close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15687

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 15687
(13) C1
(19)
(46) 2012.04.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
F 16D 13/52 (2006.01)
ФРИКЦИОННАЯ МУФТА
(21) Номер заявки: a 20090756
(22) 2009.05.25
(43) 2010.12.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(72) Авторы: Тарасик Владимир Петрович; Корейво Вацлав Янович; Егоров Александр Николаевич; Региня
Владимир Владиславович; Дычкин
Иван Михайлович; Горбатенко Николай Николаевич; Плякин Роман
Владимирович; Курстак Владислав
Иосифович; Пузанова Ольга Владимировна; Терешонок Сергей Михайлович;
Шаповалова Ольга Александровна;
Эйдлин Евгений Леонидович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(56) SU 553372, 1977.
SU 397698, 1973.
UA 57166 C2, 2003.
UA 52089 A, 2002.
RU 2251494 C1, 2005.
BY 15687 C1 2012.04.30
(57)
Фрикционная муфта, содержащая пакет ведущих и ведомых дисков, а также нажимной диск, при этом ведущие диски и нажимной диск имеют наружные зубья, выполненные с возможностью зацепления с зубьями ведущего элемента муфты, а ведомые диски
имеют внутренние зубья, выполненные с возможностью зацепления с внутренними зубьями ведомого элемента муфты, ведущий элемент муфты выполнен в виде зубчатого венца
с внутренними зубьями и жестко связанного с ним посредством зубчатого соединения и
Фиг. 1
BY 15687 C1 2012.04.30
стопорных колец барабана с наружными зубьями, нажимной диск установлен на ступенчатом поршне с возможностью осевого перемещения, ограничиваемого стопорным кольцом в канавке ступенчатого поршня, при этом ступенчатый поршень образует с барабаном
большой и малый гидроцилиндры сжатия пакета ведущих и ведомых дисков, а с нажимным диском - буферную камеру, соединенную посредством отверстий в стенке ступенчатого поршня с полостью большого гидроцилиндра, между нажимным диском и
ступенчатым поршнем установлены отводные пружины, полости малого и большого гидроцилиндров, а также полость буферной камеры снабжены уплотнительными кольцами,
отличающаяся тем, что полость малого гидроцилиндра имеет канал, выполненный с возможностью соединения с магистралью управления включением-выключением муфты, и
соединена гидравлической связью с полостью большого гидроцилиндра, в ступенчатом
поршне выполнен гидравлический канал с возможностью сообщения полостей малого и
большого гидроцилиндров, в котором установлен дроссель, а буферная камера соединена
с полостью большого гидроцилиндра, по меньшей мере, двумя отверстиями, расположенными на различных расстояниях от продольной оси ступенчатого поршня, причем суммарная площадь проходных сечений отверстий, расположенных на большем расстоянии
от продольной оси ступенчатого поршня, меньше суммарной площади проходных сечений
отверстий, расположенных на меньшем расстоянии от продольной оси ступенчатого
поршня.
Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано, в частности, в гидромеханических трансмиссиях автомобилей.
Известна фрикционная муфта гидромеханической передачи, содержащая корпус, комплект фрикционных дисков и ступенчатый поршень, образующий в корпусе два гидравлических цилиндра, один из которых сообщен с источником рабочей жидкости под
давлением, а второй соединен с первым через дроссельное отверстие и клапан, выполненный в виде подпружиненного золотника и расположенный в поршне, причем дроссельное
отверстие выполнено в торце золотника [1].
Однако это техническое решение сложно и трудоемко в изготовлении муфты и ее золотникового клапана.
