ФРИКЦИОННЫЙ ДИСК Российский патент 2010 года по МПК F16D13/64 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к транспортному машиностроению.

Известен фрикционный диск, содержащий ступицу с диском, на котором закреплены фрикционные накладки [1].

Недостатком его является невозможность демпфирования передаваемого момента и неравномерный износ фрикционных накладок.

Известен также фрикционный диск, содержащий ступицу со средним диском, по обе стороны от которого подвижно установлены связанные между собой распорками боковые диски, а в среднем и боковых дисках друг против друга выполнены окна, в которых установлены пружины [2], служащие для демпфирования передаваемого момента.

Недостатком его является неровный износ фрикционных накладок по обе стороны диска.

В качестве прототипа выбран ведомый фрикционный диск сцепления современного автомобиля [3], содержащий ступицу, связанный с ней через демпфер ведомый диск, на котором закреплены по обе стороны фрикционные накладки одинаковой толщины.

Недостатком прототипа является неравный износ фрикционных накладок по обе стороны диска, что ограничивает работоспособность сцепления сроком службы одной из фрикционных накладок.

Задачей изобретения является повышение долговечности, работоспособности, продуктивного использования материала фрикционных накладок ведомого диска сцепления.

Согласно изобретению в ведомом фрикционном диске сцепления, содержащем ступицу, связанный с ней через демпфер ведомый диск, на котором закреплены по обе стороны фрикционные накладки, последние выполнены разной толщины, причем накладка большей толщины закреплена со стороны нажимного или промежуточного ведущего диска, а накладка меньшей толщины со стороны маховика или промежуточного диска.

Сущность. Выполнение правой накладки (со стороны нажимного диска сцепления) толще левой накладки (со стороны маховика) позволит повысить долговечность, работоспособность и продуктивное использование материала правой и левой фрикционных накладок.

Для обеспечения максимального увеличения долговечности фрикционного диска по износу накладок и продуктивного использования их материала необходимо толщины правой и левой накладок принимать из следующих соотношений:

где Н_м и Н_д - толщины левой (со стороны маховика) и правой (со стороны нажимного диска) фрикционных накладок; h_з - толщина накладок, определяемая способом их закрепления на диск, в рассматриваемом случае высотой заклепок; h_м - допустимый износ накладок со стороны маховика; h_д - износ правой накладки (со стороны нажимного диска), h_д=k·h_м; k - коэффициент интенсивности износа правой накладки, определяемый экспериментально или практикой эксплуатации, k=h_д/h_м. Заметим, что отношение (коэффициент) k не зависит от степени износа накладок.

Сущность изобретения поясняется Фиг.1, на котором изображен ведомый фрикционный диск сцепления.

Фрикционный диск сцепления содержит ступицу 4, которая через детали 5, 3 и 2 демпфера связана с ведомым диском 1, на котором закреплены по обе стороны фрикционные накладки 7 заклепками 6 или иным способом (приклеиванием, приформовыванием и т.д.). Накладка, закрепленная справа (со стороны нажимного диска) толще накладки, закрепленной слева (со стороны маховика).

При включении сцепления нажимной диск перемещается, выбирая зазор с ведомым диском сцепления. Как только соприкоснутся поверхности нажимного диска и правая фрикционная накладка 7 ведомого диска, начинается буксование сцепления, т.е. скольжение трущихся поверхностей под возрастающим давлением со стороны нажимного диска, которое сопровождается изнашиванием накладок [4]. Теперь уже ведомый диск вместе с нажимным диском продолжит дальнейшее перемещение в сторону маховика и прижимается к нему после выборки зазора своей левой фрикционной накладкой.

Если обозначить равнодействующие N_д и N_м распределенных нагрузок на накладки со стороны нажимного диска и маховика, то зависимость между ними выразится как

где Т - сила трения в шлицевом соединении ведомого диска сцепления с первичным валом коробки передач.

