ДЕМПФЕР ХОЛОСТОГО ХОДА ВЕДОМОГО ДИСКА СЦЕПЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16D3/12 F16D13/64 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к ведомым дискам сцепления с встроенным демпфером крутильных колебаний трансмиссии.

Известен диск муфты сцепления, который содержит ступицу с подвижным фланцем, против которого установлены основная и вспомогательная боковые пластины. В окна, выполненные во фланце и боковых пластинах, вставлены работающие на сжатие пружины основного демпфера. На наружной окружности ступицы имеются выступы, которые расположены между выступами, выполненными на внутренней окружности фланца. Между выступами ступицы и фланца вставлены пружины. В конструкции имеется четыре опорных (фрикционных) кольца, расположенные между ее деталями и работающие попарно, два из них расположены на ступице с наружной стороны вспомогательной боковой пластины [1]
При работе двигателя транспортного средства на холостом ходу работают пружины, расположенные между фланцем и ступицей, и одна пара опорных (фрикционных) колец, а при переключении на вторую ступень и далее приводится в действие вторая пара опорных (фрикционных) колец.

Недостатками данного технического решения являются сложность конструкция, сложность технологии сборки, большие осевые размеры ведомого диска из-за перемещения одной пары фрикционных колец вне пространства между основной и дополнительными боковыми пластинами.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является торсионный амортизатор, в особенности для фрикционной дисковой муфты автомобиля, содержащий демпферный диск и втулку, которые, поворачиваясь относительно друг друга на определенный ограниченный угол, устанавливаемый упорами, преодолевают сопротивление пружины. Пружина размещена между упорами в вырезах, оппозитно выполненных на наружной поверхности втулки и внутренней поверхности диска. Два опорных кольца, охватывающих втулку, прикреплены к ней и расположены по сторонам упоров для сохранения радиального положения пружины. Демпферный диск размещен через пару фрикционных колец между основной и вспомогательной пластинами ведомого диска сцепления, а фрикционные кольца второй пары размещены между внутренними сторонами основной и вспомогательной боковых пластин и сторонами выступов ступицы [2]
В данной конструкции хотя и устранен такой недостаток аналога, как большие осевые размеры, но вместе с тем имеются следующие недостатки: сложное и недостаточно надежное крепление опорных колец и как следствие этого сложная технологичность сборки в целом конструкции, недостаточно оптимальные демпфирующие качества на режиме холостого хода двигателя из-за неравномерного нагружения пружины по плоскостям ее торцевым витков.

Задача изобретения улучшение технологичности сборки, повышение надежности при эксплуатации, улучшение демпфирующих качеств на режиме холостого хода двигателя.

Задача достигается тем, что в демпфере холостого хода ведомого диска сцепления, содержащим ступицу, диск, установленный на ступице с возможностью взаимодействия с ее наружными шлицами посредством своих внутренних шлицов, причем между наружными шлицами ступицы и внутренними шлицами диска образованы боковые зазоры, по меньшей мере одну пружину, тангенциально расположенную между диском и ступицей, два опорных элемента, расположенных на ступице по торцевым сторонам ее шлицов, фрикционные кольца, основную и дополнительную пластины, согласно изобретению один из опорных элементов является опоясывающим фланцем ступицы, выполненным заодно целое с ней, а пружина установлена в гнезде, образованном расположенными напротив друг друга по направлению оси вращения ступицы, вырезом по окружности центрального шлицевидного отверстия диска, выемкой в опоясывающем фланце и выемкой во втором опорном элементе, зафиксированном на ступице стопорным кольцом и по меньшей мере одним наружным шлицом ступицы, выполненным с выступающей частью, обращенной в сторону второго элемента и расположенной в соответствующей выемке этого элемента, причем длина выреза под пружину по окружности центрального шлицевидного отверстия диска и длина выемок под пружину в опоясывающем фланце и втором опорном элементе равны между собой, а ширина выреза под пружину по окружности центрального шлицевидного отверстия диска соответствует наружному диаметру пружины, опоясывающий ступицу фланец имеет форму плоского кольца, выемка под пружину в опоясывающем фланце ступицы, имеющим форму плоского кольца, выполнена в виде углубления на его боковой поверхности, обращенной к диску, а ее стенки, с которыми находятся в контакте участки торцевых витков пружины, расположены перпендикулярно к обращенной к диску боковой поверхности опоясывающего фланца, второй опорный элемент имеет форму плоского кольца, в котором выемка под пружину выполнена в виде выреза по его внешней окружности, одна из сторон выреза под пружину плоского кольца расположена тангенциально и выполнена в виде фаски, скошенной к его боковой поверхности, обращенной к диску, выемка под выступающую часть шлица ступицы во втором опорном элементе, имеющим форму плоского кольца, выполнена в виде выреза по внутренней окружности этого кольца, снабжен второй пружиной, расположенной диаметрально первой между диском и ступицей, на ступице выполнены два диаметрально расположенных шлица с выступающими частями, во втором опорном элементе, имеющим форму плоского кольца, выполнены две выемки в виде вырезов под выступающие части шлицов ступицы.

