Фрикционное устройство Советский патент 1992 года по МПК F16D55/16 F16D13/42 F16D65/22 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к дисковым фрикционным устройствам.

Известен дисковый тормоз, содержащий корпус, установленный с возможно- стью вращения относительно корпуса вал, подпружиненные один к другому и установленные с возможностью относительного вращения и осевого перемещения нажимные диски, усилительное звено а виде раз- мещенных в гнездах переменной глубины, выполненных на обращенных один к другому торцах нажимных дисков, тел качения, фрикционные элементы, установленные с возможностью осевого взаимодействия с нажимными дисками, валом и корпусом, линейный привод, связанный с корпусом и выполненный с установленным с возможностью линейного перемещения относительно корпуса нажимным элементом, механизм преобразования линейного перемещения во вращательное, связанный с нажимным Элементом линейного привода и с одним из нажимных дисков.

Недостатками известного фрикционно- го устройства являются его низкие эксплуатационные качества из-за наличия приводного механизма в виде рычажной системы, которая имеет большое количество конструктивных связей,усложняющих конструкцию.не позволяет обеспечивать быстродействия срабатывания устройства, а также изменять плавность фрикционного взаимодействия при контактировании поверхностей трения фрикционных элементов с переменной на- правления вращения подвижных частей устройства друг относительно друга.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств фрикционного устройства путем обеспечения быстродействия

срабатывания и различной плавности фрикционного взаимодействия в зависимости от направления вращения.

Указанная цель достигается тем, что в фрикционном устройстве, содержащем корпус, установленный с возможностью вращения относительно корпуса вал, подпружиненные один к другому и установлен- ные с возможностью относительного вращения и осевого перемещения нажимные диски, усилительное звено в виде размещенных в гнездах переменной глубины, выполненных на обращенных один к другому торцах нажимных дисков, тела качения, фрикционные элементы, установленные с возможностью осевого взаимодействия, по меньшей мере, с одним из нажимных дисков, валом и корпусом, линейный привод, связанный с корпусом и выполненный с установленным с возможностью линейного перемещения относительно корпуса нажимным элементом, механизм преобразования линейного перемещения во вращательное, связанный с нажимным элементом линейного привода и с одним из нажимных дисков, второй нажимной диск зафиксирован от проворота относительно вала, механизм преобразования линейного перемещения во вращательное связан с валом и выполнен в виде элементов несамитормозящейся винтовой пары, один из которых зафиксирован от проворота относительно вала, а второй - относительно первого нажимного диска.

В фрикционном устройстве нормально открытого типа один из элементов несамотормозящейся винтовой пары выполнен в виде пальца торой элемент-в виде паза, в котором расположен упомянутый, палец, паз выполнен в валу, палец установлен в первом нажимном диске, последний зафиксирован

от осевого перемещения относительно нажимного элемента посредством выполненного в нем выступа и выполненной в первом нажимном диске кольцевой канавки, в которой расположен указанный выступ, а фрикционные элементы жестко закреплены на торцах нажимных дисков, второй из которых установлен с возможностью осевого перемещения относительно вала.

Фрикционное устройство нормально замкнутого типа снабжено втулкой, которая установлена с возможностью осевого перемещения относительно первого нажимного диска посредством направляющих стержней, первый нажимной диск установлен на валу жестко, второй нажимной диск установлен на валу с возможностью вращения и осевого перемещения, первый элемент несамотормозящейся винтовой пары выполнен в виде, по меньшей мере, одного выступа, который размещен на втулке, второй элемент указанной пары выполнен в виде, по меньшей мере, одного винтового паза на наружной поверхности обода второго нажимного диска, в котором расположен указанный выступ, при этом втулка установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно подпружиненного нажимного элемента посредством выполненного на последнем дополнительного выступа и выполненной на втулке кольцевой канавки, в которой расположен указанный дополнительный выступ, а фрикционные элементы выполнены в виде набранных в пакет поочередно связанных с валом и корпусом фрикционных дисков, которые расположены с возможностью осевого взаимодействия с корпусом и вторым нажимным диском.

Линейный привод фрикционного устройства выполнен в виде индуктора, который жестко связан с корпусом, а нажимной элемент - в виде якоря, который установлен с возможностью осевого перемещения относительно индуктора посредством направляющих элементов.

На фиг.1 изображено фрикционное устройство нормально открытого типа, общий вид;на фиг.2 - фрикционное устройство нормально замкнутого типа.общий вид; на фиг.З - разрез А-А на фиг. 1,2; нафиг.4 -разрез Б - Б на фиг.2; на фиг.5 - разрез В - В на фиг.4.

