Упругая муфта Советский патент 1990 года по МПК F16D3/64 

Изобретение относится к машино- 1 ;СТроению, преимущественно для приво- I |Дов регуляторов двигателей внутренне- ; ;го сгорания.

Целью изобретения является обеспечение стабильности угловой скорости и повьшенне долговечности за счет улучшения упругих и демпфирующих свойств.

На фиг. 1 изображена муфта, осевой . разрез; на фиг. 2 - .сечение на :- ;фиг. 1; на фиг. 3 - 5 - схемы дил, I действукн1р1х на ведомую полумуфту. I Муфта содержит две концентрично ус-

I тановленные полумуфты 1 и 2 с зубья- 1Ф1 3 и 4 на взаимно обращенных по- ; -рерхностях и размещенные между по--. следними упругие элементы 5. Каждый упругий элемент выполнен в виде пру- L жинного резинометаллического U-об- ; разного вкладыша. На внутренних бо- новых поверхностях вкладьшей выполне- : ны выступы 6. Наружные боковые по- верхности вкладьша выполнены выпук- I лыми, а боковые поБерхности зубьев полумуфты выполнены вогнутыми, при этом радиус кривизны боковых поверхностей .вкладьшей. превышает радиус , кривизны боковых поверхностей зубьев : Вкладьшю установлены между зубьями : полумуфт с натягом в окружном на- : правле ши. Полумуфты зафиксированы от взаимного осевого перемещения ; пружинным кольцом.

и-образная форма работающего на изгиб резинометаллического вкладьша (армированного стальной прг/киной) позволяет подобрать характеристику муфты, обеспечивающую гашение высоко частотных колебаний угловой скорости ведущей полумуфты не менее , чем на 80% в течение всего срока слубы муфты, так как при этом энергия - колебаний тратится главньм образом на деформацию стальной пружины, не . имеющей гистерезисных потерь, вследствие чего не происходит сощёственнго разогрева и изменения физических свойств резины. Благодаря тому, что радиус кривизны -криволинейной поверности зуба меньше радиуса кривизны контактирующей с ней наружной боков поверхности вкладыша, зкесткость U- образного вкладыша плавно увели шва ется при увеличении его сжатия до тех пор. Пока симметрично расположе ные на внутренней поверхности вкла

5

дьша выступы не входят в соприкосновение.

После этого жесткость вкладыша резко возрастает до момента, когда вкладыш перестает деформироваться вообще. Этот переходный участок позволяет за счет использования упругих свойств резины на 20-40% демпфировать нехарактерные для длительной эксплуатации возмущения- угловой скорости ведущей полумуфты, имеющие пониженную частоту и соответственно больший период. Предварительно сжатый перед установкой в муфту вкладьш по мере износа своих наружных поверхностей, - соприкасающихся с зубьями полумуфт разжимается, и свободного хода муфты- не образуется. При этом понижается нижний предел частот, которые почти полностью погашаются муфтой, что улучшает характеристику муфты и увеличивает сдви-г по фазе при передаче полезного-низкочастотного сигнала.

Б месте контакта вкладьш1а с зубом 3 полумуфты действует сила Р Сфиг.З), а на зуб 4 полумуфты 2 - такая же по вел1-1чине, но противоположная по направлению реакция. Вкладьшг сжимается моментом

М P f,

где f - плечо приложения силы Р относительно основания вкладыша.

В собранной му(Ьте реакции Р, деист на зуб 3 и 4 полумуфт 1 и 2 со стороны пары сжатьгх вкладьшей 5, уравновешивают друг друга. Крутящий момент передается от полумуфты 1 чере вкладьшш 5 на полумуфту 2.

Так как муфта используетмя дпя привода вала регулятора (не показан), то величина передаваемого крутящего момента невелика, и при постоянной угловой скорости ведущей полумуфты 1 этот момент равен моменту трения Мтвала регулятора о смазку.