Сравнение предлагаемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков предлагаемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предлагаемое устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в предлагаемой совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

На фиг. 1 изображен ведомый диск сцепления в сборе, диаметральный разрез; на фиг. 2 ступица с диском в сборе; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 ступица ведомого диска сцепления, вид со стороны В на фиг. 3; на фиг. 6 график.

Устройство демпфирования холостого хода ведомого диска 1 сцепления содержит ступицу 2 с наружными шлицами 3 и с выполненным заодно целое с ней опоясывающим фланцем 4 (который, в частном случае, выполнен заодно целое со шлицами 3), диск 5 с внутренними шлицами 6, две пружины 7, второй опорный элемент 8, стопорное кольцо 9, первую 10 и вторую 11 пару фрикционных колец, основную 12 и дополнительную 13 пластины, пружины 14 основного демпфера.

Диск 5 установлен на ступице 2 с правой стороны (фиг. 3 и 4) от опоясывающего фланца 4 (в частности, имеющего форму плоского кольца) с возможностью взаимодействия с ее наружными шлицами 3 посредством своих внутренних шлицов 6, при условии выборки бокового углового зазора "e" в окружном направлении прямого хода вращения W ведомого диска 1 или выборки бокового углового зазора "f" в окружном направлении, обратном окружному направлению прямого хода вращения W ведомого диска 1 между шлицами 3 и 6. С правой стороны диска 5 (фиг. 3 и 4) на ступице 3, вблизи торцов шлицов 6 диска 5 и шлицов 3 ступицы 2, установлен второй опорный элемент 8 (в частности, имеющий форму плоского кольца). Фиксация второго опорного элемента 8 от поворота на ступице 2 вокруг ее оси вращения осуществлена выступающей частью, в частности двумя выступающими частями 15, выполненными на двух диаметрально расположенных ее шлицах 3. Части 15 (в частности, имеющие профили, совпадающие с профилями шлицов 3) выполнены выступающими относительно правых торцов шлицов 3 ступицы 2 (фиг. 3 и 4) в сторону опорного элемента 8 и расположены в соответствующих их профилю выемках 16, выполненных во втором опорном элементе 8 (в частности, вырезах по внутренней окружности плоского кольца). Фиксация второго опорного элемента 8 на ступице 2 от осевого перемещения по ней осуществлена стопорным кольцом 9, установленным с правой стороны (фиг. 3 и 4) элемента 8 в проточке 17 ступицы 2. Пружины 7 тангенциально установлены между диском 5 и ступицей 2 в диаметрально расположенных гнездах 18. Каждое из гнезд 18 образовано точно расположенными напротив друг друга, по направлению оси вращения ступицы 2, выемкой 19 на обращенной к диску 5 боковой поверхности 20 опоясывающего фланца 4, вырезом 21 по окружности 22 центрального шлицевидного отверстия диска 5 и выемкой 23 во втором опорном элементе 8.

Стенки 24 каждой из выемок 19 (в частности, выполненных в виде углублений) опоясывающего фланца 4 ступицы 2, с которыми находятся в контакте участки торцевых витков пружин 7, расположены перпендикулярно к его боковой поверхности 20.

В общем случае, выемка 23 под пружины 7 во втором опорном элементе 8 выполнена в его боковой поверхности, обращенной к диску 5. В частном же случае, например в рассматриваемой конструкции, когда второй опорный элемент 8 имеет форму плоского кольца, две выемки 23 выполнены в виде вырезов по его внешней окружности с диаметральным расположением друг к другу. Тангенциально расположенные стороны 25 этих вырезов выполнены в виде фасок, скошенных к боковой поверхности плоского кольца, обращенной к диску 5. Плоскости этих скошенных тангенциально расположенных сторон 25 совпадают с плоскостями касательными к пружинам 7, проходящими через точки контакта витков пружин 7 со сторонами 25 вырезов.

Длины (a) вырезов 21, длины (b) выемок 19 (углублений) и длины (с) выемок 23 (вырезов) равны между собой. Ширина (d) вырезов 21 соответствует наружному диаметру пружины 7 (фиг. 2, 3 и 5).

