Фрикционная муфта сцепления Советский патент 1986 года по МПК F16D13/64 

нутой части каждой раконины кожуха выполнено дополнительное углубление в виде буртика, внутренняя поверхность которого совместно с наружной поверхностью эластичного блок ограничивает полость, равноудаленную относительно концов эластичного блока.

5.Муфта по п.1, о т л и ч а rain а я с я тем, что на наружной поверхности каждого эластичного элемента выполнен по меньшей мере один сквозной продольный вырез.

6.Муфта по п.1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что на наружной поверхности каждого эластичного элемента выполнен по меньшей мере один кольцевой поперечный буртик.

7.Муфта прп.1,отличаю- щ а я с я тем, что эластичные элементы выполнены цилиндрической формы и расположены радиально по образующей, причем эластичные элементы установлены в сквозных отверстиях соосных частей опорного элемента с возможностью контакта обоими протиг волежал;ими торцами со сторонами указанных сквозных отверстий.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автомобилестроению, где может быть использовано в муфтах сцепления.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения постепенного увеличения трения между двумя перемещаемыми в угловом направлении соосными частями опорного элемента.

На фиг.1 изображен фрикционный диск муфты сцепления, вид сбоку; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1,; .на фиг.4 - то же, в рабочем состоянии; на фиг.5.- диаграмма, иллюстрирующая работу устройства; на фиг.6 - фрикционный диск, вариант; на фиг.7 - разрез Б-В на фиг.6; на фиг.З - разрез В-В на фиг.6; на фиг. 9 - 14 - установка эластичных блоков, варианты; на фиг.15 и 16 - установка удерживающих средств, ва8. Муфт а по п.1, о т л и м а ю- m а я с я тем, что эластичные элементы выполнены в виде усеченного кнуса, установленного радиально по образующей, причем наименьшее основание усеченного конуса расположено в сторону оси диска.

9.Муфта по п.1, о т л и ч а ю- 1Д а я с я тем, что эластичные элементы выполнены сферической формы.

10.Муфта по п.1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что она снабжена упругими средствами, стягивающий элемент удерживающих средств выпол- нен в виде шпилек, а указанные упругие средства установлены с предварительным напряжением на шпильках.

11.Муфта по П.1, отл ич аю- щ а я с я тем, что она снабжена расположенным над одной из соосных частей опорного элемента венцом, жестко связьдаающим средние части шпилек удерживаюв1их средств, причем заплечики последних выполнены в виде загнутых к оси фрикционного диска лапок,

рианты; на фиг. 17 - диаграмма, иллюстрирующая работу устройства по варианту исполнения; на фиг.18 - .20 - форма эластичных блоков, ва- рианты; на фиг, 21 и 22 - удерживающие средства и установка фрикционных элементов, варианты.

Фрикционная- муфта сцепления со- держит опорный элемент, который связывает ступицу I с фрикционной частью диска с входящими в нее фрик- ционньми накладками 2. Опорный элемент выполнен в виде двух соосных, коаксиальных частей, которые смонтированы с возможностью вращения одна относительно другой в пределах определенного углового отклонения с возможностью осевого перемещения в пре- делах определенного осевого опслоне- ния. Одна из соосных частей А, на периферии которой жестко закреплены

фрикционные накладки 2, вьтолнена в виде диска или кольцевого фланца 3.

Другая соосная часть В выполнена в виде фланца 4, установленного параллельно фланцу 3 и на некотором расстоянии от него, фланец 4 смонтирован радиально на ступице 1.

Между соосными частями равномерно по окружности установлены эластичные элементы, выполненные в виде блоХов из упругого деформируемого материала, например эластомера.

В варианте, представленном на фиг.1-5, предусмотрено восемь таких блоков 5, причем каждый из этих имеет цилиндрическую форму и представляет собой в действительности отрезок цилиндрического валика круглого сечения.

