Фрикционная муфта с принудительным охлаждением

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для передачи вращения, и может быть использовано в тракторах, автомобилях, подъемно-транспортных механизмах и в других устройствах, связанных с управлением вращающихся высокоинерционных масс. Фрикционная муфта с принудительным охлаждением содержит внутреннюю и наружную полумуфты с каналами для смазывающее-охлаждающей жидкости, фрикционные диски с проточками и отверстиями, соединяющими все полости проточек между собой, и механизм включения, выполненный в виде цилиндра с нажимньм кольцеобразным поршнем, имеющим каналы и подпружиненные золотники принудительной смазки фрикционных дисков. Новым является то, что в нажимном кольцеобразном поршне в радиальном направлении выполнены сквозные отверстия. Со стороны внутреннего диаметра поршня в каждом отверстии выполнен упор, а со стороны внешнего диаметра поршня в каждом отверстии установлена заглушка. Золотники выполнены цельной конструкции с кольцеобразными проточками, а в поршне для каждого золотника выполнено по два канала для смазывающее-охлаждающей жидкости, один из которых соединен с проточками и отверстиями фрикционных дисков, а другой - с полостью, образованной между заглушкой и верхним торцом золотника. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения дисков без снижения передаваемого крутящего момента и исключение жидкостного трения между дисками в выключенной фрикционной муфте. 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для передачи вращения, и может быть использовано в тракторах, автомобилях, подъемно-транспортных механизмах и в других устройствах, связанных с управлением вращающихся высокоинерционных масс.

Известна конструкция фрикционной муфты, работающей в масле, которая имеет внутреннюю полумуфту и наружную полумуфту с каналами для смазывающе-охлаждающей жидкости (далее СОЖ), фрикционные диски, в которых выполнены кольцеобразные проточки и отверстия, соединяющие все полости этих проточек между собой, механизм включения, выполненный в виде цилиндра с нажимным кольцеобразным поршнем. В поршне выполнены каналы, в которые вставлены дроссели с калиброванными отверстиями [1].

Недостатками этой конструкции являются отсутствие возможности подачи СОЖ без снижения передаваемого момента и невозможность точного регулирования количества СОЖ, подводимой к поверхностям трения.

Наиболее близкой по технической сущности является фрикционная муфта, содержащая внутреннюю полумуфту и наружную полумуфту с каналами для СОЖ, фрикционные диски, механизм включения, выполненный в виде цилиндра с нажимным кольцеобразным поршнем, в котором установлены подпружиненные полые золотники с отверстиями, выполненными с возможностью соединения их с полостью, в которой расположены фрикционные диски [2].

Подвод СОЖ к поверхностям трения фрикционных дисков осуществляется двумя путями. Один поток СОЖ подается из масляной ванны, образованной во внутренней полумуфте, под действием на СОЖ центробежной силы через калиброванное отверстие. Второй поток СОЖ подается только к фрикционному диску, расположенному у кольцеобразного поршня, за счет перелива жидкости из масляной ванны во внутренней полумуфте. При этом часть СОЖ, подаваемой через золотник, выливается в картер, где расположена фрикционная муфта, и, следовательно, не участвует в отводе теплоты.

Недостатками этой конструкции являются невозможность точного регулирования количества СОЖ, подводимой к поверхностям трения, и перерасход подводимой к фрикционной муфте СОЖ, а также зависимость количества СОЖ, участвующей в отводе теплоты, от угловой скорости вращения фрикционной муфты.

Задачами изобретения являются создание фрикционной муфты с принудительным охлаждением, которая обеспечивает более эффективное охлаждение дисков без снижения передаваемого крутящего момента, и исключение вредного жидкостного трения между дисками в выключенной фрикционной муфте.

Сущность изобретения заключается в том, что фрикционная муфта с принудительным охлаждением содержит внутреннюю и наружную полумуфты с каналами для смазывающе-охлаждающей жидкости, фрикционные диски с проточками и отверстиями, соединяющими все полости проточек между собой, механизм включения, выполненный в виде цилиндра с нажимным кольцеобразным поршнем, имеющим каналы и подпружиненные золотники принудительной смазки фрикционных дисков.

Отличие предлагаемой фрикционной муфты от известной состоит в том, что в нажимном кольцеобразном поршне в радиальном направлении выполнены сквозные отверстия, при этом со стороны внутреннего диаметра поршня в каждом отверстии выполнен упор, а со стороны внешнего диаметра поршня в каждом отверстии установлена заглушка, при этом золотники выполнены цельной конструкции с кольцеобразными проточками, а в поршне для каждого золотника выполнено по два канала для смазывающе-охлаждающей жидкости, один из которых соединен с проточками и отверстиями фрикционных дисков, а другой - с полостью, образованной между заглушкой и верхним торцом золотника.

Указанное отличие обеспечивает повышение эффективности охлаждения поверхностей трения фрикционной муфты за счет принудительной подачи необходимого количества СОЖ под давлением на поверхности трения непосредственно из полости цилиндра. Кроме того, в выключенной или в полностью включенной (без буксования) муфте золотник, расположенный в поршне и управляемый давлением в полости цилиндра, позволяет полностью исключить или сколь угодно снизить количество СОЖ, подводимой к дискам. При этом на холостом ходу исключается жидкостное трение и вредный тормозной момент в передаче, а во включенной муфте исключается появление разжимающего усилия в пакете дисков, что увеличивает сжатие дисков и делает передачу крутящего момента более надежной.

