ДВОЙНОЕ СЦЕПЛЕНИЕ
DOUBLE CLUTCH

Техническое решение относится к трансмиссиям транспортных средств. Оно касается двойного сцепления, применяемого для соединения вала двигателя с валами коробки передач.
Известно двойное сцепление, показанное в заявке США №2016116035, содержащее две многодисковые фрикционные муфты с гидравлическим управлением посредством гидроцилиндров, расположенные последовательно друг за другом, что увеличивает длину двойного сцепления. Более близким аналогом является двойное сцепление, показанное в патенте США №7318512. Оно содержит установленные внутри корпуса концентрично расположенные между собой пакеты фрикционных дисков разного диаметра, гидроцилиндры с поршнями разного диаметра, расположенные последовательно за пакетами фрикционных дисков. Один из этих гидроцилиндров с поршнем и возвратной пружиной установлен вне корпуса сцепления, что увеличивает продольный размер двойного сцепления.
Задача - создание компактного двойного сцепления простой и надежной конструкции, которое удобно встраивать в трансмиссию между двигателем транспортного средства и многоступенчатой коробкой передач, имеющей два первичных вала.
Решение задачи создания компактного двойного сцепления обеспечено тем, что в двойном сцеплении, содержащем корпус, пакеты фрикционных дисков разного диаметра, расположенные концентрично между собой, гидроцилиндры с поршнями разного диаметра, корпус сцепления сделан с боковой стенкой, на которой закреплен обод, окружающий поршень большего диаметра, расположенный напротив пакета фрикционных дисков большего диаметра, боковая стенка корпуса сделана с внешним кольцевым выступом, на котором расположен поршень большего диаметра, и с внутренним кольцевым выступом, окружающим поршень меньшего диаметра, на внешнем кольцевом выступе боковой стенки корпуса сделаны наружный и внутренний зубчатые участки, с наружным зубчатым участком зацеплены поршень большего диаметра и диски, расположенные в пакете большего диаметра, с внутренним зубчатым участком зацеплены диски, расположенные в пакете меньшего диаметра, внутри обода на поршне большего диаметра установлена крышка компенсационной камеры, в цилиндрической стенке поршня большего диаметра в промежутке между его торцевой стенкой и крышкой компенсационной камеры выполнено отверстие, расположенное напротив радиального отверстия, сделанного во внешнем кольцевом выступе боковой стенки корпуса, в котором по разные стороны радиального отверстия установлены два радиальные уплотнения.
Расположение пакетов фрикционных дисков концентрично обеспечивает уменьшение осевого размера сцепления, зацепление дисков обоих пакетов с внешним кольцевым выступом корпуса обеспечивает уменьшение радиального размера сцепления, а зацепление поршня с упомянутым внешним кольцевым выступом способствует уменьшению износа его уплотнительных элементов, который может происходить из-за крутильных колебаний.
В поршне меньшего диаметра установлена цилиндрическая оболочка с боковым опорным участком, окружающая крышку компенсационной камеры. Между крышкой компенсационной камеры и опорным участком оболочки, соприкасающимся с поршнем, установлена пружина. Установка в поршне меньшего диаметра цилиндрической оболочки с боковым опорным участком, окружающей крышку компенсационной камеры, обеспечивает упрощение конструкции двойного сцепления.
Двойное сцепление содержит гаситель крутильных колебаний с маятниковым антивибратором, содержащий дуговые пружины, размещенные между крышками, соединенными с диском ведущего вала сцепления и с ободом. Маятниковый антивибратор содержит маятниковые массы, сделанные в виде пластин, шарнирно соединенных с боковой стенкой корпуса и расположенных по разные ее стороны. Внутренняя пластина антивибратора расположена на боковой стенке корпуса между ее внешним кольцевым выступом и внутренним кольцевым выступом. Пластины установлены на стержнях, расположенных в промежутках между радиальными отверстиями, сделанными в боковой стенке корпуса. Наличие гасителя крутильных колебаний с упомянутым маятниковым антивибратором обеспечивает уменьшение износа уплотнительных элементов поршней гидроцилиндров управления муфтами.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении компактности двойного сцепления и его надежности.
