Гидравлическая фрикционная муфта Советский патент 1983 года по МПК F16D25/63 

2. Муфта по П.1, отличаю-, щ а я с я тем, что в поршне-над . прилегающим к поршню фрикционньдм

диском выполнены радиальные сливные отверстия, а в подводящем отверстии вала установлен дроссель.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА, содервкащая Kopinyc, вал с отве{м::тнями для подвода жидкости, псщпруяшненный пакет фрикционных дисков, расположенный упорным диском и поршнем сб сквозными осевыми отверстиями, при этом ведущие диски пакета связаны со ступицей/ « а ведомые - с корпусом о т л и - . ч а ю щ а я с я тем, что, с целью пЬвыиения надежности, на периферии торца порцня, обращенного к пакету ФР1ГКЦИОННЫХ дисков, вошолнены ради-, а ль ные ка1нав ки, в ведущем ф Я1кц11он ном диске прил гающем к поршню, . выполнены сквозные осешле ответетия, расположённые на одной окружности со СКВ 03 ными осевыми отверстиями в поршне, прячем длина радшаЛьных канавок.в поршне больше рас- стояния от на ружного диаметра- фрикционного диска до окружности, на которой расположены его сквозные осевые отверстия, по.меныаей мере, наполовину диаметра этого отверстия, а расстояние в окружысж направлении между радиальными канавками и сквозными осевьвш отверстиями выполнено больше диаметра сквозного осевого отверстия на диске 1 ti t г « - СдЭ tN9 to 4 СО

Изобретение относится к машиностроению, в частности к транспортной технике, и может быть использовано в коробках передач транспортных, средств с переключением ступеней посредством многодисковых фрикционных муфт с гидравлическим управлением.

Основными Т15ебованиями к многодисковым муфтам коробок передач являются плавное вк дачение и четкое выключение во всем диапазоне рабочих скоростей вращения. Однако в крупногабаритных муфтах транспортных средств выключение затрудняется тем что при вращении гидроцилиндра в за;Полняющей его жидкости развивается значительное давление от центробежных сил. Усилие на поршше гидроцилиндра , создаваемое центробежным давлением, может достигать нескольких сот килограммов и даже тонн. Для отключения муфты необходимо усилие возвратных пружин поршня, превынающее указанную величину. Однако при включении такой муфты непроизводиЕельно затрачивается значительная доля статического давления жидкости в гидроцилиндрё на сжатие поршнем возвратных пружин, а размещение нужного количества пружин .зачастую конструктивно неосуществимо. В связи с этим в большинстве крупногабаритных и высокоскоростных муфт принимаются различные меры для разгрузки поршня от центробежных сил жидкости при выключении.

Известна гидравлическая фрикционная муфта, содержащая корпус, в котором между поршнем и пакетом фрикционных дисков установлен нажимной диск с тарельчатыми возвратными пружинами, а в поршне помещены золотиики с прорезями, упирающиеся в нажимной диск. Взаимодействием поршня, нажимного диска и золотников обеспечивается плавное включение и четкое отключение гидроцилиндра {. 1 .

Однако данная конструкция сложна и нетехнологична.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является фрикционная гидравлическая муфта, содержащая корпу с трехкамерныМ поршневым гидроци-линдром, ступицу, упорный диск, па кет фрикционных дисков, возвратные пружины и подпружиненные толкатели.

а в поршне выполнены осевые отверстия, при этом пакет фрикционных дис-. ков расположен между поршнем и упорным диском, причем осевые отверстия

в поршне перекрываются прилегающим к последнему фрикционным диском 2 Существенным недостатком данной муфты является сложность ее конструкции, обусловленная наличием трех камер гидроцилиндра, в том числе камеры выключения. Наличие последней вызвано тем, что пориень практически не разгружен от центробежного давления и для его отрыва от прилегающего

5 диска недостаточно усилия возвратных пружин. Для подачи давления в камеру выключения необходим дополнительный канал в валу, что крайне нежелательно.

Другим недостатком является то,

0 чхо при зависании диска, прилегающего к поршню, и запаздывании отК ЕЖ1Тия отверстий, в муфту не поступает воздух при включении, а при выключении не происходит вообще или

5 происходит со значительным опозданием опорожнение гидроцилиндра.

В обоих случаях нормальная работа муфты нарушается и создаются предпосылки . выхода ее из строя. Надежность муфты снижается также ввиду то го, что в трехкамерном гидроцилиндре возрастает число уплотнений.

Для обеспечения выключения рассматриваемой муфты возвратные пружис ны должны, несмотря на наличие камеры выключения, иметь достаточно большое усилие.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается

0 тем, что в гидравлической фрикционной муфте, содержащей корпус, вал с отверстиями для подвода жидкости, подпружиненный пакет фрикционных дисков, расположенный между упорным диском и поршнем со сквозными осевыми отверстиями, при этом ведущие диски Пакета связаны со ступицей, а ведомые с корпусом, на периферии торца пориня,обращенного -к пакету фрикцион0 иых дисков, вь1полнены радиальные канавки, в ведущем фрикционном диске, прилегающем к поршню, выполнены сквозные осевые отверстия, расположенные на одной окружности со сквозными осевыми отверстиями в поршне.

