ДЕМПФЕР КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ИЛИ ВРАЩАТЕЛЬНО-УПРУГАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ

Настоящее изобретение имеет отношение к демпферу крутильных колебаний или вращательно-упругой муфте сцепления. Устройство состоит из внешнего корпуса с фланцем и внутренней части, расположенной в корпусе и вращающейся относительно внешнего корпуса, целого ряда промежуточных деталей, расположенных вокруг внутреннего механизма и отделенных друг от друга в окружном направлении так, чтобы образовывать ряд полостей, заполненных демпфирующей средой, целого ряда сборок плоских пружин, каждая сборка имеет одну или несколько плоских пружин, причем упомянутые сборные узлы плоских пружин располагаются в указанных полостях, их внешние торцевые части зацепляются с приемными гнездами, образуемыми между соседними промежуточными деталями, а внутренние торцевые части зацепляются с внутренней частью, также имеется обжимное кольцо, расположенное вокруг промежуточных деталей и сборок плоских пружин для крепления сборных узлов плоских пружин между промежуточными деталями.

Крутящий момент передается от внутреннего устройства на внешний корпус и в обратном направлении, от корпуса на внутренний механизм, через узлы плоских пружин, которые одновременно ограничивают вращение между внутренней деталью и внешним корпусом относительно друг друга. Таким образом, внутренний механизм и внешний корпус могут вибрировать относительно друг друга в окружном направлении муфты сцепления или демпфера. Благодаря этой вращательной вибрации поглощающая среда в полостях смещается, создавая, таким образом, демпфирующий эффект. В муфте сцепления внешний корпус соединен с ведущим валом, а внутренний механизм соединен с ведомым валом. В демпфере же или внутренний механизм, или внешний корпус могут быть соединены с конструкцией, которая требует демпфирования (гашения колебаний).

Демпферы и муфты сцепления этого типа главным образом используются в больших двухтактных и четырехтактных дизельных двигателях и в двигателях внутреннего сгорания для противодействия крутильным колебаниям в трансмиссии. Их внешний диаметр может достигать трех метров.

Демпферы и муфты сцепления этого типа известны, например, из патентных документов DE 1202590 A или DE 3033302 A.

Для обеспечения заданных демпфирующих свойств, узлы плоских пружин должны быть очень точно смонтированы между промежуточными деталями, чтобы правильно зацепляться с внутренней деталью. Кроме того, их поведение при изгибе должно быть приспособлено к требуемой цели применения, что обычно требует индивидуальной станочной обработки плоских пружин. Обычно узлы плоских пружин и промежуточные детали располагаются на фланце и затем крепятся относительно друг друга путем прессования или термоусадки обжимного кольца на внешней окружности узлов плоских пружин и промежуточных деталей для создания прижимного усилия на окружном направлении. Затем этот блок фиксируется на фланце с помощью винтов, соединяющих промежуточные детали с фланцем.

В этой связи, документ DE 1202590 A рекомендует наличие одного или нескольких внутренних колец между обжимным кольцом и узлами плоских пружин с промежуточными деталями. Внутреннее кольцо или кольца имеют наружную окружность, конусообразную в осевом направлении, зацепляющуюся с соответствующей внутренней осевой конусообразной окружностью обжимного кольца. При монтаже сборных узлов плоских пружин и промежуточных деталей во внутреннем кольце наружное обжимное кольцо помещается на внешнюю окружность внутреннего кольца и вжимается на нее в осевом направлении путем стягивания противоположно расположенных фланцев внешнего корпуса относительно друг друга с помощью винтов. Эти винты также крепят промежуточные детали на внешнем корпусе и таким образом позиционируют сборные узлы плоских пружин и промежуточные детали относительно внутренней детали.

Использование дополнительных внутренних колец делает сборку демпфера или муфты сцепления более сложной и трудоемкой. В связи с тем, что узлы плоских пружин и промежуточные детали могут слегка смещаться относительно друг друга, и более того, могут иметь место регулирующие, установочные воздействия деталей относительно друг друга, надлежащее расположение узлов плоских пружин является сложной задачей. Кроме того, установка промежуточных деталей может уменьшить перепускные каналы переливания среды между полостями и таким образом влиять на свойства демпфирования.

В качестве альтернативы, документ DE 3033302 A рекомендует впрессовку ряда клиньев между узлами плоских пружин и промежуточными деталями, в этом случае можно избежать дополнительных внутренних колец и конуса в обжимном кольце.

