RU2047017C1

RU2047017C1 - Inertia clutch

Info

Publication number: RU2047017C1
Application number: RU92009831A
Authority: RU
Inventors: Борис Федорович Кочетков
Original assignee: Борис Федорович Кочетков
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: driving clutch part is made up as driving shaft 1 and carrier made up as frame 2. Radial shaft 6 with inertial weights made up as flywheels 7 and satellites 8 is set in bearings 5 on the frame. The central conical wheel is mounted on driven shaft 3 and engages satellite 8. Rims 11 and 12 of flywheels are arranged concentrically. Central wheel 4 is made up as a rim. The frame with flywheels 7 are mounted inside the rim. Driving shaft 1 consists of two axially alined parts mounted coaxially on driving shaft 3. The torque is transmitted due to changing directions of the momentum moments of the flywheels when they rotate simultaneously about two axes. It is similar to rotation about the point of intersection of these axes, the momentum moment being conserved. EFFECT: improved design. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортном машиностроении и станкостроении, в частности в автоматических передачах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in transport engineering and machine tools, in particular in automatic transmissions.

Известна также инерционная муфта, содержащая два соосно установленных вала, на первом из которых закреплено центральное зубчатое колесо, второй вал выполнен в виде водила, на котором установлено планетарное зубчатое колесо, входящее в зацепление с центральным зубчатым колесом, и инерционный груз, закрепленный на планетарном зубчатом колесе, снабженная установленным на водиле вторым планетарным зубчатым колесом, входящим в зацепление с центральным зубчатым колесом, и дополнительными инерционными грузами, зубчатые колеса выполнены коническими, а инерционные грузы расположены на каждом планетарном зубчатом колесе диаметрально противоположно друг другу [1]
Недостатком указанной инерционной муфты является пульсирующий характер передачи вращающего момента, большие габариты, определяемые объемом пространства, занимаемого широко разнесенными инерционными грузами при их вращении относительно своих осей, и связанная с этим значительная масса, большие динамические нагрузки, обусловленные пульсирующей передачей момента и возникающие при вращении удаленных от оси муфты грузов, малая нагрузочная способность в связи с незначительной удельной массой применяемых грузов к общей массе муфты. Устройство муфты не предусматривает возможность применения ее в некоторых автоматических передачах, требующих коаксиальной установки ведомого и ведущего валов.An inertial clutch is also known, comprising two coaxially mounted shafts, on the first of which a central gear is fixed, the second shaft is made in the form of a carrier, on which a planetary gear is engaged, which engages with the central gear, and an inertial load fixed on the planet gear a wheel equipped with a second planetary gear mounted on a carrier, engaged with the central gear wheel, and additional inertial loads, the gears are made cal, and inertial loads are arranged on each of the planetary gears are diametrically opposed to each other [1]
The disadvantage of this inertial clutch is the pulsating nature of the transmission of torque, large dimensions, determined by the amount of space occupied by widely spaced inertial weights when they rotate relative to their axes, and the significant weight associated with this, large dynamic loads caused by pulsating torque transmission and arising from the rotation of remote from the axis of the coupling of the loads, low load capacity due to the low specific gravity of the applied loads to the total mass of the coupling. The coupling device does not provide for the possibility of using it in some automatic transmissions requiring the coaxial installation of the driven and drive shafts.

Предлагаемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении плавности работы, нагрузочной способности и компактности, уменьшение масс и динамических нагрузок, а также расширение функциональных возможностей. The present invention ensures the achievement of a technical result, which consists in increasing smoothness of work, load capacity and compactness, reducing masses and dynamic loads, as well as expanding functionality.

