ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СЦЕПНАЯ МУФТА С КОЛОВРАТНЫМ ЛОПАСТНЫМ НАСОСОМ Российский патент 1999 года по МПК F16D31/06 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в трансмиссиях механических передач, в частности, транспортных средств.

Известны муфты с дисковым зацеплением, обеспечивающие передачу крутящего момента от ведущего на ведомый вал с помощью прижимных дисков, закрепленных на этих валах (см. , например, Политехнический словарь, изд. третье, М., "Советская энциклопедия", 1989, с. 577).

Недостатком таких устройств является сложность конструкции, большие габариты и недостаточный ресурс работы, связанный с трением между дисками.

Известны гидромуфты, обеспечивающие передачу крутящего момент от ведущего не ведомый вал при значительной угловой скорости, но они не обеспечивают устойчивую работу из-за возможности проскальзывания валов и зависимости передаваемого крутящего момента от числа оборотов (см, например, Краткий политехнический словарь. -М. : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955, с. 212).

Известна также гидравлическая сцепная муфта с коловратным лопастным насосом и золотниковым регулированием, содержащая ротор с выдвижными подпружиненными лопастями, удерживаемыми в убранном положении механическими защелками, и охватывающий ротор внешний корпус с эксцентрично выполненной внутренней цилиндрической поверхностью, образующей с ротором зоны высокого и низкого давления рабочей жидкости, золотник со штоком и поршнем, установленный с возможностью перекрытия сообщения между упомянутыми зонами, и механизм уборки и фиксации лопастей в пазах ротора, в нерабочем положении (см., SU 36735A (РОТАHЬ Н.Т.), 31.02.32, F 16 D 31/02).

Данная муфта также не обеспечивает надежной работы, т.к. трудно обеспечить безотказную работу механических защелок механизма уборки и фиксации лопастей, сложность конструкции. Кроме того, муфта не позволяет изменять направление вращения валов, т.к. ее лопасти расположены не по радиусу к центру вращения.

Задачей изобретения является обеспечение надежности работы муфты при улучшении массогабаритных характеристик и повышении ресурса работы, а также возможность обеспечения изменения направления вращения валов.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что гидравлическая сцепная муфта с коловратным лопастным насосом содержит внешний корпус с эксцентрично выполненной внутренней цилиндрической поверхностью, ротор с подпружиненными лопастями, при этом лопасти ротора установлены с возможностью поджатия к внешнему корпусу, а ротор расположен соосно указанному корпусу с образованием между внешним корпусом и ротором зон высокого и низкого давления рабочей жидкости, золотник, содержащий шток и поршень и расположенный во внутренней цилиндрической полости ротора и установленный с возможностью разобщения упомянутых зон высокого и низкого давления для изменения величины передаваемого крутящего момента, снабжена также механизмом для уборки и фиксации лопастей ротора в нерабочем положении для уменьшения передаваемого крутящего момента, причем в роторе выполнены радиально направленные пазы для установки лопастей, сообщенные посредством каналов с упомянутой внутренней цилиндрической полостью, а механизм для уборки и фиксации в нерабочем положении лопастей ротора выполнен в виде гидропривода, содержащего поршень, закрепленный при помощи штифтов на упомянутом штоке золотника, при этом на внутренней стенке ротора и штоке золотника выполнены кольцевые проточки, а упомянутые штифты установлены с возможностью поочередного контактирования с указанными кольцевыми проточками, при этом шток золотника снабжен ограничительным выступом, расположенным с возможностью упора во внешний корпус муфты для обеспечения запаздывания сообщения зон высокого и низкого давления.

На фиг. 1 представлен продольный разрез муфты, и на фиг. 2 - поперечный разрез А-А фиг. 1.

Гидравлическая сцепная муфта с коловратным лопастным насосом содержит ротор 1 с каналами 2 для перетекания рабочей жидкости (воды или масла) и с радиально направленными пазами для установки лопастей 3, которые установлены с возможностью поджатия посредством пружин 4, к расположенному соосно ротору 1 внешнему корпусу 5 с эксцентрично выполненной внутренней цилиндрической поверхностью с образованием между ними зон высокого и низкого давлений и с крышкой 6. Ротор 1 выполнен с внутренней цилиндрической полостью для размещения золотника 7, который содержит шток и поршень и установлен с возможностью разобщения упомянутых зон высокого и низкого давления для изменения величины передаваемого крутящего момента, механизм уборки и фиксации лопастей 3 ротора в нерабочем положении выполнен в виде гидропривода с поршнем 8, закрепленным при помощи штифтов 9 на штоке золотника 7, а упомянутые штифты установлены с возможностью поочередного контактирования с кольцевыми проточками, одна из которых выполнена на внутренней стенке ротора 1, а другая - на штоке золотника 7, причем последний снабжен ограничительным выступом, расположенным с возможностью упора во внешний корпус 5 муфты для обеспечения запаздывания сообщения зон высокого и низкого давления. Муфта содержит также поршень 10, шайбу 11 с штифтом 12 и с цапфой перемещения шайбы 11 (цапфа не показана), заглушку 13, уплотнения 14 и каналы 15. Кроме того у муфты выполнены полости B, C, D, E, F и G, причем первая из них заполнена воздухом, а остальные - рабочей жидкостью.

Гидравлическая сцепная муфта работает следующим образом.