В обоих случаях узлы плоских пружин зажимаются в окружном направлении, то есть между почти параллельными боковыми стенками промежуточных деталей, чтобы избежать реактивных, противодействующих сил в радиальном направлении.

Настоящее изобретение направлено на создание новой конструкции демпфера крутильных колебаний или вращательно-упругой муфты сцепления вышеуказанного типа при одновременном поддержании точного позиционирования и надежного зажима сборных узлов плоских пружин.

Эта техническая проблема решается демпфером или сцеплением, обладающим особенностями, заявленными в п.1 формулы.

В частности, приемные гнезда, образуемые между соседними промежуточными деталями, и радиально соответствующие им внешние торцевые части узлов плоских пружин радиально (по радиусу) конусообразно сужаются вовнутрь, промежуточные детали формируются, как неотъемлемая часть упомянутого фланца внешнего корпуса, а радиально внешние торцевые части узлов плоских пружин поджимаются по радиусу в упомянутые приемные гнезда указанным обжимным кольцом.

Эта конфигурация упрощает сборку демпфера или сцепления и обеспечивает точное позиционирование узлов плоских пружин. Кроме того, можно получать требуемые свойства демпфирования в узких диапазонах допусков.

За счет формирования промежуточных деталей как целостной части фланца внешнего корпуса, любые регулировочные установочные воздействия ограничиваются узлами плоских пружин и таким образом могут быть существенно уменьшены по сравнению с ранее обсуждавшимися конструкциями, так как, в частности, можно исключить какую-либо установочную регулировку промежуточных деталей.

Узлы плоских пружин радиально поджимаются в приемные гнезда, образуемые между промежуточными деталями, и таким путем надлежащим образом удерживаются на месте. Обжимное кольцо, действующее радиально на эти узлы плоских пружин, может легко компенсировать любые регулировочные установочные воздействия, возникающие в узлах плоских пружин.

Уменьшенное количество деталей облегчает сборку и снижает затраты.

Так как промежуточные детали составляют одно целое с фланцем, то можно избежать применения соответствующих массивных винтов, которые требовались в предыдущей конструкции для передачи крутящего момента, по этой причине фланец можно изготовить с уменьшенной толщиной. Это способствует снижению общего веса демпфера или муфты сцепления и еще более способствует снижению производственных затрат.

Обладающие определенными преимуществами варианты реализации изобретения указаны в следующих патентных заявках.

В предпочтительном варианте исполнения обжимное кольцо разнесено от промежуточных деталей радиальными зазорами. Это обеспечивает надлежащий контакт между внутренней окружностью обжимного кольца и радиальными торцевыми поверхностями узлов плоских пружин.

Еще в одном предпочтительном варианте исполнения обжимное кольцо имеет внутреннюю окружность, зацепляющуюся с внешними концевыми частями узлов плоских пружин, тогда как внутренняя окружность сходит по конусу в осевом направлении, а внешние концевые части узлов плоских пружин имеют соответствующие конусные торцевые поверхности. Обжимное кольцо может, таким образом, устанавливаться непосредственно на сборках плоских пружин после размещения внешних концевых частей последних в приемных гнездах между соседними промежуточными деталями.

Предпочтительно, чтобы обжимное кольцо вжималось в осевом направлении на внешние концевые части сборок плоских пружин.

Однако возможно также формировать обжимное кольцо в качестве неотъемлемой части фланца внешнего корпуса, при этом затраты на сборку могут быть еще более снижены. Узлы плоских пружин могут быть затем вжаты в осевом направлении в упомянутые приемные гнезда, образуемые между соседними промежуточными деталями, которые являются целостными частями упомянутого фланца и ограничены радиально обжимным кольцом, которое также является целостной частью упомянутого фланца.

Еще в одном предпочтительном варианте исполнения внешний корпус включает в себя дополнительный фланец, расположенный напротив первого упомянутого фланца, указанный дополнительный фланец закрепляется на упомянутых промежуточных деталях, выступая при этом радиально, чтобы хотя бы частично перекрывать осевую торцевую поверхность обжимного кольца. Дополнительный фланец закрывает полости демпфера или муфты сцепления и за счет перекрытия обжимного кольца может использоваться для осевого вжатия обжимного кольца на сборные узлы плоских пружин и/или для их крепления.