Фрикционное устройство (на фиг.1.2) содержит корпус 1, вал 2 с нажимными дисками 3 и 4, которые стянуты пружинами 5 и установлены с возможностью относительного вращения и осевого перемещения, усилительное звено 6, состоящее из тел 7 качения (шариков или роликов), размещенных в гнездах 8 переменной глубины треугольной формы на обращенных один к

другому торцах нажимных дисков, фрикционные элементы 9 - 12, установленные с возможностью осевого взаимодействия, по меньшей мере, с одним из нажимных дисков,

5 валом и корпусом, линейный привод 13 в виде индуктора 14 с обмоткой 15 возбуждения, жестко связанный с корпусом и выполненный с нажимным элементом 16 в виде якоря, установленного на направляющих элементах

0 17с возможностью поступательного перемещения относительно корпуса, механизм 18 преобразования линейного перемещения во вращательное, образованный элементами несамотормозящейся винтовой пары,

5 Для фрикционного устройства нормально открытого типа (фиг.1,3) первый нажимной диск 3 установлен на валу 2 с возможностью осевого перемещения и вращения относительно второго нажимного диска 4, который установлен на шлицевой части вала 19 с возможностью осевого перемещения. Нажимной элемент 16 имеет выступ 20, который расположен в кольцевой канавке 21 ступицы 22 первого нажимного

диска 3 и фиксирует этот диск от осевого перемещения относительно нажимного элемента. Первый элемент несамотормозящейся винтовой пары механизма 18 выполнен в виде пальца 23 и неподвижно установлен в

0 ступице 22 первого нажимного диска 3, а - второй элемент этой пары выполнен в валу 2 в виде винтового паза 24, в котором расположен палец 23. Фрикционные элементы в виде фрикционных накладок 9 и 10 жестко

5 закреплены на торцах нажимных дисков.

Для фрикционного устройства нормально зам.кнутого типа (фиг.2 - 5) первый нажимной диск 3 установлен на валу 2 жестко, второй нажимной диск 4 установлен на валу

0 с возможностью вращения и осевого перемещения относительно диска 3. На направляющих стержнях 25 первого нажимного диска установлена втулка 26 с возможностью осевого перемещения относительно

5 этого диска. Нажимной элемент 16 подпружинен замыкающими пружинами 27 и выполнен в форме стакана с выступами 28, которые расположены в кольцевой канавке 29 втулки 26 и ограничивают ее осевое

0 перемещение относительно нажимного элемента. Первый элемент несамотормозящейся винтовой пары механизма 18 выполнен в виде, по меньшей мере, одного выступа 30 на внутренней поверхности втулки 26, а вто5 рой элемент этой пары - в виде, по меньшей мере, одного винтового паза 31 на наружной поверхности обода второго нажимного диска 4. а котором расположены выступы 30. Фрикционные элементы выполнены в

0 виде набранных в пакет плоских 11 и вогнутых 12 фрикционных дисков поочередно связанных со щлицевой втулкой вала 32 и шлицевой частью корпуса 33.

Фрикционное устройство нормально открытого типа (фиг. 1.3) работает следующим образом.

Включение фрикционного устройства производится подачей напряжения на обмотку 15 возбуждения индуктора 14, при этом нажимной элемент 16 под действием электромагнитного усилия притягивается к нему и, поступательно перемещаясь по направляющим элементам 17, взаимодействует своим выступом 20 с кольцевой канавкой

21 ступицы 22 первого нажимного диска 3, чем обеспечивает поступательное перемещение последнего вдоль оси вала, а ступица

22 первого нажимного диска 3 через неподвижно установленный в ней палец 23 взаимодействует с несамотормозящимся винтовым пазом 24 в валу 2 и поворачивает диск 3 на некоторый угол относительно второго нажимного диска 4, при этом тела 7 качения, расположенные в гнездах 8 на обращенных один к другому торцах нажимных дисков, перемещаются по их наклонным поверхностям и раздвигают диски, перемещая диск 4 по шлицевой части вала 19. а диск 3 - в противоположном от него направлении. В результате чего фрикционные накладки 9, ,10, жестко закрепленные на торцах нажимных дисков 3. 4. начинают контактировать с корпусом 1. .

В фрикционном устройстве нормально открытого типа расклинивающее усилие для обеспечения необходимой степени усиления нарастает быстрее с увеличением угла наклона несамотормозящегося винтового паза 24 в валу 2 до максимально допустимой величины. В процессе контактирования поверхностей трения фрикционных накладок 9, 10 нажимных дисков 3, 4 с корпусом 1 нарастание расклинивающегося усилия осуществляется под действием возникающих при этом сил трения, которые направлены в сторону вращения корпуса, или вала и ускоряют поворот нажимного диска 3 в винтовом пазу 24 относительно нажимного диска 4, если диск 3 поворачивается в сторону их вращения. С изменением направления вращения корпуса или вала и действия сил трения в процессе контактирования фрикционных накладок 9. 10 дисков 3,4с корпусом 1 поворот диска 3 в винтовом пазу 24 относительно диска 4 замедляется, а плавность фрикционного взаимодействия поверхностей трения повышается.

