ПОДШИПНИК ВЫКЛЮЧЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ В КОНТАКТЕ С ТАРЕЛЬЧАТОЙ ПРУЖИНОЙ
CLUTCH RELEASE BEARING IN CONTACT WITH PLATE WASHER

Изобретение относится к подшипнику выключения сцепления в контакте с тарельчатой пружиной, при этом подшипник выключения сцепления имеет, по меньшей мере, одну изогнутую и находящуюся на радиальном расстоянии от оси вращения подшипника выключения сцепления упорную поверхность для упора, по меньшей мере, одного конца, по меньшей мере, одного пружинного язычка тарельчатой пружины.
Подшипник выключения сцепления указанного типа описан в DE 3743853 А1. Упорная поверхность выполнена либо на внутреннем кольце, либо на наружном кольце подшипника выключения сцепления. Концы пружинных язычков находятся в контакте с упорной поверхностью. При этом упорная поверхность является проходящей вокруг оси вращения кольцевой поверхностью. В качестве альтернативного решения - на подшипнике выключения сцепления выполнено несколько сегментарных и смежных друг с другом по периметру упорных поверхностей. Когда на подшипнике выключения сцепления выполнено несколько сегментарных упорных поверхностей, как описано в DE 3743853 А1, то между упорными поверхностями предусмотрены, например, ребра для вхождения между пружинными язычками.
При размыкании сцепления окружные упорные поверхности на кольце подшипника выключения сцепления с силой прижимаются к пружинным язычкам, за счет чего пружинные язычки пружинят в осевом направлении. Место контакта, в котором пружинные язычки прилегают к упорной поверхности, смещается при сжимании и разжимании пружин радиально внутрь в направлении оси вращения подшипника выключения сцепления или в радиальном направлении от оси вращения. Место контакта сдвигается также при увеличивающемся износе сцепления.
Поэтому прилегающие к упорной поверхности концы пружинных язычков часто выполняют изогнутыми, так что они выпукло выгнуты к упорной поверхности на подшипнике и при сжимании и разжимании всегда проходят с линейным контактом к часто также выпукло изогнутой в направлении конца пружинного язычка упорной поверхности. Описание примера такой системы подшипника выключения сцепления приведено в DE 3743853 А1.
Однако имеются изготовители сцеплений и транспортных средств, которые по различным причинам применяют тарельчатые пружины, у которых концы пружинных язычков выполнены прямыми. Такая система подшипника выключения сцепления описана в ЕР 01538359 А1. Концы, как правило, находятся в контакте с изогнутой упорной поверхностью. Эти системы подшипника выключения сцепления имеют, как правило, лишь в одной рабочей точке оптимальный линейный контакт, который при сдвиге в радиальном направлении переходит в двухточечный контакт, а при сдвиге в другом радиальном направлении становится все меньше и в конечном итоге становится одноточечным контактом. При приведении в действие сцепления контакт сдвигается в радиальном направлении наружу в одноточечный контакт, а при продвижении вследствие износа сдвигается в двухточечный контакт. Такая минимизация контакта приводит к большим поверхностным давлениям и недопустимо большому износу в месте контакта на поверхностях контакта и соприкосновения. Ниже приводится описание действия контакта в системах подшипника выключения сцепления согласно уровню техники, показанного на фиг.1 и 2.
На фиг.1 схематично показаны соотношения соприкосновения и контакта во время контакта пружинного язычка с системой подшипника выключения сцепления, описанной в ЕР 01538359 А1. В качестве упорной поверхности рассматривается, например, часть боковой поверхности тороидального тела 1. Тороидальное тело 1 упрощенно изображено в виде линий 2 и 3 координатной сетки. Осевой выгиб упорной поверхности представлен линиями 2 координатной сетки. Линии 2 координатной сетки проходят в плоскостях, в которых проходит ось 4 вращения и которые направлены одинаково с осью 4 вращения. Расположенные на периферии изгибы упорной поверхности в плоскостях, через которые ось 4 вращения проходит перпендикулярно, представлены линиями 3 координатной сетки. Контактная поверхность не изогнутого конца пружинного язычка представлена поверхностью 5.