причем длина радиальных канавок

в поршне больше расстояния от наружного диаметра фрикционного диска до окружности, на которой расположены его сквозные осевые отверстия, по меньшей мере, наполовину диаметра этого отверстий/ а расстояние в ок.ружном направлении между радиальными канавками и сквозными осевь ш отверстиями больше диаметра сквозного осевого отверстия на диске.

Кроме того, в поршне над прилегаю щим. к-пориню фрикционным диском выполнены радиальные сливные отверстия, а в подводящем отверстии-вала установлен дроссель.

На фиг.1 изображена фрикционная муфта, продольный разрез, на фиг.;2 поршень гидроцилиндра, йид сбоку; на фиг. 3 - фрикционный диск, связанный со ступицей муфты, вид сбоку; на фиг.4 - графики, иллюстрирующие процесс включения муфты.

Фрикционная гидравлическая муфта содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2, служащей гидроцилиндром, в которсэм помещен погяиень 3 со шлицевым венцом 4, упорный диск 5, закрепленный на корпусе 1, пакет ведущих 6 и ведомых 7 фрикционных дисков, ишицевую ступицу 8, связанную с шестерней 9, установленной посредством подшипников 10 на валу 11 коробки передач транспортного средства Корпус 1 связан шлицс1ми 12 непосредственно с валом 11, в котором выполнено отверстие 13 для подачи рабо- чей жидкости в полость 2. В муфте установлены |1илиндрические возвратные пружины 14, опирающиеся на поршень 3 и опору 15, связанную с валом 11. .

Ведущие диски 6 связаны со ступицей 8, а ведомые диски 7 - с венцом 4. Поршень 3 также связан с венцом 4 шлицами 16.

В поршне 3 имеются, по крайней мере,два сквозных осевых отверстия 1 расположенные вблизи его наружного посадочного диаметра, а на торце, порня, прилегающем к дискам - радиальные канавки 18 (фиг. 2), отк1«лтые к указанному посадочному диаметру.

В ведущем диске б, связанном со ступицей 8 и прилегающем к поршню 3, параллельно оси выполнены отверстия 19, расположенные на одном диаметре с осевыми отверстиями 17 в поЕяане 3 и выполненные также сквозными, как и осевые отверстия 17 (В случае, если на диске 6 имеются смазочные канавки 20, отверстия 19 расположены , вне канавок, как показано на фиг. ЗЛ .Число и размеры отверстий 19, а также число и размеры радиальных канаво 18 выбираются определенным образом. Радиальные канавки 18 могут иметь различную форму, например, про резаться в торце поршня. 3 на проход,

При этом достаточно, чтобы их нижняя кромка располагалась на меньшем радиусе, чем отверстия 19, а расстояние между радиальными KaHaBkaMH 18 и осевыми отверстиями 17 и 19 выполнено большим диаметра отверстий 19.

Напротив диска б, прилегающего к поршню 3, в корпусе 1 могут быть выполнены сливные отверстия 21, а в отверстии 13 установлен дроссель 22. Пунктиром показано постоянно открытое сливное отверстие 23, соответствующее .известным конструкциям муфт

Фрикционная муфта работает следующим образом.

При отсутствии давления в полости 2 пр яаень 3 удерживается возвратнъвля, пружинами 14 в исходном положении. Корпус 1 и ступица 8 вращаются с разными скоростями, поскольку между ведущими 6 и ведомыми 7 дисками имеются осевые зазоры, позволяющие им вращаться независимо друг от друга. Для включения муфты жидкость пол давлением подается по отверстию 13 в полость 2. Поршень 3 под давлением жидкости .движется право, сум мая возвратные пружины 14- На этом этапе давление в полости 2, определяется усилиями возвратных пружин 14 и трениет в уплотнениях поршня. Поэте «у утечки через осевые отверстия 1 незначктёльны, хотя отверстия могут, оставаться открытыми из-за неплотного прилегания ведущего диска б к поршню 3,

При сжатии пакета дисков поршень 3 останавливается, осевые отвер стия 17 закЕялваются перв.м от поршня 3 ведущем диском 6, а давление в полости 2 начинает возрастать. При буксовании МУФТЫ поршень 3 н указанный ведоЕУЩИй диск б вращаютс с разньо и скоростями. При этом отверстия 19 ведущего диска 6 периодически проходят мимо осевых отверстий 17 поршня 3 и заполняются жидкостью под давлеиием из гидроцилиндра. При прохождении мимо смазочных канавок 20 жидкость из. осевых отверстий 17 выбрасывается центробежными силами и В вацится из муфты через зазоры между Деталями и сливные отверстия 21. Поскольку число радиальных канавок 18 может :1ть значительно больше чис ла осевых отверстия 17, гарантируется опорожнение отверстия 1У до подхода к осевым отверстиям 17.