Указанный технический результат достигается тем, что в инерционной муфте, содержащей соосные ведущую и ведомую полумуфты, первая из которых состоит из ведущего вала и водила, а вторая из ведомого вала и центрального зубчатого конического колеса, кинематически связанных между собой при помощи конических сателлитов и соединенных с ними инерционных грузов, водило выполнено в виде закрепленной на ведущем валу рамки с размещенными на ней в подшипниках соосными радиальными валами, на обращенном к оси муфты каждого радиального вала перпендикулярно его оси закреплен инерционный груз в форме маховика, а на другом конце радиального вала закреплен сателлит, находящийся в зацеплении с центральным колесом, ведущий вал выполнен из двух частей, прикрепленных к рамке соосно с двух ее сторон, конец второй части ведущего вала шарнирно соединен с центральным колесом посредством радиальной опоры, маховики расположены внутри рамки и связаны между собой при помощи подшипника с возможностью вращения относительно друг друга в противоположные стороны, при этом ободы маховиков имеют разные радиусы и расположены концентрически относительно своей осевой линии. The specified technical result is achieved by the fact that in an inertial clutch containing coaxial drive and driven half-couplings, the first of which consists of a drive shaft and a carrier, and the second of the driven shaft and a central bevel gear, kinematically connected by means of conical satellites and connected to of inertial loads, the carrier is made in the form of a frame fixed to the drive shaft with coaxial radial shafts placed on it in bearings, perpendicular to the axis of the coupling of each radial shaft A flywheel-shaped inertial load is fixed along its axis, and a satellite is fixed at the other end of the radial shaft, which is meshed with the central wheel, the drive shaft is made of two parts, attached to the frame coaxially from its two sides, the end of the second part of the drive shaft is pivotally connected to the central wheel by means of a radial support, the flywheels are located inside the frame and are interconnected by a bearing with the possibility of rotation relative to each other in opposite directions, while the rims of the flywheels have different p the radii and are located concentrically with respect to their center line.

Один из маховиков выполнен дополнительным ободом, расположенным концентрично основному ободу, в кольцевом пространстве между этими ободами расположен обод другого маховика, при этом приведенные массы обоих маховиков вместе с сателлитами и их радиальными валами равны и сосредоточены в точке пересечения осей муфты и маховиков, а приведенные моменты инерции и моменты количества движения при одной частоте вращения маховиков одинаковы. One of the flywheels is made with an additional rim located concentrically to the main rim, the rim of the other flywheel is located in the annular space between these rims, while the reduced masses of both flywheels together with the satellites and their radial shafts are equal and concentrated at the point of intersection of the axes of the clutch and the flywheels, and the moments given the inertia and angular momentum at the same flywheel speed are the same.

Центральное колесо выполнено в виде обода, жестко соединенного с ведомым валом при помощи промежуточной связи, рамка с маховиками расположена внутри этого обода. The central wheel is made in the form of a rim rigidly connected to the driven shaft by means of an intermediate connection; a frame with flywheels is located inside this rim.

Вторая часть ведущего вала и ведомый вал установлены коаксиально. The second part of the drive shaft and the driven shaft are installed coaxially.

