RU2068506C1

RU2068506C1 - Centrifugal clutch

Info

Publication number: RU2068506C1
Application number: RU93025475A
Authority: RU
Inventors: М.П. Шишкарев
Original assignee: Ростовский-на-Дону институт автоматизации и технологии машиностроения
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: driving clutch part 1 and driven clutch part 2 are axially alined and mounted for permitting interaction with each other by way of centrifugal blocks 3 provided with linings 4. Blocks 3 are connected to clutch part 1 through plate springs 5. Springs 5 have two straight line parts: major part 6 and additional part 7. The planes of the parts are mutually perpendicular. In accelerating and decelerating of the clutch, blocks 3 spirally move between the clutch parts due to a special design of spring 5. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи крутящего момента. The invention relates to mechanical engineering, in particular to devices for transmitting torque.

Известна центробежная муфта, содержащая концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством центробежных грузов, выполненных в виде колодок с фрикционными накладками, связанных с ведущей полумуфтой посредством пластинчатых пружин, расположенных под углом к плоскости, содержащей ось муфты и поперечную ось симметрии колодок и имеющих прямолинейный участок, примыкающий к ведущей полумуфты [1]
Недостатком известной муфты является низкая плавность включения и выключения.A centrifugal clutch is known, comprising concentrically located leading and driven half-couplings, mounted to interact with each other by means of centrifugal weights made in the form of blocks with friction linings, connected to the leading half-clutch by means of leaf springs located at an angle to a plane containing the coupling axis and the transverse axis the symmetry of the pads and having a straight section adjacent to the leading coupling half [1]
A disadvantage of the known clutch is the low smoothness of on and off.

Задача изобретения повышение плавности включения и выключения. The objective of the invention is to increase the smoothness of turning on and off.

Для этого в центробежной муфте, содержащей концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством центробежных грузов, выполненных в виде колодок с фрикционными накладками, связанных с ведущей полумуфтой посредством пластинчатых пружин, расположенных под углом к плоскости, содержащей ось муфты и поперечную ось симметрии колодки и имеющих прямолинейный участок, примыкающий к ведущей полумуфте, пластинчатые пружины выполнены с дополнительным прямолинейным участком, расположенным под углом к плоскости вращения, профиль рабочей поверхности ведомой полумуфты и фрикционных накладок очерчен дугой окружности, величина радиуса которой выбирается из условия

где D наибольший диаметр рабочей поверхности ведомой полумуфты;
H расстояние от оси муфты до дополнительного прямолинейного участка пластинчатой пружины.To do this, in a centrifugal clutch containing concentrically located leading and driven half-couplings, installed with the possibility of interaction with each other by means of centrifugal weights made in the form of blocks with friction linings, connected to the leading half-clutch by means of leaf springs located at an angle to the plane containing the axis of the clutch and the transverse axis of symmetry of the pads and having a rectilinear section adjacent to the leading coupling half, leaf springs are made with an additional rectilinear section , located at an angle to the plane of rotation, the profile of the working surface of the driven coupling half and friction linings is outlined by an arc of a circle, the radius of which is selected from the condition

where D is the largest diameter of the working surface of the driven coupling half;
H is the distance from the axis of the coupling to the additional rectilinear portion of the leaf spring.

На фиг. 1 изображена центробежная муфта, вид с торца; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a centrifugal clutch, end view; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Центробежная муфта содержит ведущую полумуфту 1 и концентричную ей ведомую полумуфту 2. Центробежные грузы выполнены в виде колодок 3 с фрикционными накладками 4. Колодки 3 связаны с ведущей полумуфтой 1 посредством пластинчатых пружин 5, прикрепленных к полумуфте. Пружины 5 состоят из соединенных между собой основного 6 и дополнительного 7 прямолинейных участков. Основной и прямолинейный участки пружины примыкает к ведущей полумуфте 1 и расположен под острым углом к плоскости, содержащей ось муфты, и поперечную ось симметрии колодки 3. Дополнительный участок 7 расположен между колодкой 3 и основным прямолинейным участком 6 под углом к плоскости вращения муфты (плоскость вращения изображена штрихпунктирной горизонтальной линией на фиг. 2). На фиг. 1 колодки 3 с накладками 4 показаны условно не повернутыми. The centrifugal clutch contains a leading coupling half 1 and a driven coupling half 2 concentric thereto. Centrifugal weights are made in the form of blocks 3 with friction linings 4. The pads 3 are connected to the leading coupling half 1 by means of leaf springs 5 attached to the coupling half. The springs 5 consist of interconnected main 6 and additional 7 straight sections. The main and rectilinear sections of the spring are adjacent to the leading coupling half 1 and located at an acute angle to the plane containing the axis of the coupling, and the transverse axis of symmetry of the block 3. Additional section 7 is located between the block 3 and the main rectilinear section 6 at an angle to the plane of rotation of the coupling (rotation plane depicted by a dash-dotted horizontal line in Fig. 2). In FIG. 1 pads 3 with pads 4 are shown conditionally not rotated.

Пружины 5 могут быть выполнены из одной заготовки, в этом случае прямолинейные участки образуются путем изгиба заготовки на 90^o, т. е. ее скручивания, либо быть составными, при этом прямолинейные участки соответствующим образом ориентируются один относительно другого и механически скрепляются между собой.The springs 5 can be made of one workpiece, in this case, the straight sections are formed by bending the workpiece by 90 ^o , i.e., twisting it, or be composite, while the straight sections are oriented accordingly with respect to each other and mechanically fastened together.

Профиль рабочей, т. е. внутренней поверхности ведомой полумуфты 2, очерчен дугой окружности (фиг.2), симметричной относительно плоскости вращения. Дугой окружности того же радиуса очерчен профиль фрикционных накладок 4. Величина радиуса выбирается из условия

.The profile of the working, that is, the inner surface of the driven coupling half 2, is outlined by an arc of a circle (figure 2), symmetrical about the plane of rotation. An arc of a circle of the same radius outlines the profile of the friction linings 4. The radius is selected from the condition

.

Муфта работает следующим образом. The coupling operates as follows.

В процессе пуска на колодки 3 действует центробежная сила и тангенциальная сила инерции. При вращении ведущей полумуфты 1 в направлении против часовой стрелки (фиг. 1) колодки 3 смещаются под действием тангенциальной силы инерции в направлении, противоположном вращению. In the process of starting the centrifugal force and the tangential inertia force act on the pads 3. When the drive coupling half 1 rotates in a counterclockwise direction (Fig. 1), the pads 3 are displaced by the tangential inertia in the opposite direction to the rotation.

Действие на колодки 3 центробежной силы приводит к изгибу дополнительных прямолинейных участков 7 пружины 5, сопровождающемуся поворотом колодок 3 в направлении против часовой стрелки (фиг. 2) относительно точки сопряжения основного и дополнительного прямолинейных участков. В результате этого уменьшается величина угла между продольной плоскостью симметрии колодок 3 и плоскостью вращения (фиг. 2). The action on the pads 3 of centrifugal force leads to the bending of additional rectilinear sections 7 of the spring 5, accompanied by the rotation of the pads 3 in a counterclockwise direction (Fig. 2) relative to the conjugation point of the main and additional rectilinear sections. As a result of this, the angle between the longitudinal plane of symmetry of the blocks 3 and the plane of rotation decreases (Fig. 2).

Увеличивающаяся по мере нарастания частоты вращения ведущей полумуфты 1 центробежная сила колодок 3 изгибает основные прямолинейные участки 6 пружин 5, что приводит к уменьшению величины угла между прямолинейными участками осевой плоскостью муфты и к спиралевидному перемещению колодок в направлении к рабочей поверхности ведомой полумуфты 2. Одновременно с этим, продолжается изгиб дополнительных прямолинейных участков 7 пружин 5 и в момент времени, соответствующий достижению номинальной частоты вращения и полному включению муфты, продольная ось симметрии колодок 3 совмещается с плоскостью вращения, т. е. с плоскостью поперечной симметрии полумуфты 2. Это достигается путем назначения соответствующих параметров дополнительных прямолинейных участков 7 пружин 5 (площади поперечного сечения, длины, величины угла между плоскостью данного участка и продольной плоскостью симметрии колодок 3 и др.) с учетом величины, действующей в момент полного включения муфты, центробежной силы. Косвенное влияние оказывают и параметры основного прямолинейного участка. The centrifugal force of the pads 3 increases as the speed of rotation of the driving coupling half increases 1, and the main rectilinear sections 6 of the springs 5 bend, which leads to a decrease in the angle between the rectilinear sections by the axial plane of the coupling and to spiral movement of the blocks towards the working surface of the driven coupling half 2. At the same time , the bending of additional rectilinear sections 7 of the springs 5 continues, and at a time corresponding to the achievement of the nominal speed of rotation and the complete engagement of the clutch The axis of symmetry of the blocks 3 is aligned with the plane of rotation, i.e., with the plane of transverse symmetry of the coupling half 2. This is achieved by assigning the appropriate parameters to the additional rectilinear sections 7 of the springs 5 (cross-sectional area, length, angle between the plane of this section and the longitudinal plane of symmetry pads 3, etc.), taking into account the value of the centrifugal force acting at the moment the clutch is fully engaged. Indirect influence is also exerted by the parameters of the main rectilinear section.

В процессе включения муфты движение колодок 3 осуществляется одновременно в двух взаимно-перпендикулярных направлениях и длине результирующего перемещения увеличивается, что повышает плавность включения муфты. In the process of turning on the coupling, the movement of the pads 3 is carried out simultaneously in two mutually perpendicular directions and the length of the resulting movement increases, which increases the smoothness of the inclusion of the coupling.

Первоначальное положение колодок 3 (в невращающейся муфте) должно обеспечивать в процессе включения свободное их перемещение без сцепления с ведомой полумуфтой 2 до момента полного выключения, что необходимо в том случае, когда по условиям конструирования колодки 3 с накладками 4 выходят за осевой габарит ведомой полумуфты. Это обеспечивает свободный поворот колодок 3 в плоскости фиг. 2 без их упора в торец полумуфты 2 и зависит от изгибной жесткости основных и дополнительных прямолинейных участков пружин 5. The initial position of the pads 3 (in a non-rotating coupling) should ensure that they move freely without engaging with the driven half-coupling 2 until they are completely turned off, which is necessary if, according to the design conditions, the pads 3 with overlays 4 extend beyond the axial dimension of the driven half-coupling. This allows free rotation of the blocks 3 in the plane of FIG. 2 without their emphasis on the end face of the coupling half 2 and depends on the bending stiffness of the main and additional rectilinear sections of the springs 5.

При отключении вращения ведущей полумуфты 1 колодки 3 под действием силы упругости основных прямолинейных участков пружин 5 стремятся переместиться в направлении, противоположном вращению. Этому препятствует сила трения между накладками 4 и полумуфтой 2, возникающая за счет действия на колодки 3 сил упругости дополнительных прямолинейных участков пружин 5. Действие на колодки 3 силы трения будет продолжаться до тех пор, пока колодки под действием силы упругости основных прямолинейных участков пружин 5 не повернутся относительно полумуфты 1 на угол, обеспечивающий выход накладок 4 из зацепления с полумуфтой 2. When you turn off the rotation of the leading coupling half 1 of the block 3 under the action of the elastic force of the main rectilinear sections of the springs 5 tend to move in the opposite direction to the rotation. This is prevented by the friction force between the linings 4 and the coupling half 2, which arises due to the action on the pads 3 of the elastic forces of the additional rectilinear sections of the springs 5. The action on the pads 3 of the friction forces will continue until the pads under the action of the elastic force of the main rectilinear sections of the springs 5 rotate relative to the coupling half 1 by an angle, ensuring the release of the plates 4 out of engagement with the coupling half 2.

Для реализации указанной последовательности действия элементов муфты при отключении вращения необходимо, чтобы радиус дуги окружности, очерчивающий профиль рабочей поверхности полумуфты 2 и накладок 4, были меньше радиуса поворота колодок 3 в плоскости фиг. 2, т. е. расстояния от точки сопряжения прямолинейных участков пружин 5 до рабочей поверхности ведомой полумуфты, измеренного в плоскости вращения. Данное условие выражается неравенством

где R радиус дуги окружности, очерчивающей профили рабочей поверхности полумуфты 2 и фрикционных накладок 4 (фиг. 2);
D наибольший диаметр рабочей поверхности ведомой полумуфты (измеренный в плоскости вращения);
H расстояние от оси муфты до дополнительного прямолинейного участка пружины 5 (точки сопряжения прямолинейных участков по фиг.2).To realize the indicated sequence of action of the coupling elements when turning off the rotation, it is necessary that the radius of the circular arc, outlining the profile of the working surface of the coupling half 2 and the linings 4, be less than the radius of rotation of the blocks 3 in the plane of FIG. 2, i.e., the distance from the mating point of the straight sections of the springs 5 to the working surface of the driven coupling half, measured in the plane of rotation. This condition is expressed by the inequality

where R is the radius of the arc of a circle that defines the profiles of the working surface of the coupling half 2 and friction linings 4 (Fig. 2);
D is the largest diameter of the working surface of the driven coupling half (measured in the plane of rotation);
H is the distance from the axis of the coupling to the additional rectilinear section of the spring 5 (the interface point of the rectilinear sections of figure 2).

Выполнение указанного условия обеспечивает увеличение продолжительности процесса отключения муфты, т. е. плавность работы. The fulfillment of this condition provides an increase in the duration of the process of disconnecting the coupling, i.e., smooth operation.

Несовпадение плоскости дополнительных прямолинейных участков пружин 5 с продольной плоскостью симметрии колодок 3, является обязательным при симметричном относительно плоскости вращения расположении профиля рабочей поверхности ведомой полумуфты 2, поскольку обеспечивает совпадение в момент полного включения муфты плоскости вращения с продольной плоскостью симметрии колодок. При невыполнении данного условия линия действия на колодку 3 центробежной силы в момент полного включения муфты должна находиться в плоскости дополнительного прямолинейного участка пружины 5, что является невозможным вследствие действия силы упругости указанного участка пружины, следовательно, невозможна и точная установка накладки 4 по профилю рабочей поверхности полумуфты 2. The mismatch of the plane of the additional straight sections of the springs 5 with the longitudinal plane of symmetry of the pads 3 is mandatory when the profile of the working surface of the driven coupling half 2 is symmetrical with respect to the plane of rotation, since it ensures that the coupling of the plane of rotation coincides with the longitudinal plane of symmetry of the pads at the moment of full engagement. If this condition is not fulfilled, the line of action on the centrifugal force block 3 at the moment the clutch is fully engaged must be in the plane of the additional rectilinear section of the spring 5, which is impossible due to the action of the elastic force of the specified section of the spring, therefore, it is also impossible to accurately install the cover 4 along the profile of the coupling half surface 2.

При несимметричном относительно плоскости вращения профиле рабочей поверхности ведомой полумуфты 2 выполнение указанного условия не является обязательным. When asymmetric relative to the plane of rotation of the profile of the working surface of the driven coupling half 2, the specified condition is not required.

Claims

A centrifugal clutch containing concentrically arranged leading and driven half-couplings, installed with the possibility of interaction with each other by means of centrifugal weights made in the form of blocks with friction linings, connected to the leading half-clutch by means of leaf springs located at an angle to the plane containing the half-coupling axis and the transverse axis of symmetry pads, and having a straight section adjacent to the leading coupling half, characterized in that the leaf springs are made with an additional straight eynom portion positioned at an angle to the plane of rotation, the profile of the working surface of the driven coupling part and friction linings delineated by a circular arc, the radius of which is selected from the condition
R <D / 2-H,
where D is the largest diameter of the working surface of the coupling half;
H is the distance from the axis of the coupling to the additional rectilinear portion of the leaf spring.