ФРИКЦИОННАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16D13/75 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в силовых установках транспортных и тяговых машин.

Известна фрикционная муфта сцепления, содержащая ведущий корпус с внутренней полостью, в которой расположены нажимной диск с нажимными пружинами, ведомый диск с фрикционными накладками, механизм управления нажимным диском и устройство для автоматической компенсации износа фрикционных элементов [1]
Недостатком этой муфты является то, что гарантируя постоянный, независимый от износа фрикционных поверхностей, момент трения, она, однако, не обеспечивает постоянства величины зазора между рычагами и упорным подшипником, минимальной работы трения при трогании с места и разгоне транспортного средства и не гарантирует при этом снижения динамических нагрузок.

Известна фрикционная муфта сцепления, содержащая корпус, во внутренней полости которого расположены нажимной диск с нажимными пружинами, ведомый диск с фрикционными накладками, механизм управления нажимным диском и устройство для автоматической компенсации износа фрикционных элементов [2]
Недостатком этой муфты является то, что гарантируя постоянные, независимые от износа фрикционных поверхностей, момент трения и величину зазора между рычагами и упорным подшипником, она, однако, не обеспечивает минимальной работы трения при трогании с места и разгоне транспортного средства и не гарантируется при этом снижения динамических нагрузок, а также имеет сложную конструкцию устройства для автоматической компенсации износа фрикционных элементов, требующую регулировки при сборке.

Известна фрикционная муфта сцепления. Она содержит ведущий корпус с полостью, в которой расположены нажимной диск с нажимными пружинами, ведомый диск с фрикционными накладками, механизм управления нажимным диском, выполненный в виде рычагов, связанных с нажимным диском с помощью пальцев, проходящих через отверстия в корпусе, и упорного подшипника, а также устройство для автоматической компенсации износа фрикционных элементов, выполненное в виде промежуточного диска, установленного между ведомым и нажимным дисками и соединенного с последним механизмом свободного хода и оттяжными пружинами, а с корпусом с помощью подвижного упора, имеющего возможность перемещаться в осевом направлении в сторону ведомого диска [3]
Недостатком этой муфты является то, что имея достаточно простую технологическую конструкцию и гарантируя постоянные, независимые от износа фрикционных поверхностей, момент трения и величину зазора между рычагами и упорным подшипником, она, однако, не обеспечивает минимальной работы трения при трогании с места и разгоне транспортного средства и не гарантирует при этом снижения динамических нагрузок. Повышенная работа трения ускорит износ фрикционных элементов муфты и вместе с повышенными динамическими нагрузками будет снижать надежность трансмиссии в целом.

Цель изобретения создание фрикционной муфты сцепления с минимальной работой трения фрикционных элементов и сниженными динамическими нагрузками при включении ее в процессе трогания и разгона транспортного средства, повышение надежности и срока службы.

Цель достигается тем, что во фрикционной муфте сцепления, содержащей корпус с полостью, в которой расположен нажимной диск, ведомый диск с фрикционными накладками, нажимные пружины, механизм управления нажимным диском, выполненный в виде рычагов, связанных с пальцами, проходящими через отверстия в корпусе, и упорного подшипника, а также устройство для автоматической компенсации износа фрикционных накладок, выполненное в виде промежуточного диска, установленного между ведомым м нажимным дисками, снабженного муфтой свободного хода и оттяжными пружинами и соединенного с корпусом с помощью подвижного упора, установленного с возможностью перемещения в осевом направлении в сторону ведомого диска, нажимной диск выполнен составным, включающим основной и дополнительный нажимные диски, каждый из которых находится в непосредственном взаимодействии с соответствующей частью нажимных пружин, причем основной нажимной диск с одной стороны связан с муфтой свободного хода и оттяжными пружинами, а с другой с пальцами механизма управления, а дополнительный нажимной диск размещен между основным нажимным диском и корпусом и соединен с замедлителем. При этом муфта снабжена дополнительными пальцами, соединенными с дополнительным нажимным диском, рычажным механизмом, связанным с дополнительными пальцами, и связанной с рычажным механизмом и с замедлителем направляющей втулкой, при этом замедлитель выполнен в виде демпфера.