Таким образом, фрикционное устройство (фиг. 1,3) обеспечивает различную плавность фрикционного взаимодействия

поверхностей трения накладок 9, 10 нажимных дисков 3. 4 с корпусом 1 в зависимости от направления вращения, что достигается, как при его работе в режиме тормоза для

торможения вращающегося вала относительно неподвижного корпуса или вращающегося корпуса относительно неподвижного вала, так и при работе в режиме муфты, когда корпус 1 является ведущим, а вал 2 с нажимны0 ми дисками 3, 4 - ведомым элементом или, наоборот, для сцепления поверхностей трения фрикционных накладок 9, 10 нажимных дисков 3, 4 и корпуса 1 с передачей крутящего момента от ведущего элемента к ведо5 мому.

Отключение фрикционного устройства осуществляется при обесточивании обмотки 15 возбуждения индуктора 14. При этом пружины 5 поворачивают нажимные диски

0 3, 4 и возвращают тела 7 качения в наиболее глубокую часть гнезд 8 при встречном перемещении первого и второго нажимных дисков относительно вала, которое фиксируется его выступом и упорным кольцом, в результате

5 чего между корпусом 1 и фрикционными наг кладками 9, 10 нажимных дисков 3. 4 вала 2 выставляется необходимый осевой зазор, а корпус и вал могут свободно вращаться друг относительно друга, взаимодействуя между

0 собой через выступ 20 нажимного элемента 16. расположенный в кольцевой канавке 21 ступицы 22 первого нажимного диска 3.

Фрикционное устройство нормально замкнутого типа {фиг.2 - 5) работает следу5 ющим образом.

Включение устройства производится снятием напряжениячс обмотки 15 возбуждения индуктора 14, при этом нажимной элемент 16 под действием замыкающих пру0 жин 27 перемещается по направляющим элементам 17, взаимодействуя своими выступами 28 с кольцевой канавкой 29 втулки 26, обеспечивает ее перемещение по направляющим стержням 25 первого нажим5Ч ного диска 3, а втулка 26 выступами 30 на ее внутренней поверхности взаимодействуете винтовыми пазами 31 на наружной поверхности обода второго нажимного диска 4, поворачивая его на некоторый угол относи0 тельно жестко установленного на валу 2 первого нажимного диска 3. таким образом, что тела 7 качения, расположенные в гнездах 8 на обращенных один к другому торца нажимных дисков, перемещаются по их на5 клонным поверхностям, чем обеспечивает поступательное перемещение второго нажимного диска 4 относительно первого нажимного диска 3 и расклинивающее усилие, под действием которого второй нажимной диск 4 перемещает плоские фрикционные

диски 11 по шлицевой втулке вала 32 и расположенные между ними вогнутые фрикционные диски 12 i.o шлицевой части корпуса 33, сжимает их поверхности трения и обеспечивает контактирование с корпусом 1.

8 фрикционном устройстве нормально замкнутого типа расклинивающее усилие для обеспечения необходимой степени усиления нарастает быстрее с увеличением угла наклона несамотормозящихся винтовых пазов 31 на наружной поверхности обода второго нажимного диска 4 до максимально допустимой величины. В процессе контактирования поверхностей трения дисков 4, 11, 12 и корпуса 1 нарастание расклинивающего усилия осуществляется под действием сил трения, которые направлены в сторону вращения корпуса 1 с вогнутыми фрикционными дисками 12 или вала 2 с нажимными дисками 3, 4 и плоскими фрикционными дисками 11 и ускоряют поворот диска 4 от поступательного перемещения выступов 30 втулки 26 в его винтовых пазах 31 на наружной поверхности обода относительно нажимного диска 3. С изменением направления вращения корпуса 1 с дисками 12 или вала 2 с дисками 3, 4; 11 и действия сил трения поворот диска 4 относительно диска 3 замедляется, а плавность фрикционного взаимодействия повышается.

Таким образом, фрикционное устройство (фиг.2 - 5) обеспечивает различную плавность фрикционного взаимодействия поверхностей трения дисков 4, 11, 12 и корпуса 1 в зависимости от направления вращения, что достигается, как при его работе в режиме тормоза для торможения вращающегося вала относительно неподвижного вала, так и при работе в режиме муфты, когда корпус 1 с дисками 12 является ведущим, а вал 2 с дисками 3, 4, 11 ведомым элементом или, наоборот, для сцепления поверхностей трения дисков 4, 11, 12 и корпуса 1 с передачей крутящего момента- от ведущего элемента к ведомому.