При перемещениях нажимного диска, а затем вместе с ним и ведомого диска при выборе зазоров будут возникать все возрастающие сопротивления в соединении нажимного диска с кожухом сцепления и в шлицевом соединении ведомого диска с первичным валом коробки передач. Возрастание сопротивлений сопряжений связано с увеличением передаваемого сцеплением момента в процессе буксования (относительного скольжения фрикционных поверхностей сцепления). Выделяемое во время работы трения (буксования) сцепления тепло нагревает больше всего нажимной диск (в однодисковом сцеплении), так как он по сравнению со вторым ведущим диском (маховиком) имеет значительно меньшую массу.

Из рассмотренного вытекает:

- изнашивание фрикционных накладок происходит главным образом во время трогания автомобиля с места;

- неравномерный износ фрикционных накладок, больший со стороны нажимного диска, вызывается большим по сравнению с маховиком временем контактирования с фрикционной накладкой нажимного диска (большей работой буксования), большей температурой поверхности трения нажимного диска, что ускоряет износ накладки, большим давлением между трущимися поверхностями нажимного диска и ведомого диска сцепления, прежде всего из-за сопротивления перемещению ступицы ведомого диска в шлицевом соединении с первичным валом коробки передач.

Таким образом, для обеспечения продуктивного износа фрикционных накладок ведомого диска сцепления необходимо накладку со стороны нажимного диска делать толще накладки со стороны маховика с тем, чтобы со временем накладки одновременно полностью износились с обеих сторон.

Опыт эксплуатации показывает, что износ накладок ведомого диска сцепления автомобилей ВАЗ - 1111, ВАЗ - 2106, ВАЗ - 2109, ВАЗ - 2110, ВАЗ - 2121 со стороны нажимного диска в 1,6 раз превышает износ накладок со стороны маховика.

Это значит, что для автомобилей семейства ВАЗ коэффициент k, входящий в формулу (2) для определения толщины правой накладки (со стороны нажимного диска), равен k=1,6. Эта же константа показывает, что долговечность фрикционных дисков сцеплений автомобилей ВАЗ можно увеличить в 1,6 раз, если следовать настоящему изобретению.

Чтобы обеспечить взаимозаменяемость предлагаемых фрикционных дисков и серийных, общие толщины их должны быть равными, т.е.:

2Н=Н_м+Н_д,

где Н - толщина серийной накладки.

Изложенное относится к однодисковому сцеплению (фиг.2, а), содержащему маховик 8, нажимной диск 9 и один ведомый диск 1.

В случае двухдискового сцепления (фиг.2, б), содержащего дополнительно второй фрикционный диск 10 и промежуточный диск 11, накладки первого ведомого диска 12 (со стороны нажимного диска 9) должны быть толще накладок второго ведомого диска 10 (со стороны маховика 8) в соответствии с вышеизложенными соображениями.

Соотношения между толщинами накладок каждого ведомого диска сцепления слева и справа должны соответствовать выражениям (1) и (2), т.е.:

для второго диска, находящегося между маховиком 8 и промежуточным диском 11

Н_м2=h_з+h_м2; H_д2=h_з+k₂h_м2;

для первого диска, находящегося между промежуточным диском 11 и нажимным диском 9

Н_м1=h_з+h_м1; Н_д1=h_з+k₁h_м1,

где Н_м2 и Н_д2 - толщины фрикционных накладок с левой и правой сторон второго диска; h_м2 - допустимый износ фрикционной накладки с левой стороны (со стороны маховика) второго диска сцепления; k₂ - коэффициент интенсивности износа правой накладки (со стороны промежуточного диска) второго диска; Н_м1, Н_д1 - толщины фрикционных накладок с левой и правой сторон первого диска; h_м1 - допустимый износ фрикционной накладки с левой стороны (со стороны промежуточного диска) первого диска сцепления; k₁ - коэффициент интенсивности износа правой накладки (со стороны нажимного диска) первого диска сцепления.

