Маховик зі здвоєними масами

1 Ма ховик со сдвоенными массами, содер жащий две соосные массы, установленные с воз можностью проворачиваться относительно друг друга , и несколько соединяющи х массы шарнир ных ме ханизмов, каждый из которы х имее т пер вый рычаг, шарнирно соединенный осью с одной массой, второй рычаг, шарнирно соединенный о сью с др угой массой , и о сь , шарни рно соеди няющую оба рыча га, отличающийся тем, что, по крайней мере, одно шарнирное соединение рыча га с соо тве тствующей массой содержи т упр угие средства для регулирования про ворота масс о т носительно друг друга 2 Ма ховик со сдвоенными массами по п 1, отли чающийс я тем, что упр угие средства окружают ось шарнирного соединения 3 Ма ховик со сдвоенными массами по п 1 или 2, отличающийся тем, что упр угие средства выпол нены из эластомерного материала 4 Ма ховик со сдвоенными массами по п 1 или 2, отличающийся тем, что упр угие средства выпол нены в виде пружины 5 Ма хо вик со сдвоенными массами по пп 1-4 , отличающийся тем, что упр угие средства выпол нены с возможностью скручивания 6 Ма хо вик со сдвоенными массами по п 5, отли чающийся тем, что упр угие средства выполнены с возможностью сжатия 7 Ма ховик со сдвоенными массами по одному из предыдущи х пунктов, отличающийся тем, что каждый шарнирный механизм выполнен таким образом, что при провора чи вании масс о тноси тельно друг др уга ось, соединяющая с соответст вующей массой пер вый рыча г, и ось, со единяю щая пер вый и второ й ры ча ги , мо гут устанавли ва ться в одн ой п лоскости с ра диальной плоско стью маховика, а упругие средства закреплены на оси, соединяющей с соответствующей массой второй рычаг 8 Ма ховик со сдвоенными массами по одному из пп 1-3 или 5-7, отл ичающийся тем, что упр угие средства выполнены в виде узло в кр учения , со стоящи х из эластомерного материала, закреплен ного между двумя проворачивающимися относи тельно друг друга элементами 9 Ма ховик со сдвоенными массами по п 8, отли чающийся тем, что проворачивающиеся относи тельно друг др уга элементы расположены на рас стоянии друг о т др уга в радиальном направлении по отношению к оси соответствующего шарнирно го соединения с обеспечением радиального сдви гающего воздействия на эластомерный материал во время проворачивания масс относительно друг Друга 10 Ма хо вик со сдвоенными массами по п 8 , от личающийся тем, что проворачивающиеся отно сительно др уг др уга элементы расположены на расстоянии друг от друга в направлении оси соот ветствующе го шарнирного соединения с обеспе чением осевого сдвигающего воздействия на эла стомерный материал во время проворачивания масс относительно друг др уга 11 Ма хо вик со сдвоенными массами по пп 8-Ю, отлича ющийся тем, что один из проворачиваю щи хся о тноси тельно др уг др уга элементо в я вля ется ча стью о си соответствующе го шарнирного соединения 12 Ма ховик со сдвоенными массами по пп 8-11, отлича ющийся тем, что один из проворачиваю щи хся о тноси тельно др уг др уга элементо в я вля ется частью соответствующего первого или второ го рычага 13 Ма ховик со сдвоенными массами по пп 8-11, отлича ющийся тем, что один из проворачиваю щи хся относительно друг др уга элементов контак тир ует с опор ными по вер хно стями связанно го с ним рычага для передачи крутя щего момента ме жду узлом кручения и рычагом 14 Ма хо вик со сдвоенными массами по пп 8-10 или 12 отличающийся тем, что один из провора чивающи хся о тноси тельно др уг др уга элементо в контактир ует с опорными повер хностями дета ли соответствующего шарнирного соединения с обеспечением возможности проворачивания отно сительно оси этого шарнирного соединения см о СО" О о о со 28009 15 Ма хо вик со сдвоенными массами по п . 8 , от личающийся тем, что он выполнен с возможно стью сжатия части эла стомерного материала по сле того, как проворачивающие ся относи тельно друг др уга элементы провернулись на определен ную величину. 16 Ма хо вик со сдвоенными массами по п 15, о т личающийся тем , что сжатие эла стомерного ма териала создает силу трения для про тиводей ст вия проворачиванию масс маховика относительно друг друга. 17. Ма ховик со сдвоенными массами по п. 16, от личающийся тем, что он содержит фрикционный башмак , на ко торый воздействуе т сжатая часть эластомерного материала и который установлен с возможностью ограниченного кругово го переме щения о тно сите льно обеи х масс для допо лни тельного сжатия эластомерного материала. 