В другом предпочтительном варианте реализации промежуточные детали были сформированы путем фрезерования как целостные части первого упомянутого фланца.

Кроме того, перепускные каналы перелива среды предпочтительно образовывать между радиальными внутренними концами промежуточных деталей и наружной окружностью внутренней детали. Эти перепускные каналы обеспечивают гидравлические связи между соседними полостями, чтобы вызывать демпфирование, когда демпфирующая среда протекает через них. Это устраняет необходимость отдельного станочного изготовления перепускных каналов, например, через промежуточные детали.

Еще в одном предпочтительном варианте реализации осевые канавки образованы на внутренней детали. Эти канавки зацепляются с внутренними концевыми частями упомянутых узлов плоских пружин шарнирным сочленением, и таким образом допускают относительно большие углы поворота между внутренней деталью и внешним корпусом.

Изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на следующие варианты исполнения, показанные на прилагаемых чертежах.

Фиг.1 показывает схематическое продольное сечение вращательно-упругой муфты сцепления согласно первому варианту реализации изобретения,

Фиг.2 показывает вид в разрезе вращательно-упругого сцепления, изображенного на фиг.1,

Фиг.3 показывает схематическое продольное сечение вращательно-упругого сцепления согласно второму варианту осуществления изобретения, и

Фиг.4 показывает схематическое продольное сечение демпфера крутильных колебаний согласно третьему варианту реализации изобретения.

Фиг.1 и 2 показывают вращательно-упругое сцепление 10 для соединения ведущего вала 1 с ведомым валом 2 для передачи крутящего момента между упомянутыми валами 1 и 2, и для демпфирования вибраций или изменений крутящего момента во время передачи крутящего момента.

Сцепление 10 состоит из внешнего корпуса 11, вращающегося вокруг продольной оси А, и внутренней детали 12, которая расположена внутри внешнего корпуса 11 и вращается вокруг той же продольной оси А относительно внешнего корпуса 11. Внутренняя деталь 12 расположена соосно с внешним корпусом 11.

Внешний корпус 11 включает в себя первый фланец 13 и второй фланец 14, которые расположены напротив друг друга, и оба герметизированы относительно внутренней детали 12.

Внешний корпус 11 и внутренняя деталь 12 радиально разграничивают целый ряд отдельных полостей 15, которые заполнены демпфирующей средой, такой как масло под давлением. Полости 15 расположены последовательно в окружном направлении вокруг внутренней детали 12 и разделены промежуточными деталями 16, которые разнесены друг от друга. Однако соседние полости 13 гидравлически соединены посредством перепускных каналов 17, простирающихся за промежуточные детали 16. Перепускные каналы 17 преимущественно образованы зазорами между радиальными внутренними концевыми частями промежуточных деталей 16 и наружной окружностью внутренней детали 12. Они могут также быть продлены через промежуточные детали 16.

Промежуточные детали 16 образованы как неотъемлемые части первого фланца 13. Они могут быть изготовлены, например, путем фрезерования соответствующих частей первого фланца 13.

Целый ряд сборок плоских пружин 18 расположен в полостях 15, соответственно. Каждая сборка плоских пружин 18 состоит, как минимум, из одной плоской пружины 19 или же может включать несколько плоских пружин 19, расположенных одна над другой в пакете. Плоские пружины 19 предпочтительно изготовлены из пружинной стали, однако возможен любой подходящий материал. Кроме того, плоские пружины 19 могут радиально сходить на конус в направлении их внутренней радиальной концевой части. При необходимости шайбы 20 могут быть расположены между соседними плоскими пружинами 19 в сборном узле плоских пружин 18.

Каждый узел плоских пружин 18 имеет внешнюю концевую часть 21, зацепляющуюся с соответствующим приемным гнездом 22, которое образовано между соседними промежуточными деталями 16. Узел плоских пружин 18 удерживается в соответствующем гнезде 22 за счет сопротивления изгибу или жесткости к изгибу. Другими словами, изгибающий момент, действующий на узел плоских пружин 18 во время работы сцепления, поддерживается и передается в приемное гнездо 22.

