УПРАВЛЯЕМАЯ МУФТА Российский патент 1999 года по МПК F16D11/00 

Изобретение относится к области машиностроения, и объект изобретения может быть использован в качестве составного узла в различных механизмах и агрегатах, например, в качестве сцепной муфты в автомобилестроении.

Известны конструкции муфт (В.С.Поляков, И.Д.Барбаш. Муфты, Машгиз, 1960, О. А. Ряховский, С.С.Иванов, Справочник по муфтам, Л.: Политехника, 1991). В частности, известна инерционная муфта Кочеткова Б. Ф. (авторское свидетельство СССР, N973986, кл. F 16 H 33/14. 1981). Муфта выполнена на ведомом валу центральное зубчатое колесо, размещенное на ведущем валу водило, несущее на расположенных равномерно по окружности эксцентриковых осях, находящихся в зацеплении с центральным колесом сателлиты с закрепленными на них неуравновешенными грузами.

Недостатком этого механизма является относительно большие габаритные размеры и соответственно масса, значительные пульсирующие неравномерности в передаче вращательного момента и большие динамические нагрузки. Перечисленные недостатки назовем недостатками первого рода. Недостатки второго рода проявляются при использовании муфты в составе сложных механизмов. Они заключаются в ограниченности функциональных возможностей муфты. Ограниченность вызвана отсутствием, во-первых, звеньев планетарного механизма, через которые можно управлять работой муфты, и, во-вторых, источников сил, необходимых для управления работой муфты и законов иx изменения. В данном случае сателлиты являются единственным местом приложения управляющих работой муфты сил, а источником управляющей силы является механическая энергия инерции неуравновешенных грузов, установленных на сателлитах.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является инерционная муфта Кочеткова Б. Ф. (патент РФ N2000500C, кл. F 16 D, 43/14 Бюл. N33-36Б 1993), которая является развитием муфты-аналога. Основой конструкции муфты является планетарный механизм. Муфта содержит установленное на ведомом валу центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями, размещенное на ведомом валу водило, несущие на расположенных равномерно по окружности эксцентриковых осях парные сателлиты с закрепленными на каждом сателлите неуравновешенными относительно их оси инерционными грузами.

Недостатком муфты-прототипа являются недостатки второго рода, указанные для муфты-аналога, а именно отсутствие выбора звеньев планетарного механизма, через которые можно управлять работой муфты, источников сил и закона их измерения для управления работой муфты.

В муфте-прототипе парные сателлиты являются единственно возможным местом приложения управляющих работой муфты сил, источником управляющих сил является механическая энергия инерции неуравновешенных грузов, установленных на сателлитах, и управляющая работой муфты сила и, следовательно, передаваемый муфтой крутящий момент подчиняется закону прямой зависимости от разницы скоростей ведущего и ведомого валов и не может иметь другой закон, который может потребоваться при работе муфты в составе сложного механизма. Все эти недостатки ограничивают функциональные возможности муфты, что в конечном итоге сужает сферу ее применения в составе сложных механизмов.

Предлагаемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении сферы применения муфты в составе сложных механизмов за счет появления возможности выбора звеньев планетарного механизма, через которые происходит управление работой муфты, источников управляющих работой муфты сил и законов их изменения во время работы муфты.

Указанный технический результат достигается тем, что в управляемой муфте, содержащей однорядный планетарный механизм, одно из звеньев которого связано с ведущим валом, а другое звено планетарного механизма связано с ведомым валом, при этом одно из звеньев выполнено с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил, звено - зубчатое колесо планетарного механизма с внутренним зацеплением, и/или звено - зубчатое колесо планетарного механизма с внешним зацеплением, или звено - водило, на котором свободно посажены сателлиты, выполнено по меньшей мере парным, при этом каждая часть парного звена выполнена с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил в противоположных направлениях в плоскости вращения указанных частей парного звена.

Существенные признаки, характеризующие изобретение, обеспечивают расширение сферы применения муфты в составе сложного механизма, так как появляется возможность выбора одного из трех мест приложения управляющих работой муфты сил, появляется возможность широкого выбора управляющих сил самого различного происхождения, производных от механической, тепловой, полевой и других видов энергии. Величины управляющих работой муфты сил могут быть поставлены в зависимость от внутренних или внешних факторов.

На фиг. 1 изображена управляемая муфта (базовый вариант). В основе ее конструкции лежит однорядный планетарный механизм с основными звеньями a, h и b. Управляемая муфта содержит в себе ведущий вал 1 жестко соединенный сo звеном h, состоящим из водила 3, на котором свободно посажены сателлиты 4, входящие в зацепление со звеном a и звеном b. Звено b выполнено парным из двух не соединенных между собой центральных колес 5 и 6 с внутренним зацеплением, которые жесткими связями посредством втулок 14 и 15 соединены соответственно с дисками 7 и 8. Звено a выполнено также парным, состоящим из двух не соединенных между собой колес 9 и 10 с внешним зацеплением, которые жесткими связями посредством ведомого вала 2 и втулки 13 соединены соответственно с дисками 11 и 12. Диски 7, 8 и 11, 12 введены в схему для наглядности показа мест приложения управляющих работой муфты сил F₁-F₄, необходимой для лучшего понимания работы муфты. В действительности силы F могут прилагаться через соединительные валы и втулки непосредственно к колесам 5, 6 и 9, 10.

