RU66454U1

RU66454U1 - Friction clutch with forced cooling

Info

Publication number: RU66454U1
Application number: RU2007113035/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Мирхитович Шарипов; Олег Викторович Евтушик; Евгений Сергеевич Наумов; Дмитрий Валерьевич Шарипов; Сергей Юрьевич Смышляков
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2007-09-10

Abstract

Полезная модель относится к области общего машиностроения. Муфта обладает повышенными показателями качества управления, долговечности, энергоемкости и может быть использована в транспортных средствах: тракторах и автомобилях, подъемно-транспортных механизмах и в различных других устройствах, связанных с управлением вращающихся высокоинерционных масс. Муфта состоит из двух полумуфт и набора фрикционных дисков между ними. Механизм включения в ней выполнен в виде нажимного поршня силового цилиндра, в полость которого подается извне рабочая жидкость, например масло или СОЖ, часть которой используется для смазывания трущихся поверхностей муфты и охлаждения дисков. СОЖ из полости цилиндра подается к дискам через золотники, размещенные в нажимном поршне в осевом направлении в зоне приема СОЖ от внешнего источника. Каждый золотник выполнен в виде цилиндрического стакана, имеющего две внутренние полости с неравными диаметрами. Полость большего диаметра сообщается с полостью цилиндра, а смежная с ней полость меньшего диаметра при перемещении золотника под действием давления СОЖ сообщается с проходным каналом и открывает доступ СОЖ из внутреннего объема золотника в систему охлаждения дисков.The utility model relates to the field of general engineering. The clutch has improved indicators of control quality, durability, energy intensity and can be used in vehicles: tractors and automobiles, hoisting-and-transport mechanisms and various other devices associated with the control of rotating high-inertial masses. The coupling consists of two coupling halves and a set of friction discs between them. The switching mechanism in it is made in the form of a pressure piston of a power cylinder, into the cavity of which a working fluid is supplied from the outside, for example oil or coolant, part of which is used to lubricate the friction surfaces of the coupling and to cool the disks. Coolant from the cylinder cavity is supplied to the disks through spools placed in the pressure piston in the axial direction in the area of coolant reception from an external source. Each spool is made in the form of a cylindrical glass having two internal cavities with unequal diameters. A cavity of a larger diameter communicates with the cavity of the cylinder, and a cavity of a smaller diameter adjacent to it, when the spool moves under the influence of coolant pressure, communicates with the passage channel and opens the coolant from the internal volume of the spool into the disk cooling system.

Description

Полезная модель 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.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular, to devices for transmitting rotation and can be used in tractors, automobiles, hoisting-and-transport mechanisms and other devices related to the control of rotating high-inertial masses.

Известна фрикционная муфта, работающая в масле, которая имеет внутреннюю полумуфту и наружную полумуфту с каналами для смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ), фрикционные диски, механизм включения, выполненный в виде цилиндра с нажимным кольцеобразным поршнем, в котором установлены подпружиненные золотники с отверстиями, выполненными с возможностью соединения их с полостью, в которой расположены фрикционные диски (SU 1180578, F16D 13/72, 1985 г.). Подвод СОЖ к поверхностям трения фрикционных дисков в ней осуществляется двумя путями. Один поток СОЖ подается из масляной ванны, образованной во внутренней полумуфте, под действием на СОЖ центробежной силы через калиброванные отверстия. 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.A friction clutch operating in oil is known, which has an inner coupling half and an outer coupling coupling with channels for lubricating coolant, friction discs, a switching mechanism made in the form of a cylinder with a pressure annular piston in which spring-loaded spools with holes made with the possibility of connecting them with the cavity in which the friction discs are located (SU 1180578, F16D 13/72, 1985). The coolant is supplied to the friction surfaces of the friction discs in it in two ways. One coolant stream is supplied from the oil bath formed in the inner coupling half, under the action of centrifugal force on the coolant through calibrated holes. The second coolant flow is supplied only to the friction disk located at the annular piston due to the overflow of fluid from the oil bath in the inner coupling half. In this case, part of the coolant supplied through the spool is poured into the crankcase, where the friction clutch is located, and, therefore, is not involved in the removal of heat.

Недостатком этого аналога является невозможность точного регулирования количества СОЖ, подводимой к поверхностям трения; перерасход подводимой к фрикционной муфте СОЖ, зависимость количества СОЖ, участвующей в отводе теплоты от угловой скорости вращения фрикционной муфты, а также конструктивная усложненность муфты.The disadvantage of this analogue is the inability to accurately control the amount of coolant supplied to the friction surfaces; overspending of the coolant supplied to the friction clutch, the dependence of the amount of coolant involved in the heat removal on the angular speed of rotation of the friction clutch, as well as the structural complexity of the clutch.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является фрикционная муфта, с принудительным охлаждением, содержащая внутреннюю полумуфту и наружную полумуфту с фрикционными дисками, систему охлаждения дисков, образованную выполненными в дисках кольцеобразными проточками и отверстиями, соединяющими все полости этих проточек между собой; механизм включения в виде нажимного кольцеобразного поршня силового цилиндра, канал подвода СОЖ от внешнего источника и расположенные в нажимном поршне управляющие и проходные каналы, подпружиненные золотники с наружными кольцевыми проточками, выполненными с возможностью соединения их с проточной системой охлаждения фрикционных дисков (RU 2251632, F16D 13/72, 2005 г.).The closest analogue (prototype) is a friction clutch, with forced cooling, containing an internal half-coupling and an external half-coupling with friction disks, a disk cooling system formed by ring-shaped grooves and holes made in the disks connecting all the cavities of these grooves with each other; the switching mechanism in the form of a pressure annular piston of the power cylinder, a coolant supply channel from an external source and control and passage channels located in the pressure piston, spring-loaded spools with external annular grooves made with the possibility of connecting them to the flow cooling system of friction discs (RU 2251632, F16D 13 / 72, 2005).

Подвод СОЖ к поверхностям трения фрикционных дисков в этом аналоге осуществляется за счет принудительной дозированной подачи необходимого количества СОЖ под давлением на поверхности трения непосредственно из полости цилиндра через проходной канал соединяющий полость цилиндра с системой охлаждения дисков. Золотники выполнены в виде цилиндра с несколькими наружными проточками и расположены в отверстиях, выполненных в нажимном поршне в радиальном направлении с выходом на наружный диаметр поршня.The coolant is supplied to the friction surfaces of the friction disks in this analogue due to the forced dosed supply of the required amount of coolant under pressure on the friction surface directly from the cylinder cavity through the passage channel connecting the cylinder cavity to the disk cooling system. The spools are made in the form of a cylinder with several external grooves and are located in the holes made in the pressure piston in the radial direction with access to the outer diameter of the piston.

Недостатком прототипа является сложность точного управления из-за большого влияния центробежной силы на пружину золотника, а также увеличенное давление на золотник при его малых габаритах, что отрицательно сказывается на долговечности и качестве управления.The disadvantage of the prototype is the difficulty of precise control due to the large influence of centrifugal force on the spring of the spool, as well as increased pressure on the spool with its small dimensions, which negatively affects the durability and quality of control.

Задачей полезной модели является повышение долговечности, качества управления и энергоемкости фрикционных муфт, работающих в масле.The objective of the utility model is to increase the durability, control quality and energy consumption of friction clutches operating in oil.

Технический результат от использования предлагаемой полезной модели состоит в повышении четкости и точности срабатывания золотников за счет их размещения непосредственно на входе подаваемой рабочей жидкости.The technical result from the use of the proposed utility model is to increase the clarity and accuracy of the spools due to their placement directly at the inlet of the supplied working fluid.

Технический результат достигается тем, что в фрикционной муфте с принудительным охлаждением, содержащей внутреннюю и наружную полумуфты с дисками, механизм включения в виде нажимного поршня силового цилиндра с подводом рабочей жидкости от внешнего источника и расположенные в нажимном поршне проходные каналы и подпружиненные золотники с наружной кольцевой проточкой, предназначенные для дозированной подачи жидкости из полости цилиндра в систему охлаждения дисков, образованную рядом выполненных в них отверстий и проточек, в отличие от известных аналогов золотники выполнены в виде цилиндрических стаканов с двумя смежными внутренними полостями неравных диаметров, которые расположены в отверстиях, выполненных в нажимном поршне в осевом направлении в зоне подвода рабочей жидкости в цилиндр, и открыты в эту зону, при этом полость большего диаметра золотника выполнена с возможностью сообщения с рабочей полостью силового цилиндра, а полость меньшего диаметра - с упомянутым проходным каналом.The technical result is achieved by the fact that in the friction clutch with forced cooling, containing the inner and outer coupling halves with disks, the switching mechanism is in the form of a pressure piston of a power cylinder with a supply of working fluid from an external source and passage channels located in the pressure piston and spring-loaded spools with an external annular groove designed for dosed supply of fluid from the cylinder cavity to the disk cooling system, formed by a number of holes and grooves made in them, unlike of well-known analogues, the spools are made in the form of cylindrical cups with two adjacent internal cavities of unequal diameters, which are located in the holes made in the pressure piston in the axial direction in the zone of the working fluid supply into the cylinder, and are open to this zone, while the cavity of the larger diameter of the spool is made with the possibility of communication with the working cavity of the power cylinder, and the cavity of a smaller diameter with the aforementioned passage channel.

Дополнительное отличие полезной модели состоит в том, что на открытом торце золотника имеются радиальные проточки, служащие для сообщения полости большого диаметра с полостью цилиндра и в теле золотника по месту расположения кольцевой наружной проточки имеются сквозные радиальные отверстия.An additional difference of the utility model is that there are radial grooves on the open end of the spool that serve to communicate a large-diameter cavity with a cylinder cavity and there are through radial holes in the spool body at the location of the annular outer groove.

Указанные отличия обеспечивают повышение долговечности и увеличения энергоемкости фрикционных муфт, работающих в масле, так как в выключенной или в полностью включенной (без буксования) муфте золотник, расположенный в поршне и управляемый давлением в полости цилиндра, позволяет снизить или полностью исключить количество СОЖ, подводимой к дискам, следовательно 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.These differences provide increased durability and increased energy consumption of friction clutches working in oil, since in a switched off or fully turned on (without slipping) clutch located in the piston and controlled by pressure in the cylinder cavity, it allows to reduce or completely eliminate the amount of coolant supplied to disks, therefore, at idle, liquid friction and harmful braking torque in the transmission are excluded, and when the clutch is engaged, the appearance of a squeezing force in the disk package is excluded, which increases Vaeth compression discs and makes torque transmission more reliable.

На фиг.1 дан общий вид фрикционной муфты в выключенном состоянии, на фиг.2 показана фрикционная муфта в процессе включения, на фиг.3 - положение всех деталей муфты в полностью включенном состоянии, на фиг.4 изображены, соответственно, ведущий и ведомый фрикционные диски, на фиг.5 - золотник (в разрезе).Figure 1 shows a General view of the friction clutch in the off state, Figure 2 shows the friction clutch in the process of switching on, figure 3 - the position of all parts of the clutch in the fully engaged state, figure 4 shows, respectively, the leading and driven friction disks, figure 5 - spool (in the context).

Фрикционная муфта установлена на валу 1 и имеет наружную 2 и внутреннюю 3 полумуфты. Нажимной кольцеобразный поршень 4 установлен в наружной полумуфте 2 в рабочей полости силового цилиндра 5. Ведущие фрикционные диски 6 расположены в полумуфте 2 между кольцеобразным поршнем 4 и опорным диском 7. На внутренней полумуфте 3 размещены ведомые диски 8. Для подвода рабочей жидкости (РЖ) в полость цилиндра 5 от внешнего источника (не показан) в валу 1 и в наружной полумуфте 2 выполнены соответственно каналы 9 и 10. Полость цилиндра 5, во избежание утечек РЖ, уплотнена кольцами 11 и 12. Для обеспечения принудительной подачи РЖ к фрикционным дискам 6 и 8 в нажимном поршне 4 выполнены проходные каналы 13. Также в нажимном поршне 4 в осевом направлении в зоне входа РЖ через канал 9 и 10 в полость цилиндра выполнены отверстия 14, в которых установлены золотники 15, поджатые пружинами 16, опирающимися на упор 17. Каждый из золотников 15 (фиг.5) выполнен в виде цилиндрического стакана с двумя смежными внутренними полостями неравных диаметров, открытыми в полость цилиндра, и кольцевой наружной проточкой 19. Полость 20 имеет больший диаметр и сообщается с полостью цилиндра 5, например, через радиальные проточки 21, выполненные на торцевой поверхности золотника. В полости 22 меньшего диаметра в зоне проточки 19 имеются сквозные радиальные отверстия 23 для сообщения внутреннего объема золотника с проходным каналом 13.The friction clutch is mounted on the shaft 1 and has an outer 2 and an inner 3 coupling halves. The pressure annular piston 4 is installed in the outer coupling half 2 in the working cavity of the power cylinder 5. The leading friction discs 6 are located in the coupling half 2 between the annular piston 4 and the supporting disk 7. The driven discs 8 are located on the internal coupling half 3. the cavity of the cylinder 5 from an external source (not shown) in the shaft 1 and in the outer coupling half 2 channels 9 and 10 are made, respectively. The cavity of the cylinder 5 is sealed with rings 11 and 12 to avoid leakage of the fluid seal. passages 13 are made in cam 6 and 8 in the pressure piston 4. Also, in the pressure piston 4 in the axial direction in the zone of the entry of the fluid through the channel 9 and 10 into the cylinder cavity, holes 14 are made, in which spools 15 are installed, pressed by springs 16, supported by a stop 17. Each of the spools 15 (Fig. 5) is made in the form of a cylindrical glass with two adjacent internal cavities of unequal diameters, open into the cylinder cavity, and an annular external groove 19. The cavity 20 has a larger diameter and communicates with the cylinder cavity 5, for example, through radial grooves 21 made on the end surface of the spool. In the cavity 22 of a smaller diameter in the area of the groove 19 there are through radial holes 23 for communicating the internal volume of the spool with the passage channel 13.

На одном радиусе с горизонтальным отводом 24 канала 13 во фрикционных дисках 6 и 8 выполнены проточки 25 и отверстия 26, которые при сжатии фрикционных дисков 6 и 8 образуют сквозную проточную систему 27 охлаждения On the same radius with a horizontal outlet 24 of the channel 13 in the friction discs 6 and 8, grooves 25 and holes 26 are made, which, when the friction discs 6 and 8 are compressed, form a through flow cooling system 27

дисков (фиг.4). Поршень 4 в исходном положении отжат пружиной 28.disks (figure 4). The piston 4 in the initial position is pressed by a spring 28.

Фрикционная муфта с принудительным охлаждением работает следующим образом. Внешний источник по управляющей команде подает рабочую жидкость, например СОЖ, под давлением по каналам 9 и 10 в полость цилиндра 5. По мере роста давления в полости цилиндра 5, поршень 4 преодолевает отжимное усилие пружин 28 и сжимает набор фрикционных дисков 6 и 8. При этом начинается передача крутящего момента. Процесс включения муфты сопровождается буксованием и выделением теплоты и длится до полного выравнивания скоростей вращения ведущих 6 и ведомых 8 фрикционных дисков. Одновременно с движением поршня 4, растущее давление в полости цилиндра 5 через проточки 21 начинает воздействовать на золотник 15, который сжимает пружину 16. При этом движении проточка 19 с отверстиями 23 золотника 15 постепенно совмещаются с проходным каналом 13, открывая тем самым доступ СОЖ по сквозной проточной системе 27 к фрикционным дискам 6 и 8, которая смазывает трущиеся поверхности, одновременно охлаждая фрикционные диски 6 и 8, и вытекает в картер фрикционной муфты.The friction clutch with forced cooling operates as follows. An external source, by a control command, delivers a working fluid, such as coolant, under pressure through channels 9 and 10 into the cylinder cavity 5. As the pressure in the cylinder cavity 5 increases, the piston 4 overcomes the pressing force of the springs 28 and compresses the set of friction discs 6 and 8. When this starts the transmission of torque. The process of turning on the clutch is accompanied by slipping and heat generation and lasts until the rotation speeds of the leading 6 and 8 driven friction discs are completely equalized. Simultaneously with the movement of the piston 4, the growing pressure in the cavity of the cylinder 5 through the grooves 21 begins to act on the spool 15, which compresses the spring 16. With this movement, the groove 19 with the holes 23 of the spool 15 gradually align with the passage channel 13, thereby opening the coolant through flow system 27 to the friction discs 6 and 8, which lubricates the friction surfaces, while cooling the friction discs 6 and 8, and flows into the case of the friction clutch.

Когда муфта находится в полностью включенном состоянии (фиг.3), давление СОЖ в полости цилиндра 5 достигло максимального рабочего значения, буксование окончено, золотник 15 под действием давления сжал пружину 16 и снова закрыл проход для СОЖ по каналу 13. Прекращение подачи СОЖ к фрикционным дискам 6 и 8 направленно на увеличение силы сжатия этих дисков за счет устранения разжимающего усилия между ними и обеспечение необходимого запаса момента трения при передаче вращения включенной муфтой.When the clutch is in the fully engaged state (Fig. 3), the coolant pressure in the cavity of the cylinder 5 has reached its maximum operating value, slippage is over, the spool 15 compresses the spring 16 under the action of pressure and again closes the coolant passage through the channel 13. Stopping the supply of coolant to the friction discs 6 and 8 is aimed at increasing the compression force of these discs by eliminating the expanding force between them and providing the necessary margin of friction when transmitting rotation with the clutch engaged.

При выключении муфты детали работают в строго обратном порядке. В выключенном положении поршень 4 отжат. Фрикционные диски 6 и 8 свободны. Золотники 15 отжаты пружинами 16 до упора. Доступ СОЖ из полости When the clutch is turned off, the parts work in exactly the opposite order. In the off position, the piston 4 is pressed. Friction discs 6 and 8 are free. Spools 15 are pressed by springs 16 until they stop. Coolant access from the cavity

цилиндра 5 к дискам 6 и 8 по проходному каналу 13 перекрыт, что позволяет избежать возникновение вредного жидкостного трения между дисками на холостом ходу.cylinder 5 to the disks 6 and 8 through the passage channel 13 is closed, which avoids the occurrence of harmful fluid friction between the disks at idle.

Таким образом, в процессе включения (выключения) при буксовании муфты обеспечивается 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.Thus, in the process of turning on (off) when slipping the coupling, the necessary increase in the amount of coolant on the friction surface of the disks is provided by forcing it directly from the cylinder cavity. At idle, liquid friction and harmful braking torque in the transmission are excluded, and when the clutch is engaged, a significant reduction in the amount of coolant in the channels on the friction surfaces increases disk compression and makes torque transmission more reliable.

Claims

1. Friction clutch with forced cooling, containing internal and external coupling halves with disks, a mechanism for engaging in the form of a pressure piston of a power cylinder with a supply of working fluid from an external source and passage channels located in the pressure piston and spring-loaded spools with an external annular groove intended for dosed feeding liquid from the cylinder to the disk cooling system, formed by a number of holes and grooves made in them, characterized in that the spools in it are made in the form of cylindrical cups with two adjacent internal cavities of unequal diameters, which are located in the holes made in the pressure piston in the axial direction in the zone of supply of the working fluid into the cylinder, and open to this zone, while the cavity of the larger diameter of the spool is made with the possibility of communication with the working cavity of the power a cylinder, and a cavity of a smaller diameter with said passage channel.

2. The coupling according to claim 1, characterized in that at the open end of the spool there are radial grooves that serve to communicate the cavity of large diameter with the cavity of the cylinder.

3. The coupling according to claim 1, characterized in that in the body of the spool at the location of the annular external grooves there are through radial holes.