На фигуре 1 показано двойное сцепление, продольный разрез.
На фигуре 2 показаны дуговые пружины гасителя крутильных колебаний, часть изометрического изображения.
На фигуре 3 показана маятниковая масса антивибратора по виду А.
На фигуре 4 показано двойное сцепление в разрезе при его последовательной разборке.
Двойное сцепление, показанное на фигуре 1, содержит муфты 1 и 2 с концентрично расположенными пакетами ведущих дисков 3 и 4 и ведомых фрикционных дисков 5 и 6 разного диаметра. Оно снабжено гасителем 7 крутильных колебаний с маятниковым антивибратором 8, установленным в корпусе 9 сцепления. Корпус 9 сцепления содержит полую ступицу 10 с боковой стенкой 11. Боковая стенка 11 сделана со ступенчатым внешним кольцевым выступом 12 и внутренним кольцевым выступом 13, окружающими внутренний цилиндрический участок 14 ступицы 10. На боковой стенке 11 корпуса 9 установлен маятниковый антивибратор 8. С боковой стенкой 11 корпуса сцепления соединена боковая стенка 15 цилиндрического обода 16, имеющего наружный шлицевой участок 17. С шлицевым участком 17 соединена одна из крышек 18 гасителя 7 крутильных колебаний, имеющая внутренний борт 19. Крышка 18 зафиксирована на ободе 16 от осевого перемещения ее внутренним бортом 19 и упорным кольцом 20, расположенным сбоку стенки 15 обода 16.
С противоположной стороны в крышке 18 (фигура 2) сделаны прорези 21, между краями 22 которых расположены дуговые пружины 23 гасителя 7. В поджатом состоянии дуговые пружины 23 гасителя 7 установлены также в прорезях 24 между их краями 25 в другой крышке 26 гасителя 7. Крышка 26 выполнена с выступами 27, расположенными над прорезями 24 и представляющими собой части наружной торовой поверхности, закрывающими пружины 23 снаружи, образуя для них радиальные упоры.
Крышка 26 (фигура 1) имеет внутренний шлицевой участок 28, с которым соединен диск 29 ведущего вала 30 сцепления. Диск 29 расположен в крышке 26 у ее внутреннего борта 31 и зафиксирован от осевого перемещения упорным кольцом 32. Ведущий вал 30 сцепления связан дуговыми пружинами 23 гасителя 7 крутильных колебаний с внешним кольцевым выступом 12 боковой стенки 11 корпуса сцепления. Внешний кольцевой выступ 12, сделанный на боковой стенке 11 корпуса сцепления, имеет наружный зубчатый участок 33 и внутренний зубчатый участок 34. С наружным зубчатым участком 33 выступа 12 зацеплены ведущие диски 3 сцепления и нажимной участок 35 поршня 36 гидроцилиндра управления муфтой 1, установленного на цилиндрическом участке 37 выступа 12. Ведомые диски 5 муфты 1 зацеплены с внутренним венцом 38 барабана 39, соединяемого с одним из первичных валов 40 коробки передач (не показана). С внутренним зубчатым участком 34 выступа 12 зацеплены ведущие диски 4 муфты 2, расположенные напротив нажимного участка 41 поршня 42 гидроцилиндра управления муфтой 2. Поршень 42 установлен на внутреннем цилиндрическом участке 14 ступицы 10 во внутреннем кольцевом выступе 13. Ведомые диски 6 муфты 2 зацеплены с наружным зубчатым венцом 43 барабана 44, соединяемого с другим первичным валом 45 коробки передач.
В боковой стенке 11 корпуса 9 между внешним и внутренним кольцевыми выступами 12 и 13 сделаны дуговые пазы 46 (фигура 3), равномерно расположенные между радиальными отверстиями 47, сообщенными с камерой 48 гидроцилиндра управления муфтой 1, и между радиальными отверстиями 49, предназначенными для подачи рабочей жидкости в компенсационную камеру 50. В дуговых пазах 46 установлены стержни 51, с которыми шарнирно соединены наружные и внутренние маятниковые массы антивибратора 8, сделанные в виде пластин 52. Стержни 51, на которых установлены пластины 52, расположены в промежутках между радиальными отверстиями 47 и 49, сделанными в боковой стенке 11 корпуса 9. Пластины 52, образующие маятниковые массы, расположены по разные стороны боковой стенки 11 корпуса 9. Внутренняя пластина антивибратора 8 расположена на боковой стенке 11 корпуса 9 между ее внешним кольцевым выступом 12 и внутренним кольцевым выступом 13.
