RU2128299C1

RU2128299C1 - Controllable clutch

Info

Publication number: RU2128299C1
Application number: RU96120377A
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Еремченко
Original assignee: Еремченко Юрий Григорьевич
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1999-03-27
Also published as: WO1998014711A1

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: clutch includes single-row planetary mechanism whose one link is connected with drive shaft and other link of planetary mechanism is connected with driven shaft. One link is used for taking up forces which control clutch operation. Link made in form of gear wheel of internal planetary mechanism and/or link made in form of gear wheel of external planetary mechanism or link made in form of carrier on which satellite gears are freely fitted is twin link. Each part of twin link may take up forces controlling the clutch operation in opposite directions in plane of rotation of parts of twin link. EFFECT: extended field of application of clutch in complex machinery. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, и объект изобретения может быть использован в качестве составного узла в различных механизмах и агрегатах, например, в качестве сцепной муфты в автомобилестроении. The invention relates to the field of mechanical engineering, and the object of the invention can be used as an integral unit in various mechanisms and assemblies, for example, as a coupler in the automotive industry.

Известны конструкции муфт (В.С.Поляков, И.Д.Барбаш. Муфты, Машгиз, 1960, О. А. Ряховский, С.С.Иванов, Справочник по муфтам, Л.: Политехника, 1991). В частности, известна инерционная муфта Кочеткова Б. Ф. (авторское свидетельство СССР, N973986, кл. F 16 H 33/14. 1981). Муфта выполнена на ведомом валу центральное зубчатое колесо, размещенное на ведущем валу водило, несущее на расположенных равномерно по окружности эксцентриковых осях, находящихся в зацеплении с центральным колесом сателлиты с закрепленными на них неуравновешенными грузами. Coupling designs are known (V.S. Polyakov, I.D. Barbash. Couplings, Mashgiz, 1960, O. A. Ryakhovsky, S. S. Ivanov, Coupling manual, L .: Polytechnic, 1991). In particular, the inertial coupling of Kochetkov B.F. is known (USSR copyright certificate, N973986, class F 16 H 33/14. 1981). The clutch is made on a driven shaft by a central gear wheel, placed on a drive shaft, which carries eccentric axes uniformly spaced around the circumference and engaged with the central gear wheel of the satellite with unbalanced loads fixed on them.

Недостатком этого механизма является относительно большие габаритные размеры и соответственно масса, значительные пульсирующие неравномерности в передаче вращательного момента и большие динамические нагрузки. Перечисленные недостатки назовем недостатками первого рода. Недостатки второго рода проявляются при использовании муфты в составе сложных механизмов. Они заключаются в ограниченности функциональных возможностей муфты. Ограниченность вызвана отсутствием, во-первых, звеньев планетарного механизма, через которые можно управлять работой муфты, и, во-вторых, источников сил, необходимых для управления работой муфты и законов иx изменения. В данном случае сателлиты являются единственным местом приложения управляющих работой муфты сил, а источником управляющей силы является механическая энергия инерции неуравновешенных грузов, установленных на сателлитах. The disadvantage of this mechanism is the relatively large overall dimensions and, accordingly, the mass, significant pulsating irregularities in the transmission of torque and large dynamic loads. The listed shortcomings are called first-type flaws. The disadvantages of the second kind are manifested when using the coupling as part of complex mechanisms. They consist in the limited functionality of the coupling. The limitation is caused by the lack of, firstly, the links of the planetary mechanism through which the operation of the coupling can be controlled, and, secondly, the sources of forces necessary to control the operation of the coupling and the laws of their change. In this case, the satellites are the only place of application of the forces controlling the operation of the clutch, and the source of control force is the mechanical energy of inertia of unbalanced loads mounted on the satellites.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является инерционная муфта Кочеткова Б. Ф. (патент РФ N2000500C, кл. F 16 D, 43/14 Бюл. N33-36Б 1993), которая является развитием муфты-аналога. Основой конструкции муфты является планетарный механизм. Муфта содержит установленное на ведомом валу центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями, размещенное на ведомом валу водило, несущие на расположенных равномерно по окружности эксцентриковых осях парные сателлиты с закрепленными на каждом сателлите неуравновешенными относительно их оси инерционными грузами. The closest in technical essence to the claimed object is the inertial coupling Kochetkova B.F. (RF patent N2000500C, class F 16 D, 43/14 Bull. N33-36B 1993), which is the development of an analog coupling. The basis of the coupling design is a planetary gear. The coupling contains a central gear mounted on the driven shaft with internal teeth, a carrier mounted on the driven shaft, bearing paired satellites with inertial loads unbalanced on their axis and mounted on each satellite and mounted uniformly around the circumference of the axle.

