взаимодействия с диском 19 в разомкнутом состоянии. Двуплечие рычаги 24 могут быть выполнены Г-образной формы (фиг.4) с возможностью взаимодействия с нажимным диском 21. Плечи 23 каждого рычага 24 могут быть снабжены шарнирно присоединенными ним звеньями 27 равной длины, шарнирно соединенными противоположными концами со звеньями 28, длина которых между центрами шарниров равна расстоянию между центрами шарниров звеньев 27 равной длины. В совокупности плечи 23, звенья 27 и 28 образуют шарнирный параллелограмм (фиг.7). Вместо тел 17 качения барабан 3 может быть оснащен шарнирно прикрепленными к нему в пазах 29 храповыми собачками 30, подпружиненными пружинами 31, с возможностью взаимодействия с храповыми зубьями 32, выполненными на наружной поверхности колодок 14 (фиг.8). Подпружиненный нажимный диск 21 может быть снабжен жестко присоединенной к нему центральной втулкой 33 (фиг.6), шарнирно соединенной с ведущим валом 1 с возможностью осевого перемещения, жестко присоединенной посредством, например, диска 34 к штоку 35 кольцевого пневмо-, гидроцилиндра. Между нажимным диском 21 и корпусом 7 установлены в осевом направлении тарельчатые замыкающие пружины 36. Корпус 7 муфты-тормоза жестко прикреплен к корпусу 37 машины на подвижном основании.

При включении приводного двигателя (не показан) одновременно включается электромагнит, вследствие чего подпружиненный нажимной диск 21, выполняющий функции якоря электромагнита, перемещается слева направо по фиг.1. При этом замыкающие пружины 22 сжимаются.

Фрикционные элементы 20 и тяги 25, шарнирно присоединенные к диску 21, перемещаются также вправо совместно с последним. Двуплечие рычаги 24, шарнирно закрепленные в корпусе 7, поворачиваясь под действием тяг 25, отводят фрикционные элементы 20 от центрального диска 19. Происходит раскрытие зазоров между диском 19 и фрикционными элементами 20 и растормаживание муфты-тормоза. При этом фрикционные элементы 20 могут быть выполнены как в виде сплошных кольцеобразных дисков, так и в виде раздельных секторов.

Одновременно от двигателя получает вращение ведущий вал 1 с кривошипом 2, он приводит в движение поводки 18 и колодки 14, перемещая их в направлении от центра к периферии, при этом тела 17 качения утапливаются в клиновые пазы 16, колодки 14 прижимаются своими наружными поверхностями к ободу 15 барабана 3, цепляются с ним и приводят во вращение барабан 3 и вал 4.

В случае оперативного или аварийного отключения сети электромагнит и двигатель обеспечиваются. Нажимной диск (якорь электромагнита) 21 под действием пружины 22 перемещается в обратном направлении, т.е. справа налево, перемещая тяги 25 и двуплечие рычаги 24 с фрикционными элементами 20 в обратном направлении. При этом фрикционные элементы 20 схватываются с центральным диском 19 и затормаживают его, останавливая барабан 3 и ведомый вал 4, а следовательно, и машину.

Если машина движется вниз по наклонной плоскости, то под действием ее силы тяжести возможно превышение скорости вращения ведомого вала 4 с барабаном 3. В этом случае колодки 14 перемещаются в обратном направлении, т.е. к центру устройства до момента соприкосновения с наружной поверхностью 13 диска 10. Тела 17 качения выдавливаются из клиновых пазов 16 и за счет превышения скорости вращения барабана 3 заклинивают с колодками 14. В результате скорости вращения барабана 3 с ведомым валом 4 и ведущего вала 1 выравниваются.

Если плечи рычагов 24 выполнены по длине одинаковыми, то срабатывание тормоза, т. е. замыкание фрикционных элементов 20 с центральным диском 19 происходит за сравнительно короткое время и происходит сравнительно жесткое торможения. Если же плечи 23 рычагов 24 выполнить меньшими противоположных плеч, то происходит более мягкое торможение, так как сначала с диском 19 входят в контакт фрикционные элементы 20, расположенные справа по фиг.1 от диска, которые притормаживают его, одновременно перемещая по направляющим 6 хвостовика 5 барабана 3 в осевом направлении до момента замыкания фрикционных элементов 20, закрепленных на плечах 23 рычагов 24, с диском 19.