Выполнение нажимного диска составным, включающим основной и дополнительный нажимные диски, позволяет осуществить раздельное управление каждым из них. Осуществление взаимодействия каждого из дисков только с соответствующей частью нажимных пружин позволяет получать два значения коэффициента запаса муфты сцепления: оптимальный, обеспечивающий минимальную работу трения муфты сцепления при ее включении в процессе трогания с места и разгона транспортного средства, когда на промежуточный и ведомый диски передается усилие только той части нажимных пружин, которая взаимодействует с основным нажимным диском, и номинальный, обеспечивающий нормальную эксплуатацию муфты сцепления, при которой исключается ее пробуксовка в штатной ситуации, когда на промежуточный и ведомый диски оказывается давление всех нажимных пружин, находящихся во взаимодействии как с основным, так и дополнительным нажимными дисками.

Связь основного нажимного диска с промежуточным диском через муфту свободного хода обеспечивает во включенном положении муфты сцепления передачу усилия нажимных пружин промежуточному диску, который прижимает ведомый диск к ведущей поверхности маховика, а при включении муфты сцепления после остановки промежуточного диска с подвижным упором обеспечивает возможность перемещения основного нажимного диска относительно промежуточного диска в сторону отводки на величину износа и фиксацию положения указанных дисков относительно друг друга при отпускании педали.

Связь основного нажимного диска с промежуточным диском через оттяжные пружины позволяет отводить промежуточный диск в сторону отводки при включении муфты сцепления, а при его остановке подвижным упором обеспечивает возможность перемещения основного нажимного диска относительно промежуточного диска в сторону отводки на величину износа.

Связь основного нажимного диска с пальцами механизма управления дает возможность задавать необходимый закон включения его, в данном случае - броском.

Размещение дополнительного нажимного диска между основным нажимным диском и корпусом и соединение его с замедлителем, выполненным в виде демпфера, взаимодействующего через рычажный механизм и втулку с дополнительным нажимным диском, позволяет при включении муфты сцепления временно задержать движение дополнительного нажимного диска под действием соответствующей части нажимных пружин в сторону ведомого диска и обеспечить включение муфты при оптимальном с точки зрения минимальной работы трения муфты сцепления коэффициенте запаса, так как часть нажимных пружин в этот момент остается временно отключенной дополнительным нажимным диском и не участвует в оказании давления на ведомый диск.

На чертеже представлена фрикционная муфта сцепления во включенном положении, продольный разрез.

К маховику 1 двигателя, выполняющему также роль ведущего диска муфты сцепления, жестко прикреплен корпус 2 муфты сцепления. Во внутренней полости корпуса рядом с поверхностью 3 маховика, являющейся ведущей, расположен ведомый диск 4, имеющий с обеих сторон фрикционные накладки 5.

Ведомый диск 4 жестко прикреплен к ступице 6, установленной на валу 7 посредством шлицев 8.

Вал 7 является ведомым валом муфты сцепления, связывающим последнюю с валопроводом трансмиссии, например с первичным валом коробки передач (на чертежах не показан).

С корпусом 2 муфты сцепления посредством направляющих 9 подвижно в осевом направлении связан нажимной диск, выполненный составным, включающий основной 10 и дополнительный 11 нажимные диски. Выполнение нажимного диска составным позволяет осуществлять раздельное управление основным и дополнительным нажимными дисками.

Основной нажимной диск 10 посредством пальцев 12, проходящих через отверстия 13 дополнительного нажимного диска 11 и отверстия 14 стаканов 15, установленных в отверстиях 16 корпуса муфты сцепления, соединен с концами отжимных рычагов 17, которые могут качаться относительно опоры 18, закрепленной неподвижно на корпусе 2. Между упорным подшипником 19 механизма управления основным нажимным диском и другими концами рычагов при отпущенной педали (на чертежах не показано) управления муфтой сцепления имеется зазор А, предотвращающий их соприкосновение.

Дополнительный нажимной диск 11 посредством пальцев 20, проходящих через отверстия 21 стаканов 22, установленных в отверстиях 23 корпуса 2 муфты сцепления, связан с замедлителем, содержащим рычаги 24, которые могут качаться относительно опоры 25, закрепленной неподвижно на корпусе 2, втулку 26, подвижно установленную на отводке 27 упорного подшипника и шарнирно связанную с рычагами 24, рычаг 28, шарнирно связанный с втулкой 26, и шток 19, одним концом шарнирно связанный с рычагом 28, а другим соединенный с демпфером, включающим шарнирно закрепленный на неподвижном элементе транспортного средства силовой цилиндр 30 и размещенный в нем поршень 31, жестко соединенный со штоком 29 и снабженный обратным клапаном 32 и отверстием 33 малого диаметра. Полости цилиндра 34 и 35, разделенные поршнем 31, и дополнительная полость 36 заполнены жидкостью. Причем полость 36, связанная отверстием 37 с полостью 35, а отверстием 38 с атмосферой, заполнена жидкостью частично.

