Фрикционная муфта Советский патент 1979 года по МПК F16D25/63 

I

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в трансмиссиях транспортных средств, в частности в многодисковых фрикционных муфтах и тормозах с гидравлическим или пневматическим управлением.

Известна фрикционная муфта, содержащая корпус с помещенными в нем поршнем и гидроцилиндром, упорным диском, закрепленным на корпусе, пакетом фрикционных дисков, размещенным между поршнем и упорным диском, а также устройство для плавного включения и опорожнения гидроцилиндра, имеющее дроссельное отверстие 1.

Недостатком известной муфты является снижение несущей способности за счет неравномерного сжатия фрикционных дисков по длине и радиусу пакета. Неравномерность сжатия по длине вызывается, силами трения в шлицевых соединениях фрикционных дисков с корпусом и ступицей и выражается в том, что по мере удаления от поршня гидроцилиндра сжимающее усилие в пакете уменьшается на величину сил трения в шлицах.

Целью изобретения является повышение несуихей способности путем обеспечения возможности равномерного сжатия фрикционных дисков по длине и радиусу пакета.

Эта цель достигается тем, что предлагаемая муфта снабжена перепускным и обратным клапанами, подключенными к гидроцилиндру, и диафрагмой, размещенной в упорном дис-ке и образующей с ним полость, сообщенную с гидроцилиндром через дроссельное отверстие, причем эффективная плоО щадь этой диафрагмы больше площади поршня, а в гидроцилиндре установлен ограничитель хода поршня для обеспечения хода поршня, меньшего суммарного зазора в пакете дисков.

На фиг. 1 изображена предлагаемая фрикционная муфта, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант исполнения диафрагменной камеры; на фиг. 3 - графики изменения давления в гидроцилиндре муфты.

