МУФТА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА С ГАШЕНИЕМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
COUPLING FOR TORQUE TRANSMISSION WITH TORQUE EXTINGUISHED

Настоящее изобретение относится к муфте для передачи крутящего момента с гашением крутильных колебаний, содержащей ступицу муфты, расположенную радиально внутри относительно оси вращения муфты и связанную со стороной ступицы муфты, фланец муфты, расположенный радиально снаружи и связанный со стороной фланца муфты, пружинный узел, посредством которого сторона ступицы и сторона фланца упруго упираются друг в друга в направлении по окружности с передачей крутящего момента, для чего пружинный узел характеризуется наличием по меньшей мере одного пружинного элемента, который упирается в направлении по окружности одним концом в ступицу муфты, а другим концом во фланец муфты, подшипниковый узел, посредством которого сторона ступицы и сторона фланца радиально упираются друг в друга и установлены с возможностью вращения вокруг оси вращения муфты, для чего подшипниковый узел характеризуется наличием по меньшей мере одного подшипника качения, в наружное кольцо которого радиально упирается ступица муфты и внутреннее кольцо которого радиально упирается в шейку подшипника, связанную со стороной фланца, и содержащей фрикционный узел, посредством которого сторона ступицы и сторона фланца функционально соединены друг с другом с фрикционным сцеплением и передачей крутящего момента в направлении по окружности, для чего фрикционный узел характеризуется наличием по меньшей мере одного фрикционного элемента и по меньшей мере одной фрикционной поверхности, которые установлены с предварительным натяжением  относительно друг друга в осевом направлении за счет приложения силы с образованием функционального соединения с фрикционным сцеплением.
Муфта этого типа в целом известна в области двигателестроения и предназначена для передачи крутящего момента с гашением крутильных колебаний в силовой передаче. Известная муфта характеризуется наличием радиально внутренней ступицы муфты и радиально наружного фланца муфты. Фланец муфты и ступица муфты упираются друг в друга в направлении по окружности упругим образом с передачей крутящего момента посредством пружинного узла, и, таким образом, способны к упругому скручиванию относительно друг друга. Для этого пружинный узел характеризуется наличием множества пружин сжатия, которые расположены рядом друг с другом в направлении по окружности и каждая из которых упирается одним концом во фланец муфты, а другим концом в ступицу муфты. Для демпфирования упругого скручивания между ступицей муфты и фланцем муфты предусмотрен фрикционный узел, посредством которого сторона ступицы и сторона фланца соединены друг с другом в направлении по окружности с фрикционным сцеплением и передачей крутящего момента. Для этого фрикционный узел характеризуется наличием по меньшей мере одного фрикционного элемента и по меньшей мере одной фрикционной поверхности, которые поджимаются друг к другу с образованием функционального соединения с фрикционным сцеплением. Кроме того, известная муфта характеризуется наличием подшипникового узла, содержащего подшипник качения. Сторона ступицы и сторона фланца радиально упираются друг в друга посредством подшипникового узла и установлены с возможностью вращения вокруг оси вращения муфты. Для этого подшипниковый узел характеризуется наличием по меньшей мере одного подшипника качения.
Целью настоящего изобретения является предоставление муфты упомянутого в начале типа, которая обеспечивает надежную работу подшипникового узла, и в то же время характеризуется простой конструкцией.