В ободе 16 установлено внутреннее радиальное уплотнение 53, охватывающее поршень 36, который в исходном положении установлен с упором в уступ 54. Уступ 54 сделан на цилиндрическом участке 37 внешнего кольцевого выступа 12. На внешнем выступе 12 установлены два радиальные уплотнения 55, между которыми в выступе 12 выполнены радиальные отверстия 56, расположенные напротив отверстий 57, сделанных в поршне 36 для подачи рабочей жидкости через радиальные отверстия 49 в компенсационную камеру 50. Компенсационная камера 50 закрыта крышкой 58 с наружным и внутренним радиальными уплотнениями 59 и 60 в ней. Крышка 58 зафиксирована от осевого перемещения внутренним упорным кольцом 61, установленным в ободе 16.
В компенсационной камере 50 установлены возвратные пружины 62, расположенные между крышкой 58 и поршнем 36. В поршне 42 гидроцилиндра управления муфтой 2 установлены наружное и внутреннее радиальные уплотнения 63 и 64 его рабочей камеры 65. В поршне 42 установлена цилиндрическая оболочка 66 с боковым опорным участком, окружающая крышку 67 компенсационной камеры 68, содержащую наружное радиальное уплотнение 69. В камере 68 между крышкой 67 и боковым опорным участком оболочки 66 установлена возвратная пружина 70, прижимающая оболочку 66 к поршню 42. Оболочка 66 зафиксирована от осевого перемещения упорным кольцом 71, установленным на внутреннем участке 14 ступицы 10.
Для проведения разборки двойного сцепления его демонтируют из картера 72 коробки передач (не показана) при снятой крышке 73 (фигура 1). Разборку двойного сцепления осуществляют в следующей последовательности (фигура 4). Снимают кольцо 32 и отсоединяют ведущий вал 30 сцепления от крышки 26. Дуговые пружины 23 совместно с крышкой 26 вынимают из прорезей 21 крышки 18. Барабаны 39 и 44 выводят из зацеплений с ведомыми дисками 5 и 6 муфт 1 и 2 соответственно. Снимают кольцо 20 и отсоединяют крышку 18 от корпуса 9 сцепления. Далее разборку корпуса 9 сцепления с элементами управления муфт 1 и 2 производят подетально. Сборку двойного сцепления осуществляют в обратной последовательности.
Двойное сцепление работает при попеременной подаче рабочей жидкости под давлением в камеры 48 и 65 гидроцилиндров муфт 1 и 2 в зависимости от включенной передачи в коробке передач. В момент включения одной из муфт 1 или 2 крутящий момент с ведущего вала 30 передается на крышку 26 и дуговыми пружинами 23 на крышку 18 гасителя 7 крутильных колебаний, соединенную с корпусом 9 сцепления.
Под воздействием возмущающих сил возникают крутильные колебания корпуса 9, вызывающие деформацию дуговых пружин 23 и угловое смещение фрикционных дисков 5 и 6 относительно дисков 3 и 4. Это сопровождается трением между поверхностями предварительно сжатых дисков 3 и 5 в момент включения муфты 1 или трением между поверхностями предварительно сжатых дисков 4 и 6 в момент включения муфты 2. Резкие динамические нагрузки в двойном сцеплении воспринимаются дуговыми пружинами 23, уравновешивающими за счет их упругой деформации крутящий момент и исключающими возникновение резонансных частот в эксплуатационном диапазоне работы двигателя. За счет трения между поверхностями ведущих дисков 3 и 4 и ведомых фрикционных дисков 5 и 6 осуществляется поглощение энергии, подводимой возбуждающим моментом, и уменьшение амплитуды крутильных колебаний за счет последующего рассеивания энергии в окружающую среду в виде тепла. Рабочая жидкость, проходящая между контактирующими поверхностями фрикционных дисков 3, 4, 5 и 6, способствует уменьшению их температуры нагрева, снижению уровня шума и вибраций. При вращении корпуса 9 сцепления и отсутствии крутильных колебаний маятниковые массы антивибратора 8 под действием центробежных сил занимают радиальное положение по отношению к стенке 11 корпуса 9 (фигура 3). Когда же корпус 9 сцепления начинает совершать крутильные колебания, маятниковые массы начинают перемещаться в дуговых пазах 46. Возникающий момент центробежных сил стремится вернуть маятниковые массы в исходное положение, что снижает резонансные колебания во всем диапазоне оборотов двигателя.