Известна также фрикционная муфта гидромеханической передачи по авторскому свидетельству СССР [2], используемая в гидромеханической передаче карьерных самосвалов
БелАЗ [3]. Эта муфта принята в качестве ближайшего прототипа предлагаемого изобретения. Фрикционная муфта содержит пакет фрикционных дисков, одна часть которых соединена посредством наружных зубьев с ведущим элементом муфты, которым является ее
корпус, а вторая часть посредством внутренних зубьев соединена с ведомым элементом
муфты, в качестве которого используются шестерни гидромеханической передачи, подлежащие блокировке с валами при включении передачи. Для сжатия пакета фрикционных
дисков имеются большой и малый гидроцилиндры с двухступенчатым поршнем. На цилиндрической поверхности поршня установлен с возможностью ограниченного осевого
перемещения нажимной диск, образующий вместе с торцовой поверхностью поршня
кольцевую буферную камеру, соединенную отверстиями в стенке поршня с полостью
большого гидроцилиндра. При исходном состоянии поршня, когда муфта выключена и
пакет фрикционных дисков свободен, буферная камера сообщена с картерным пространством гидромеханической передачи, а при включенном состоянии муфты, когда фрикционные диски сжаты, а нажимной диск прижат к поршню, эта связь перекрыта торцовым
уплотнением, установленным на периферии поршня. Муфта содержит также уплотнительные и стопорные кольца, направляющие и фиксирующие пальцы, а также клапан
плавности золотникового типа, установленный в канале, расположенном в поршне и соединяющем между собой полости малого и большого гидроцилиндров. Полость малого
2
BY 15687 C1 2012.04.30
гидроцилиндра связана с магистралью управления включением-выключением муфты.
Клапан плавности служит для плавного нарастания давления рабочей жидкости в полости
большого гидроцилиндра муфты в процессе сжатия фрикционных дисков, а кольцевая
буферная камера предназначена для уравновешивания сил центробежного давления жидкости на поршень вращающейся муфты и обеспечения быстрого и надежного выключения
муфты при снятии давления рабочей жидкости в магистрали управления включениемвыключением муфты. Линия управления включением-выключением фрикционной муфты
соединена с электрогидравлическими клапанами золотниковой коробки, установленной на
корпусе гидромеханической передачи. Электрогидравлические клапаны имеют только два
крайних положения - "включено" и "выключено", вследствие чего обеспечение плавности
включения фрикционной муфты полностью определяется возможностями только самой
муфты.
Соответствуя в какой-то мере одному предпочтительному режиму работы транспортного средства, такое конструктивное решение не обладает гибкостью изменять характеристику нарастания давления в гидроцилиндрах муфты при неизбежных отклонениях
режима работы транспортного средства от принятого в качестве преобладающего, что является существенным недостатком ввиду больших колебаний характеристик дорожных
условий, а также и массы транспортного средства - от снаряженной до полной.
Для этого технического решения также характерны сложность и повышенная стоимость изготовления фрикционной муфты. Расположение клапана плавности в поршне
фрикционной муфты исключает возможность выполнять его обслуживание, так как он недоступен без разборки коробки передач. В силу этих причин снижаются эксплуатационные и технико-экономические показатели транспортного средства.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, снижение стоимости изготовления, повышение эксплуатационных характеристик и технико-экономических показателей транспортного средства.
Поставленная задача решается тем, что во фрикционной муфте, содержащей пакет ведущих и ведомых дисков, а также нажимной диск, при этом ведущие диски и нажимной
диск имеют наружные зубья, выполненные с возможностью зацепления с зубьями ведущего элемента муфты, а ведомые диски имеют внутренние зубья, выполненные с возможностью зацепления с внутренними зубьями ведомого элемента муфты, ведущий элемент
муфты выполнен в виде зубчатого венца с внутренними зубьями и жестко связанного с
ним посредством зубчатого соединения и стопорных колец барабана с наружными зубьями, нажимной диск установлен на ступенчатом поршне с возможностью осевого перемещения, ограничиваемого стопорным кольцом в канавке ступенчатого поршня, при этом
ступенчатый поршень образует с барабаном большой и малый гидроцилиндры сжатия пакета ведущих и ведомых дисков, а с нажимным диском - буферную камеру, соединенную
посредством отверстий в стенке ступенчатого поршня с полостью большого гидроцилиндра, между нажимным диском и ступенчатым поршнем установлены отводные пружины,
полости малого и большого гидроцилиндров, а также полость буферной камеры снабжены
уплотнительными кольцами, согласно изобретению, полость малого гидроцилиндра имеет
канал, выполненный с возможностью соединения с магистралью управления включениемвыключением муфты, и соединена гидравлической связью с полостью большого гидроцилиндра, в ступенчатом поршне выполнен гидравлический канал с возможностью сообщения полостей малого и большого гидроцилиндров, в котором установлен дроссель, а
буферная камера соединена с полостью большого гидроцилиндра, по меньшей мере, двумя
отверстиями, расположенными на различных расстояниях от продольной оси ступенчатого
поршня, причем суммарная площадь проходных сечений отверстий, расположенных на
большем расстоянии от продольной оси ступенчатого поршня, меньше суммарной площади
проходных сечений отверстий, расположенных на меньшем расстоянии от продольной оси
ступенчатого поршня.