18 Маховик со сдвоенными массами по п. 10, отличающийся тем, что прикрепленные к проворачивающимся относительно друг друга элементам поверхности эластомерного материала находятся друг к др угу ближе в расположенной ближе к центр у части эластомерного материала, чем в его части, расположенной в радиальном направлении дальше от центра. 19. Ма ховик со сдвоенными массами по п. 10 или 18, отличающийся тем, что для уменьшения воз можности отслаивания эластомерного материала от про ворачи вающи хся о тносите льно др уг др уга элемен то в напряжения в области о ткры ты х по верхностей эластомерного материала меньше среднего напряжения в эластомерном материале. 20. Ма ховик со сдвоенными массами по п. 19, от личающийся тем, что угол между прикрепленны ми к проворачивающимся относительно друг друга элементам поверхностями эластомерного мате риала в ча сти эластомерного материала , ра спо ложенной ближе к его центру, меньше угла между ними в части эластомерного материала, располо женной в радиальном направлении дальше о т центра. 21 Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х пунктов, отл ичающийся тем, что при нахождении каждого рычага в его геометрически нейтральном положении, то есть, когда шарнирное соединение рычага с соответствующей массой маховика и ось, соединяющая рычаги, находятся е одной плоскости с радиальной плоскостью маховика, упругие средства не смещают связанный с ними рычаг ни в одном из направлений проворота. 22. Ма ховик со сдвоенными массами по пп. 1-20, отличающийся тем, что при нахождении каждого рычага в его геометрически нейтральном положении упругие средства смещают связанный с ними рычаг в одном направлении проворота 23 Маховик со сдвоенными массами по пп. 1-20, отличающийся тем, что при нахождении каждого рычага в его геометрически нейтральном положении упругие средства смещают связанный с ними рычаг в другом направлении проворота 24. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х пунктов, отличающийся тем, что центробежно нейтральное положение каждого рычага, то есть положение, которое принимает рычаг, когда ма ховик вра щается, но не передает вращательный момент, и проворот масс маховика относительно друг друга не ограничен опорными поверхностями ни в прямом, ни в обратном направлениях, не совпадает с геометрически нейтральным положением. 25. Ма хо вик со сдвоенными массами по любом у из предыдущи х пунктов, отличающийся тем, что при нахождении каждого рычага в его центробежно нейтральном положении упругие средства не смещают связанный с ними рычаг ни в одном из направлений проворота 26 Ма ховик со сдвоенными массами по любом у из пп. 1-24, отличающийся тем, что при нахождении каждого рычага в е го центробежно нейтральном положении упругие средства смещают связанный с ними рычаг в одном направлении проворота. 27. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из пп. 1-26, отли чающийся тем, что при на хожде нии каждого рычага в его центробежно нейтраль ном положении упр угие средства сме щают свя занный с ними рыча г в др угом направлении лроворота. 28. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х п унктов, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью регулирования про ворачивания масс относительно друг др уга после того , как произойдет проворачивание масс на оп ределенную величину. 29. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х п унктов, отлича ющийся тем, что он содержит несколько упр уги х средств и все они имеют одинаковые характеристики. 30 Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из пп 1-28, отлича ющийся тем, что он содержит несколько упруги х средств и не все они имеют одинаковые характеристики. 31. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х п унктов, отличающийся тем, что одна из масс состоит из корпуса и расположенной н а неко то ром ра сстоян ии о т н е го в о се вом на правлении крышки, которая прикреплена к нему с помощью крепежных деталей, каждая из которых является частью оси шарнирного соединения ли бо первого, либо второго рычага 32. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х п унктов, отличающийся тем, что одна из масс состоит из корпуса и расположенной на н еко тором ра сстоянии о т н е го в осе вом н а правлении крышки, которая прикреплена к нему с помощью крепежных деталей, каждая из которых закрепляет между корпусом и крышкой соответст вующий узел кручения. 33. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х п унктов, отличающийся тем, что для обеспечения компактности маховика в осевом направлен ии н екоторые из ры ча гов имеют уча сток, изогнутый в осевом направлении. 