При включении муфты сцепления обратный клапан 32, открываясь, обеспечивает свободное перетекание жидкости из полости 35 в полость 34 и тем самым беспрепятственное движение поршня демпфера. При включении муфты сцепления обратный клапан, закрываясь, замедляет перетекание жидкости из полости 34 в полость 35, происходящее теперь только через отверстие 33 малого диаметра, способствуя снижению скорости перемещения поршня 31 и связанного с ним кинематически дополнительного нажимного диска 11. В результате при включении муфты сцепления достигается отставание последнего от основного нажимного диска 10.

При отпущенной педали управления муфтой сцепления и полностью включенной муфте сцепления между фланцем 39 отводки и левым торцом втулки 26, а также между ее правым торцом и рычагом 40 отводки имеются зазоры, обеспечивающие свободу осевого перемещения втулки 26 по отводке 27.

Нажимные пружины 41 установлены с предварительным поджатием в стаканах 15 концентрично пальцам 12 и упираются одним торцом в дно упомянутых стаканов, а другим в основной нажимной диск 10. Нажимные пружины 42 установлены с предварительным поджатием в стаканах 22 концентрично пальцам 20 и упираются одним торцом в дно упомянутых стаканов, а другим в дополнительный нажимной диск 11.

Воздействие на основной нажимной диск 10 только части нажимных пружин и отставание дополнительного нажимного диска 11 от основного 10 при включении броском муфты сцепления обеспечивают временное снижение ее коэффициента запаса до оптимального значения и тем самым минимальную работу трения и снижения динамических нагрузок.

Между основным нажимным диском 10 и ведомым диском 4 установлен промежуточный диск 43, соединенный с основным нажимным диском при помощи шлицев 44 и муфты свободного хода, состоящей из обоймы 45, жестко закрепленной в промежуточном диске, шариков 46, помещенных между конусной поверхностью 47 обоймы и впадинами шлицев основного нажимного диска, и пружин 48, поджимающих шарики для контакта с конусной поверхностью обоймы и впадинами шлицев основного нажимного диска. Кроме того, основной нажимной и промежуточный диски связаны оттяжными пружинами 49, закрепленными одним концом к основному нажимному диску, а другим к промежуточному диску. Снаружи промежуточного диска расположен подвижный упор 50, выполненный в виде разрезного пружинного кольца, установленного с натягом в расточке 51 корпуса. С внутренней стороны упор 50 имеет коническую поверхность 52. Смежная поверхность 53 промежуточного диска выполнена также конической. Во включенном состоянии муфты сцепления между этими коническими поверхностями имеет зазор, обеспечивающий ход включения муфты сцепления. Кроме конуса на наружной поверхности промежуточного диска имеется кольцевой выступ 54, зацепляющийся с подвижным упором.

Оси качания 55 и 56 соответственно рычагов 28 и 40 закреплены на неподвижном элементе транспортного средства.

Для включения муфты сцепления водитель броском отпускает педаль управления муфтой сцепления. При этом основной нажимной диск 10 под действием нажимных пружин 41 быстро перемещается вместе с промежуточным диском 43, с которым он связан муфтой свободного хода, к ведомому диску 4, прижимая его к ведущей поверхности 3 маховика. Если во время предыдущего включения муфты сцепления произошел износ накладок 5 и суммарная толщина ведомого диска с накладками уменьшилась, то диски 43 и 10 продвинутся дальше в сторону ведомого диска на величину износа и выступом 54 промежуточный диск переместит подвижный упор 50 на то же расстояние. Дополнительный нажимной диск 11 под действием усилия нажимных пружин 42 тоже начнет перемещаться в сторону ведомого диска, но вследствие кинематической связи с демпфером перемещение будет более медленное, так как сопротивление демпфера при включении муфты сцепления возрастает из-за закрытия обратного клапана 32. При этом перетекание жидкости из полости 34 в полость 35 будет происходить лишь через малое отверстие 33. В результате дополнительный нажимной диск будет сдерживать усилие нажимных пружин 42, не передавая его основному нажимному диску и обеспечивая тем самым муфте сцепления возможность буксовать при временно сниженном до оптимального значения коэффициенте запаса.

Этот процесс и обеспечивает эффект минимальный работы трения муфты сцепления при одновременном снижении динамических нагрузок.