Боковые угловые зазоры (e, f) между шлицами 6 диска 5 и шлицами 3 ступицы 2 имеют разную величину в направлении прямого и обратного хода вращения W ведомого диска, больший зазор (e) образован между боковыми сторонами 26 шлицов 6 диска 5 и противолежащими им, в окружном направлении прямого хода вращения W ведомого диска 1, боковыми сторонами 27 шлицов 3 ступицы 2, а меньший угловой зазор (f) образован между вторыми боковыми сторонами 28 шлицов 6 диска 5 и противолежащими им, в направлении, обратном окружному направлению вращения W ведомого диска 1, вторыми сторонами 29 шлицов 3 ступицы 2.

Устройство демпфирования холостого хода работает следующим образом.

При включенной передаче в коробке переменных передач (к.п.п.) крутящий момент двигателя передается от фрикционных накладок к ступице 2 ведомого диска 1 сцепления и от нее к элементам силовой передачи транспортного средства, через пружины основного демпфера и далее через контактирующие шлицы 6 диска 5 со шлицами 3 ступицы 2.

На холостом ходу двигателя, его крутящий момент передается от фрикционных накладок к ступице 2 ведомого диска 1 сцепления, а от нее только на первичный вал с шестернями к. п.п, так как связь с остальными элементами силовой передачи на этом режиме прервана (т.е. ни одна передача в к.п.п. не включена). На этом режиме двигателя пружины основного демпфера из-за большой их жесткости и малого крутящего момента двигателя не реагируют на изменения крутящего момента, вызываемые крутильными колебаниями коленчатого вала, в результате чего изменения крутящего момента передаются на диск 5 и приводят его к угловому перемещению относительно ступицы 2 то в одну, то в другую сторону, что заставляет пружины 7 попеременно сжиматься и разжиматься. Изменения крутящего момента двигателя, вызванные крутильными колебаниями его коленчатого вала, передаются от коротких сторон вырезов 21 диска 5 на контактирующие с ними торцевые витки пружин 7, а с их вторых торцевых витков на стенки 24 выемок 19 (углублений) опоясывающего фланца 4 и на короткие стенки выемок 23 (вырезов) второго опорного элемента 8.

В частном случае, при повороте диска 5 относительно ступицы 2 (т.е. при сжатии пружин 7) в направлении прямого хода вращения W ведомого диска 1 (диска 5) на восемь градусов происходит контакт сторон 26 шлицов 6 диска 5 со сторонами 27 шлицов 3 ступицы 2 и затем в работу вступают пружины основного демпфера ведомого диска 1 сцепления. На графике (фиг. 6) участком (g) показана зависимость угла поворота диска 5 относительно ступицы 2 от крутящего момента двигателя. При повороте диска 5 относительно ступицы 2 (т. е. при сжатии пружин 7) в направлении, обратном направлению прямого хода вращения W ведомого диска 1 (диска 5) (т.е. при отрицательных значениях колебаний) на три градуса, происходит контакт сторон 29 шлицов 6 диска 5 со сторонами 28 шлицов 3 ступицы 2 и затем в работу вступают пружины основного демпфера ведомого диска 1 сцепления (например, в режиме торможения двигателем). На графике (фиг. 6) участком (z) показана зависимость угла поворота диска 5 относительно ступицы 2 от тормозного момента двигателя.

Движение ступицы 2 относительно диска 5, до момента взаимодействия их шлицов 3 и 6, сопровождается гашением крутильных колебаний в результате трения одного из фрикционных колец 10 об участок наружной поверхности ступицы 2 и наружную боковую поверхность опоясывающего фланца 4 и в результате трения второго из фрикционных колец 10 о наружную боковую поверхность второго опорного элемента 8 (плоского кольца).

При взаимодействии шлицов 6 диска 5 со шлицами 3 ступицы 2 приводятся в действие фрикционные кольца 11, которые совместно с фрикционными кольцами 10 гасят крутильные колебания в результате трения их боковых поверхностей о боковые поверхности диска 5 (фиг. 1).

Пружины 7 демпфера холостого хода совместно с фрикционными кольцами 10 понижают амплитуду колебаний коленчатого вала двигателя и элементов силовой передачи на режиме холостого хода и режиме торможения двигателем, устраняя тем самым возможность появления резонансных колебаний на этих режимах.