В результате описанного процесса во время буксования муфты принудительно .создается слив жидкости через отверстия 17 и 19. Начиная С некоторого давления в полости 2, достаточного для заполнения отверстий 19, расход на слив пропорционален скорости буксования и по мере ее уменьшения падает. При прекращении , буксования расход также прекращается, поскольку осевые отверстия 17 герметично з.акрыты ведуищм диском б независимо от того, в каком положении отверстия 19 в ведущем диске-6 расположились относительно поршня 3. Величина расхода на слив задается числом и размерами отверстий 19. Влияние слива из гидроцилиндра на процесс нарастания давления иллюстри руется графиками (фиг.4). После сжатия пакета фрикционных дисков и ос тановки по Я13Ня 3(6) суммарный расход .жидкости через отверстия 13 в полость 2 не прекращается, а плавно . убывает (с«)пропорционально скорости буксования муфты (i). Потери давления, вызванные гидравлическим сопротивлением отверстия 13 и зависящие от квадрата расхода жрдкостй, бу дут уменьшаться по мере падения расхода, в результате, чего давление в полости 2 будет плавно нарастать д величины питания (&). Характер изменения расхода и давления зависит от начальной скорости буксования. Лри меньших ее значениях максимальна величина расхода на слив будет также уменьшаться, а давление в начале буксования - возрастать (пунктирные линии На фиг.4 ). Время буксования также уменьигится, что и требуется при меньшей начальной скорости. Для отключения муфты отверстие 1 соединяют со сли-вом,, Если при этом центробежные силы жидкости больше усилия возвратных пружин 14, поршень 3 .удерживается в положении сжатия пакета. Однако сила сжатия при этом значительно меньше, чем при включенной муфте .и под действием нагрузки происходит размыкание муфты. Ведущий диск б вновь приходит во вращение относительно поршня 3. При прохождении мимо осевых отверстий 17 и радиальных канавок 18 происходит зат полнение и опорожнение отверстий 19 как описано вьше не .только под центробежным давлением жидкости. Жидкость уносится через, отверстия 19 из полости 2. По мере уменьшения в ней количества жидкости уменьшается центробежная возвратны пружины 14 отводят поршень 3 в исходное положение, а фрикционные диски расходятся в осевом направлении на величину зазоров. Величина расхода жидкости на слив при выключении т.е. время выключения муфты при высо ких скоростях вращения, зависит от тех же факторов, что и при включени размеров и числа отверстий 19 и относительной скоростип равдения порш ня 3 и соседнего диска 6. вели известно максимально допустимое время выключений муфты ifnax суммарный объем V отверстий 19 в ведущем.диске б определяется из соотношения .OTH.min mox минимальная частота относительного Вращения дисков при максимальной аб солютной частоте вращения корпуса муфты, Vj. - объем жидкости в полости гидроцилиндра 2, см Полученный предельный объем отверстий можно далее корректировать ( увеличивать ) применительно к процессу включения.- Однако доминирующим при их выборе является выключение, поскольку оно обеспечивается только элементами самой муфты, тог-, да как на процесс включения можно воздействовать с помощью внешних устройств. Например, для температурной стабилизации характеристики нарастания давления.целесообразно увеличить сечение отверстия 13, а гидравлическое сопротивление создавать дросселем 22. Если эта характеристика должна учитыва:ть и другие факторы, кроме скорости буксования, то к отверстию 13 может быть подключен дополнительНИИ механизм плавности (показан пунктиром на фиг.1 }, реагирующий также и на расход в полости 2. Возможны и другие модификации предлагаемого устройства. Если, например, перед поршнем 3 необходимо установить нажимной диск, связанный с корпусом 1, то в этом диске должны быть выполнены осевые отверстия 17 и 19. Вместо ведущего диска б может использоваться деталь с отверстиями 19, связанная со ступицей 8, и т.д. Глубина канавок 20 должна выбираться с запасом, учитывающим износ накладок в эксплуатации. Преимуществами предлагаемой муфты по. сравнению с .известными, имеющими открытые сбросовые отверстия 23 (фиг.1), являются отсутствие постоянного слива жидкости во включенном состоянии, а также плавное включение. По сравнению с конструкциямиi имеющими закраваемае сбросовые отверстия или клапаны, пНеимуществен является значительное упрощение конструкции и повы11| ние надежности за счет гарантированного быстрого опорожнения и отсутствия в муфте ненадежных клапанов. Наибольший эффект, предлагаемое ycTjpoftcTBo может дать в крупногабаритных высокоскоростных муфтах траиспортных средств большой мощности, где применение известных устройств оп(фожнения затруднительно.

Фиг. г

I

Фнг.Ч

МЦМ9 1МгД f/

4мм