Значительно большие нагрузки на муфту, связанные с инерционностью вала регулятора, возникают при наложении на постоянную составля-ющую угловой скорости ведущей полумуфты 1, . жестко соединенной с кулачковым валом насоса, высокочастотных колебаний, связанных с периодическим скручиванием кулачкового вала в процессе нагнетания топлива секциями насоса, а также с неравномерностью вращения коленчатого вала, приводящего в Действие кулачковь 1 вал. обусловленной , которьй равен разности моментов

сил Р и PJ

цикличностью работы цилиндров и неравномерностью момента сопротивления двигателя.

Высокочастотные колебания угловой скорости ведущей полумуфты 1 должны быть подавлены, а низкочастотные, на которые регулятор должен реагировать, переданы на ведомую полумуфту 2 без искажений.

В связи с выполнением этих требований различают два режима работы муфты привода регулятора дл; двигателя внутреннего сгорания.

В первом режиме происходит подавление высокочастотных колебаний.

Рассматривают процесс деформации пары вкладьшей 7 и 8 (фиг. 4). Под

р.. и Р : . , М Ис - 3(, - Р,г,)„

где Р и Р - силы, действующие на 5 зуб 4 ведомой полумуфты со стороны вкладьшей 7 и 8;.

г и г1 - плечи приложения этих сил относительно оси

вращения муфты.

Фактором, увеличивающим разность Р г - и тем самым жесткость

10

возрастании oi , является увели- 1с чение силы Р и уменьшение силы P . Сила Р, возрастает за счет увеличения момента М сжания вкладыша 7 ., зубьями 3 и 4 полумуфт и уменьшения плеча f, ее приложения относительно

действием постоянного момента сопро 20 основания вкладьппа, так вления регулятора Н, ведомая полу- тельно -ьший участок ег криволи

нейной наружной поверхности, радиу - кривизны которой больше радиуса кривизны соприкасающейся с ней криво- 25 линейной поверхности зуба 4, оказывается деформированным и прижатым к

зубу 4.

Сила Р{ уменьшается одновременно с увеличением силы Р, , вследствие

муфта 2 поворачивается относ ительно ведущей 1, сжимая вкладыш 7, при этом зазор е между выступами 6 на его внутренней поверхности уменьшается примерно наполовину. При возникновении высокочастотных периодических колебаний угловой скорости ведущей полумуфты 1 вкладьм 7 дополниДУЩеЙ полумуфты l , пжятия ККЛНПЫ„ль„о , „л„ „од 30 °f .

действием момента инерции Т1, ведомой полумуфты 2 и связанного с ней вала регулятора.

ша 8 с зубьями 3 и 4 полумуфт и увеличения плеча f/ ее приложения относительно основания вкладыша, так как наружная поверхность вкладьша « HP , 8 распрямляется и ее контакт с по,а,::™с:, I:T:::I: O - --- - - °ГаГ уг„о;о« скорое™ ведущей полу--« «„Гор Гу ньша. разнос.ь

муфты 1 изменяет свои знак, зазор ер г - Р г и жесткость С, является

снова раскрывается. Ведомая полумуф- едачение плеча-г, приложения силы

та 2 сохраняет почти J - Т меньшение г, силы Р, .

вую СКОРОСТЬ-вращения, так как жестf, таким образом, до замыкания зазора

знак до того, как зазор е замыкается. Во втором режиме ведомая полумуф50 та 3 реагирует на низкочастотные колебания угловой скорости ведущей полумуфты 1. Процесс деформации вкладышей показан на фиг. 5.

На постоянную составляющую угловой

55 скорости ведущей папумуфты 1, кроме высокочастотных колебаний, накладываются низкочастотные, имеющие значиг„г Ь :е/ггг„ г™лГ .: ° l JrlOrlJ f J --

ГО элемент и контактирующей с ней криволинейной поверхности зуба.

Жесткость муфты С представляет собой отношение крутящего момента М, прикладьшаемого к ведомой поду- муфте 2, к углу ее поворота оС относительно ведущей:

. с ti

, которьй равен разности моментов

сил Р и PJ

р.. и Р : . , М Ис - 3(, - Р,г,)„

где Р и Р - силы, действующие на зуб 4 ведомой полумуфты со стороны вкладьшей 7 и 8;.