Эта цель достигается за счет предоставления натяжного устройства, связанного с подшипниковым узлом и фрикционным узлом, причем указанное натяжное устройство характеризуется наличием по меньшей мере одного натяжного элемента, посредством которого осуществляется предварительное натяжение в осевом направлении фрикционного узла и по меньшей мере одного подшипника качения посредством приложения силы. В результате применения решения согласно настоящему изобретению происходит предварительное натяжение в осевом направлении по меньшей мере одного подшипника качения, что уменьшает зависящий от допусков зазор в подшипнике качения. Это может способствовать повышению прочности и/или снижению износа подшипника качения и, таким образом, особенно надежной работе подшипникового узла. В настоящем изобретении предлагается натяжное устройство для предварительного натяжения подшипника качения. Поскольку натяжное устройство согласно настоящему изобретению связано как с фрикционным узлом, так и с подшипниковым узлом, по меньшей мере один натяжной элемент служит нескольким функциям. С одной стороны, натяжной элемент действует на фрикционный узел и, тем самым, обеспечивает предварительное натяжение в осевом направлении фрикционного элемента и фрикционной поверхности относительно друг друга. С другой стороны, натяжной элемент действует на подшипник качения. Это позволяет обойтись без отдельных натяжных устройств и/или отдельных натяжных элементов для подшипникового узла и фрикционного узла, и, таким образом, позволяет получить особенно простую конструкцию муфты. Муфта предпочтительно предназначена для передачи крутящего момента между коробкой передач и двигателем в силовой передаче. Ступица муфты может быть предназначена в частности для устойчивого к крутящему моменту соединения с входным валом коробки передач или выходным валом двигателя. Соответственно, фланец муфты может быть предназначен в частности для устойчивого к крутящему моменту соединения с входным фланцем коробки передач или выходным фланцем двигателя. Пружинный узел способствует созданию упругого соединения между стороной фланца и стороной ступицы в направлении по окружности, вследствие чего связанные с началом движения внезапные пиковые значения крутящего момента, которые должны быть переданы, передаются не жестко, и, следовательно, с внезапными пиковыми значениями, а передаются с амортизацией и гашением крутильных колебаний между стороной фланца и стороной ступицы. Для этого сторона ступицы и сторона фланца могут упруго скручиваться относительно друг друга посредством пружинного узла. Пружинный узел обеспечивает по меньшей мере один пружинный элемент для поддержки упругого скручивания между стороной ступицы и стороной фланца. По меньшей мере один пружинный элемент предпочтительно представляет собой пружину сжатия. Пружинный узел предпочтительно характеризуется наличием множества идентичных пружинных элементов, которые разнесены друг от друга в направлении по окружности и каждый из которых упирается одним концом в ступицу муфты, а другим концом во фланец муфты. Этот упор может опосредованным или непосредственным. Подшипниковый узел в частности предназначен для радиальной поддержки между стороной фланца и стороной ступицы. Подшипник качения предпочтительно представляет собой радиальный или радиально-упорный подшипник. Подшипник качения может представлять собой однорядный или многорядный подшипник. В качестве элемента качения подшипник качения может в частности содержать шарики, ролики, игольчатые ролики или бочкообразные ролики. Ступица муфты может опосредованно или непосредственно упираться в наружное кольцо подшипника качения. Аналогично, внутреннее кольцо может опосредованно или непосредственно упираться в шейку подшипника. Фрикционный узел в частности предназначен для демпфирования упругого скручивания между стороной фланца и стороной ступицы. Итоговая кинетическая энергия преобразуется по меньшей мере частично в теплоту трения посредством фрикционного узла. Фрикционный элемент может быть связан со ступицей муфты, и фрикционная поверхность может быть связана с фланцем муфты, или наоборот. Функциональное соединение с фрикционным сцеплением между фрикционным элементом и фрикционной поверхностью является предпочтительно постоянным без возможности переключения в этом отношении. Натяжное устройство предпочтительно постоянно работает, вследствие чего как фрикционный узел, так и подшипник качения постоянно находятся в предварительном натяжении в осевом направлении. Натяжной элемент в частности может содержать упругую пружину, которая может быть реализована, например, в виде спиральной или дисковой пружины. Как к фрикционному узлу, так и к подшипнику качения посредством натяжного элемента прикладывается сила в осевом направлении. В этом случае, натяжной элемент опосредованно или непосредственно может действовать на фрикционный узел и подшипник качения соответственно.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения один конец по меньшей мере одного натяжного элемента обеспечивает приложение первой осевой силы к фрикционному узлу, а другой конец обеспечивает приложение второй осевой силы, которая противоположна первой осевой силе и прикладывается к наружному кольцу и/или внутреннему кольцу по меньшей мере одного подшипника качения. Первая осевая сила может действовать опосредованно или непосредственно на фрикционный элемент или фрикционную поверхность. Вторая осевая сила диаметрально противоположна первой осевой силе и действует на наружное кольцо и/или на внутреннее кольцо для предварительного натяжения подшипника качения и, таким образом, уменьшения зазора в подшипнике. Вторая осевая сила предпочтительно действует опосредованно или непосредственно на наружное кольцо.
Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения фрикционный элемент соединен со ступицей муфты с устойчивостью к крутящему моменту и может быть смещен в осевом направлении относительно ступицы муфты, причем в осевом направлении один конец натяжного элемента действует на заднюю сторону фрикционного элемента, а другой конец действует на наружное кольцо подшипника качения. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения фрикционный элемент соответственно связан со стороной ступицы, при этом фрикционная поверхность связана со стороной фланца. Натяжной элемент действует на заднюю сторону фрикционного элемента, в результате чего он поджимается к фрикционной поверхности в осевом направлении и между стороной ступицы и стороной фланца образуется функциональное соединение с фрикционным сцеплением. Натяжной элемент предпочтительно действует непосредственно на заднюю сторону фрикционного элемента. Другим концом фрикционный элемент предпочтительно действует только опосредованно на наружное кольцо. Для этого натяжной элемент может упираться, например, в ступицу муфты, которая, в свою очередь, упирается в наружное кольцо.
Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения шейка подшипника соединена с фланцем муфты с устойчивостью к крутящему моменту посредством радиальной пластины, проходящей в радиальном направлении, причем фрикционная поверхность расположена на радиальной пластине. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения предлагается более упрощенная конструкция муфты. В этом случае, радиальная пластина преимущественно служит нескольким функциям. С одной стороны, радиальная пластина предназначена для создания устойчивого к крутящему моменту соединения шейки подшипника с фланцем муфты. С другой стороны, радиальная пластина содержит фрикционную поверхность фрикционного узла. В результате, может быть уменьшено количество необходимых компонентов, и может быть получена вышеупомянутая особенно простая конструкция. Радиальная пластина на своей внутренней окружности соединена с шейкой подшипника. В частности, для этого может быть предусмотрено по меньшей мере одно винтовое соединение или сварное соединение. На своей наружной окружности радиальная пластина может быть соединена с фланцем муфты. Альтернативно фланец муфты может быть выполнен непосредственно на радиальной пластине.
Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один натяжной элемент представляет собой дисковую пружину. Этот вариант осуществления настоящего изобретения оказался особенно компактным и особенно надежным. Если предусмотрено более одного натяжного элемента, каждый из натяжных элементов может быть выполнен в виде дисковой пружины, вследствие чего может быть образован пакет дисковых пружин.
Дополнительные преимущества и признаки настоящего изобретения вытекают из формулы изобретения, а также из последующего описания предпочтительного приведенного в качестве примера варианта осуществления настоящего изобретения, который изображен со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показан схематический вид в продольном разрезе варианта осуществления муфты согласно настоящему изобретению.
Как показано на фиг. 1, муфта 1 предназначена для силовой передачи для передачи крутящего момента с гашением крутильных колебаний и содержит ступицу 2 муфты, расположенную радиально внутри относительно оси вращения муфты D, и фланец 3 муфты, расположенный радиально снаружи.
Ступица 2 муфты связана со стороной ступицы N муфты 1 и в данном случае предназначена для устойчивого к крутящему моменту соединения с передаточным входным валом 4 силовой передачи, показанной только схематически. Для этого ступица 2 муфты в данном случае содержит поверхность 5 фланца, которая обращена к передаточному входному валу 4 и которая соединена посредством множества винтовых соединений 6, расположенных рядом друг с другом в направлении по окружности, с поверхностью фланца передаточного входного вала 4, которая не будет подробно описана. Однако такая конструкция ступицы 2 муфты не является обязательной; следует понимать, что она приведена исключительно в качестве примера.
Фланец 3 муфты связан со стороной фланца F муфты 1 и в данном случае предназначен для устойчивого к крутящему моменту соединения с выходным фланцем 7 двигателя в силовой передаче, которая показана только схематически. Для этого фланец 3 муфты в данном случае характеризуется наличием множества сквозных отверстий 8, которые расположены рядом друг с другом в направлении по окружности и которые предназначены для соответствующего создания винтового соединения 9 между фланцем 3 муфты и выходным фланцем 7.