Приемные гнезда 22 сужаются на конус радиально вовнутрь. Кроме того, радиально внешние концевые части 21 узлов плоских пружин 18 сужаются конусообразно радиально вовнутрь таким же образом, как и гнезда 22. Соответственно, узлы плоских пружин 18 контактируют с соответствующими частями боковых стенок 24 промежуточных деталей 16 своими радиально внешними концевыми частями 21, но отстоят от этих боковых стенок 24 в нерабочем состоянии. Снаружи гнезд 22 расстояние между сборками плоских пружин 18 и боковыми стенками 24 промежуточных деталей 16 увеличивается в направлении внутренней концевой части 23 соответствующей сборки плоских пружин 18, чтобы обеспечить достаточное пространство для свободного изгиба сборных узлов плоских пружин 18 в окружном направлении сцепления.

Внутренние концевые части 23 сборного узла плоских пружин 18 простираются в осевые канавки 25 на наружной окружности внутренней детали 12. Внутренние концевые части 23 представляют собой свободные концы, которые зацепляются с осевыми канавками 25 шарнирным способом. Другими словами, свободные концы сборных узлов плоских пружин 18 посредством опоры на противоположные бока канавок 25 с нулевым зазором могут перемещаться относительно канавок 25, скользя или перекатываясь, чтобы обеспечить большее угловое смещение, то есть, ограниченное вращение между внутренней деталью 12 и внешним корпусом 11.

При работе такое относительное вращение между внутренней деталью 12 и внешним корпусом 11 заставляет узел плоских пружин изгибаться назад и вперед в окружном направлении муфты сцепления, что в свою очередь вызывает вытеснение демпфирующей среды через перепускные каналы 17, приводящее к эффекту демпфирования (гашения) вибраций.

Узлы плоских пружин 18 удерживаются на месте обжимным кольцом 26, простирающимся вокруг промежуточных деталей 16 и узлов плоских пружин 18. Это обжимное кольцо крепит узлы плоских пружин 18 между промежуточными деталями 16. Точнее говоря, обжимное кольцо 26 поджимает сборные узлы плоских пружин 18 радиально вовнутрь. Соответственно, радиально суженные вовнутрь внешние концевые части 21 узлов плоских пружин 18 вжимаются по радиусу относительно частей боковых стенок промежуточных деталей 16, которые определяют соответствующие приемные гнезда 22 и тем же путем сужаются радиально вовнутрь.

Торцевые поверхности 27 узлов плоских пружин 18 выступают радиально за промежуточные детали, так что обжимное кольцо 26 касается узлов плоских пружин 18, но не промежуточных деталей 16. Обжимное кольцо 26 отделено от промежуточных деталей 16 радиальными зазорами 28.

В первом варианте исполнения на Фиг.1 и 2 обжимное кольцо 26 является отдельным элементом, который должен фиксироваться вокруг узлов плоских пружин 18. Это сплошное (неразрывное) кольцо без прерываний. Обжимное кольцо 26 имеет коническую внутреннюю окружность 29, то есть имеет осевой конус, показанный углом α на Фиг.1. Торцевые поверхности 27 плоских пружин соответственно сужаются на конус.

Во время сборки узлы плоских пружин 18 вставляются в полости 15, так что их внешние концевые части 21 зацепляются с гнездами 22. Впоследствии обжимное кольцо 26 вжимается своей конической внутренней окружностью 29 в осевом направлении на конусные торцевые поверхности 27 узлов плоских пружин для поджима внешних концевых частей 21 узлов плоских пружин 18 в радиальном направлении в соответствующие приемные гнезда 22.

Так как промежуточные детали 16 являются целостной частью первого фланца 13, то на положение узлов плоских пружин 18 никоим образом не влияют какие-либо регулировочные установочные воздействия промежуточных деталей 16, хотя некоторые установочные воздействия могут происходить в самих узлах плоских пружин 18. Однако благодаря устойчивому положению промежуточных деталей 16 можно лучше контролировать такие установочные (настроечные) воздействия, например, путем обеспечения достаточного радиального выступа внешних концевых частей 21 узлов плоских пружин 18 за внешние концы промежуточных деталей 16 и/или путем размещения одной или нескольких шайб 20 между плоскими пружинами 19. Внутренние концевые части 23 узлов плоских пружин 18 могут, таким образом, очень точно зацепляться с осевыми канавками 25 на внешней окружности внутренней детали 12. Кроме того, цельные промежуточные детали 16 обеспечивают хороший контроль размера перепускных каналов 17 между внутренними концами промежуточных деталей 16 и внешней окружностью внутренней детали 12. В результате можно подстраивать демпфирующие свойства муфты сцепления или соответствующего демпфера очень точно и без особых трудностей при сборке.