Обозначенная позицией 3.1 боковая поверхность представлена выступающей наиболее далеко в осевом направлении на осевой вершине 3.1 упорной поверхности образующей 3.1. В показанном на фиг.2 продольном разрезе тела вдоль оси 4 вращения образующая 3.1 обозначает точку перегиба (вершину) представленной в продольном разрезе линиями 2 координатной сетки кривизны.
Контакт поверхности 5 с образующей 3.1 на вершине кривизны приводит к оптимальному линейному контакту 6. Описываемая линейным контактом 6 линия показана на фиг.1 изогнутой в соответствии с прохождением образующей 3.1. Когда поверхность 5 проходит по упорной поверхности, опрокидываясь в направлении стрелки 7, то в конечном итоге образуется двухточечный контакт с двумя контактами 8 и 9. Когда поверхность 5 проходит по упорной поверхности, опрокидываясь в направлении стрелки 10, то линейный контакт становится все меньше, пока поверхность 5 и упорная поверхность не будут, наконец, находится в точке 11 в одноточечном контакте.
Поэтому задачей изобретения является создание подшипника выключения сцепления, с помощью которого образуется оптимальный контакт с пружинными язычками, с целью, в частности, уменьшения износа в системе.
Эта задача решена с помощью подшипника выключения сцепления с признаками пункта 1 формулы изобретения и с признаками других зависимых пунктов формулы изобретения.
Подшипник выключения сцепления имеет несколько следующих друг за другом по периферии упорных поверхностей. Упорные поверхности являются либо непосредственно смежными друг с другом и при этом переходят друг в друга на фасках, либо упорные поверхности отделены друг от друга, так что, например, функциональные элементы подшипника выключения сцепления расположены между упорными поверхностями.
Так, в одном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что между, по меньшей мере, двумя следующими друг за другом по периферии упорными поверхностями выполнен осевой реброобразный выступ, при этом осевой выступ предусмотрен для вхождения в имеющийся на периферии промежуток между двумя смежными друг с другом по периферии пружинными язычками. Выступ крышеобразно заострен в осевом направлении.
Тарельчатые пружины имеют любое число пружинных язычков, которые расположены на одинаковом расстоянии друг от друга или распределены по периферии на различных расстояниях друг от друга. Пружинные язычки тарельчатой пружины имеют либо одинаковую друг с другом, либо различную друг от друга форму. С каждой упорной поверхностью предпочтительно сопряжен один из концов, а альтернативно - даже несколько концов пружинного язычка.
Каждая из упорных поверхностей изогнута в проходящих вдоль оси вращения плоскостях, но не в периферическом (окружном) направлении. Упорная поверхность в плоскостях, через которые под прямым углом проходит ось вращения, описывается множеством смежных друг с другом и при этом ориентированных параллельно друг другу прямолинейных образующих. Каждая из образующих проходит тангенциально (по касательной) и прямолинейно ориентированно к соответствующему лежащему в одной из упомянутых плоскостей воображаемому кругу. Ось вращения подшипника выключения сцепления перпендикулярно пересекает круг в его центральной точке.
Упорная поверхность выпукло выгнута к концу и описывается образующими, которые соответствуют, например, по радиусу и форме кривой, эллипсу, или же выпукло выгнута любым другим образом.
В одном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что упорная поверхность описывается, по меньшей мере, одним сегментом наружной боковой поверхности цилиндра. Ось симметрии цилиндра ориентирована тангенциально к воображаемой, проходящей вокруг оси вращения периферической (окружной) линии и проходит параллельно образующим. Параллельное расстояние между осью симметрии и каждой из образующих упорной поверхности предпочтительно составляет, по меньшей мере, 5 мм и соответствует, тем самым, радиусу цилиндра.