Фрикционная муфта содержит корпус, состоящий из гидроцилиндра I, закрепленного на валу 2 и жестко связанного со шлицевым венцом 3, упорный диск 4, закреп.юпный на венце 3, поршень 5, размещенный в гидроцилиндре 1, шлицевую ступицу 6, связанную с полым валом 7, и пакет фрикционных дисков 8, поочередно связанных с венцом 3 и ступицей 6. Поршень 5 имеет возвратные пружины 9. Ход поршня ограничивается упором 10, например пружинным кольцом, установленным в канавке гидроцилиндра 1, и выбран несколько меньше, чем суммарный зазор между дисками пакета 8. В упорном диске 4 имеется дополнительная диафрагменная камера, образованная эластичной кольцевой диафрагмой II, помешенной в расточке диска 4 и прижатой к нему кольцами 12 и 13. Между диафрагмой 11 и пакетом дисков 8 помешен теплоизолируюший диск 14, выполненный, например, из материала на асбестовой основе. Эффективная плошадь диафрагмы 11 больше площади поршня 5. В венце 3 помещен перепускной клапан, состоящий из корпуса 15 с входным отверстием 16, шарика 17 и пружины 18, а также шариковый обратный клапан 19, помешенный в отверстии 20. Гидроцилиндр 1 сообщается каналом 21 управления в валу 2 и канало.м 22 - с перепускным и обратным клапанами. Диафрагменная камера каналом 23 сообшается с полостью пружины 18 перепускного клапана, а каналом 24 и дроссельным отверстием 25 - с полостью 20 обратного клапана 19. В гидроцилиндре 1 имеется сбросовое отверстие 26, сообщающееся с каналом 22. Штрих-пунктиром на фиг. 1 показан вариант расположения канала 23 в упорном диске 4. В варианте, показанном на фиг. 2, диафрагма 11 имеет сбросовое отверстие 27, расположенное напротив теплоизолируюшего диска 14, а между диафрагмой и этим диском помешено устройство разводки, изображенное в виде пружины 28. Муфта работает следуюшим образом. При отсутствии давления в гидроцилиндре I муфта включена. Диски пакета находятся в разведенном состоянии (фиг. 1), и валы 2, 7 контролируе.мые муфтой, разъединены. При подаче в гидроцилиндр 1 через канал 21 управления рабочей среды под давлением поршень 5 перемешается в сторону пакета дисков В. В цилиндре во время движения поршня устанавливается низкое давление Рц, mi п. (Г этап на фиг. 3), определяемое усилие пружин 9 и силами трения в уплотнениях поршня. Одновременно давление подается в диафрагменную камеру через дроссельное отверстие 25. Обратный клапан 19 в это время закрыт (фиг. 1). Перепускной клапан также закрыт, так как посред: ством пружины 18 отрегулирован на давление открь1тия. несколько большее Pu,.iiiltv. жидк;ости вытекает из цилиндра 1 через сбросовое отверстие 26. Ввиду малого сечения дроссельного отверстия 25 и малого давления количество жидкости, поступающей в диафрагменную камеру на данном этапе, перемещение диафрагмы 11 влево также мало. Сжатие пакета дисков 8 происходит в основном за счет движения поршня 5. Поскольку ход поршня 5 меньше суммарного зазора между дисками, при подходе и упору 10 пакет еще сжат не полностью. Дальнейшее его дожатие происходит за счет движения диафрагмы 11 влево. В момент подхода поршня к упору 10 давление в цилиндре I возрастает практически до величины давления питания Рпмт,а давление в диафрагменной камере нарастает по мере дальнейшего движения диафрагмы 11, т. е. дожатия пакета (этап II на фиг. 3). Перепускной клапан в это время открывается, и заполнение диафрагменной камеры происходит через отверстия 16 и 25 под возросшим до величины РПИТ да.влением в гидроцилиндре 1. Поскольку плошадь диафрагмы 11 больше плошади поршня 5, в конце дожатия диафрагмы, преодолевая силы трения в шлицах дисков и уплотнениях, а также силы пружин 9, перемешает пакет вместе с поршнем влево, несколько отодвигая последний от упора 10. При нарастании момента трения муфты до номинальной величины усилие на диафрагме становится недостаточным для дальнейшего перемещения влево вследствие увеличения сил трения в шлицах. Пакет дисков фиксируется в положении, при котором слева на него воздействует поршень 5} а справа - диафрагма И. При этом обеспечивается равномерное сжатие пакета по его длине и радиусу. Вследствие медленного дожатия пакета диафрагмой 11 обеспечивается плавное нарастание момента трения .муфты без применения . в ней специальных клапанов плавности. Соответствующее изменение давления РдВ диафрагменной камере изображается кривой А, давление Рц в цилиндре - кривой Б, измене.ние момента трения муфты MT- кривой В (фиг. 3). Для сравнения показано изменение давления в цилиндре известных муфт с внутренним (кривая Г) и внешним (кривая Д) клапаном плавноСти, а также изменение момента трения при внутреннем и внешнем клапане плавности (кривые Е, Ж). Граница между I и II этапами во всех случаях соответствует остановке поршня 5. При внешнем клапане плавности в этот момент имеет место заброс давления Рц и соответственно, момента трения (кривые Д, Ж). В предлагаемой конструкции заброс давления в диафрагменной камере отсутствует (кривая А), вследствие чего момент трения нарастает практически так же, как и с внутренним клапаном плавности (кривая Г). Отсутствие золотников внутри предлагаемой муфты повышает ее надежность . В зависимости от особенностей конструкции муфты и контролируемого устройства параметры процесса ее включения могут изменяться подбором размеров поршня 5 и диафрагмы II, дросселя 25, отверстий 16 и 26, настройкой перепускного клапана.

Выключение муфты происходит следующим образом.