Коэффициенты k₁ и k₂ определяются из опыта эксплуатации (или экспериментально) для семейства автомобилей с одинаковой конструкцией фрикционного сцепления, причем k₁>k₂>1.

Источники информации

1. Патент США №2078276, кл. 192-107, 1937.

2. Патент Франции №2168691, кл. F16D 13/66, 1973.

3. Бухарин Н.А., Прозоров B.C., Щукин М.М. Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. - Л.: Машиностроение, 1973, с.100.

4. Мамити Г.И. Расчет фрикционного сцепления на работу буксования // Трение и износ. Научно-теоретический журнал. Т 15, 1994, №2, с.320-323.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к фрикционным дискам сцепления. Фрикционный диск сцепления содержит ступицу, связанный с ней через демпфер ведомый диск, на котором закреплены по обе стороны фрикционные накладки. Фрикционные накладки выполнены разной толщины. Накладка большей толщины закреплена со стороны нажимного диска, а накладка меньшей толщины со стороны маховика. Достигается возможность выравнивания износа между фрикционными накладками, что позволяет максимально увеличить долговечность и работоспособность фрикционного диска. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фрикционный диск сцепления, содержащий ступицу, связанный с ней через демпфер ведомый диск, на котором закреплены по обе стороны фрикционные накладки, отличающийся тем, что последние выполнены разной толщины.

2. Фрикционный диск сцепления по п.1, отличающийся тем, что накладка большей толщины закреплена со стороны нажимного или промежуточного ведущего диска, а накладка меньшей толщины со стороны маховика или промежуточного диска.

3. Фрикционный диск сцепления по п.1, отличающийся тем, что толщина левой (со стороны маховика) Н_м и правой (со стороны нажимного диска) Н_д фрикционных накладок приняты из соотношений:
H_м=h₃+h_м; Н_д=h₃+k·h_м,
где h₃ - толщина накладок, определяемая способом их закрепления на диск; h_м - допустимый износ накладок со стороны маховика; k - коэффициент интенсивности износа правой накладки, определяемый отношением износов правой и левой накладок.

4. Фрикционный диск сцепления по п.3, отличающийся тем, что толщина левой Н_м и правой Н_д фрикционных накладок для конкретного автомобиля определены из соотношений:
Н_м=h₃+h_м; Н_д=h₃+1,6·h_м.

5. Фрикционный диск сцепления по п.3, отличающийся тем, что общая толщина левой Н_м и правой Н_д фрикционных накладок равна толщине накладок фрикционного диска с равной толщиной накладок
2Н=Н_м+Н_д,
где Н - толщина серийной накладки.

6. Фрикционный диск сцепления по п.1, отличающийся тем, что он является одним из дисков двухдискового сцепления.

7. Фрикционный диск сцепления по п.6, отличающийся тем, что толщина накладок первого диска (со стороны нажимного диска) больше толщины накладок второго диска (со стороны промежуточного диска).

8. Фрикционный диск сцепления по п.7, отличающийся тем, что толщины накладок второго и первого дисков определены из соотношений:
Н_м2=h₃+h_м2; H_д2=h₃+k₂h_м2;
Н_м1=h₃+h_м1; Н_д1=h₃+k₁h_м1,
где Н_м2 и Н_д2 - толщины фрикционных накладок с левой и правой сторон второго диска; h_м2 - допустимый износ фрикционной накладки с левой стороны (со стороны маховика) второго диска сцепления; k₂ - коэффициент интенсивности износа правой накладки (со стороны промежуточного диска) второго диска; Н_м1, Н_д1 - толщины фрикционных накладок с левой и правой сторон первого диска; h_м1 - допустимый износ фрикционной накладки с левой стороны (со стороны промежуточного диска) первого диска сцепления; k₁ - коэффициент интенсивности износа правой накладки (со стороны нажимного диска) первого диска сцепления.