Кроме того соединение диска 19 с направляющими 6 хвостовика 5 с возможностью осевого перемещения автоматически обеспечивает относительную самоустановку фрикционных элементов 20 и диска 19, что исключает перекосы, выравнивает износ трущихся поверхностей и повышает надежность и долговечность работы устройства в целом, а установка фрикционных элементов 20 с двух сторон диска 19 повышает тормозное усилие и тормозной момент и увеличивает нагрузочную способность устройства в тормозном режиме.

Для исключения взаимодействия фрикционных элементов 20 с центральным диском 19 при работе в режиме муфты рычаги 24 и нажимной диск 21 снабжены упорами 26, которые не позволяют опрокидываться фрикционными элементами 20 относительно своих шарниров, исключая возможность контакта элементов 20 с диском 21 в процессе работы. С этой же целью одно плечо каждого двуплечего рычага 24 может быть выполнено в виде шарнирного параллелограмма, составленного из звеньев 23 (плечо) 27 и 28 (фиг.7), когда длины звеньев 23 и 28 равны, также как равны и длины звеньев 27, на одном из которых (нижнем по фиг. 7) жестко закреплен фрикционный элемент 20. При таком устройстве рычагов при любом угле поворота рычагов 24 с плечами 23 звенья 27 и фрикционные элементы 20 остаются параллельными самим себе.

Двуплечие рычаги 24 могут быть выполнены Г-образной формы с возможностью подвижного взаимодействия Г-образных плеч (горизонтальных по фиг.4) с подпружиненным нажимным диском 21. Вместо электромагнитного привода нажимного диска 21 в предлагаемой конструкции может быть использован также пневматический или гидравлический. Тогда взамен статора 8 электромагнита в корпусе 7 устройства устанавливаются пневмо- или гидроцилиндры 9, штоки которых шарнирно соединяются с нажимным диском 21. При этом замыкающие пружины 22 могут быть расположены как между диском 21 и корпусом 7, так и между дном цилиндров 9 и поршнями штоков (не показаны). При этом принцип действия (работы) устройства тот же, что и описанный выше при электромагнитном приводе. Разница лишь в том, что при включении ведущего вала 1 происходит одновременная подача в цилиндры 9 сжатого воздуха или жидкости по стрелкам ВЖ (фиг.5 и 6) от гидро- или пневмоаккумуляторов (не обозначены), которыми должна быть оснащена машина.

Установка взамен тел 17 качения в конструкцию собачек 30, шарнирно прикрепленных к ободу 15 барабана 3 в пазах 29 и подпружиненных пружинами 31, взаимодействующих с поперечными пилообразными насечками (зубьями 32), выполненными на наружных поверхностях колодок 14, целесообразна в устройствах более нагруженных, так как наличие насечек 32 увеличивает сцепляемость колодок 14 с ободом 15 барабана 3. Принцип работы устройства при оснащении барабана 3 собачками 30 тот же, что и описанный выше при оснащении барабана 3 роликами (телами 17 качения). Разница будет лишь в скорости срабатывания, которая при собачках будет значительно меньше, чем при роликах, в силу того, что собачки 30 постоянно находятся в сцеплении с колодками 14.

С целью увеличения нагрузочной способности и повышения тормозного эффекта предлагаемая муфта-тормоз может быть выполнена с тарельчатыми пружинами и кольцевым домкратом, которые обеспечивают соответственно большие осевые усилия.

Боковая стенка корпуса 7 (правая по фиг.6) выполняется заодно с кольцевым цилиндром 9, в котором помещается кольцевой поршень, жестко соединенный посредством диска 34 с центральной втулкой 33, жестко присоединенной к нажимному диску 21 и шарнирно соединенной с возможностью осевого перемещения с ведущим валом 1, а между диском 21 и боковой стенкой установлены тарельчатые пружины 36. В этом случае растормаживание устройства производится при включении ведущего вала 1 подачей воздуха или жидкости по стрелке ВЖ также от гидроцилиндра или пневмоаккумулятора, которым оснащается машина.

Звенья (35,33,21), перемещаясь вправо, сжимают тарельчатые пружины 36. При отключении энергии давление в кольцевом цилиндре 9 падает и под действием тарельчатых пружин 36 происходит обратное перемещение указанных звеньев и затормаживание устройства.