3
BY 15687 C1 2012.04.30
Сущность изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 показан вид фрикционной
муфты со стороны упорного диска; на фиг. 2 - продольный разрез фрикционной муфты; на
фиг. 3 - ее поперечный разрез; на фиг. 4 показан фрагмент фрикционной муфты, отображающий состояние ее элементов при выключении; на фиг. 5 - тот же фрагмент во включенном состоянии муфты.
На фиг. 2 фрикционная муфта показана во включенном состоянии. Фрикционная муфта содержит ведущие 22 и ведомые 23 фрикционные диски, расположенные между нажимным 5 и упорным 24 дисками. Ведущие диски 22, а также нажимной 5 и упорный 24
диски выполнены с наружными зубьями, посредством которых они соединены подвижно
в осевом направлении с ведущим элементом муфты, снабженным внутренними зубьями.
Ведущий элемент фрикционной муфты состоит из зубчатого венца 19 и барабана 1.
Зубчатый венец 19 представляет собой полый цилиндр, на внутренней цилиндрической поверхности которого выполнены зубья 34, например эвольвентные шлицы (фиг. 1 и 3). На
наружной цилиндрической поверхности барабана 1 также выполнены зубья 35, посредством
которых он жестко связан с зубчатым венцом 19. Для надежной фиксации зубчатого венца
19 на барабане 1 установлены стопорные кольца 20 и 21. Барабан 1 имеет внутреннее отверстие, снабженное зубьями, выполненными, например, в виде прямобочных шлицев 7, посредством которых ведущий элемент фрикционной муфты жестко соединен с ведущим
валом коробки передач (на приведенных фигурах вал коробки передач не показан).
Ведомые фрикционные диски 23 (фиг. 2) выполнены с внутренними зубьями 36, посредством которых они соединены подвижно в осевом направлении с ведомым элементом
муфты, снабженным наружными зубьями. В коробке передач ведомым элементом является шестерня соответствующей передачи, свободно установленная на том же валу, на котором закреплен барабан 1 фрикционной муфты (на приведенных фигурах ведомый элемент
муфты не показан). При включении передачи фрикционная муфта блокирует эту шестерню с валом коробки передач.
Упорный диск 24 удерживается в зубчатом венце 19 стопорным кольцом 25.
В барабане 1 расположен ступенчатый поршень 2, образующий с ним два гидроцилиндра - малый 3 и большой 4. Полости обоих гидроцилиндров связаны между собой осевым 29 и наклонным радиальным 30 сообщающимися отверстиями, выполненными в
поршне 2. В осевое отверстие 29 ввернута на резьбе пробка 27 с выполненным в ней дросселем 28. Полость малого гидроцилиндра 3 снабжена каналом 26, имеющим возможность
соединения с магистралью управления включением-выключением фрикционной муфты.
Нажимной диск 5 установлен на цилиндрической поверхности поршня 2 с возможностью осевого перемещения относительно поршня, величина которого ограничена стопорным кольцом 6, установленным в кольцевой канавке поршня 2. Между поршнем 2 и
нажимным диском 5 расположены отжимные пружины 8 и образована буферная камера 9,
которая сообщена с полостью большого гидроцилиндра 4 отверстиями 31 и 32, выполненными в стенке поршня 2.
Отверстия 31 расположены на меньшем расстоянии от продольной оси поршня, чем
отверстия 32, а суммарная площадь проходных сечений у отверстий 31 больше, чем у отверстий 32.
