устройство автоматической регулировки зазора в механизме выключения фрикционного сцепления

Формула изобретения

Устройство автоматической регулировки зазора в механизме выключения фрикционного сцепления, содержащее гидравлический цилиндр, корпус которого разделен перегородкой на две полости, в которых размещены поршни, возвратную пружину поршня входной полости, установленную между ним и перегородкой, соединительный канал между полостями с запорным элементом, размещенным на поршне входной полости, рычаг сцепления, связанный с выжимным подшипником и посредством второй возвратной пружины с корпусом, механизм одностороннего хода и устройство разблокировки, закрепленное на перегородке с возможностью взаимодействия с блокировочными шариками упомянутого механизма, при этом поршень входной полости размещен на штоке второго поршня с возможностью связи с ним посредством механизма одностороннего хода, оба поршня выполнены одинаковыми по диаметру, при этом второй поршень кинематически связан с рычагом сцепления, а жесткость возвратной пружины этого рычага меньше жесткости возвратной пружины поршня входной полости, отличающееся тем, что, с целью повышения его безотказности, оно снабжено поджимным упругим элементом механизма одностороннего хода, расположенным между осевым уплотнением поршня входной полости и блокировочными шариками, а на штоке второго поршня на участке их контакта с указанным штоком выполнены по меньшей мере две кольцевые проточки для их размещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, может быть использовано в фрикционных сцеплениях транспортно-тяговых средств для автоматической регулировки зазоров в механизмах их выключения.

Известно устройство автоматической регулировки (установки) зазора в механизме выключения сцепления, содержащее гидравлический цилиндр, корпус которого разделен на две полости, соединительный канал между ними с запорным элементом, размещенным на поршне входной полости, возвратную пружину этого поршня, а также рычаг сцепления, связанный с выжимным подшипником и посредством другой возвратной пружины с корпусом (см. патент ГДР N 150099, кл. F 15 В 15/17, 12.08.81 г.).

При сравнительно простой конструкции данное устройство имеет низкую безотказность. Безотказность свойство объекта непрерывно сохранять способное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки ( см. ГОСТ 27.002-83, с. 2). Наиболее часто сцеплением пользуются, двигаясь с большими скоростями, т. е. при переключении высших передач. В этом случае время на выключение и включение сцепления весьма ограничено (около 0,5.0,7 с), а с использованием автоматизированного переключения передач оно еще меньше. Быстрое включение сцепления вызывает резкое падение давления жидкости во входной полости. Это сопровождается таким же быстрым перемещением поршня с запорным элементом в исходное положение, и соединительный канал перекроется раньше чем, через него перетечет требуемое количество жидкого рабочего тела. Следовательно, величина зазора в механизме выключения будет зависеть от темпа включения сцепления, а при высоком темпе зазор может отсутствовать вообще и сцепление полностью не включится. Таким образом, при высоком (наиболее распространенном) темпе включения сцепления конструкция названного выше устройства не позволяет сохранять его работоспособность, т. е. не исключает возникновения отказов.

Известно устройство автоматической регулировки зазора в муфте сцепления, содержащее гидравлический цилиндр, корпус которого разделен перегородкой на две полости, в которых размещены поршни, возвратную пружину поршня входной полости, установленную между ним и перегородкой, соединительный канал между полостями с запорным элементом, размещенным на поршне входной полости, рычаг сцепления, связанный с выжимным подшипником и посредством возвратной пружины с корпусом, кроме того, оно снабжено механизмом одностороннего хода и устройством разблокировки, закрепленным на перегородке с возможностью взаимодействия с блокировочными шариками упомянутого механизма, при этом поршень входной полости размещен на штоке второго поршня с возможностью связи с ним посредством механизма одностороннего хода, и оба поршня выполнены одинаковыми по диаметру, причем второй поршень кинематически связан с рычагом сцепления, а жесткость возвратной пружины этого рычага меньше жесткости возвратной пружины поршня входной полости (см. авторское свидетельство СССР N 1558720, кл. В 60, К 23/02, 05.07.88).

Данное устройство автоматической регулировки зазора по количеству существенных и косвенных признаков имеет наибольшее сходство с предлагаемой конструкцией.

Однако, согласно изображению конструкции изобретения и описания ее работы, она не обладает достаточной безотказностью, прежде всего по причине технического несовершенства механизма одностороннего хода (одного из основных узлов) и незащищенности его от воздействия окружающей среды.

