ИНЕРЦИОННАЯ МУФТА Российский патент 1996 года по МПК F16D43/14 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортном машиностроении и станкостроении, в частности в автоматических передачах.

Известна инерционная муфта, содержащая два соосно установленных вала, на первом из которых закреплено центральное зубчатое колесо, второй вал выполнен в виде водила, на котором установлено планетарное зубчатое колесо, входящее в зацепление с центральным зубчатым колесом, и инерционный груз, закрепленный на планетарном зубчатом колесе, снабженная установленным на водиле вторым планетарным зубчатым колесом, входящим в зацепление с центральным зубчатым колесом, и дополнительными инерционными грузами, зубчатые колеса выполнены коническими, а инерционные грузы расположены на каждом планетарном зубчатом колесе диаметрально противоположно друг другу [1]
Недостатком указанной инерционной муфты являются большие габариты, определяемые объемом пространства, ометаемого широко разнесенными инерционными грузами при их вращении относительно своих осей, и обусловленная этим значительная масса, пульсирующий характер передачи вращающего момента и связанные с этим большие динамические нагрузки, малая нагрузочная способность в связи с незначительной массой применяемых грузов к общей массе муфты.

Устройство муфты не предусматривает возможности применения ее в некоторых известных автоматических передачах, требующих коаксиальной установки ведомого и ведущего валов, муфта имеет только один ведомый вал, что сужает возможность ее использования в механизмах, требующих применения нескольких, независимых друг от друга вариаторных приводов.

Известна инерционная муфта, содержащая ведущую полумуфту в виде вала с водилом, соосную ей ведомую полумуфту в виде установленного на ведомом валу центрального зубчатого конического колеса, кинематически связанные между собой посредством размещенного на конце водила зубчатого конического сателлита, а также инерционные грузы в виде маховиков, жестко соединенных с сателлитом [2]
Данное изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей в связи с применением независимых друг от друга по частоте вращения ведомых валов, повышении компактности в связи с более плотной компоновкой деталей, обеспечении возможности торможения рабочей машины при помощи двигателя, полном устранении пульсирующих динамических нагрузок на ведомый вал, связанных с действием гироскопических сил.

Указанный технический результат достигается тем, что инерционная муфта, содержащая ведущую полумуфту в виде вала с водилом, соосную ей ведомую полумуфту в виде установленного на ведомом валу центрального зубчатого конического колеса, кинематически связанные между собой посредством размещенного на конце водила зубчатого конического сателлита, а также инерционные грузы в виде маховиков, жестко соединенных с сателлитами, снабжена по меньшей мере одним дополнительным водилом, размещенными на обоих концах водила с возможностью свободного вращения дополнительными коническими сателлитами с жестко соединенными с ними маховиками, а также по меньшей мере одним дополнительным, расположенным коаксиально основному, ведомым валом с установленным на нем дополнительным зубчатым коническим колесом, входящим в зацепление с дополнительными сателлитами.

Муфта может быть снабжена тормозными механизмами свободного хода для соединения соответствующего ведомого вала с ведущим.

Как частный случай выполнения, внутренний из ведомых валов также выполнен полым и через него сквозь муфту проходит ведущий вал с расположением по обе стороны муфты.

На фиг. 1 и 2 изображена предлагаемая инерционная муфта, в двух проекциях.

Инерционная муфта содержит размещенные на одной оси 0-0 ведущую полумуфту, состоящую из ведущего вала 1 с закрепленным на нем водилом в виде диаметральных, расположенных по линиям 0₁-0₁ осей 2, ведомую полумуфту, содержащую по меньшей мере два коаксиально установленных относительно друг друга ведомых вала 3, на каждом из которых закреплено зубчатое коническое центральное колесо 4, имеющих разные диаметры. На каждой диаметральной оси 2 симметрично оси 0-0 муфты размещено с возможностью свободного вращения по два зубчатых конических сателлита 5, находящихся попарно в зацеплении с разными центральными колесами 4 и жестко соединенными с соосными с ними маховиками 6. Роль маховиков могут выполняться массивные сателлиты 5. Оси 0-0 муфты и сателлитов с маховиками 0₁-0₁ перпендикулярны и пересекаются в центральной точке 0¹.

В инерционной муфте применяются связанные с каждым из ведомых валов 3 тормозные механизмы 7 свободного хода, ведущие обоймы которых связаны с соответствующими ведомыми валами, а ведомые обоймы с ведущим валом 1. При этом ведомая обойма механизма свободного хода внешнего из ведомых валов установлена на внутреннем из ведомых валов.

В целях дополнительного расширения функциональных возможностей инерционной муфты внутренний из ведомых валов 3 выполнен полым и через него проходит сквозь муфту ведущий вал, с выходом другой его оконечности со стороны ведомых валов 3 (на фиг.1 и 2 не показан).

Инерционная муфта работает следующим образом.