В нерабочем состоянии пружины 4 удерживают лопасти в поджатом к внешнему корпусу положении. Возможные изменения объема жидкости за счет изменения температур компенсируются изменением объема воздушной полости B при перемещении поршня 10. Перетекание жидкости между полостями проходит по зазорам, неизбежным для относительного движения деталей муфты. Золотник 7 удерживается в крайнем правом положении, а поршень 8 удерживается неподвижно штифтами 9, упирающимися в цилиндрическую часть золотника и в кольцевую проточку ротора 1.

В рабочем состоянии при жестком сцеплении валов положение деталей сохраняется, т.е. лопасти 3 прижаты к внешнему корпусу 5 за счет пружин 4, давления в полостях F и центробежных сил. При наличии незначительного перетекания рабочей жидкости из зоны высокого давления в зону низкого давления происходит незначительное проскальзывание ротора 1 относительно корпуса 5, при этом за счет соединения всех полостей F образованных в пазах ротора между ротором и лопастями, с полостью E (полость между поршнем и торцом корпуса) каналами 15, выполненными в центральной части ротора, обеспечивается подвижность лопастей 3 в роторе 1 при сохранении прижатия лопастей 3 к корпусу 5.

В момент разъединения ротора 1 и корпуса 5 с помощью цапфы кольцевая шайба 11 перемещается влево, закрепленный на шайбе 11 и золотнике 7 штифт 12, перемещаясь в прорези корпуса 5, сдвигает золотник 7 влево, золотник 7 открывает каналы (прорези) 2 и, тем самым, сообщает полости G между собой через полость D. В таком положении передаваемый момент и проскальзывание между корпусом и ротором будут обусловлены гидравлическим сопротивлением от перетекания жидкости между полостями G через полость D и от перетекания жидкости между полостями F через полость E. При дальнейшем движении золотника 7 штифты 9 выходят из зацепления с ротором 1, сдвигаясь в проточку в золотнике 7 с помощью выполненного на нем выступа, упирающего в поршень, при этом поршень 8 перемещается влево и обеспечивает всасывание жидкости в полость E из полостей F через каналы 15 и одновременно нагнетает жидкость того же объема из полости D в полости G через каналы (прорези) 2. За счет разрежения в полостях F и увеличения давления в полостях G происходит сжатие пружин 4 и уборка лопастей 3 в ротор 1. Крутящий момент в таком состоянии будет обусловлен незначительным трением круглого ротора 10 о жидкость.

Подготовка к работе гидравлической муфты осуществляется в обратном порядке - сначала выдвигаются лопасти 3, затем перекрывается возможность перетекания жидкости между лопастями через полости G и D. Профилировкой каналов (прорезей) 2 подбирается необходимая динамика изменения передаваемого крутящего момента во время соединения - разъединения ротора 1 с корпусом 5. При этом радиальное расположение лопастей 3 позволяет в случае необходимости изменять направление вращения. Конструкция муфты обеспечивает запаздывание сообщения зон низкого и высокого давления и процесса уборки в ротор 1 лопастей 3, т.к. первоначально золотник открывает каналы 2, сообщающие зоны, а после упора выступа золотника в поршень начинается уборка лопастей.

Гидравлическая сцепная муфта с коловратным лопастным насосом содержит внешний корпус с эксцентрично выполненной внутренней цилиндрической поверхностью, ротор с подпружиненными лопастями. Лопасти ротора установлены с возможностью поджатия к внешнему корпусу, а ротор расположен соосно указанному корпусу с образованием между внешним корпусом и ротором зон высокого и низкого давлений рабочей жидкости. Муфта включает в себя также золотник, содержащий шток и поршень и расположенный во внутренней цилиндрической полости ротора с возможностью разобщения упомянутых зон высокого и низкого давления. Муфта снабжена также механизмом для уборки и фиксации лопастей ротора в нерабочем положении для уменьшения передаваемого крутящего момента. Механизм для уборки и фиксации в нерабочем положении лопастей ротора выполнен в виде гидропривода. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении надежности и ресурса работы муфты, улучшении ее массогабаритных характеристик и обеспечении возможности изменения направления вращения валов. 2 ил.

Гидравлическая сцепная муфта с коловратным лопастным насосом, содержащая внешний корпус с эксцентрично выполненной внутренней цилиндрической поверхностью, ротор с подпружиненными лопастями, при этом лопасти ротора установлены с возможностью поджатия к внешнему корпусу, а ротор расположен соосно указанному корпусу с образованием между внешним корпусом и ротором зон высокого и низкого давлений рабочей жидкости, золотник, содержащий шток и поршень и расположенный во внутренней цилиндрической полости ротора и установленный с возможностью разобщения упомянутых зон высокого и низкого давления для изменения величины передаваемого крутящего момента, отличающийся тем, что муфта снабжена также механизмом для уборки и фиксации лопастей ротора в нерабочем положении для уменьшения передаваемого крутящего момента, причем в роторе выполнены радиально направленные пазы для установки лопастей, сообщенные посредством каналов с упомянутой внутренней цилиндрической полостью, а механизм для уборки и фиксации в нерабочем положении лопастей ротора выполнен в виде гидропривода, содержащего поршень, закрепленный при помощи штифтов на упомянутом штоке золотника, при этом на внутренней стенке ротора и штоке золотника выполнены кольцевые проточки, а упомянутые штифты установлены с возможностью поочередного контактирования с указанными кольцевыми проточками, при этом шток золотника снабжен ограничительным выступом, расположенным с возможностью упора во внешний корпус муфты для обеспечения запаздывания сообщения зон высокого и низкого давлений.