При включении муфты 1 поршень 36 перемещается в осевом направлении под воздействием давления рабочей жидкости в камере 48, прижимая друг к другу ведущие диски 3 и ведомые фрикционные диски 5. За счет действия сил трения между ними они начинают вращаться вместе с барабаном 39, передавая тем самым крутящий момент с ведущего вала 30 на входной вал 40 коробки передач. В момент включения муфты 1 при вращении корпуса 9 сцепления в камере 48, заполненной рабочей жидкостью, возникают центробежные силы, воздействующие на поршень 36. Для компенсации этих центробежных сил предусмотрена компенсационная камера 50, также заполненная рабочей жидкостью через радиальные отверстия 49 в боковой стенке 11 ступицы 10 корпуса 9 и радиальные отверстия 56, совмещенные с отверстиями 57 в поршне 36. Возникающие в камере 50 центробежные силы действуют на поршень 36 с обратной стороны, уравновешивая центробежные силы, действующие в противоположном направлении.
При отсутствии давления в камере 48 муфта 1 выключается. Пружины 62, разжимаясь, перемещают поршень 36 в исходное положение до упора в уступ 54, расцепляя ведущие диски 3 и ведомые фрикционные диски 5 муфты 1. Вращение ведомых фрикционных дисков 5 и барабана 39 прекращается, и входной вал 40 коробки передач отсоединяется от ведущего вала 30 двойного сцепления.
При включении муфты 2 поршень 42 перемещается в осевом направлении под воздействием давления рабочей жидкости в камере 65, прижимая друг к другу ведущие диски 4 и ведомые фрикционные диски 6. За счет действия сил трения между ними они начинают вращаться вместе с барабаном 44, передавая тем самым крутящий момент с ведущего вала 30 на входной вал 45 коробки передач. В момент включения муфты 2 при вращении корпуса 9 сцепления в камере 65, заполненной рабочей жидкостью, возникают центробежные силы, воздействующие на поршень 42. Для компенсации этих центробежных сил предусмотрена компенсационная камера 68, также заполненная рабочей жидкостью. Возникающие в камере 68 центробежные силы действуют на поршень 42 с обратной стороны, уравновешивая центробежные силы, действующие в противоположном направлении.
При отсутствии давления в камере 65 муфта 2 выключается. Пружины 70, разжимаясь, перемещают поршень 42 в исходное положение, расцепляя ведущие диски 4 и ведомые фрикционные диски 6 муфты 2. Вращение ведомых фрикционные дисков 6 и барабана 44 прекращается, и входной вал 45 коробки передач отсоединяется от ведущего вала 30 двойного сцепления.
В созданном двойном сцеплении, в котором пакеты фрикционных дисков разного размера расположены концентрично между собой, боковая стенка корпуса выполнена с внешним кольцевым выступом, на котором расположен поршень большего диаметра, и с внутренним кольцевым выступом, окружающим поршень меньшего диаметра, на внешнем кольцевом выступе боковой стенки корпуса сделаны наружный и внутренний зубчатые участки, с наружным зубчатым участком зацеплены поршень большего диаметра и диски, расположенные в пакете большего диаметра, с внутренним зубчатым участком зацеплены диски, расположенные в пакете меньшего диаметра, достигнуто уменьшение продольного и радиального размеров сцепления, что повышает его компактность и надежность.