Наружная цилиндрическая поверхность нажимного диска 5 выполнена с зазором относительно примыкающей к ней цилиндрической поверхности барабана 1, соответствующей наружному диаметру полости большого гидроцилиндра 4, поэтому между ними
имеется кольцевая щель 37 (фиг. 4). Вследствие этого буферная камера 9 имеет возможность соединения со сливом рабочей жидкости в картер коробки передач через эту щель и
далее через радиальные отверстия 33 в зубчатом венце 19.
Полости малого 3 и большого 4 гидроцилиндров, а также полость буферной камеры 9
снабжены уплотнительными кольцами 10, 11, 12 и 13, причем наружное уплотнительное
кольцо 12 большого гидроцилиндра 4 в поперечном сечении имеет Г-образную форму и
4
BY 15687 C1 2012.04.30
установлено в канавке на наружной цилиндрической поверхности поршня, выполненной в
виде двух смежных кольцевых проточек различной глубины, соответствующих профилю
Г-образного уплотнительного кольца 12. Торцовая поверхность узкой части Г-образного
уплотнительного кольца 12 имеет возможность контактирования с торцовой поверхностью нажимного диска 5.
На цилиндрической поверхности барабана 1 установлен опорный диск 14 возвратных
пружин 15 поршня 2, удерживаемый от осевого перемещения стопорным кольцом 16.
Между поршнем 2 и опорным диском 14 расположены возвратные пружины 15 поршня.
Поршень 2 связан с нажимным диском 5 цилиндрическими пальцами 17, запрессованными в тело нажимного диска 5, а с опорным диском 14 связан цилиндрическими пальцами 18, запрессованными в тело поршня. Цилиндрические пальцы 17 и 18 предотвращают
окружные перемещения поршня 2, нажимного диска 5 и опорного диска 14 относительно
друг друга, а их совокупное вращение относительно барабана 1 предотвращают наружные
зубья нажимного диска 5, находящиеся в зацеплении с внутренними зубьями 34 зубчатого
венца 19, жестко закрепленного на барабане 1. Перемещению поршня 2 в осевом направлении относительно нажимного диска 5 и опорного диска 14 пальцы 17 и 18 не препятствуют.
Магистраль управления включением-выключением фрикционной муфты соединяет
канал 26 с устройством управления переключением передач, содержащим контроллер
электронной системы автоматического управления с программным управлением и электрогидравлические пропорциональные клапаны, снабженные пропорциональными электромагнитами.
Устройство управления гидромеханической передачей обеспечивает возможность автоматического управления фрикционной муфтой, осуществляя регулирование давления и
подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры муфты в соответствии с изменяющимися условиями работы транспортного средства. Устройство управления является предметом отдельного изобретения и здесь не приводится.
Фрикционная муфта работает следующим образом. По управляющему сигналу контроллера рабочая жидкость под давлением поступает из магистрали управления через отверстие 26 барабана 1 в полость малого гидроцилиндра 3, перемещая поршень 2 вместе с
нажимным диском 5 в направлении сжатия пакета фрикционных дисков, обеспечивая выбор зазоров между ведущими 22 и ведомыми 23 фрикционными дисками. Часть поступающей в полость малого гидроцилиндра 3 рабочей жидкости через дроссель 28 и каналы
29 и 30 поступает в полость большого гидроцилиндра 4. Но в связи с наличием дросселя
28 в канале 29 полость большого гидроцилиндра 4 не успевает заполняться полностью,
тем более, что часть рабочей жидкости перетекает из нее в буферную камеру 9 через отверстия 32. Поэтому при перемещении поршня 2 в полость большого гидроцилиндра 4 через отверстия 31 поступает воздух из буферной камеры 9, связанной на этапе
перемещения поршня с картерным пространством коробки передач через открытую щель
38 между торцом нажимного диска 5 и Г-образным уплотнительным кольцом 12, кольцевую щель 37 и отверстия 33 в зубчатом венце 19 (фиг. 4), смешиваясь при этом с поступающей в нее рабочей жидкостью, образуя воздушно-масляную эмульсию.
В конце перемещения поршня 2 после выбора зазоров между фрикционными дисками
22 и 23 происходит сжатие отжимных пружин 8, и нажимной диск 5 сближается с поршнем 2, входя в контакт с торцовой поверхностью Г-образного уплотнительного кольца 12.