Упорные поверхности закреплены либо на внутреннем кольце, либо на наружном кольце подшипника выключения сцепления. При этом упорные поверхности являются неподвижными непосредственно на соответствующем кольце, либо, по меньшей мере, на одной нажимной детали или т.п. В качестве материала для внутреннего кольца, наружного кольца или соответственно для кольцевой нажимной части предпочтительно применяется термически улучшенная сталь C45, CF53, C75 или способная к глубокой вытяжке инструментальная сталь, такая как C80U.
Упорная деталь изготавливается, например, в виде полученной посредством глубокой вытяжки, штамповки или выдавливания части и подвергается затем термической обработке. В качестве альтернативного решения - упорные поверхности снабжены износостойкой, теплостойкой поверхностью с небольшой шероховатостью из твердых покрытий, которые состоят, например, из пластмассы, твердых сплавов или из керамики или соответственно никель-алюминиевых сплавов. Предусмотрены также слои из материалов с торговой маркой “Triondur”, т.е. покрытия на основе хрома, или соответственно слои нитрида хрома. Слои наносятся, например, посредством плазменного напыления, спекания, химического осаждения или с помощью напыления в способах пламенного, электродугового, плазменного или высокоскоростного напыления, или же посредством газообразного напыления с помощью вакуумных или плазменных способов.
Нажимная деталь или любая другая подходящая конструктивная часть выполнена, например, по выбору из пластмассы, твердого металла, из закаленного стального листа или других подходящих материалов или соответственно из любых их комбинаций. Нажимные детали закрепляются с защелкиванием, приклеиваются, привариваются, приливаются (посредством напыления, прилива или т.п.) по выбору на соответствующем кольце подшипника или же закрепляются на кольце подшипника другим подходящим образом с замыканием материала, с геометрическим или силовым замыканием. Возможности крепления состоят, например, в соединении с силовым замыканием посредством прессового соединения, с геометрическим замыканием с помощью соединений с защелкиванием, с замыканием материала с помощью пайки, ультразвукового соединения и горячей штамповки и склеивания.
Альтернативными материалами для нажимных деталей с упорными поверхностями или альтернативно, по меньшей мере, для упорных поверхностей являются термопласты или реактопласты. Предпочтительными термопластами являются, например, стойкие к высоким температурам полиамиды, полиарилэфиркетоны (PEAK). Из области полиамидов предпочтительными являются полиамид 46 (РА 46) или частично ароматические полиамиды, предпочтительно полифталамид (РРА) или полигексаметилентерефталатамид (РА6Т) или соответственно сополимеры, полигексаметиленизофталамид (РА6Т/61) и/или полигексаметиленадипинамид (РА6Т/66, РА6Т/61/66) или полиметилпентаметилентерефталамид (РА6Т/MPMDT) со снижающими трение и износ, а также увеличивающими прочность добавками. В качестве подходящих добавок следует выбирать углеродные волокна и/или арамидные волокна в массовых долях от 1 до 40%, предпочтительно углеродные волокна с массовой долей от 20 до 30%, арамидные волокна с массовой долей от 1 до 15%, а также твердые смазывающие вещества, такие как сульфид молибдена с массовой долей от 1 до 5%, вместе с графитом с массовой долей от 1 до 10%, или альтернативно ему - вместе с политетрафторэтиленом (PTEF) с массовой долей от 1 до 30%, или альтернативно ему - предпочтительно с долей PTEF от 5 до 15 мас.% вместе с полифениленсульфоном (PPSo2, Ceramer) с массовой долей от 1 до 30%, предпочтительно от 1 до 15 мас.% или альтернативно ему.
Упорные поверхности выполняются в кольцах подшипников и нажимных деталях из стального листа предпочтительно на торцевой стороне с помощью обработки давлением.
Твердые сплавы являются предпочтительно карбидами вольфрама или содержащими титан карбидами, которые снабжаются связующими средствами и соответственно спекаются.