Муфта 1 также характеризуется наличием пружинного узла 10, посредством которого сторона ступицы N и сторона фланца F упруго упираются друг в друга с передачей крутящего момента в направлении по окружности. Для этого пружинный узел 10 в данном случае характеризуется наличием множества пружинных элементов 11, которые расположены рядом друг с другом в направлении по окружности и которые одним концом опосредованно упираются в ступицу 2 муфты, а другим концом опосредованно упираются во фланец 3 муфты, но это не показано подробно.
В данном случае пружинный узел 11 характеризуется наличием обоймы 12, 13 пружины для размещения и удерживания пружинных элементов 11. Обойма 12, 13 пружины характеризуется наличием первой пластины 12 обоймы и второй пластины 13 обоймы. На своей наружной окружности обойма 12, 13 пружины соединена с фланцем 3 муфты с устойчивостью к крутящему моменту посредством винтового соединения 9 и связана со стороной фланца F в этом отношении. Кроме того, пружинный узел 10 в данном случае характеризуется наличием центральной пластины 14, которая расположена в осевом направлении А между первой пластиной 12 обоймы и второй пластиной 13 обоймы и, на своей внутренней окружности, соединена со ступицей 2 муфты с устойчивостью к крутящему моменту. Настоящая конструкция и принцип работы пружинного узла 10 как таковые известны в общих чертах, поэтому их дополнительные подробности не будут описаны далее.
Кроме того, муфта 1 характеризуется наличием подшипникового узла 15, посредством которого сторона ступицы N и сторона 5 фланца радиально упираются друг в друга и установлены с возможностью вращения вокруг оси вращения муфты D. Для этого подшипниковый узел 15 характеризуется наличием подшипника 16 качения с наружным кольцом 17 и внутренним кольцом 18. Ступица 2 муфты упирается в наружное кольцо 17 в радиальном направлении R. Напротив, внутреннее кольцо 18 упирается в радиальном направлении R на шейку 19 подшипника, которая связана со стороной фланца F и соединена с фланцем 3 муфты с устойчивостью к крутящему моменту, что не будет описано подробно. Для этого наружное кольцо 18 установлено вместе с гнездом подшипника ступицы 2 муфты, которое не описано подробно и которое расположено на радиально внутренней поверхности стенки ступицы 2 муфты. В осевом направлении А наружное кольцо 17 соединено с геометрическим замыканием со ступицей 2 муфты посредством осевого стопорного кольца, которое не будет описано подробно. Внутреннее кольцо 18 установлено вместе с гнездом подшипника шейки 19 подшипника, которое не будет описано более подробно, и прикреплено к шейке 19 подшипника в осевом направлении А посредством осевого стопорного кольца 20. В этом отношении наружное кольцо 17 связано со стороной ступицы N, а внутреннее кольцо 18 связано со стороной фланца F.
В данном случае подшипник 16 качения представляет собой радиальный подшипник в виде двухрядного шарикового подшипника с канавками, но это не обязательно. Вместо конструкции, представленной в данном случае, согласно одному варианту осуществления может быть предусмотрен, например, однорядный или многорядный радиально-упорный шариковый подшипник, не показанный на чертеже.
Кроме того, муфта 1 характеризуется наличием фрикционного узла 21, посредством которого сторона ступицы N и сторона фланца F функционально соединены друг с другом с фрикционным сцеплением и передачей крутящего момента в направлении по окружности. Для этого фрикционный узел 21 характеризуется наличием фрикционного элемента 22 и фрикционной поверхности 23, которые установлены с предварительным натяжением относительно друг друга в осевом направлении А за счет приложения силы с образованием функционального соединения с фрикционным сцеплением.
Пружинный узел 10 обеспечивает, что крутящий момент, который должен быть передан между стороной фланца F и стороной ступицы N, не передается внезапно, например, но, вместо этого, передается с амортизацией и упруго в случае неровной работы, связанной с началом движения, и/или пиковых значений крутящего момента. Соответственно, пружинный узел 6 обеспечивает упругое скручивание между стороной фланца F и стороной ступицы N или между фланцем 3 муфты и ступицей 2 муфты.