В результате щель 38, как показано на фиг. 5, закрывается, и буферная камера 9 разобщается со сливом в картерное пространство коробки передач, но остается соединенной с полостью большого гидроцилиндра 4 отверстиями 31 и 32, поэтому давление рабочей
жидкости в их полостях оказывается практически одинаковым. Поступающая в большой
гидроцилиндр 4 через дроссель 28 рабочая жидкость начинает сжимать воздушномасляную эмульсию в полостях большого гидроцилиндра 4 и буферной камеры 9, повы5
BY 15687 C1 2012.04.30
шая постепенно в них давление. Это способствует плавности включения фрикционной
муфты, однако полная регулировка плавности ее включения обеспечивается пропорциональными электромагнитными клапанами системы управления, осуществляющими переключение ступеней коробки передач без разрыва потока мощности.
Таким образом, Г-образное уплотнительное кольцо 12 обладает возможностью уплотнения одновременно и полости большого гидроцилиндра 4 по его наружному диаметру, и
буферной камеры 9. Но в отличие от большого гидроцилиндра 4, полость которого герметизируется Г-образным уплотнительным кольцом 12 постоянно, герметизация буферной
камеры этим кольцом обеспечивается лишь во включенном состоянии фрикционной муфты, когда поршень 2 полностью сожмет отжимные пружины 8 и нажимной диск 5 войдет в
контакт с Г-образным уплотнительным кольцом 12.
Выключение фрикционной муфты осуществляется следующим образом. По управляющему сигналу контроллера гидромагистраль управления фрикционной муфтой соединяется со сливом, и происходит сброс давления в каналах 26, в полости малого
гидроцилиндра 3, а также в полости большого гидроцилиндра 4, поскольку оба гидроцилиндра 3 и 4 соединены между собой каналами 29 и 30 и дросселем 28. Возвратные пружины 15 стремятся возвратить поршень 2 в исходное положение, чтобы освободить
фрикционные диски 22 и 23 и выключить муфту. Но этому противодействует центробежное давление жидкости в полостях малого 3 и большого 4 гидроцилиндров. Жидкость в
буферной камере 9 также находится под действием центробежного давления. Поэтому силы центробежного давления жидкости на поршень 2 со стороны полости большого гидроцилиндра 4 и со стороны буферной камеры 9 практически уравновешиваются. В
результате возвратные пружины 15 перемещают поршень 2 на некоторое расстояние, достаточное, чтобы образовалась щель 38 между нажимным диском 5 и торцом Г-образного
уплотнительного кольца 12 поршня 2 (фиг. 4). Вследствие этого жидкость из полости
большого гидроцилиндра 4 начинает быстро удаляться через отверстия 31 и 32 в буферную камеру 9, а затем через открывшуюся упомянутую щель 38, далее через кольцевую
щель 37 между нажимным диском 5 и барабаном 1 и отверстия 33 в зубчатом венце 19 поступает на слив в картер коробки передач. При этом нарушается гидравлическая связь
между полостями обоих гидроцилиндров 3 и 4, и центробежное давление жидкости в полости большого гидроцилиндра 4 резко падает, что позволяет возвратным пружинам 15
отвести поршень 2 в исходное положение и выключить фрикционную муфту. Наличие
буферной камеры 9 позволяет уменьшить усилие возвратных пружин 15 и снизить величину необходимого для надежной работы муфты давления рабочей жидкости, что способствует увеличению срока службы уплотнений и насоса гидросистемы гидромеханической
передачи.
Таким образом, предложенная фрикционная муфта обеспечивает решение поставленной задачи - упрощается конструкция, снижается стоимость изготовления, повышаются
эксплуатационные характеристики и технико-экономические показатели транспортного
средства.
Источники информации:
1. А.с. СССР 397698, МПК F 16D 25/063, опубл. 17.09.1973.
2. А.с. СССР 553372, МПК2 F 16D 13/52, опубл. 22.04.1977.
3. Карьерные самосвалы БелАЗ-7555А, БелАЗ-7555В и их модификации: Руководство
по эксплуатации. - Производственное объединение "Белорусский автомобильный завод".
6
BY 15687 C1 2012.04.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 080 Кб
Теги
by15687, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа