ПЛАНЕТАРНАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F16D11/00 

Область техники

Заявляемое изобретение относится к фрикционам или муфтам сцепления, используется в системах соединения с целью передачи вращения и крутящего момента от двигателя к исполнительным механизмам, например, передача вращения и крутящего момента от двигателя к коробке передач в автомобилях. Техническое решение может быть использовано во всех областях механических передач, в том числе трансмиссиях автотранспортной и автобронетанковой технике.

Уровень техники

Из уровня техники известна муфта сцепления транспортного средства (см. патент на изобретение RU 2149292 С1 от 20.05.2000), которая содержит несущий корпус, ведущий маховик, ведомый вал, фрикционный механизм с нажимными дисками, ведущими и ведомыми дисками, механизм включения с нажимными двуплечими рычагами, на одном конце которых выполнена сферическая головка, связанная с нажимным диском, а другой конец рычага взаимодействует с выжимным подшипником. Муфта дополнительно снабжена, по меньшей мере, тремя фрикционными механизмами, размещенными равномерно по окружности на диске, закрепленном на ведущем валу, и зубчатой передачей, ведущая шестерня которой закреплена на ведущем маховике, а ведомые шестерни соединены с ведущими фрикционными дисками. Недостатком данной конструкции является сложность конструкции.

Известна муфта сцепления (см. авт. свид. СССР №855275), содержащая наружную полумуфту с выступами, расположенными параллельно ее оси равномерно по окружности, и концентрично установленную в ней внутреннюю полумуфту с пружинами, выполненными в виде изогнутых пластин, закрепленных концами в углублениях внутренней полумуфты. Недостатком данного решения является то, что конструкция не обеспечивает достаточного момента трения при передаче вращения и эффекта самоторможения в период выключения муфты. Кроме того, муфта сцепления из-за сложности конструкции недостаточно надежна в эксплуатации.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является муфта свободного хода (см. патент на изобретение RU 2110707 С1 от 10.05.1998), которая содержит две обоймы, две звездочки, размещенные между обоймами и звездочками заклинивающие элементы, например ролики, расположенные между обоймами элемента управления, например в виде электромагнитной муфты, якорь которой выполнен с возможностью поочередного соединения с указанными звездочками, соединенных каждая с ведущим валом посредством подшипников качения, обоймы жестко соединены с промежуточными коническими шестернями, находящимися в зацеплении с ведущей шестерней, жестко установленной на выходном валу. К недостаткам данной конструкции можно отнести скачкообразность режима включения и выключения муфты, что недопустимо для абсолютного большинства соединений, а при нагрузке свыше 10 Н*м неприемлемо, а также отличия в скорости вращения входного вала от выходного вала.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемое планетарной муфты сцепления является возможность включения или выключения передачи вращения и крутящего момента от ведущего вала к ведомому валу с высоким коэффициентом полезного действия, значительное повышение моторесурса за счет отсутствия трения и минимального трения при взаимодействии шестерен, повышение эффективности работы за счет того, что шестерни передают вращение и крутящий момент с КПД до 0,99, а также упрощение конструкции, за счет симметричности конструкции.

Для достижения поставленного технического результата предлагается создание планетарной муфты сцепления, состоящей из корпуса 1, в который встроен подшипниковый узел 2, через который проходит вал 3, на торце которого закреплена коническая шестерня 4, также в корпус 1 встроен подшипниковый узел 5, через который проходит вал 6, на торце которого закреплена коническая шестерня 7, между коническими шестернями 4 и 7 устанавливаются конические шестерни 8, количество которых зависит от диаметра конических шестерен 4 и 7, а также от величины передачи мощности от ведущего вала 3 на ведомый вал 6 или наоборот, от ведущего вала 6 на ведомый вал 3, конические шестерни 8 закреплены в дисковом корпусе 10 через подшипниковые узлы 9, при этом на наружном диаметре дискового корпуса 10 устанавливается тормозной суппорт 11, закрепленный к корпусу 1.

Использование тормозного суппорта 11 позволяет передавать вращение и крутящий момент от ведущего вала 3 к ведомому валу 6 или наоборот, от ведущего вала 6 к ведомому валу 3, плавно.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема муфты.

Обозначения на чертежах:

1 - корпус

2, 5, 9 - подшипниковый узел

3 - ведущий/ведомый вал

4, 7, 8 - коническая шестерня

6 - ведомый/ведущий вал

10 - дисковой корпус

11 - тормозной суппорт.