Недостатком муфты-прототипа являются недостатки второго рода, указанные для муфты-аналога, а именно отсутствие выбора звеньев планетарного механизма, через которые можно управлять работой муфты, источников сил и закона их измерения для управления работой муфты. The disadvantage of the prototype clutch is the second kind of shortcomings indicated for the analog clutch, namely the lack of choice of planetary gear links through which the operation of the clutch, power sources and the law of their measurement can be controlled to control the clutch operation.

В муфте-прототипе парные сателлиты являются единственно возможным местом приложения управляющих работой муфты сил, источником управляющих сил является механическая энергия инерции неуравновешенных грузов, установленных на сателлитах, и управляющая работой муфты сила и, следовательно, передаваемый муфтой крутящий момент подчиняется закону прямой зависимости от разницы скоростей ведущего и ведомого валов и не может иметь другой закон, который может потребоваться при работе муфты в составе сложного механизма. Все эти недостатки ограничивают функциональные возможности муфты, что в конечном итоге сужает сферу ее применения в составе сложных механизмов. In the clutch prototype, paired satellites are the only possible place for applying the forces controlling the operation of the clutch, the source of control forces is the mechanical energy of inertia of unbalanced loads mounted on the satellites, and the force controlling the operation of the clutch, and therefore the torque transmitted by the clutch, obeys the law of direct dependence on the difference of speeds drive and driven shafts and can not have another law, which may be required when the clutch is part of a complex mechanism. All these disadvantages limit the functionality of the coupling, which ultimately narrows the scope of its application as part of complex mechanisms.

Предлагаемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении сферы применения муфты в составе сложных механизмов за счет появления возможности выбора звеньев планетарного механизма, через которые происходит управление работой муфты, источников управляющих работой муфты сил и законов их изменения во время работы муфты. The present invention ensures the achievement of a technical result, which consists in expanding the scope of application of the coupling as part of complex mechanisms due to the possibility of choosing the links of the planetary mechanism through which the operation of the coupling, the sources controlling the operation of the coupling forces and the laws of their change during the operation of the coupling are controlled.

Указанный технический результат достигается тем, что в управляемой муфте, содержащей однорядный планетарный механизм, одно из звеньев которого связано с ведущим валом, а другое звено планетарного механизма связано с ведомым валом, при этом одно из звеньев выполнено с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил, звено - зубчатое колесо планетарного механизма с внутренним зацеплением, и/или звено - зубчатое колесо планетарного механизма с внешним зацеплением, или звено - водило, на котором свободно посажены сателлиты, выполнено по меньшей мере парным, при этом каждая часть парного звена выполнена с возможностью восприятия управляющих работой муфты сил в противоположных направлениях в плоскости вращения указанных частей парного звена. The specified technical result is achieved by the fact that in a controlled clutch containing a single-row planetary mechanism, one of the links of which is connected to the drive shaft, and the other link of the planetary mechanism is connected to the driven shaft, while one of the links is made with the possibility of perception of the forces controlling the operation of the coupling, link - the gear of the planetary gear mechanism with internal gearing, and / or the link - the gear of the planetary gear mechanism with external gearing, or the link - carrier, on which the satellites are freely mounted, performed at least paired, with each part of the pair of links made with the possibility of perception, controlling the operation of the coupling forces in opposite directions in the plane of rotation of the indicated parts of the pair of links.

Существенные признаки, характеризующие изобретение, обеспечивают расширение сферы применения муфты в составе сложного механизма, так как появляется возможность выбора одного из трех мест приложения управляющих работой муфты сил, появляется возможность широкого выбора управляющих сил самого различного происхождения, производных от механической, тепловой, полевой и других видов энергии. Величины управляющих работой муфты сил могут быть поставлены в зависимость от внутренних или внешних факторов. The essential features characterizing the invention provide an extension of the scope of application of the coupling as part of a complex mechanism, since it becomes possible to choose one of three places of application of the forces controlling the operation of the coupling, there is the possibility of a wide selection of control forces of various origins, derived from mechanical, thermal, field and others types of energy. The magnitude of the forces controlling the operation of the coupling can be made dependent on internal or external factors.