При вращении ведущей полумуфты (1,2) вместе с сателлитами 5 и маховиками 6 вокруг оси 0-0 муфты и неподвижных ведомых валах 3 или при частоте их вращения, меньшей частоты вращения ведущего вала 1, сателлиты 5 обкатываются по находящимся с ними в зацеплении центральным колесам 4, приводят маховики 6 во вращение вокруг осей 0₁-0₁. При этом маховики, размещенные на одной диаметральной оси 2 по разные стороны от оси 0-0 муфты, вращаются в противоположные стороны один относительного другого, поскольку они находятся в зацеплении с одним центральным колесом, что взаимно уравновешивает воздействующие на ведущий вал 1 гироскопические силы и устраняет соответствующие нагрузки на подшипники этого вала. Вращение маховиков одновременно вокруг двух пересекающихся осей 0-0 и 0₁-0₁ является их вращением вокруг центральной точки 0¹ пересечения этих осей. Вращающиеся маховики имеют определенный момент количества движения. Известно, что момент количества движения тела относительно точки является векторной величиной и при этом он проявляется с соблюдением фундаментального физического закона сохранения. В данном случае в связи с вращением маховиков одновременно вокруг двух указанных выше осей направление их векторов моментов количества движения постоянно принудительно изменяется, что является следствием воздействия на маховики моментов внешних сил со стороны центральных колес 4 и ведомых валов. Согласно закону классической механики о равенстве и противоположной направленности действия и противодействия тел, центральные колеса 4 воспринимают моменты сил со стороны маховиков 6 и передают их на свои ведомые валы 3. Величины вращающихся моментов, передаваемых на центральные колеса и ведомые валы, зависят от интенсивности изменения направления векторов моментов количества движения, т.е. от разности частот вращения ведущего 1 и каждого из ведомых 3 валов. Частота вращения каждого из ведомых валов и величина передаваемого на них вращающего момента независимы друг от друга и зависят от нагрузки на каждом из этих валов. При этом обеспечивается плавная передача вращающего момента в связи с плавным характером изменения моментов количества движения маховиков.

В том случае, когда поток мощности направлен от ведомых валов 3 к ведущему валу 1, например, при движении транспортной машины по инерции или под уклон, и возникает необходимость торможения машины, работа двигателя прекращается. В связи с принудительным вращением ведомых валов за счет кинетической энергии движущейся рабочей машины и торможением ведущего вала при помощи неработающего двигателя происходит замыкание тормозных механизмом 7 свободного хода. При этом осуществляются передача вращающего момента от ведомых валов 3 на ведущий вал 1 и торможение рабочей машины при помощи неработающего двигателя.

Таким же образом инерционная муфта работает при буксировке рабочей машины с целью запуска двигателя.

Инерционная муфта по частному случаю выполнения работает так же как и приведенная выше, с тем, лишь отличием, что помимо вариаторных режимов работы, обеспечивающих вращение ведомых валов 3 с переменной частотой в зависимости от нагрузки, осуществляется передача вращающегося момента по ведущему валу 1 непосредственно от двигателя на рабочую машину с высокими показателями коэффициента полезного действия в связи с отсутствием потерь мощности.

Использование: в машиностроении, и точнее в транспортном машиностроении, в частности в автоматических передачах. Сущность изобретения: муфта содержит ведущую полумуфту в виде ведущего вала 1 и водила в виде диаметральных осей 2. Ведомая полумуфта состоит из размещенных коаксиально по меньшей мере двух ведомых валов 3 и установленных на них центральных колес 4, кинематически связанных при помощи сателлитов 5, на которых соосно закреплены инерционные грузы в виде маховиков 6, ведомые валы 3 и ведущий вал 1 связывают тормозные механизмы 7 свободного хода, передающие вращающий момент от ведомых валов на ведущий вал. Как частный случай выполнения, ведомые 3 и ведущий 1 валы установлены коаксиально. Вращающий момент передается в связи с изменениями направлений векторов моментов количества движения маховиков 6 при их вращении одновременно вокруг осей О-О муфты и О₁ - О₁ сателлитов и маховиков, что равнозначно вращению относительно точки О¹ пересечения этих осей с проявлением при этом закона сохранения момента количества движения. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ИНЕРЦИОННАЯ МУФТА, содержащая ведущую полумуфту в виде вала с водилом, соосную с ней ведомую полумуфту в виде установленного на ведомом валу центрального зубчатого конического колеса, кинематически связанные между собой посредством размещенного на конце водила зубчатого конического сателлита, а также инерционные грузы в виде маховиков, жестко соединенных с сателлитом, отличающаяся тем, что муфта снабжена по меньшей мере одним дополнительным водилом, размещенными на обоих концах водил с возможностью свободного вращения дополнительными коническими сателлитами с жестко соединенными с ними маховиками, а также по меньшей мере одним дополнительным, расположенным коаксиально основному, ведомым валом с установленным на нем дополнительным зубчатым коническим колесом, входящим в зацепление с дополнительными сателлитами. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена тормозными механизмами свободного хода для соединения соответствующего ведомого вала с ведущим валом.