Ниже приводится подробное описание изобретения на примерах выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - принцип и различные соотношения соприкосновения в месте контакта пружинного язычка с упорной поверхностью на подшипниках выключения сцепления согласно уровню техники;
фиг.2 - одинаково ориентированный с осью вращения частичный разрез тороидального тела согласно фиг.1;
фиг.3 - геометрические соотношения на упорных поверхностях согласно одному примеру выполнения изобретения;
фиг.4 - продольный разрез вдоль оси вращения подшипника выключения сцепления согласно одному примеру выполнения;
фиг.5 - фрагмент одного примера кольца подшипника, в котором выполнены непосредственно смежные друг с другом по периферии упорные поверхности;
фиг.6 - нажимная деталь с несколькими отделенными друг от друга по периферии с помощью ребер упорными поверхностями на виде спереди;
фиг.7 - продольный разрез нажимной детали по линии VII-VII на фиг.6;
фиг.8 - фрагмент Z из фиг.7 с указанием геометрии одной из упорных поверхностей в увеличенном виде и без соблюдения масштаба;
фиг.9 - частичный фрагмент кольца подшипника с насаженной нажимной деталью;
фиг.10 - другой фрагмент кольца подшипника с насаженной нажимной деталью;
фиг.11 - фрагмент кольца подшипника с насаженной нажимной частью в разрезе;
фиг.12 - фрагмент разреза вдоль внутреннего кольца, согласно другому примеру выполнения, на котором непосредственно образованы упорные поверхности;
фиг.13 - фрагмент разреза изготовленного посредством холодной деформации внутреннего кольца с изготовленными штамповкой упорными поверхностями.
Описание фиг.1 и 2 приведено в разделе «уровень техники».
На фиг.3 схематично показаны на одном примере геометрические соотношения упорной поверхности 12. Упорная поверхность 12 является частичной поверхностью цилиндра 13. Ось 18 симметрии цилиндра 13 пересекает в точке 18а пересечения по касательной окружную линию 19 круга 14 или соответственно круговой плоскости 14. Ось 15 вращения не изображенного подшипника выключения сцепления проходит через круговую плоскость 14 в центральной точке 16 круга 14. Упорная поверхность 12 описывается множеством образующих 17 и изогнута в плоскостях, которые имеют одинаковое направление с осью 15 вращения. Образующие 17 упорной поверхности 12 ориентированы параллельно друг другу и оси 18 симметрии цилиндра 13 и, тем самым, параллельно друг другу в плоскости чертежа. Поскольку упорная поверхность 12 является частичной поверхностью цилиндра 13, то радиус R цилиндра является также одинаковым расстоянием всех образующих 17 до оси 18 симметрии.
В качестве альтернативного решения - расстояние между соответствующей образующей и занимающей одинаковое по положению относительно оси симметрии воображаемой осью становится в противоположность указанному выше выполнению тем больше, чем дальше удаляется соответствующая образующая от линии 20 вершины. В качестве альтернативного решения - на выполненных в виде кулачков упорных поверхностях это расстояние становится тем меньше, чем дальше удаляется соответствующая образующая от линии вершины.
На фиг.4 показан подшипник 21 выключения сцепления, состоящий из наружного кольца 22, внутреннего кольца 23, шариков 24 в сепараторе 25 и направляющей и центрирующей гильзы корпуса 26 подшипника. Внутреннее кольцо 23 имеет на отогнутом радиально вниз с помощью холодной деформации борту 27 упорные поверхности 28. Упорные поверхности 28 выполнены в борту 27 с помощью штамповки. В качестве альтернативного решения к указанному выше варианту выполнения - соответствующие упорные поверхности могут быть также образованы на направляющей и центрирующей гильзе.
На фиг.5 показано кольцо 29 подшипника, внутреннее кольцо или наружное кольцо, на котором отштампованы упорные поверхности 30 подшипника выключения сцепления, согласно изобретению, которые расположены непосредственно смежно друг с другом и на фасках 31 переходят друг в друга.