На фиг. 1 изображена управляемая муфта (базовый вариант). В основе ее конструкции лежит однорядный планетарный механизм с основными звеньями a, h и b. Управляемая муфта содержит в себе ведущий вал 1 жестко соединенный сo звеном h, состоящим из водила 3, на котором свободно посажены сателлиты 4, входящие в зацепление со звеном a и звеном b. Звено b выполнено парным из двух не соединенных между собой центральных колес 5 и 6 с внутренним зацеплением, которые жесткими связями посредством втулок 14 и 15 соединены соответственно с дисками 7 и 8. Звено a выполнено также парным, состоящим из двух не соединенных между собой колес 9 и 10 с внешним зацеплением, которые жесткими связями посредством ведомого вала 2 и втулки 13 соединены соответственно с дисками 11 и 12. Диски 7, 8 и 11, 12 введены в схему для наглядности показа мест приложения управляющих работой муфты сил F₁-F₄, необходимой для лучшего понимания работы муфты. В действительности силы F могут прилагаться через соединительные валы и втулки непосредственно к колесам 5, 6 и 9, 10.In FIG. 1 shows a controlled clutch (basic version). Its construction is based on a single-row planetary mechanism with the main links a, h and b. The controlled clutch includes a drive shaft 1 rigidly connected to the link h, consisting of a carrier 3, on which satellites 4 are freely seated, which engage with link a and link b. Link b is made in pairs of two central wheels 5 and 6 not connected to each other with internal gearing, which are rigidly connected by means of bushings 14 and 15 to disks 7 and 8. Link a is also made in pairs, consisting of two wheels 9 not connected to each other and 10 with external gearing, which are rigidly connected by means of the driven shaft 2 and sleeve 13 to the disks 11 and 12, respectively. The disks 7, 8 and 11, 12 are inserted into the circuit to illustrate the places of application of the operation of the clutch forces F ₁ -F ₄ , necessary for better Name of the clutch. In fact, forces F can be applied directly to the wheels 5, 6 and 9, 10 through the connecting shafts and bushings.

Базовая схема муфты, изображенная на фиг.1, имеет частные варианты исполнения:
а) трехзвенная с парным звеном a и парным сателлитом 4, фиг.2;
б) трехзвенная с парным звеном b и парным сателлитом 4, фиг.3;
в) трехзвенная с парным звеном h, фиг.4;
г) двухзвенная с парным звеном a, фиг.5;
д) двухзвенная с парным звеном b, фиг.6.The basic circuit of the coupling depicted in figure 1, has private options:
a) three-link with a pair link a and a pair satellite 4, figure 2;
b) three-link with a paired link b and a paired satellite 4, figure 3;
C) a three-link with a pair link h, figure 4;
g) two-link with a pair link a, figure 5;
d) two-link with a pair link b, Fig.6.

Все перечисленные частные схемы управляемых муфт родственны по конструкционному признаку и по способу управления муфтой, т.к. все они выполнены на основе однорядного планетарного механизма, имеют в своей конструкции как минимум одно парное звено, крутящий момент передается через остановленный относительно оси 0-0 сателлит, управление муфтой проводится приложением сил F в плоскости вращения парного звена в разных направлениях. All of the above particular schemes of controlled couplings are related in terms of design and method of coupling control, since all of them are based on a single-row planetary mechanism, have at least one pair link in their design, the torque is transmitted through the satellite stopped relative to the 0-0 axis, the coupling is controlled by applying forces F in the plane of rotation of the pair link in different directions.

По конструкционным или иным соображениям в каждом варианте исполнения муфты возможно расчленение основных звеньев планетарного механизма не только на две части (парное исполнение), но и на большее число. For structural or other reasons, in each embodiment of the coupling, it is possible to divide the main links of the planetary mechanism not only into two parts (twin execution), but also into a larger number.