Так механизм одностороннего хода представлен внутренними (осевыми) конусными поверхностями поршня входной полости цилиндра, гладкоствольным штоком второго поршня и расположенными между ними шариками. В этом случае блокировка (без нее теряется работоспособность устройства в целом) поршня входной полости с названным штоком предполагается только за счет сил трения в рабочих контактных парах (в двух точках соприкосновения шарика с поршнем и штоком). Численные значения этих сил, как известно, будут прямо пропорциональны величинам сил, направленных перпендикулярно к рабочим поверхностям, и коэффициентам Кулоного трения. Применительно к подобным рассматриваемым устройствам упомянутые величины (сил и коэффициента) будут весьма ограниченными и неспособными обеспечить жесткую блокировку поршня входной полости со штоком, на котором он установлен, то есть нестабильность в работе (отказы) данного устройства изначально заложены в конструкции механизма одностороннего хода. Кроме того, полость, в которой происходит включение (выключение) блокировки этого механизма, интенсивно сообщается с атмосферой, не исключается возможность попадания в нее воды, так как при выключении сцепления объем данной полости уменьшается, а при включении увеличивается, всасывая в себя воздух или воду. Попадающая в этом случае на рабочие поверхности влага, а при низких температурах и их обмерзание, резко снижают и без того малые значения коэффициента трения между рабочими парами, тем самым фактически приводят к отказу рассматриваемого устройства.

Целью изобретения является повышение безотказности устройства автоматической регулировки зазора в механизме выключения фрикционного сцепления.

Для достижения этой цели в устройстве автоматической регулировки зазора в механизме выключения фрикционного сцепления корпус гидравлического цилиндра разделен перегородкой на две полости, в которых размещены поршни, выполненные одинаковыми по диаметру, возвратная пружина поршня входной полости установлена между ним и перегородкой, обе полости соединены каналом, имеющим запорный элемент, размещенный на поршне, названным последним, кроме того этот поршень размещен на штоке второго поршня с возможностью связи с ним посредством механизма одностороннего хода, устройство разблокировки данного механизма закреплено на упомянутой выше перегородке, и жесткость возвратной пружины рычага меньше жесткости пружины, размещенной между перегородкой и поршнем входной полости, при этом механизм одностороннего хода оснащен подвижным упругим элементом, расположенным между осевым уплотнением поршня входной полости и блокировочными шариками, а на штоке второго поршня на участке их контакта с этим штоком выполнены как минимум две кольцевые проточки для их (шариков) размещения.

Отличительными признаками изобретения являются следующие: механизм одностороннего хода оснащен поджимным упругим элементом, расположенным между осевым уплотнением поршня входной полости и блокировочными шариками этого механизма, а на штоке второго поршня на участке их контакта с этим штоком выполнены как минимум две кольцевые проточки для их размещения.

Усилием поджимного упругого элемента 16 (см. чертеж) блокировочные шарики 17, опираясь на конусную внутреннюю поверхность поршня 3 входной полости (или втулку 9 устройства разблокировки при выключенном сцеплении) и шток 7 второго поршня, устанавливаются в одной плоскости, перпендикулярной оси названного штока. Этим устраняется возможная (при отсутствии поджимного упругого элемента) неравномерность зазоров между рабочими поверхностями механизма одностороннего хода, что, в свою очередь, обеспечивает односторонность их соприкосновения при блокировке поршня 3 входной полости со штоком 7 второго поршня, увеличивает ее (блокировки) жесткость, особенно тогда, когда шарики 17 разместятся в одной из кольцевых проточек 18, так как в этом случае блокировка будет осуществляться не только силами трения в точках касания шариков 17 со штоком 7, но и значительно большими (по сравнению с упомянутыми) независящими от коэффициента трения (состояния рабочих поверхностей) осевыми силами, действующими в местах контактов шариков 17 с боковой стенкой кольцевой проточки 18. Таким образом, предлагаемые поджимной упругий элемент и кольцевые проточки увеличивают жесткость блокировки поршня входной полости со штоком второго поршня и этим самым повышают безопасность рассматриваемого устройства в целом.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже представлена схема фрикционного сцепления с гидравлическим приводом, оснащенным устройством автоматической регулировки зазора в механизме выключения.

Корпус 1 гидравлического рабочего цилиндра разделен перегородкой 2 на две полости "А" и "В", в которых размещены поршни 3 и 4. Возвратная пружина 5 установлена между поршнем 3 входной полости "А" и перегородкой 2. Обе полости соединены каналом 6, имеющим запорный элемент, размещенный на поршне 3. Поршень 3 размещен на штоке 7 второго поршня 4 с возможностью связи с ним посредством механизма 8 одностороннего хода. Устройство разблокировки 9 данного механизма закреплено на перегородке 2. Жесткость второй возвратной пружины 10 меньше жесткости возвратной пружины 5. Поршень 4 кинематически через шток 11, рычаг 12 связан с муфтой 13 выключения сцепления 14. Входная полость "А" трубопроводом соединена с главным гидроцилиндром 15. Кроме того, механизм 8 одностороннего хода снабжен поджимным упругим элементом 16, расположенным между осевым уплотнением поршня 3 и блокировочными шариками 17, а на штоке 7 второго поршня 4 выполнены как минимум две кольцевые проточки 18 под шарики 17. Номинальному зазору в механизме выключения (зазор между внутренними концами рычагов и подшипником выключения) пропорциональна величина "l" перемещения поршня 3 из исходного положения до момента разблокировки механизма 8 одностороннего хода. Шаг "Р" между кольцевыми проточками выбирается, исходя из конструктивных особенностей, но не должен превышать 0,65l.