Использование: в трансмиссиях машин на подвижном основании. Сущность изобретения: муфта содержит ведущий вал 1 с многократно повторенным кривошипом 2, барабан 3, установленный на ведомом валу 4 и шарнирно соединенный с ведущим валом 1. Валы 1 и 4 шарнирно закреплены в корпусе 7, оснащенном механизмом привода. В барабане 3 размещен диск 10, шарнирно закрепленный на валу 1. Между диском 10 и ободом барабана 3 размещены колодки 14, соединенные поводками 18 с кривошипом 2. Колодки 14 расположены с возможностью фрикционного взаимодействия с барабаном или посредством механизма свободного хода. В направляющих барабана установлен диск 19 с возможностью взаимодействия с фрикционными элементами 20, шарнирно закрепленными на плечах двуплечих рычагов 24, шарнирно соединенных тягами 25 с нажимным диском 21. При взаимодействии фрикционных элементов 20 с диском 19 осуществляется торможение барабана 3. Корпус 7 прикреплен к корпусу машины на подвижном основании. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. МУФТА-ТОРМОЗ, содержащая ведущий и ведомый валы, корпус, тормозной узел, включающий подпружиненный нажимной диск и шарнирно-рычажный механизм его перемещения, средство передачи крутящего момента в виде соединенного с ведомым валом барабана и узла кинематической связи барабана с ведущим валом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, расширения области применения, она снабжена фрикционными дисками, барабан выполнен со ступицей, охватывающей ведущий вал и выполненной с направляющей наружной поверхностью, ведущий и ведомый валы установлены в корпусе с возможностью вращения, механизм привода нажимного диска выполнен в виде кольцевого диска, закрепленного в корпусе привода осевого перемещения, связанного посредством шарнирно-рычажного механизма с кольцевым диском, средство кинематической связи барабана с ведущим валом выполнено в виде установленного в барабане и шарнирно связанного с ведущим валом диска с глухой центральной расточкой и сквозными пазами, многократно повторенного кривошипа, размещенного в расточке диска и соединенного с ведущим валом, и колодок, шарнирно соединенных с многократно повторенным кривошипом посредством размещенных в пазах диска поводков, колодки установлены между диском и внутренней поверхностью барабана с возможностью фрикционного или кинематического соединения посредством механизма свободного хода с барабаном, нажимной диск установлен на ведущем валу, кольцевой диск установлен на ступице барабана с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с расположенными по обе стороны от него фрикционными дисками, один из которых шарнирно соединен с нажимным диском, а другой шарнирно закреплен на плечах двуплечих рычагов, шарнирно установленных в корпусе с возможностью взаимодействия противоположных их плеч с нажимным диском. 2. Муфта-тормоз по п.1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения износа фрикционных дисков, двуплечие рычаги и нажимной диск выполнены с упорами. 3. Муфта-тормоз по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения износа фрикционных дисков путем обеспечения их параллельности, одно плечо каждого двуплечего рычага снабжено дополнительными шарнирно присоединенными к нему звеньями равной длины, шарнирно соединенными противоположными концами посредством звена, длина которого по центрам шарниров равна расстоянию между центрами шарниров плеча двуплечего рычага. 4. Муфта-тормоз по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена втулкой, привод осевого перемещения выполнен в виде силового цилиндра с кольцевым штоком, втулка жестко соединена с нажимным диском и кольцевым штоком, а средство поджатия нажимного диска выполнено в виде тарельчатых пружин, расположенных вдоль оси между торцевой стенкой корпуса и нажимным диском. 5. Муфта-тормоз по п.1, отличающаяся тем, что механизм свободного хода выполнен в виде тел качения, размещенных в выполненных на внутренней цилиндрической поверхности барабана клиновидных пазах и в контакте с колодками. 6. Муфта-тормоз по п.1, отличающаяся тем, что механизм свободного хода выполнен в виде подпружиненных храповых собачек, шарнирно закрепленных на барабане и расположенных в контакте с выполненными на колодках храповыми зубьями. 7. Муфта-тормоз по п.1-4, отличающаяся тем, что внешние плечи двуплечих рычагов шарнирно соединены посредством тяг с нажимным диском. 8. Муфта-тормоз по п.1-4, отличающаяся тем, что внешние плечи двуплечих рычагов свободно соединены с нажимным диском.