Указанные существенные признаки, характеризующие изобретение, обеспечивают достижение заданного технического результата за счет применения в муфте в качестве инерционных грузов двух маховиков, массивные ободы которых расположены концентрически относительно их осевой линии, что позволяет сосредоточить их приведенные массы в единой точке пересечения осей муфты и маховиков. Это исключает воздействие центробежных сил на рамку водила и подшипники ведущего вала при вращении маховиков вокруг оси муфты. Сами маховики при этом вращаются вокруг своих осей в противоположные стороны относительно друг друга, что взаимно уравновешивает гироскопические силы, возникающие при вращении маховиков одновременно вокруг оси муфты и своих осей, и также снимает нагрузки с подшипников ведущего вала. Плавность в передаче вращающего момента обеспечивается в связи с бесступенчатым характером изменения направления векторов моментов количества движения маховиков при их вращении одновременно вокруг осей муфты и собственных осей. Нагрузочная способность повышается за счет большой удельной массы маховиков в виде ободов в общей массе муфты по сравнению с радиальными инерционными грузами у прототипа, и возможности вращения маховиков вокруг своих осей с большей частотой по сравнению с ведущим валом благодаря соответствующему передаточному отношению между сателлитами и центральным колесом. Повышение компактности и уменьшение массы муфты достигается большей плотностью компоновки составляющих элементов в ее габаритном объеме. Более широкое применение муфты обеспечивается благодаря возможности коаксиальной установки ее ведущего и ведомого валов с выходом оконечностей ведущего вала по обе стороны муфты в осевом направлении, что позволяет применить ее во многих видах известных компактных автоматических передач. These essential features characterizing the invention ensure the achievement of the desired technical result due to the use of two flywheels as inertial loads in the clutch, the massive rims of which are concentrically relative to their center line, which allows them to concentrate their reduced masses at a single point of intersection of the clutch and flywheel axes. This eliminates the effect of centrifugal forces on the frame of the carrier and bearings of the drive shaft during rotation of the flywheels around the axis of the coupling. In this case, the flywheels themselves rotate around their axes in opposite directions relative to each other, which mutually balances the gyroscopic forces arising from the rotation of the flywheels simultaneously around the axis of the coupling and its axes, and also removes loads from the bearings of the drive shaft. The smoothness in the transmission of torque is ensured in connection with the stepless nature of the change in the direction of the moment vectors of the momentum of the flywheel’s momentum when they rotate simultaneously around the coupling axes and their own axes. The load capacity is increased due to the large specific mass of the flywheels in the form of rims in the total mass of the coupling compared to the radial inertial loads of the prototype, and the possibility of rotation of the flywheels around their axes with a higher frequency compared to the drive shaft due to the corresponding gear ratio between the satellites and the central wheel. Increasing compactness and reducing the mass of the coupling is achieved by a higher density of the layout of the constituent elements in its overall volume. The wider use of the clutch is provided due to the possibility of coaxial installation of its drive and driven shafts with the output ends of the drive shaft on both sides of the clutch in the axial direction, which allows it to be used in many types of compact automatic transmissions.

На фиг.1 и 2 показано устройство инерционной муфты в двух проекциях. Figures 1 and 2 show an inertial clutch device in two projections.

Инерционная муфта содержит размещенные на одной оси О-О ведущую полумуфту, состоящую из ведущего вала 1 с закрепленным на нем водилом в виде рамки 2, и ведомую полумуфту, содержащую ведомый вал 3 с закрепленным на нем центральным колесом 4. На рамке 2 в подшипниках 5 на одной осевой линии О₁-О₁ размещены радиальные валы 6, на внутренней оконечности каждого из которых перпендикулярно его оси О₁-О₁ закреплен инерционный груз в форме маховика 7, а на внешней оконечности каждого из этих валов закреплен конический сателлит 8, входящий в зацепление с центральным колесом 4. Маховики размещены внутри рамки 2 и в целях повышения жесткости конструкции они связаны между собой при помощи подшипника 9 с возможностью вращения относительно друг друга в противоположные стороны. Ведущий вал 1 состоит из двух частей, соосно прикрепленных к рамке 2 с обеих ее сторон, при этом с целью повышения жесткости конструкции вторая часть этого вала, обращенная в сторону ведомого вала 3, связана при помощи подшипника с втулкой 10 центрального колеса 4 с возможностью передачи на него как на опору радиальных нагрузок. При этом устраняется консольное размещение маховиков на валу и, следовательно, изгибающая нагрузка. Каждый из маховиков выполнен в виде диска 7 с массивными одним 11 или двумя 12 ободами, расположенными соответственно с одной стороны каждого диска в противоположном относительно каждого из них осевом направлении. Ободы маховиков имеют разные радиусы и расположены в одной плоскости концентрически относительно своей осевой линии О₁-О₁.The inertia clutch contains a leading coupling half, located on the O-O axis, consisting of a drive shaft 1 with a carrier mounted on it in the form of a frame 2, and a driven coupling half containing a driven shaft 3 with a central wheel fixed on it 4. On the frame 2 in bearings 5 radial shafts 6 are placed on one axial line O ₁ -O ₁ , on the inner end of each of which an inertial load in the form of a flywheel 7 is fixed perpendicular to its axis O ₁ -O ₁ , and a conical satellite 8, incoming, is fixed on the outer end of each of these shafts meshed with ENTRAL wheel 4. Flywheels are arranged inside the frame 2 and to improve the rigidity they are interconnected by means of a bearing 9 rotatably relative to each other in opposite directions. The drive shaft 1 consists of two parts, coaxially attached to the frame 2 on both sides, while in order to increase the rigidity of the structure, the second part of this shaft, facing the driven shaft 3, is connected by a bearing to the hub 10 of the central wheel 4 with the possibility of transmission on him as a support for radial loads. This eliminates the cantilever placement of the flywheels on the shaft and, consequently, the bending load. Each of the flywheels is made in the form of a disk 7 with massive one 11 or two 12 rims located respectively on one side of each disk in the axial direction opposite to each of them. Flywheel rims have different radii and are located in the same plane concentrically with respect to their center line O ₁ -O ₁ .