По окончании буксования муфты сцепления диск 11, наконец, догоняет диск 10 и происходит ее полное включение, когда усилие всех нажимных пружин участвует в прижатии ведомого диска 4 к ведущей поверхности 3 маховика, предотвращая пробуксовку муфты сцепления в штатных ситуациях.

Для выключения муфты сцепления водитель, воздействуя на педаль управления муфтой сцепления, перемещает кинематически связанную с ней отводку 27, снабженную упорным подшипником 19, до упора в концы отжимных рычагов 17. При дальнейшем перемещении отводки 27 рычаги 17 под действием усилия со стороны упорного подшипника поворачиваются относительно опоры 18 и через пальцы 12 отводят вправо на чертеже основной нажимной диск 10. Вместе с ним отходит вправо и дополнительный нажимной диск 11. Нажимные пружины 41 и 42 при этом дополнительно сжимаются. Перемещение диска 11 передается через пальцы 20, рычаги 24, втулку 26, рычаг 28 и шток 29 поршню 31 демпфера. Жидкость из полости 35 вытесняется поршнем свободно через открывшийся обратный клапан 32 и отверстие 33 в полость 34, а избыток ее, обусловленный разностью вытесняемого и заполняемого объемов жидкости в полостях 35 и 34, перетекает через отверстие 37 в полость 36. Вслед за основным нажимным диском 10 посредством оттяжных пружин 49 отводится и промежуточный диск 43, освобождая ведомый диск 4. В результате муфта сцепления выключается.

Отход промежуточного диска 43 от ведомого диска 4 ограничивается упором 50, сила трения которого о корпус 2 больше усилия оттяжных пружин 49. Перемещение же основного нажимного диска 10 продолжается относительно промежуточного диска в сторону отводки на величину износа. Это взаимное перемещение обеспечивается и при отпускании педали фиксируется шариковой муфтой свободного хода.

Таким образом, смещение после каждого выключения муфты сцепления промежуточного диска относительно основного нажимного диска в сторону ведомого диска на величину его износа, фиксируемое муфтой свободного хода, обеспечивает постоянство зазора между отжимными рычагами и упорным подшипником, устраняя необходимость в его периодической регулировке, и постоянство рабочей длины нажимных пружин, а следовательно, и постоянство оптимального коэффициента запаса муфты сцепления в момент ее включения, гарантирующее минимальную работу трения фрикционных дисков.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования на транспортных и тяговых средствах для соединения двигателя с трансмиссией;
для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможностью его осуществления с помощью вышеописанных средств и методов;
средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого технического результата.

Использование: в силовых установках транспортных и тяговых машин. Сущность изобретения: в корпусе фрикционной муфты расположен ведомый диск с фрикционными накладками и нажимной диск. Механизм управления нажимным диском выполнен в виде рычагов. Имеется устройство для автоматической компенсации износа фрикционных элементов. Нажимной диск выполнен составным из основного и дополнительного нажимного дисков, контактирующих с нажимными пружинами. Основной нажимной диск связан с промежуточным посредством муфты свободного хода и оттяжными пружинами. Дополнительный нажимной диск размещен между основным нажимным диском и корпусом и соединен с замедлителем в виде демпфера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фрикционная муфта сцепления, содержащая ведущий корпус с полостью, в которой расположены нажимной диск, ведомый диск с фрикционными накладками, нажимные пружины, механизм управления нажимным диском, выполненный в виде рычагов, связанных с пальцами, проходящими через отверстия в корпусе, и упорного подшипника, а также устройство для автоматической компенсации износа фрикционных накладок, выполненное в виде промежуточного диска, установленного между ведомым и нажимным дисками, снабженного муфтой свободного хода и оттяжными пружинами и соединенного с корпусом с помощью подвижного упора, установленного с возможностью перемещения в осевом направлении в сторону ведомого диска, отличающаяся тем, что нажимной диск выполнен составным, включающим основной и дополнительный нажимные диски, каждый из которых находится в непосредственном взаимодействии с соответствующей частью нажимных пружин, причем основной нажимной диск с одной стороны связан с муфтой свободного хода и оттяжными пружинами, а с другой с пальцами механизма управления, а дополнительный нажимной диск размещен между основным нажимным диском и корпусом и соединен с замедлителем. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что снабжена дополнительными пальцами, соединенными с дополнительным нажимным диском, рычажным механизмом, связанным с дополнительными пальцами, и связанной с рычажным механизмом и с замедлителем направляющей втулкой, при этом замедлитель выполнен в виде демпфера.