После установки обжимного кольца 26 вокруг торцевых поверхностей 27 узлов плоских пружин 18, корпус может быть закрыт путем установки второго фланца 14. Второй фланец 14 может быть увеличен (расширен) радиально, чтобы хотя бы частично перекрывать осевую торцевую поверхность обжимного кольца 26. Он может быть закреплен на первом фланце 13 в промежуточных деталях 16 с помощью винтов 30. Уплотнительные кольца 31 между фланцами 13 и 14 и внутренней деталью 12 герметизируют заполненные маслом полости 15 от воздействия внешней среды.

Описанное выше вращательно-упругое сцепление, которое обеспечивает заданную податливость (упругость) при кручении, объединяет преимущества малого количества необходимых отдельных компонентов, простой сборки и точных свойств демпфирования в пределах узкого диапазона допусков. Кроме того, вес сцепления может быть уменьшен, так как фланцы 13 и 14 могут быть сделаны тоньше, чем в обычных сцеплениях.

На Фиг.3 показан второй вариант исполнения, который отличается от первого только обжимным кольцом и способом монтажа узлов плоских пружин между промежуточными деталями. Если только далее не будет указано иное, то сцепление согласно второму варианту исполнения соответствует первому варианту исполнения, поэтому те же ссылочные номера используются для указания сходных компонентов.

Во втором варианте исполнения не только промежуточные детали 16, но также обжимное кольцо 26' сформировано как неотъемлемая часть первого фланца 13 внешнего корпуса 11. Первый фланец 13 снова радиально отделен от промежуточных деталей 16 зазором 32, как показано на Фиг.3. Он имеет коническую внутреннюю окружность 29', конусность которой показана углом сужения (конусности) β на Фиг.3. Коническая форма открывается в сторону второго фланца 14.

Узлы плоских пружин 18 вжимаются в осевом направлении в гнезда 22 между соседними промежуточными деталями 16. Как и в первом варианте исполнения, они имеют торцевые поверхности 27, которые выступают радиально наружу за промежуточные детали 16 для зацепления с конической внутренней окружностью 29' обжимного кольца 26'. За счет вжатия узлов плоских пружин 18 в их приемные гнезда 22, обжимное кольцо 26' слегка расширяется в радиальном направлении и, таким образом, принуждает сужающиеся вовнутрь внешние концевые части 21 узлов плоских пружин 18 вплотную войти в приемные гнезда 22, которые образуются противоположными частями боковых стенок 24 соседних промежуточных деталей 16 и которые имеют соответствующий угол конусного сужения.

Этот вариант реализации позволяет устранить необходимость создания отдельного обжимного кольца. Обжимное кольцо и промежуточные детали могут быть образованы путем фрезерования соответствующих частей фланца 13. Так как эти конструкции предусмотрены на одной и той же стороне первого фланца 13, то они могут быть профилированы или отфрезерованы за одну рабочую операцию.

Первый и второй варианты реализации описывают принцип изобретения в связи с крутильно-упругой муфтой сцепления. Однако также можно применить эти принципы к демпферу крутильных колебаний 40, как показано в примере на Фиг.4. Внутренняя конструкция внешнего корпуса 11 и внутренней детали 12, а также узлов плоских пружин 18 и обжимного кольца 26/26' может быть точно такой же, как в этих вариантах исполнений. Единственное отличие касается внешнего соединения внутренней детали 12 и/или внешнего корпуса 11 с наружными конструкциями. В исполнении, показанном на Фиг.4, внутренняя деталь 12 соединена с деталью, которая требует демпфирования (гашения вибраций), здесь это вал 2. Внешний корпус 11 может свободно поворачиваться вокруг внутренней детали 12 и, таким образом, не соединен с какой-либо внешней конструкцией. В целом, имеется также возможность сочленения демпфера посредством внешнего корпуса 11 с конструкцией, которая требует демпфирования, в таком случае следует обеспечить свободное вращение внутренней детали 12.

Настоящее изобретение было представлено выше с помощью конкретных вариантов выполнения в целях более полного объяснения. Оно, однако, не ограничено этими вариантами реализациями и включает все конфигурации, как они определены в прилагаемых заявках. В частности, можно объединять отдельные функциональные особенности, приведенные выше, даже если они явно не выражены в комбинации или в том же контексте, если это технически возможно и выполнимо.