Приведенные массы обоих маховиков вместе со своими радиальными валами 6 и сателлитами 8 равны и совмещены в точке О₁ пересечения перпендикулярных осевых линий муфты О-О и маховиков О₁-О₁, что достигается выполнением одного из маховиков с двумя концентрическими ободами 12, в кольцевом пространстве 13 между которыми расположен обод 11 другого маховика. При этом приведенные моменты инерции и моменты количества движения при одинаковой частоте вращения у обоих маховиков одинаковы, что достигается расположением обода 11 с большей массой одного маховика между концентрическими двумя ободами 12, каждый из которых с меньшей массой, у другого маховика.The reduced masses of both flywheels together with their radial shafts 6 and satellites 8 are equal and aligned at the point O _{1 of} intersection of the perpendicular axial lines of the O-O coupling and the O ₁ -O ₁ flywheels, which is achieved by performing one of the flywheels with two concentric rims 12, in the annular the space 13 between which is located the rim 11 of another flywheel. At the same time, the given moments of inertia and moments of momentum at the same rotational speed are the same for both flywheels, which is achieved by arranging the rim 11 with the larger mass of one flywheel between the concentric two rims 12, each of which is of lower mass, on the other flywheel.

При большой величине передаточного отношения между сателлитами 8 в виде конических зубчатых колес и центральным коническим колесом 4, последнее выполняется в виде зубчатого обода, жестко соединенного с ведомым валом 3 при помощи вогнутой промежуточной связи 14. Это позволяет разместить рамку 2 с маховиками 7 внутри обода центрального колеса 4 и сделать муфту более компактной. With a large gear ratio between the gears 8 in the form of bevel gears and the central bevel gear 4, the latter is made in the form of a gear rim rigidly connected to the driven shaft 3 by means of a concave intermediate link 14. This allows you to place the frame 2 with the flywheels 7 inside the central rim 4 wheels and make the clutch more compact.

Как частный случай выполнения, вторая часть ведущего вала 1 за рамкой 2 и ведомый вал 3 установлены коаксиально с расположением ведущего вала по обе стороны муфты. Это позволяет использовать муфту в некоторых известных компактных автоматических передачах. As a special case of execution, the second part of the drive shaft 1 behind the frame 2 and the driven shaft 3 are installed coaxially with the location of the drive shaft on both sides of the coupling. This allows the use of the clutch in some well-known compact automatic transmissions.

Инерционная муфта работает следующим образом. The inertia clutch operates as follows.