Каждый из блоков 5 установлен в гнезде 6, частично выполненном в одной из соосных частей опорного элемента и частично в другой. Гнезда 6 образованы обращенными одна к другой вогнутыми раковинами 7 и 8. Эластич- ный блок 5 расположен без зазора между указанными раковинами и имеет по меньшей мере одну непрерывную лин1по контакта ( фиг. 20), идущую по окружности от одного его конца- к другому таким образом, что в пределах углово го отклонения между соосными частям опорного элемента и вдоль этой линии контакта блок 5 оказьгоается замкнутым по окружности в соответствующем гнезде 6.

Каждая раковина 7 или 8 кожуха соединена по окружности только с одной частью опорного элемента.

На фиг.1-5 раковины полуйилиндри- ческой формы, т.е. поперечное сечение их имеет полукруглую форму, а с торцов они открыты с обоих концов.

45

Во фланцах 3 и 4, выполнены сквозные отверстия или вырезы 9 и 10, в которые свободно.вставляются в осевом направлении раковины 7, и 8. Каждая из раковин выполнена с боковыми фланцами 11 и 12 в виде опорных, полок, плоскости которых параллельны противолежащим одна другой плоскостям соосных частей опорного элемента.

Каждая из этих раковин 7 и 8 (фиг.1-5) образует для соответствую- щего блока 5 параллельно оси устройства бесконе очое множество непрерьш- ных линий контакта, одущих по окружto

ts

20

25о

ракони11ы к дру5

5

2567024

,ности от одного конца гому.

В нерабочем состоянии узла блот ки 5 замкнуты по окружности в еноте 5 гнездах 6, пoэтo y именно они обеспечивают центровку соосньпс частей А, В опорь:ого элемента относительно друг друга.

Кроме того, поскольку между внутренней периферийной поверхностью фланца 3 и ступицей 1 намеренно оставлен кольцевой радиальный зазор 3; эти части смонтированы радиально плавающими, т.е. свободными в радиальном направлении одна относительно друг ой в пределах определенного зазора Д и относительно эластичных элементов (блоков 5).

.Каждый блок 5 установлен в сквозных отверстиях соосных частей с возможностью контакта практически обоими своими торцами 13 и 14 с противолежащими им сторонами С1 ;воэного отверстия. Таким образом, блоки 5 способны обеспечивать гибкий ра- циальный возврат соосных частей одной относительно другой в случае смещения их осей (расцентровки).

Сиосные части А,В в осевом направлении смонтировазгы свободно одна от другой. Однако они связаны между собой в осевом направлении при помощи удерживакщих средств однонап равленного действия таким образом, что их своСюдное.перемещение может осуществляться только в одяом нал- равлении, т.е. в направлении осевого сближения этих соосных частей. Удерживающие средства однонаправленного действия включают в себя укрепленньм на внутренней периферийной поверхности фланца 3 первый комплект шпилек 15, ориентированных в осевом напргшлении, и укрепленный на внешней периферийной поверхности фланца 4 второй ко плект шпилек 16. Каждая шпилька 15 ввинчивается в отверстие 17 во фланце 4, затем проходит с зазором через фланец-3, в котором для этого предусмотрены проре- эй 18. Для упора во фланец 3 на конце шпилек .15 предусмотрен заплечик 19, образованный основанием головки 20. Чпилька упирается во фланец 3 в осевом направлении.

35

Ю

Фрикционные .элементы, создающие между соосными ,астями опорного элемента момент тре.чия при углопом отклоненни последних установлены под прямым углом относительно шпилек 15. Фрикционные элементы (фиг.1-5) представляют собой фрикционную гаайбу 21 , установленную между фланц(;м 3 (со стороны, противоположной, фланцу 4j и распределительной шайбой 22, упирающейся в заплечики 19 шпильки 15.

На каждую шпильку 15 нйдевается распорная втулка 23, устанавливающаяся между фланцем 4 и распределительной пайбой 22.

Например, фрикционная шайба 21 через кан;шы 24 может быть надета без кругового зазора на втулку 23 таким образом, что в самом начале углового отклонения между соосными частями Л,В она входит в контакт с фланцем 4, будучи уже в контакте с фланцем 3, Как вариант, она может быть надета на втулку 23 с некоторым кольцевым зазором. В этом Случае соединение ее при вращении с фланцем 4 имеет место после исчезнопе- ния этого кольцевого зазора. Кроме того, фрикционная шайба 2 может быть разбита на несколько кольцевых секторов, укрепленных при помощи, например, клея на распределитель ной шайбе 22, которая и надевается в этом случае с зазором или без зазора на шпильку 5.

Каждая из шпилек 16 своим запле- чиком 25, образованным основанием головки 26, упирается во фланец 3 со стороны, противоположной фланцу 4, проходя при этом без зазора через отверстия, выполненные в фрикционном диске и во фланце 3. пилька 16 про- ходит с зазором через фланец 4 бла- годаря отверстиям 27, предусмотренным на внешней периферии последнего и упирается во фланец 4 своим занле- чиком 32, представляющим собой гай- ку 29, навинченную на конец самой шпильки, которая выполняет роль осевого упора.

Фрикционные шайбы 30 установлены ..между фланцем 4 со стороны, противоположной фланцу 3, и распределительной шайбой 31, упирающейся в заплечики 28.

Между фрикционной шайбой 30 и фланцем. 3 устарюштена распорная втулка 32, надетая на шпильку 16. Фрикционггые шайбы 30 надеты на шпиль

ку 16 через каналы 33, продугмотрен- ные с этой мелью.

В нерабочем положении узла раковины 7 и 8, образующие гнездо каждог го блока 5, расположены на оси точно напротив друг друга (фиг.З). В этом случае угловое отклонение между соосными частями Л и В отсутствует.

В соответствии с вариантом, представленным на фи1 .6-8, две раковины 7 и 8, образующие гнездо 6 каждого блока 3 из эластичного деформируемого материала, являются неотъемлемыми частями соответствутощего фланца 4 и выполнены непосредственно на этих фланцах методом местной деформации. Кроме того, шпильки 15 и 16 представляют собой лапки 34 и 33, изготовленные вместе с шайбами из одной заготовки.

В блоках 5 могут быть сделаны вырезы (фиг.9). В представленных примерах речь идет об рткрытых продольньгх вьфезах 36, т..е. 6 вырезах, выходящ1{х на ту i-ши другую сторону блока 5. На практике эти вырезы являю тся .сквозными. На фиг.9 на каждой из поперечных сторон блока имеется по одному вырезу, а на фиг.10 - по два выреза. Кроме того, каждый блок 3 представляет собой отрезок цили {дрического валика, но в поперечном сечении он имеет другую форму, нежели полукруглал4

Речь вдет о прямоугольном сечении (фиг.9) и о сечении в форме трапеции со скругленными ребрами (фиг. 10/, а раковины 7 и 8 имеют конфигурацию, соответствующую форме блоков. Вырезы 36 придают блокам 5 жесткость по крайней мере на первой фазе углового отклонения между соосными частями опорного элемента до того, как под действием усилия кругового сжатия, испытываемого этими блоками, вырезы сдвига отся. Эти вырезы модулируют действие блоков в зависимости от велич шь углового отклонения. На блоках 5 могут быть выполнены вырезы других типов, а сами блоки могут иметь сечение другой формы в зависимости от искомых характеристик.

В соответствии с вариантом, представленным на фиг.11, в поперечном сечении каждый блок 5 имеет форму прямоугольника со скругленными боко7

выми сторонами, а дно каждой рако вины 7, 8 несколько смещено гго оси назад относительно боковых сторон этой раковины таким образом, что в нерабочем положении узла над каждым блоком 5 в средней его части образуются полости 37 и 38 между самим блоком и внутренней поверхностью выступов 39 и 40 в виде кольцевого (ддя всех кожухов) буртика. Выступы 39 и 40 вьтолнен11| по середине вогнутой части раковин, а полости 37 и 38 равноудалены от захватных концов эластичных блоков 5.

В связи с этим каждый блок 5 порождает усилие осевого раздвиже- ния сколь либо значительной ны только после того, как при определенной величине углового отклонени между соосными частями и под действием усилия кругового сжатия, действующего на него, блок расширится по- оси и заполнит полости 37 и 38.

В соответствии с вариантами, представленными на фиг.12-14, по крайней мере для одного из радиальнь х торцов 13 I i блока 5 зона контакта этого торца с каждой из соосных частей А и В опорного элемента имеет такую круговую развертку, рамеры которой меньше размеров круговой развертки рабочей части этого блока между радиальными торцами 13, 14. В вариантах, представленных на фиг.12 и 13 причиной этого является то, что каж-г дый из торцов 13,14 каждого блока 5 имеет выступ 41, 42 малого сечения, которыми блок упирается в стенку вырезов 9, 10 гнезда, шьиолненного под фланцы 3, 4. В варианте, представленном на фиг.14 , радиальные трр- цы 13 и 14 блока 5 имеют плоскую форму, как в варианте, представленг ном на фиг.1-5, но в средней части стенки вырезов 9, 10 выполнены выступы 43, 44, которые находятся в контакте с блоком 5. Такие конструкционные .решения позволяют уменьшить жесткость эластичных элементов

Заплечик 28 (фиг.15 наклонен. относиз;ельно оси всего узла. Для удора этого заплечика на внешней периферии фланца 4 выполнена опорная поверхность 45,имеющая такой же наклон В представленном примере указанный заплечик 28 образует острый угол со Ъредней линией шпильки 16. Посколь- V. предусмотрено несколько шпилек

567028

16, средние части всех этих шпилек жестко связаны между собой венцом 46, общим для всех. Этот венец гедет по окружнос и, диаметр которой больше

5 диаметра фланца 4. При совместном вьтолнении венца 46 и шпилек 16 заплечики 28 выполняются в виде загнутых к оси устройства лапок 47, при-- чем по одну сторону от венца 46 лапт

О ки загнуты под прямым углом и скреплены с фланцем 3 (например, сваркой), а по другую - лапки загнуты под .острым yглo по отношению к венцу 46. Кроме того, что наклон заплечиков

15 28 позволяв - увеличить рабочую поверхность фрикционной шайбы по сравнению с пря} гым заплечиком таких же радиальных размеров этот наклон приводит к тому, .что в радиальной плос20 . кости сила давления между ипильками 16 и фланцем 4 имеет радиальную составляющую, способную быть нозв15ащаю- щей силой центровки соосньпс частей опорного элемента относительно друг

друга в случае нарушения этой центровки. Следовательно, в этом случае необязательно, чтобы радиальные торцы блоков 5 находились в рсонтакте с. сооглыми частями опорного элемента.

0 В варианте, представленном на

фиг.16, шпильки 15 и 16 упираются по меньшей мере в одну из соосных частей через посредство упругих элемен- тов, обладающих осевой эластич5 ностью. В частности, указанные .упру- гие элементы выполняются в %иде та- рельчатых пружин 48, которые наде-. ты на шпильки 15, 16 и упираются в .заплечики 19 и 28. Тарельчатые пру-,

Q жины установлены с предварительным напряжением.

При наличии углового отклонения между соосными частями тарельчатые пружиньт сначала не оказывают ника-

5

кого действия подобно жесткому упо0

ру. Однако, начиная с определенной величины этого углового отклонения, они начинают эластично реагировать на усилие сжатия по оси, которому они подвергаются из-за наличия углового отклонения между соосными частями А и В опорного элемента. Когда угловое отклонение достигает определенной величины с/ , элементы 5 тарельчатых пружин смыкаются и

вновь не оказьшамт никакого действия, работая как жесткий упор. Таким образом, оня 1-гмеют четко определеннун) зону действия, что показано сплошной линией на диаграмме (Лиг.17). Легкий изгиб кривой иллюстрирует изменение вел1Г1ИИы вращающего момента в зависимости от велкчины углового отклонения по отно1 Гению к форме, которую имела бы эта кривая в отсутствии этих элементов (показана пунктиром). Такое изменение в конструкции но- жет быть использовано для некоторых вариантов применения устройства.

В варианте, предстанленном на фиг.)8 и 19, используются блоки из эластично деформируемого материала не цилиндрической формы, а в форме усеченного конуса, пр1гчем наименьшее основание конуса направлено к оси устройства. При этом раковины 7 и 8, образующие гнездо блока, име- ют соответствующую форМу. Такая конструкция способствует лучщему распределению напряжений в блоках 5 при вращении всего узла.

В варианте конструкции, представ- ленном на фиг.20, примерно на половине высоты каждого блока 5 на его наружной поверхности йыполнен кольцевой поперечный валик 49. В этом случае до достижения определенной величины углового отклонения между сросными частями опорного элемента только валик А9 такого блока 5 на- ходнтся в контакте с раковинами кожуха, образующими его гнездо 6. В поперечном сечении этот валик имеет круглую форму и указанный контакт устанавливается только по круговой линки. .Можно использовать несколько валиков 49.

Средства однонаправленного ,удер-г жания (фиг.21), связывающие в-осе- вом направлении соосные части опорного элемента, включают в себя шпильки 15, выполненные в виде заклепок. Шпильки 16 заменены заклепками 50. В этом варианте исполнения устройств ва используется только одна фрикци-г онная гаайба 21.

В варианте, представленном на фиг.22, используются сразу три фрикционные шайбы. Кроме фрикционных шайб 21 и 30 предусмотрена еще одна фрикционная шайба 51, укрепленная на распределительной шайбе 52. Эта щайба прижимается к фланцу 4 при помощи гибких язьшков 53, связываюших распределительную шайбу 52

5 0

5 0 ,

0

,

0 5

с распределительной шайбой 31, упираясь по оси в послед}по1о. Фрикционная шайба 51 вступает в действие в самом начале отклонения между соос- ными частями опорного элемента.В этом варианте конструкции в неработ чем положении узла между фланцем 4 и фрикционной шайбой 30 предусмотрен некоторый зазор. Таким образом, фрикционная шайба 30 вступает в действие только по достижении определенной величины углового отклонения, когда увеличение осевого размера эластично деформируемых блоков 3 достаточно вели.ко.для того, чтобы отодвинуть по оси один от другого фланцы 3 и 4.

Эластичные блоки 5 могут быть выполнены сферической формы и т.д. (не показано).

Устройство работает следующг™ образом.

Когда фрикционный диск приводи -- ся во вращение, например, в направлении, указанном стрелками F (фиг.I,4),блоки 5,передающие соот- - .ветствугаций момент вращения от час-г ти А к час ги В, эластично сжимаются и между указанными соосными частями возникает прогрессивно увеличивающееся угловое отклонение D . В то же время, в результате углового отклонения D на каждый блок 5 действует усилие кругового сжатия, обозначенное стрелками F- (фиг.4), и блок работает на срез,, поскольку точки приложения этого усилия кольцевого сжатия расположены не на одной линии, а смещены по оси одна относительно другой. Каждый блок 5 замкнут по окружности в гнезде 6, где он .установлен, и работает как жидкое тело без утечки, поскольку он выполнен из эластично деформируемого материала. Кроме того, блок 5 создает между соосными частями А,В усилие осевого раздвижения, обозначенное стрелками F (фиг.4), причем величина этого усилия тем больше, ч.ем больше величина усилия кругового- сжатия, действующего на блок 5, или, чем больше величина углового отклонения 13 между соосными частями.

Этому усилию осевого раздвижения соосных. частей противодействуют шпильки 15 и 16 таким образом, что практически в осевом направлении со- .осные части А и В остаются на одном

и том же расстоянии одна от другой. В результате этого увеличивается осевое давление на фрикционные шайбы 21, 30 и увеличивается момент трения, порождаемый этими шайбами. При отсутствии углового отклонения момент .трения очень невелик или даже вовсе отсутствует. Затем этот момент трения возрастает вместе с увеличением углового отклонения.

Таким образом, эффект гистерезиса, возникающий при этом, непрерывно изменяется вместе с изменением величины углового отклонения между codc ными частями А и В, возрастая вместе с ним. Это показано на диаграмме ( фиг.5), на которой по оси абсцисс откладываются величины углового отклонения D между соосными частяг и, а по оси ординат - величины вращающего момента G, передаваемого одной из этих частей на другую. При одной и той же величине d углового откло.нения D вращающий момент С имеет либо величину С при увеличении вращающего момента, либо величину С при уменьшении вращающего момента, а разность между этими величина С и С равномерно увеличивается вместе

.с увеличением углового отклонения.

Из этого следует, что при угловом отклонении между соосными чаеГтями на блок из эластично деформируемого материала действует не только направленное по окружности усилие сжатия, но -также усилие сдвига, причем точки приложения этого направленного по окруя ности усилия сжатия на концах блока из эластично деформируемого материала не расположены по окружности на одной линии, а смещены в осевом направлении одна относительно другой.

Под действием направленного по окружности усилия сжатия блок из эластично деформируемого материала утолщается- в осевом направлении, причем это утолщение усиливается в результате сложения усилия сдвига с усилием сжатия

В результате этого и в силу того что блок из эластично :деформируемого материала замкнут в гнезде, где он установлен, используемый в амортизирующем торсионном устройстве блок из эластичного деформируемого материала оказывает на соосные

5

56702 2

части, образующие зто устройство, осевое раздвигающее усилие,величина которого возрастает вместе с уве- личением углового отклонения между указанными частями. В связи с этим прогрессивно возрастает величина момента трения, порождаемого установленными в устройстве фрикционными злементами. Этот рост величины момента трения начинается в самом начале углового отклонения между соосными частями и непрерьшно продолжается до самого его конца.

Таким способом получают непрерывно изменяющийся гистерезис, не прибегая для этого к использованию каких-либо других элементов, кроме эластичных, установ-пенньтх по окружности между двумя соосными частями А и В.

10

15

20

5

0

5

0

5

5

Кроме того, несмотря на осевое утолщение, используемый в устройстве блок из эластично деформируемого материала не подвержен никакому отног сительному перемещению по окружности в гнезде, где он замкнут и, следовательно, не подвержен износу.

Блок или блоки из эластично дефрр- мируемого материала, образующие . эластичные элементь, кроме функции передачи вращающего момента от одной из соосных частей на другую и прогрессивного увеличения гистерезиса, действующего между этими частями, могут выполнять и третью функцию, состоящую в обеспечении центровки этих двух соосных частей относительно друг друга с возможностью плавающего в радиальном направлении монтажа.

Плавающий монтаж двух сооснык

.о

частей позволяет очень просто сгладить последствия возможного осевого отклонения между ведущим и ведомым валами, между которыми эти две части установлены,и, в частности, избежать появления между этими соосными частями радиальной составляющей, способной привести к неравномерному износу фрикционных накладок 2, смонтиро ванных на одной из этих частей, и сделать неравномерной или даже ненадежной искомую фильтрацию колебаний, которым они подвержены,а также иэбет жать образования между различными задействованными деталями напряже- . НИИ, способных вызвать фрикционную коррозию этих деталей.

13

Прсд/тагаемая конструкция обеспк- . 1ет. выполнеипе нескольких функ- 1ШЙ при помощи небольших и недорогих депзлей, занимающих в осппом направлении ьпшимапьное место.

Используемые в устройстве, фрикционные шайбы 21 и 30 участвуют в передаче крутящего момента между coocubiNtH частями опорного элемента вместе с блоками 5 из эластично деформируемого материала, что способствует поглощению вибрации между соосными частями.

567021Д

Б варианте конструк1ати, представ- . ленном (а фиг. 1-5, где используются дне фрикционные шайбы, часть момента врагдения, пр1тходя1цаяся на эти 5 шайбы из-за наличия усилия осевого., раздвижения, порождаемого блоками 5, может достигать 50%.

Кроме того, в устройстве совергаен- 10 но Отсутствуют металлические пружины, что позволяет обойтись без осо- бого и дорогостоящего обслуживания.

г l Г-. tiki ( Л

Фиг. /

Фиг2

12

. 6

фиг:

d jj

Фиг. 5

fS

6-6

фиг. 7

В д

/

/ 2

5

Фиг.8

к 7 6

./

VTV . Л7 /г7

5 W . /f

Фиг (5

Фиг. f6

фиг. 20

Фиг. //

Фиг. 22