инерционная муфта

Формула изобретения

1. ИНЕРЦИОННАЯ МУФТА, содержащая 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, отличающаяся тем, что водило выполнено в виде рамки с размещенными на ней в подшипниках соосными радиальными валами, на обращенном к оси муфты конце радиального вала перпендикулярно к нему закреплен инерционный груз в виде маховика, а на другом конце 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.

2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что один из маховиков выполнен с 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.

3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что центральное колесо выполнено в виде обода, жестко соединенного с ведомым валом при помощи промежуточной связи, а рамка с маховиками расположена внутри этого обода.

4. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что вторая часть ведущего вала и ведомый вал установлены коаксиально.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортном машиностроении и станкостроении, в частности в автоматических передачах.

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.

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.

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.

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.

Центральное колесо выполнено в виде обода, жестко соединенного с ведомым валом при помощи промежуточной связи, рамка с маховиками расположена внутри этого обода.

Вторая часть ведущего вала и ведомый вал установлены коаксиально.

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.

На фиг.1 и 2 показано устройство инерционной муфты в двух проекциях.

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.

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.

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.

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.

Инерционная муфта работает следующим образом.

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.