г и г1 - плечи приложения этих сил относительно оси

вращения муфты.

Фактором, увеличивающим разность Р г - и тем самым жесткость

возрастании oi , является увели- чение силы Р и уменьшение силы P . Сила Р, возрастает за счет увеличения момента М сжания вкладыша 7 ., зубьями 3 и 4 полумуфт и уменьшения плеча f, ее приложения относительно

полумуфта 1 повора швается относительно ведомой 2 настолько5 что зазор е вкладьш1а 7 выбирается, выступы 6 Соприкасаются и начинают деформировать- ся. Хотя противоположно действующие на величину жесткости г-гуфты факторы продолжают сохраняться (сила Р вкла- . дыша 7 опускается, плечо приложения

ее,становится f., так как появляется новая опора по выступам 6, сила Р.,, вкладьшя 8 поднимается на величину fL относительно основания, в то время как радиус г уменьшается, а г увеличивается), но жесткость С резко возрастает, ибо она теперь определяется сопротивлением к деформации выступов 6, и достигает своего максимума при полном сжатии вкладыша 7, Этот переход позволяет подавлять на 20-40% относительно низкочастотные вредные возмущения угловой скорости ведущей .полумуфты 1, нехарактерные для большинства эксштуатащ онных режмов. Наиболее низкочастотные измене- ния угловой скорости ведущей полумуфты 1, которые являются полезными сигналами, например, связанные с изменением момента- сопротивления двига теля, передаются ведомой полумуфте 2 и валу регулятора без искажений по амплитуде и со сдвигом по фазе, ко

0

j 20 25зо

торьш не превышает 15 угла поворота кулачкового вала.

Таким образом, благодаря указанному выполнению упругих элементов oeac-- печивается стабилизация угловой скорости и повышение долговечности конструкции. Формула изобретения

Упругая муфта преимущественно для привода регулятора двигателя внутреннего сгорания, содержащая две кон- центрично расположенные полумуфты с зубьями на взаимно обращенных поверхностях и размещенные меаду последними упругие элементы, о т л и ч а ю- щ а я С я тем, что, с целью обеспечения стабилизации угловой скорости и повышения долговечности за счет улучшения упругих и демпс)ирующих характеристик, боковые поверхности зубьев выполнены вогнутыми, каждый упругий элемент выполнен в виде пру- хсинного резинометаллшческого U-об- разного вкладыша с выступами на взаимно обращенных внутренних боковых поверхностях, а его наружные боковые поверхности выполнены выпуклыми с радиусом кривизны, большим- радиуса кривизны боковых поверхностей зубьев, при этом вкладыши установлены с натягом в окружном направлении.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для приводов регуляторов двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - обеспечение стабилизации угловой скорости и повышение долговечности за счет улучшения упругих и демпфирующих свойств. Муфта содержит две концентрично установленные полумуфты (П) 1 и 2 с зубьями 3 и 4 на взаимно обращенных поверхностях. Между зубьями размещены упругие элементы в виде пружинных резинометаллических вкладышей (ПРВ) 5 U-образной формой. На внутренних боковых поверхностях (БП) вкладышей 5 выполнены выступы 6. Наружные боковые поверхности ПРВ 5 выполнены выпуклыми. БП зубьев П 1 и 2 выполнены вогнутыми. Радиус кривизны боковых поверхностей ПРВ 5 превышает радиус кривизны БП зубьев П. ПРВ установлены с натягом в окружном напряжении. Крутящий момент передается от П 1 через ПРВ 5 на П 2. При приложении крутящего момента ПРВ сжимается, уменьшается зазор между выступами ПРВ. Увеличивается площадь контакта боковых поверхностей ПРВ и зубьев П 1 и 2. Плавное повышается жесткостью ПРВ. При соприкосновении выступов ПРВ жесткость резко возрастает. 5 ил.

8

с,

8

фиг. 5