На фиг.1 изображен общий вид фрикционной муфты. На фиг.2 показана фрикционная муфта в процессе включения. На фиг. 3 изображено положение всех деталей муфты в полностью включенном состоянии. На фиг.4 и 5 изображены, соответственно, ведомый и ведущий фрикционные диски.

Фрикционная муфта жестко установлена на валу 1 и имеет наружную 2 и внутреннюю 3 полумуфты. В наружной полумуфте 2 установлен нажимной кольцеобразный поршень 4, который отжат пружинами 5 от упорной шайбы 6, ведущие фрикционные диски 7, расположенные между кольцеобразным поршнем 4 и опорным диском 8. На внутренней полумуфте 3, установленной на подшипниках 9, размещены ведомые диски 10. Для подвода масла в полость цилиндра 11 в валу 1 и в наружной полумуфте 2 выполнены соответственно каналы 12 и 13. Полость цилиндра 11 во избежание утечек масла уплотнена кольцами 14 и 15. Для обеспечения принудительного охлаждения фрикционных дисков 7 и 10 в нажимном кольцеобразном поршне 4 выполнен проходной 16 и управляющий 17 каналы и установлен золотник 18 принудительной смазки, который со стороны внешнего диаметра нажимного кольцеобразного поршня 4 зафиксирован заглушкой 24, а со стороны внутреннего диаметра поджат пружиной 19, опирающейся на упор 23. На одном радиусе с проходным каналом 16 во фрикционных дисках 7 и 10 выполнены проточки 20 и отверстия 21 (см. фиг.4 и 5), которые при сжатии фрикционных дисков 7 и 10 образуют сквозную проточную систему 22. Более подробно, расположение проточек 20 и отверстий 21 ведомого фрикционного диска 10 изображено на фиг.4, а ведущего фрикционного диска 7 - на фиг.5.

Фрикционная муфта с принудительным охлаждением работает следующим образом. Внешний источник подает по команде управляющего масло (внешний источник и управляющее устройство не показаны) под давлением по каналам 12 и 13 в полость цилиндра 11. По мере роста давления в полости цилиндра 11 кольцеобразный поршень 4 преодолевает отжимное усилие пружин 5 и сжимает набор фрикционных дисков 7 и 10. При этом начинается передача крутящего момента. Процесс включения муфты сопровождается буксованием и выделением теплоты и длится до полного выравнивания скоростей вращения ведущих 7 и ведомых 10 фрикционных дисков. Одновременно с движением кольцеобразного поршня 4 растущее давление в полости цилиндра 11 по управляющему каналу 17 начинает воздействовать на золотник 18, который сжимает пружину 19. При этом движении проточка золотника 25 постепенно совмещается с проходным каналом 16, открывая тем самым доступ СОЖ к фрикционным дискам 7 и 10. Далее масло по сквозной проточной системе 22 во фрикционных дисках 7 и 10 смазывает трущиеся поверхности, одновременно охлаждая фрикционные диски 7 и 10, и вытекает в картер фрикционной муфты.

Когда муфта находится в полностью включенном состоянии, давление масла в полости цилиндра 11 достигло максимального рабочего значения, буксование окончено, золотник 18 под действием давления полностью сжал пружину 19 и снова закрыл (или ограничил до необходимой величины) проход для СОЖ по проходному каналу 16 к фрикционным дискам 7 и 10. Прекращение подачи СОЖ (или значительное снижение его) направлено на увеличение силы сжатия фрикционных дисков 7 и 10 за счет устранения разжимающего усилия между этими дисками и обеспечение необходимого запаса момента трения при передаче вращения включенной муфтой.

При выключении муфты детали работают в строго обратном порядке. В выключенном положении нажимной кольцеобразный поршень 4 отжат. Фрикционные диски 7 и 10 свободны. Золотник 18 отжат пружиной 19 до упора, перекрыв тем самым доступ СОЖ из полости цилиндра 11 к фрикционным дискам 7 и 10 по проходному каналу 16, что позволяет избежать возникновение вредного жидкостного трения между дисками на холостом ходу.

Таким образом, заложенная в изобретении оригинальная конструкция золотника и системы каналов позволяет получить в процессе включения (выключения) при буксовании муфты необходимое увеличение количества СОЖ на поверхности трения дисков принудительной ее подачей непосредственно из полости цилиндра. На холостом ходу исключается жидкостное трение и вредный тормозной момент в передаче, а во включенной муфте значительное уменьшение количества СОЖ в каналах на поверхностях трения увеличивает сжатие дисков и делает передачу крутящего момента более надежной.

Источники информации

1. Описание изобретения к патенту US 5495927 А, кл. F 16 D 13/72, 1996.

2. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1180578 А, кл. F 16 D 13/72, 1985.

Фрикционная муфта с принудительным охлаждением, содержащая внутреннюю и наружную полумуфты с каналами для смазывающее-охлаждающей жидкости, фрикционные диски с проточками и отверстиями, соединяющими все полости проточек между собой, механизм включения, выполненный в виде цилиндра с нажимным кольцеобразным поршнем, имеющим каналы и подпружиненные золотники принудительной смазки фрикционных дисков, отличающаяся тем, что в нажимном кольцеобразном поршне в радиальном направлении выполнены сквозные отверстия, при этом со стороны внутреннего диаметра поршня в каждом отверстии выполнен упор, а со стороны внешнего диаметра поршня в каждом отверстии установлена заглушка, при этом золотники выполнены цельной конструкции с кольцеобразными проточками, а в поршне для каждого золотника выполнено по два канала для смазывающее-охлаждающей жидкости, один из которых соединен с проточками и отверстиями фрикционных дисков, а другой с полостью, образованной между заглушкой и верхним торцом золотника.