Работа привода сцепления совместно с устройством автоматической регулировки зазора поясняется чертежами.

На чертеже показано исходное состояние сцепления, то есть сцепление включено. Педаль сцепления отпущена, давление в подводящей магистрали и в полости "А" рабочего цилиндра отсутствует (либо минимальное). Поршни 3 и 4 занимают крайние левые положения. При этом они сблокированы друг с другом механизмом 8 одностороннего хода. Поршень 3 с использованием усилия пружины 5 через запорный элемент закрывает канал 6, разобщая полости "А" и "Б". Под действием пружины 10 через рычаг 12 муфта 13 выключения сцепления удерживается в крайнем правом положении. Между подшипником и рычагами выключения имеется зазор d.

Выключение сцепления. Рабочая жидкость под давлением подается из главного цилиндра в полость "А" корпуса 1 рабочего цилиндра. Под действием давления рабочей жидкости поршень 3, преодолевая усилие пружины 5, перемещается вправо и открывает канал 6, через который жидкость поступает в полость "Б". При дальнейшем нарастании давления оба поршня продолжают перемещаться вправо и, преодолевая усилие возвратной пружины 10, через шток 11, рычаг 12, перемещают муфту 13 выключения сцепления влево, уменьшая зазор d. В момент соприкосновения подшипника и рычагов выключения сцепления усилие, препятствующее движению штоков 11 и 7, резко возрастает, и они остановятся, а поршень 3 продолжит свое движение и займет крайнее правое положение. При этом с помощью втулки 9 осуществится разблокировка механизма 8 (шарики 17 выкатятся из кольцевой проточки 18). Дальнейшее увеличение давления рабочей жидкости в полости "В" возобновит перемещение поршня 4, и сцепление 14 выключится.

Включение сцепления. При уменьшении давления рабочей жидкости нажимные пружины сцепления 14 через рычаги, подшипник и муфту выключения 13, а также рычаг 12 и шток 11 вызовут перемещение поршня 4 и жестко соединенного с ним штока 7 влево, то есть в сторону остающегося в это время неподвижным поршня 3. В момент отрыва подшипника от рычагов выключения усилие на муфте 13, рычаге 12, штоке 11 и поршне 4 резко падает, а следовательно, также резко упадет давление рабочей жидкости, и поршень 3, частично сместившись влево, с помощью механизма 8 одностороннего хода жестко сблокируется со штоком 7. (Жесткость блокировки достигается в связи с тем, что соединение поршня 3 со штоком 7 осуществляется не только силами трения, то и за счет упора шариков 17 в стенку кольцевой проточки 18). Далее совместное движение поршней 3 и 4 в исходное положение осуществляется усилиями пружин 5 и 10.

Таким образом, оснащение механизма одностороннего хода подвижным упругим элементом, расположенным между осевым уплотнением поршня входной полости и блокировочными шариками, выполненные на штоке второго поршня как минимум двух кольцевых проточек для их размещения придает устройству автоматической регулировки зазора в механизме выключения фрикционного сцепления новые конструктивные особенности, неизвестные из других технических решений. Эти особенности состоят в том, что изменилась форма штока механизма одностороннего хода и в этот механизм включен поджимной упругий элемент, обеспечивающий установку блокировочных шариков в одной плоскости, перпендикулярной оси упомянутого штока, то есть разномерность зазоров и прижимных усилий между рабочими контактными поверхностями, одновременность включения их в работу при блокировке. Наличие кольцевых проточек на штоке практически исключает отрицательное влияние на работоспособность механизма от воздействия на него смазывающих продуктов (влаги, масла и т. п.), то есть уменьшения численного значения коэффициента трения между рабочими поверхностями. Напротив, появляется возможность защитить их от коррозии нанесением слоя смазки. Данное обстоятельство обусловлено тем, что преобладающее значение на работоспособность рассматриваемого узла оказывают не силы трения (как в прототипе), а толкающие силы, действующие в местах контактов блокировочных шариков с боковинами кольцевых проточек, которые предлагается выполнить на штоке второго поршня. Это, в свою очередь, позволит увеличить жесткость блокировки механизма одностороннего хода (без блокировки устройство не способно выполнять функции по своему прямому предназначению), то есть повысить безотказность устройства в целом и, тем самым, достичь цели изобретения.