При соединении канала 21 управления со сливом пружины 9 отводят поршень 5 влево, и жидкость из цилиндра I частич.но вытесняется в канал 21, а частично вытекает через сбросовое отверстие 26 под действием центробежных сил. Перепускной клапан закрывается под действием пружины 18. Жидкость из. диафрагменной камеры после частичного опорожнения цилиндра открывает обратный клапан 19, через отверстие 24 и дроссельное отверстие 25 поступает к сбросовому отверстию 26 и вытекает под действием центробежных сил. Диски 8 в пакете расходятся, и валы 2, 7 разъединяются. При этом усилие на диафрагме 11 падает медленней, чем на поршне 5. Подбором размеров дроссельного отверстия 25 и отверстия 24 можно воздействовать на, скорость падения момента трения. В частности, возможно некоторое перемещение па кета дисков влево вслед за поргинем 5 под действием диафрагмы за счет центробежного давления жидкости. Этим, например, без дополнительных устройством может быть обеспечено «перекрытие в работе фрикционных муфт, необходимое для автомобильных коробок передач.Кроме широко известного в коробках передач сбросового отверстия 26, для опорожнения врашающегося цилиндра и диафрагменной камеры могут применяться и другие известные способы. Например, вместо отверстия 26 или со вместно с ним в диафрагме 11 может быть сбросовое отверстие 27, перекрываемое диском 8 при прижатии ее к последнему давлением в камере. При снятии давления и отходе поршня 5 от дисков диафрагма 11 под действием центробежного давленияжидкости примет бочкообразную форму (фиг. 2), вследствие чего, в зоне отверстия 27 между ней и диском 14 появится зазор, достаточный для слива жидкости. Дополнительно для надежного отвода диска 14 может применяться любое из известных устройств разводки, условно изображенное в виде пружины 28.

В зависимости от назначения и конкретных требований к муфте возможны многочисленные ее варианты, в которых описанные элементы могут частично отсутствовать или применяться в различных комбинациях.

Например, при использовании в качестве рабочей среды сжатого воздуха или газа отпадает необходимость в устройствах опорожнения типа сбросовых отверстий 26, 27, а также в обратном клапане 19.

Вместо поршня 5, особенно при работе на сжатом воздухе, может применяться вторая диафрагма.

При наличии сбросового, отверстия 27 в диафрагме 11 и отсутствии сбросового отверстия 26 («центральное опорожнение цилиндра Только за ;Счет пружин 9) не нужен обратный клапан 19.

При использовании муфты в качестве тормоза также не требуются сбросовые устройства. Для опорожнения диафрагменной

камеры канал 23 должен располагаться в нижней ее части, а для улучшения опорожнения может устанавливаться воздушный обратный клапан, например нейлоновый шарик.

Если к законам нарастания и уменьшения.момента трения муфты не предъявляются жесткие требования, либо (в тормозах) имеются клапаны плавности, могут отсутствовать оба клапана, дроссель 18, роль которого может выполнять отверстие 16 корпуса 15, а также упор 10. В этих, случаях . диафрагменная камера для ускорения включения может оставаться постоянно заполненной жидкостью, для чего канал 23 соединяется с ней на внутреннем диаметре (как показано штрих-пунктиром на фиг . 1). Надежность муфты в этом случае резко повышается так как при повреждении диафрагмы 1I давление в цилиндре 1 падает незначительно ввиду малого сечения дроссельного отверстия 16 или 25, и муфта продолжает работать аналогично известным конструкциям (без выравнипяния усилий сжатия пакета).

Формула изобретения

Фрикционная муфта, содержа1цая корпус с помещенными в нем поршнем и гидроцилиндром, упорным диском, закрепленным на корпусе, пакетом фрикционных дисков, размешенным между поршнем и упорным диском, а такжеустройство для плавного включения и опорожнения Гидроцилиндра, имеющее дроссельное отверстие. отличающаяся тем, что, с целью ПОВЕ ГНГСИИЯ несущей способности путем обеспечения возможности равномерного сжатия фрикциопнь Х дисков ПО длине и радиусу пакета, она снабжена перепускным и обратнЕ 1м клапанами, подключенными к гидроцилиндру, и диафрагмой, размешенной в упорном диске и образующей с ним полость, сообщенную с гидроцилиндром через дроссельное отверстие, причем эффективная плогцадь этой диафрагмы больше площади поршня, а в гидроцилиндре усгановлен ограййчитсль хода поршня для обеспечения хода поршня, меньшего суммарного пакете дисков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство JV 408075, кл. F 16 D 25/063, I97I.

20 ft 23

/ 18 I

}t

0 Mr

M:

/

T.HOn

Ж

Л этап

зтап