Выполнение опоясывающего фланца 4 заодно целое со ступицей 2, простая и в то же время надежная фиксация второго опорного элемента 8 (плоского кольца) на ступице 2 с достаточно малыми допусками, симметричное (равномерное) нагружение торцевых витков пружин 7 по их плоскостям короткими сторонами вырезов 21 диска 5, короткими сторонами выемок 19 (углублений) опоясывающего фланца 4 и сторонами выемок 23 (вырезов) второго опорного элемента 8 это все, по сравнению с прототипом, где оба опорных элемента выполнены в виде тонких колец, недостаточно надежно закрепленных на ступице и выполняющих в основном единственную функцию удержание пружин в радиальном положении, где нагружение пружин по плоскости торцевых витков сторонами вырезов втулки и диска происходит неравномерно, из-за чего пружины изгибаются относительно своих осей, что может привести к нестабильности их демпфирования и даже к заеданию их между опорными элементами, позволяет улучшить технологичность сборки предлагаемого демпфера холостого хода ведомого диска сцепления, повысить его надежность при эксплуатации и улучшить его демпфирующие качества.

Использование: транспортное машиностроение, а именно к ведомым дискам сцепления с встроенным демпфером крутильных колебаний трансмиссии. Сущность изобретения: устройство демпфирования холостого хода ведомого диска сцепления содержит ступицу с наружными шлицами и с выполненным заодно целое с ней и шлицами опоясывающим фланцем, диск, установленный на ступице с возможностью взаимодействия с ее шлицами посредством своих внутренних шлицов, при условии выборки боковых угловых зазоров между ними, две пружины, тангенциально установленные в гнездах, второй опорный элемент, установленный на ступице, и стопорное кольцо. Каждое из гнезд образовано точно расположенными напротив друг друга, по направлению оси вращения ступицы выемкой на обращенной к диску боковой поверхности опоясывающего фланца, вырезом по окружности отверстия демпферного диска и выемкой во втором опорном элементе, зафиксированном на ступице стопорным кольцом и двумя выступающими частями шлицов ступицы, расположенным выступающими частями в выемках этого элемента. 1 с. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Демпфер холостого хода ведомого диска сцепления, содержащий ступицу, диск, установленный на ступице с возможностью взаимодействия с ее наружными шлицами посредством своих внутренних шлицев, причем между наружными шлицами ступицы и внутренними шлицами диска образованы боковые зазоры, по меньшей мере одну пружину, тангенциально расположенную между диском и ступицей, два опорных элемента, расположенных на ступице по торцевым сторонам ее шлицев, две пары фрикционных колец, основную и дополнительную пластины, пружины основного демпфера, отличающийся тем, что один из опорных элементов является опоясывающим фланцем ступицы, выполненным за одно целое с ней, а пружина установлена в гнезде, образованном расположенными напротив друг друга по направлению оси вращения ступицы вырезом по окружности центрального шлицевидного отверстия диска, выемкой в опоясывающем на ступице стопорным кольцом и по меньшей мере одним наружным шлицом ступицы, выполненным с выступающей частью, обращенной в сторону второго элемента и расположенной в соответствующей выемке этого элемента, причем длина выреза под пружину по окружности центрального шлицевидного отверстия диска и длина выемок под пружину в опоясывающем фланце и втором опорном элементе равны между собой, а ширина выреза под пружину по окружности центрального шлицевидного отверстия диска соответствует наружному диаметру пружины. 2. Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что опоясывающий ступицу фланец имеет форму плоского кольца. 3. Демпфер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что выемка под пружину в опоясывающем фланце ступицы, имеющим форму плоского кольца, выполнена в виде углубления на его боковой поверхности, обращенной к диску, а ее стенки, с которыми находятся в контакте участки торцевых витков пружины, расположены перпендикулярно к обращенной к диску боковой поверхности опоясывающего фланца. 4. Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что второй элемент имеет форму плоского кольца, в котором выемка под пружину в виде выреза по его внешней окружности. 5. Демпфер по п.4, отличающийся тем, что одна из сторон выреза под пружину плоского кольца расположена тангенциально и выполнена в виде фаски, скошенной к его боковой поверхности, обращенной к диску. 6. Демпфер по пп.1 и 4, отличающийся тем, что выемка под выступающую часть шлица ступицы во втором опорном элементе, имеющим форму плоского кольца, выполнена в виде выреза по внутренней окружности этого кольца. 7. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что оно снабжено второй пружиной, расположенной диаметрально первой между диском и ступицей. 8. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что на ступице выполнены два диаметрально расположенных шлица с выступающими частями. 9. Демпфер по пп.1, 4, 6 и 8, отличающийся тем, что во втором опорном элементе, имеющим форму плоского кольца, выполнены две выемки в виде вырезов под выступающие части шлицев ступицы.