Отключение фрикционного устройства производится при подаче напряжения на обмотку 15 возбуждения индуктора 14. тогда нажимной элемент 16 под действием электромагнитного усилия притягивается к нему, перемещаясь по направляющим элементам 17 и сжимая замыкающие пружины 27, при этом его выступы 28 перемещают по направляющим стержням 25 первого нажимного диска 3 в его сторону втулку 26 с выступами 30, которые взаимодействуют с винтовыми пазами 31 наружной поверхности обода второго нажимного диска 4, пово- рачивают его на некоторый угол и перемещают поступательно относительно

жестко установленного на валу 2 первого нажимного 3 так, что тела 7 качения начинают возвращаться в наиболее глубокую часть гнезд 8 по их на лонным псверхностйм. Под действием пружин 5 второй нажимной диск 4 возвращается в первоначальное положение и освобождает от приложенного осевого усилия фрикционные диски, последние, благодаря пружинящему

0 действию вогнутых дисков 32 быстро отходят друг от друга, а между поверхностями трения выставляется необходимый осевой зазор. В результате корпус и вал могут сво- бодно-.вращаться друг относительно друга.

5 взаимодействуя между собой через выступы 28 нажимного элемента 16, расположенные в кольцевой канавке 29 втулки 26. Формула изобретения

1. Фрикционное устройство, содержа0 щее корпус, установленный с возможностью вращения относительно корпуса вал, подпружиненные один к другому и установленные с возможностью относительного вращения и осевого перемещения нажим5 ные диски, усилительное звено в виде размещенных в гнездах переменной глубины, выполненных на обращенных один к другому торцах нажимных дисков, тела качения, фрикционные элементы, установленные с

0 возможностью осевого взаимодействия, по меньшей мере, с одним из нажимных дисков, валом и корпусом, линейный привод, связанный с корпусом и выполненный с установленным с возможностью линейного

5 перемещения относительно корпуса нажимным элементом, механизм преобразования линейного перемещения во вращательное, связанный с нажимным элементом линейного привода и с одним из нажимных дис0 ков, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем обеспечения различной плавности фрикционного взаимодействия в зависимости от направления вращения, второй на5 жимной диск зафиксирован от проворота относительно вала, механизм преобразования линейного перемещения во вращательное связан с валом и выполнен в виде элементов несамотормозящейся винтовой

0 пары, один из которых зафиксирован от проворота относительно вала, а второй - относительно первого нажимного диска.

2. Устройство попЛ.отличающее- с я тем, что один из элементов несамотор- 5 мозящейся винтовой пары выполнен в виде пальца, второй элемент - в виде паза, в котором расположен упомянутый палец, паз выполнен в валу, палец установлен в первом нажимном диске, последний зафиксирован от осевого перемещения относительно нажимного элементе посредством выполненного в нем выступа и выполненной в первом нажимном диске кольцевой канавки, в которой расположен указанный выступ, а фрикционные элементы жестко закреплены на торцах нажимных дисков, второй из которых установлен с возможностью осевого перемещения относительно вала.

3. Устройство поп.1,отличающее- с я тем. что оно снабжено втулкой, которая установлена с возможностью осевого перемещения относительно первого нажимного диска посредством направляющих стержней, первый нажимной диск установлен на валу жестко, второй нажимной диск установлен на валу с возможностью вращения и осевого перемещения, первый элемент несамотормозящейся винтовой пары выполнен в виде, по меньшей мере, одного выступа, который размещен на втулке, второй элемент указанной пары выполнен в виде, по меньшей мере, одного .винтового паза на наружной поверхности обода второго нажимного диска, в котором расположен

указанный выступ, при этом втулка установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно подпружиненного нажимного элемента посредством выполненного на последнем дополнительного выступа и выполненной на втулке кольцевой канавки, в которой расположен указанный дополнительный выступ, а фрикционные элементы выполнены в виде набранных в

пакет поочередно связанных с валом и корпусом фрикционных дисков, которые расположены, с возможностью осевого взаимодействия с корпусом и вторым на жимным диском.

4. Устройство по п,1 - 3, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, линейный привод выполнен в виде индуктора, который жестко связан с корпусом, а нажимной элемент - в виде якоря, который установлен с возможностью осевого перемещения относительно индуктора посредством направляющих элементов.

Приоритет по пунктам: 14.08.89 по п.З.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к дисковым фрикционным устройствам. Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств путем обеспечения различной плавности фрикционного взаимодействия а зависимости от направления вращения, а также повышения быстродействия. Нажимные диски (НД) 3 и 4 стянуты пружинами 5 и установлены с возможностью относительного вращения и осевого перемещения.Усилительное звено состоит из тел качения 7, размещенных в гнездах переменной глубины на обращенных один к другому торцах НД 3 и 4. Фрикционные эле

27/

33 И

а

93

X

ТТ

9t

Я

2Щ

эшелон

50

Фиг. 5