На фиг.6 и 7 показана выполненная в виде кольца нажимная деталь 32 с расположенными по периферии на расстоянии друг от друга упорными поверхностями 33. Образующие упорных поверхностей 33 ориентированы тангенциально. Между упорными поверхностями 33 образованы осевые выступы 34, которые крышеобразно заострены на концах.
На фиг.8 показана кривизна 35 упорной поверхности 33 в ориентированной параллельно оси 4 вращения плоскости, в данном случае плоскости фиг.8. Кривизна 35 описывается радиусом R. Образующие перпендикулярной плоскости чертежа плоскости ориентированы прямолинейно без кривизны. Нажимная деталь 32 закреплена на торцевой стороне на внутреннем или наружном кольце с помощью приклеивания или сварки.
На фиг.9 показан пример выполнения внутреннего кольца 36 с нажимной деталью 37. Нажимная деталь имеет несколько упорных поверхностей 33 и жестко напрессована и/или наклеена на внутреннее кольцо 36.
На фиг.10 показан контакт конца 39, изображенного лишь частично, пружинного язычка 40 с упорной поверхностью 33. Пружинные язычки 40 или соответственно их концы 39 находятся в конечном положении радиально внутри или радиально снаружи в линейных контактах 41 или соответственно 42 с упорной поверхностью 33. Концы 39 в конечных положениях прогибаются соответственно под углом α любой величины. Нажимная деталь α предпочтительно составляет 7-8°. Упор 43 с упорными поверхностями 33 сварены с внутренним кольцом 44.
На фиг.11 показан фрагмент внутреннего кольца 44, на котором нажимная деталь 46 установлена с защелкиванием и удерживается с помощью, по меньшей мере, одного защелкивающегося элемента 38. Защелкивающийся элемент 38 является, например, защелкивающимся бортом, или же защелкивающиеся элементы являются защелкивающимися выступами. В качестве альтернативного решения - нажимная деталь 46 получена напылением.
На фиг.12 и 13 показаны внутренние кольца 47 и 48, на материале которых образованы упорные поверхности 33 непосредственно на радиальном борту 49 и 50. Кроме того, внутреннее кольцо 47 имеет выполненные с внутренним кольцом 47 за одно целое осевые выступы 51 для вхождения с геометрическим замыканием между пружинными язычками тарельчатой пружины. Внутреннее кольцо 48 представляет собой полученную обработкой давлением деталь, которая изготовлена, например, с помощью комбинации способов глубокой вытяжки, штамповки и/или роликового полирования, а также тиснения.
Перечень позиций
1. Тороидальное тело
2. Линия координатной сетки
3. Линия координатной сетки
3а. Образующая
4. Ось вращения
5. Поверхность
6. Линейный контакт
7. Стрелка
8. Контакт
9. Контакт
10. Стрелка
11. Точка
12. Упорная поверхность
13. Цилиндр
14. Круг/плоскость круга
15. Ось вращения
16. Средняя точка
17. Образующая
18. Ось симметрии
18а. Точка пересечения
19. Периферическая (окружность) линия
20. Линия вершины
21. Подшипник выключения сцепления
22. Наружное кольцо
23. Внутреннее кольцо
24. Шарики
25. Сепаратор подшипника
26. Корпус подшипника выключения сцепления
27. Борт
28. Упорная поверхность
29. Кольцо подшипника
30. Упорная поверхность
31. Фаска
32. Нажимная деталь
33. Упорная поверхность
34. Выступ
35. Кривизна
36. Внутреннее кольцо
37. Нажимная деталь
38. Защелкивающийся элемент
39. Конец пружинного язычка
40. Пружинный язычок
41. Линейный контакт
42. Линейный контакт
43. Нажимная деталь
44. Внутреннее кольцо
45. Внутреннее кольцо
46. Нажимная деталь
47. Внутреннее кольцо
48. Внутреннее кольцо
49. Радиальный борт
50. Радиальный борт
51. Выступ