Базовая схема муфты, изображенная на фиг.1, имеет частные варианты исполнения:
а) трехзвенная с парным звеном a и парным сателлитом 4, фиг.2;
б) трехзвенная с парным звеном b и парным сателлитом 4, фиг.3;
в) трехзвенная с парным звеном h, фиг.4;
г) двухзвенная с парным звеном a, фиг.5;
д) двухзвенная с парным звеном b, фиг.6.

Все перечисленные частные схемы управляемых муфт родственны по конструкционному признаку и по способу управления муфтой, т.к. все они выполнены на основе однорядного планетарного механизма, имеют в своей конструкции как минимум одно парное звено, крутящий момент передается через остановленный относительно оси 0-0 сателлит, управление муфтой проводится приложением сил F в плоскости вращения парного звена в разных направлениях.

По конструкционным или иным соображениям в каждом варианте исполнения муфты возможно расчленение основных звеньев планетарного механизма не только на две части (парное исполнение), но и на большее число.

Управляемая муфта работает следующим образом. При остановленном ведомом вале 2 ведущий вал 1 вращает водило 3 с сателлитом 4, которые свободно обкатываются вокруг остановленного колеса 9 и соответственно колеса 10, увлекая за собой колеса 5 и 6. Крутящий момент на ведомый вал 2 не передается. Включение муфты и передачу крутящего момента с ведущего вала 1 на ведомый вал 2 проводят: вариант 1 - путем приложения управляемых сил F₁ и F₂ к дискам 11 и 12 в плоскости их вращения в противоположных направлениях. Приложенные усилия через соединительную втулку 13 и вал 2 передается парным колесам 10 и 9 в противоположных направлениях, что препятствует вращению сателлитов 4 вокруг своей оси 0 - 0. При определенных величинах усилий F₁ и F₂ обкатывание сателлитами парных центральных колес прекращается и крутящий момент ведущего вала 1 через водило 3, остановленные сателлиты 4 и парное центральное колесо 9 передается ведомому валу; вариант 2 - путем приложения управляемых сил F₃ и F₄ к дискам 7 и 8 в плоскости их вращения в противоположных направлениях. Под воздействием приложенных сил F₃ и F₄ прекращается вращение сателлитов 4 вокруг оси 0 - 0 и крутящий момент с ведущего вала 1 передается на ведомый вал 2; вариант 3 - одновременным применением первого и второго вариантов.

Все варианты включения муфты основываются на том, что под воздействием приложенных к связям сил прекращается вращение сателлитов 4 вокруг оси 0-0 и крутящий момент полностью передается с ведущего вала на ведомый вал. При неполной остановке сателлитов крутящий момент на ведомый вал передается частично. Передаваемый муфтой крутящий момент находится в прямой зависимости от величины управляющих работой муфты сил вплоть до полной остановки сателлитов.

Таким образом, с помощью изменения величины управляющих работой муфты сил можно управлять режимом работы муфты, а именно задавать величину передаваемого крутящего момента, скорость нарастания или снижения передаваемого крутящего момента, периодичность включения муфты и т.д. В совокупности с конструкционными достоинствами муфты все это обеспечивает достижение поставленной цели в полном объеме. Более того, муфта принципиально лишена недостатков, свойственным муфтам, а именно, пульсирующих неравномерностей в передаче вращающего момента и больших динамических нагрузок.

Управляемая муфта относится к машиностроению. Муфта содержит однорядный планетарный механизм, одно из звеньев которого связано с ведущим валом, а другое звено планетарного механизма связано с ведомым валом. Одно из звеньев выполнено с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил. Звено, представляющее собой зубчатое колесо планетарного механизма с внутренним зацеплением, и/или звено, представляющее собой зубчатое колесо планетарного механизма с внешним зацеплением, или звено, представляющее собой водило, на котором свободно посажены сателлиты, выполнено по меньшей мере парным. Каждая часть парного звена выполнена с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил в противоположных направлениях в плоскости вращения указанных частей парного звена. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в расширении возможной сферы применения муфты в составе сложных механизмов. 6 ил.

Управляемая муфта, содержащая однорядный планетарный механизм, одно из звеньев которого связано с ведущим валом, а другое звено планетарного механизма связано с ведомым валом, при этом одно из звеньев выполнено с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил, отличающееся тем, что звено - зубчатое колесо планетарного механизма с внутренним зацеплением, и/или звено - зубчатое колесо планетарного механизма с внешним зацеплением, или звено - водило, на котором свободно посажены сателлиты, выполнено по меньшей мере парным, при этом каждая часть парного звена выполнена с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил в противоположных направлениях в плоскости вращения указанных частей парного звена.