Управляемая муфта работает следующим образом. При остановленном ведомом вале 2 ведущий вал 1 вращает водило 3 с сателлитом 4, которые свободно обкатываются вокруг остановленного колеса 9 и соответственно колеса 10, увлекая за собой колеса 5 и 6. Крутящий момент на ведомый вал 2 не передается. Включение муфты и передачу крутящего момента с ведущего вала 1 на ведомый вал 2 проводят: вариант 1 - путем приложения управляемых сил F₁ и F₂ к дискам 11 и 12 в плоскости их вращения в противоположных направлениях. Приложенные усилия через соединительную втулку 13 и вал 2 передается парным колесам 10 и 9 в противоположных направлениях, что препятствует вращению сателлитов 4 вокруг своей оси 0 - 0. При определенных величинах усилий F₁ и F₂ обкатывание сателлитами парных центральных колес прекращается и крутящий момент ведущего вала 1 через водило 3, остановленные сателлиты 4 и парное центральное колесо 9 передается ведомому валу; вариант 2 - путем приложения управляемых сил F₃ и F₄ к дискам 7 и 8 в плоскости их вращения в противоположных направлениях. Под воздействием приложенных сил F₃ и F₄ прекращается вращение сателлитов 4 вокруг оси 0 - 0 и крутящий момент с ведущего вала 1 передается на ведомый вал 2; вариант 3 - одновременным применением первого и второго вариантов.Managed coupling works as follows. When the driven shaft 2 is stopped, the drive shaft 1 rotates the carrier 3 with the satellite 4, which freely run around the stopped wheel 9 and, accordingly, the wheel 10, dragging the wheels 5 and 6. The torque to the driven shaft 2 is not transmitted. The clutch is turned on and the torque is transmitted from the drive shaft 1 to the driven shaft 2: option 1 - by applying controlled forces F ₁ and F ₂ to the disks 11 and 12 in the plane of their rotation in opposite directions. The applied forces through the connecting sleeve 13 and the shaft 2 are transmitted to the paired wheels 10 and 9 in opposite directions, which prevents the rotation of the satellites 4 around its axis 0 - 0. At certain values of the forces F ₁ and F _{2, the} saturation of the paired central wheels by the satellites stops and the drive torque shaft 1 through the carrier 3, stopped satellites 4 and a paired central wheel 9 is transmitted to the driven shaft; option 2 - by applying controlled forces F ₃ and F ₄ to the disks 7 and 8 in the plane of their rotation in opposite directions. Under the influence of the applied forces F ₃ and F _{4, the} rotation of the satellites 4 around the axis 0 - 0 stops and the torque from the drive shaft 1 is transmitted to the driven shaft 2; option 3 - the simultaneous application of the first and second options.

Все варианты включения муфты основываются на том, что под воздействием приложенных к связям сил прекращается вращение сателлитов 4 вокруг оси 0-0 и крутящий момент полностью передается с ведущего вала на ведомый вал. При неполной остановке сателлитов крутящий момент на ведомый вал передается частично. Передаваемый муфтой крутящий момент находится в прямой зависимости от величины управляющих работой муфты сил вплоть до полной остановки сателлитов. All clutch engagement options are based on the fact that, under the influence of the forces applied to the bonds, the rotation of the satellites 4 around the 0-0 axis ceases and the torque is completely transmitted from the drive shaft to the driven shaft. In case of incomplete stop of the satellites, torque is partially transmitted to the driven shaft. The torque transmitted by the clutch is directly dependent on the magnitude of the forces controlling the clutch operation up to the complete stop of the satellites.

Таким образом, с помощью изменения величины управляющих работой муфты сил можно управлять режимом работы муфты, а именно задавать величину передаваемого крутящего момента, скорость нарастания или снижения передаваемого крутящего момента, периодичность включения муфты и т.д. В совокупности с конструкционными достоинствами муфты все это обеспечивает достижение поставленной цели в полном объеме. Более того, муфта принципиально лишена недостатков, свойственным муфтам, а именно, пульсирующих неравномерностей в передаче вращающего момента и больших динамических нагрузок. Thus, by changing the magnitude of the forces controlling the operation of the clutch, it is possible to control the mode of operation of the clutch, namely, to set the magnitude of the transmitted torque, the rate of increase or decrease in the transmitted torque, the frequency of the coupling, etc. Together with the structural advantages of the coupling, all this ensures the achievement of the goal in full. Moreover, the coupling is fundamentally devoid of flaws inherent in the couplings, namely, pulsating irregularities in the transmission of torque and high dynamic loads.

Claims

A controlled clutch containing a single-row planetary mechanism, one of the links of which is connected to the drive shaft, and the other link of the planetary mechanism is connected to the driven shaft, while one of the links is made with the possibility of perceiving forces controlling the operation of the coupling, characterized in that the link is a planetary gear mechanism with internal gearing, and / or link - the gear of the planetary gear with external gearing, or link - carrier, on which the satellites are freely mounted, made at least paired, while Dye pair link part is configured to control the clutch operation perception forces in opposite directions in the plane of rotation of said pair of parts management.