Осуществление изобретения

В данном разделе описания будет приведен наиболее предпочтительный вариант осуществления изобретения, который, тем не менее, не ограничивает другие возможные варианты осуществления явным образом следующие из материалов заявки и понятные специалисту.

При вращении ведущего вала 3 в подшипниковом узле 2 коническая шестерня 4 вращает конические шестерни 8, которые вращаясь перемещаются вместе с дисковым корпусом 10 по неподвижной конической шестерни 7. Если остановить дисковый корпус 10 с помощью суппорта 11, конические шестерни начинают передавать вращение и крутящий момент на коническую шестерню 7 и на закрепленный к ней вал 6. В этом случае работа технического решения достигнута.

Планетарная муфта сцепления обеспечивает возможность включения или выключения передачи вращения и крутящего момента от ведущего вала 3 к ведомому валу 6. Так как конструкция симметричная, ведущим валом может быть вал 6, а ведомым валом может быть вал 3, и наоборот. Такая конструкция значительно упрощает процесс изготовления, сборки и установки, так как не имеет значение какой вал в какую сторону направлен.

Повышение КПД достигается за счет того, что КПД передачи мощности и вращения шестеренных соединений может достигать 0,99 и за счет низких оборотов дискового корпуса 10, так как передаточное отношение ведомой шестерни может быть больше единицы. Например, передаточное отношение 1:5 - это значит, что вращение дискового корпуса будет ниже в 5 раз, то есть если вал 3 с шестерней 4 будет вращается со скоростью 3000 об/мин, то дисковый корпус 10 будет вращаться со скоростью 3000/5=600 об/мин.

Затраты энергии на обычный диск муфты (как в любом автомобиле) состоят из вращения самого диска на полных оборотах от двигателя, а это поглощенная энергия. Если посчитать потери только на диске муфты, то получим следующее. Например, вращение диска происходит со скоростью 3000 об/мин, а масса диска равна 3 кг при диаметре диска равного 300 мм, то есть рычаг диска составляет 150 мм или 0,15 метра.

3000 об/мин ≈314 рад/с; 3 кг при рычаге 0,15 м ≈ 4,4 Н*м;

Р=т * ω, где Р - Мощность в Вт; Т - Крутящий момент в Н*м; ω - Вращение в радиан*сек;

Рассчитаем потери: 314 * 4,4=1382 Вт.

Если вращение диска происходит со скоростью 600 об/мин (63 рад/с), то получаем потери: 63 * 4,4=277 Вт. То есть потери при использовании заявляемой муфты меньше в 4,99 раз.

Повышение моторесурса происходит за счет отсутствия трения и минимального трения при взаимодействии шестерен, а именно за счет того, что диск выполнен гладким, без накладок фрикционных Феродо (материал, обеспечивающий трение) и компенсационных пружин.

Упрощение конструкции происходит за счет того, что диск выполнен цельным, без компенсационные пружины по диаметру диска и без накладок фрикционных. Существующие диски состоят из нескольких деталей, в сочленения деталей вставлены компенсационные пружины и с обеих сторон диска устанавливаются накладки Феродо.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Планетарная муфта сцепления состоит из корпуса (1) и дискового корпуса (10), В корпус (1) встроены подшипниковые узлы (2 и 5), через который проходят соответственно вал (3) и вал (6). На торце валов закреплены конические шестерня 4 и 7. Между коническими шестернями (4 и 7) устанавливаются конические шестерни (8). Конические шестерни 8 закреплены в дисковом корпусе (10) через подшипниковые узлы (9). На наружном диаметре дискового корпуса (10) устанавливается тормозной суппорт (11), прикрепленный к корпусу (1). Достигается упрощение конструкции. 1 ил.

Планетарная муфта сцепления, состоящая из корпуса, в который встроен подшипниковый узел, через который проходит вал, на торце которого закреплена первая коническая шестерня, также в корпус встроен подшипниковый узел, через который проходит вал, на торце которого закреплена вторая коническая шестерня, между этими коническими шестернями устанавливаются другие конические шестерни, закрепленные в дисковом корпусе через подшипниковые узлы, при этом на наружном диаметре дискового корпуса устанавливается тормозной суппорт, закрепленный к корпусу.