Фрикционный узел 21 обеспечивает демпфирование при указанной неровной работе и/или пиковых значениях крутящего момента. Для этого, в случае упругого скручивания между стороной фланца F и стороной ступицы N, возникающая кинетическая энергия преобразуется в теплоту трения в результате относительного скользящего перемещения между фрикционным элементом 22 и фрикционной поверхностью 23 в направлении по окружности и рассеивается.
Кроме того, предусматривается натяжное устройство 24, связанное с подшипниковым узлом 15 и фрикционным узлом 21, которое характеризуется наличием по меньшей мере одного натяжного элемента 25, посредством которого осуществляется предварительное натяжение в осевом направлении фрикционного узла 21 и по меньшей мере одного подшипника 16 качения посредством приложения силы.
Предварительное натяжение фрикционного узла 21 между стороной ступицы N и стороной фланца F предназначено для создания функционального соединения с фрикционным сцеплением. Предварительное натяжение подшипника 16 качения предназначено для уменьшения зазора в подшипнике 16 качения. Таким образом, может быть достигнуто повышение прочности и/или снижение износа подшипника 16 качения и, следовательно, особенно надежная работа подшипникового узла 15. Поскольку натяжное устройство 24 связано как с подшипниковым узлом 15, так и с фрикционным узлом 21, необходимое количество компонентов может быть, в частности, уменьшено и может быть получена особенно простая конструкция муфты 1. Например, вместо двух отдельных натяжных элементов или натяжных устройств, одно из которых связано с фрикционным узлом 21, а одно связано с подшипниковым узлом 15, натяжное устройство 24 в данном случае преимущественно служит нескольким функциям.
На одном конце по меньшей мере один натяжной элемент 25 обеспечивает приложение первой осевой силы F1 к фрикционному узлу 21. На другом конце натяжной элемент 25 обеспечивает приложение второй осевой силы F2, которая противоположна первой осевой силе F1 и действует на наружное кольцо 17 подшипника 16 качения в данном случае.
По меньшей мере один натяжной элемент в данном случае представляет собой дисковую пружину 25.
Фрикционный элемент 22 характеризуется наличием фрикционной накладки 26 и держателя 27 фрикционной накладки в данном случае. Фрикционная накладка выполнена в виде кольцевой фрикционной накладки 26, которая прочно соединена с держателем 27 фрикционной накладки. Держатель 27 фрикционной накладки прикреплен к ступице 2 муфты с устойчивостью к крутящему моменту на своей внутренней окружности и с возможностью смещения в осевом направлении А.
По меньшей мере один натяжной элемент 25 действует на заднюю сторону фрикционного элемента 22, которая не показана подробно и которая расположена на держателе 27 фрикционной накладки в данном случае. Для этого в области своей наружной окружности по меньшей мере один натяжной элемент упирается своей торцевой поверхностью в заднюю сторону и, таким образом, поджимает фрикционный элемент 22 в осевом направлении к фрикционной поверхности 23. Напротив, в области своей внутренней окружности по меньшей мере один натяжной элемент 25 прикреплен к ступице 2 муфты в осевом направлении А. Вторая осевая сила F2 опосредованно действует посредством ступицы 2 муфты на наружное кольцо 17 и, таким образом, перемещает его в осевом направлении А, при этом зазор в подшипнике относительно внутреннего кольца 18 уменьшается.
Шейка 19 подшипника функционально соединена с фланцем 3 муфты с устойчивостью к крутящему моменту посредством радиальной пластины 29, проходящей в радиальном направлении R. В данном случае фланец 3 муфты расположен в данном случае на внутренней окружности радиальной пластины 29 и выполнен непосредственно на ней. На своей внутренней окружности радиальная пластина 29 соединена с шейкой 19 подшипника с устойчивостью к крутящему моменту посредством по меньшей мере одного винтового соединения 30. Фрикционная поверхность 23 расположена на радиальной пластине 29. В данном случае фрикционная поверхность 23 образована угловой частью торцевой поверхности, не описанной подробно, радиальной пластины 29, которая обращена к фрикционному элементу 22 в осевом направлении А.