При вращении ведущей полумуфты 1, 2 вместе с маховиками 7 вокруг оси О-О муфты и неподвижном ведомом вале 3 или при частоте его вращения, меньшей частоты вращения ведущего вала 1, сателлиты 8 обкатываются по центральному колесу 4, приводя маховики 7 во вращение вокруг оси О₁-О₁. При этом маховики относительно друг друга вращаются в противоположные стороны. Вращение маховиков одновременно вокруг двух пересекающихся осей О-О и О₁-О₁ является их вращением вокруг центральной точки О₁ пересечения этих осей. Вращающиеся маховики имеют определенный момент количества движения. Известно, что момент количества движения тела относительно точки является векторной величиной. В данном случае в связи с вращением маховика одновременно вокруг двух указанных выше осей, направление их векторов момента количества движения постоянно принудительно изменяется, что является следствием воздействия на маховики моментов внешних сил со стороны центрального колеса 4 и ведомого вала 3. Согласно третьему закону классической механики (равенство и противоположная направленность действия и противодействия тел) при этом центральное колесо 4 воспринимает моменты сил со стороны маховиков 7 и передает их на ведомый вал 3. Величина передаваемого вращающего момента зависит от интенсивности изменения направления векторов моментов количества движения, т.е. от разности частот вращения ведущего 1 и ведомого 3 валов.When the drive coupling half 1, 2 rotates together with the flywheel 7 around the O-O axis of the coupling and the stationary driven shaft 3 or when its rotation speed is lower than the speed of the drive shaft 1, the satellites 8 run around the central wheel 4, causing the flywheels 7 to rotate around the axis O ₁ -O ₁ . In this case, the flywheels rotate in opposite directions relative to each other. The rotation of the flywheels simultaneously around two intersecting axes O-O and O ₁ -O ₁ is their rotation around the central point O _{1 of the} intersection of these axes. Rotating flywheels have a certain moment of momentum. It is known that the angular momentum of a body relative to a point is a vector quantity. In this case, due to the rotation of the flywheel simultaneously around the two axes indicated above, the direction of their angular momentum vectors is constantly forcibly changed, which is a consequence of the influence of external forces on the flywheels by the central wheel 4 and the driven shaft 3. According to the third law of classical mechanics ( the equality and the opposite direction of the action and reaction of the bodies) in this case, the central wheel 4 receives the moments of forces from the side of the flywheels 7 and transfers them to the driven shaft 3. The value eredavaemogo torque depends on the intensity change direction of the angular momentum vector, i.e., from the difference in rotational speeds of the leading 1 and driven 3 shafts.

Claims

1. Inertial coupling, containing coaxial drive and driven coupling halves, the first of which consists of a drive shaft and carrier, and the second of a driven shaft and a central bevel gear, kinematically connected by means of conical satellites and inertial loads connected to them, characterized in that the carrier is made in the form of a frame with coaxial radial shafts placed on it in bearings, an inertial load in the form of a flywheel perpendicular to it is fixed to the axis of the coupling on the coupling axis, and on dr at the opposite end of the satellite meshed with the central wheel, the drive shaft is made of two parts attached to the frame coaxially on its two sides, the end of the second part of the drive shaft is pivotally connected to the central wheel by means of radial support, the flywheels are located inside the frame and are interconnected when the help of the bearing with the possibility of rotation relative to each other in opposite directions, while the rims of the flywheels have different radii and are located concentrically relative to their axial line.

2. The coupling according to claim 1, characterized in that one of the flywheels is made with an additional rim located concentrically to the main rim, the rim of the other flywheel is located in the annular space between these rims, while the reduced masses of both flywheels together with the satellites and their radial shafts are equal and concentrated at the point of intersection of the axes of the coupling and the flywheels, and the reduced moments of inertia and angular momentum at the same flywheel speed are the same.

3. The coupling according to claim 1, characterized in that the central wheel is made in the form of a rim rigidly connected to the driven shaft by means of an intermediate connection, and a frame with flywheels is located inside this rim.

4. The coupling according to claim 1, characterized in that the second part of the drive shaft and the driven shaft are installed coaxially.