34. Ма хо вик со сдвоенными массами по любому из предыдущи х п унктов, отличающийся тем, что опорные поверхности одной массы контактируют с опорными поверхностями другой массы для обес печения прекращения их проворачивания относи тельно друг др уга и передачи др уг др угу момента вращения 35. Ма ховик со сдвоенными массами по п. 34, от лича ющийс я тем , что кон такт между опорными 28009 повер хно стями прои схо ди т до того , как ось , соединяющая рычаги, и шарнирные соединения рычагов с массами окажутся в одной плоскости 36. Ма хо вик со сдвоенными массами по п . 5 или любому предыдущему пункту, зависящему от п. 5, отличающийся тем, что крутя щий момент между первой и второй массами передается через эластомерный материал узлов кручения. Изобретение относится к конструкции маховика со сдвоенными массами, предназначенного для передачи крутяще го момента от двигателя на коробку передач Известен ма хо вик со сдвоенными массами (см патент Великобритании 2254906, F16D 3/10, 1992) Он содержит две соосные массы, установленные с возможностью проворачиваться относительно друг друга, и несколько соединяющих массы шарнирных механизмов, каждый из которых имеет первый рычаг, шарнирно соединенный осью с одной массой, второй рычаг, шарнирно соединенный осью с другой массой, и ось, шарнирно соединяющую оба рычага, Ма ховик снабжен фрикционным демпфирующим устройством На рычагах шарнирных механизмов выполнены смягчающие накладки Этот маховик разработан для поглощения или компенсации вибраций при вращении, которые могут возникнуть в узле трансмиссии транспортного средства. Однако он не в одинаковой мере выполняет эту функцию при разных условиях применения, поэтому для каждых конкретных условий применения необходимо проектировать и изготавливать несколько разных деталей маховика. В основу изобретения поставлена задача разработать маховик, в котором была бы обеспечена возможность получения разных условий жесткости при кручении с помощью одних и те х же или аналогичных де талей маховика, сэкономив при этом на проектировании и изготовлении разных деталей маховика для разных условий применения. Эта задача решается тем, что в ма ховике со сдвоенными массами, содержащем две соосные массы, установленные с возможностью проворачиваться относительно друг друга, и несколько соединяющих массы шарнирных механизмов, каждый из которых имеет первый рычаг, шарнирно соединенный осью с одной массой, второй рычаг, шарнирно соединенный осью с другой массой, и ось, шарнирно соединяющую оба рычага, согласно изобретению по крайней мере одно шарнирное соединение рычага с соответствующей массой содержит упругие средства для регулирования проворота масс относительно друг друга. Упругие средства регулируют проворачивание масс маховика относительно друг друга. Они подвергаются скручиванию в радиальном или осевом направлении. К упругим средствам непосредственно присоединен один из рычагов. Упругие средства выполнены из эластомерного материала или в виде пружины Варианты выполнения изобретения показаны на чертежах, где: Фиг. 1 - Осе вой вид маховика в его геометрически нейтральном положении в направлении В, показанном на фиг. 3; Фиг 2 - Вид в перспективе узла кручения в разобранном виде и связанных с ним рычагов, Фиг 3 - Радиальное сечение по линии X - X на фи г 1, Фиг 4 - Части чный осевой вид в направлении В на фиг. 4; Фиг. 5 - График зависимости относительного отклонения масс маховика от крутящего момента маховика при использовании различных узлов кручения в маховике, показанном на фиг. 1, Фиг. 6 - График зависимости относительного отклонения масс маховика от крутящего момента маховика при использовании в маховике, показанном на фиг 1, различных рычагов для различных скоростей вращения (линии Ь, Ы, Ь2, ЬЗ, Ь4 представляют соответственно скорости вращения маховика 800, 1600, 2400, 3200, 4000 об/мин), Фиг 7 - График зависимости относительного отклонения масс маховика от крутящего момента маховика, показанного на фиг. 1, в одной модификации, при различных скоростях вращения (с, с1, с2, сЗ, с4 представляют соответственно скорости вр а ще н ия м а хо вик а 8 00 , 1 60 0 , 2 40 0 , 32 00 , 4000 об/мин), Фиг 8 - График зависимости относительного отклонения масс маховика от крутящего момента маховика, показанного на фиг 1, в другой модификации, при различных скоростях вращения (линии f, f1, f2, f3, f4 представляют соответственно скорости вра щения махо вика 800, 1600, 2400 , 3200, 4000 об/мин), Фиг. 9 - Осевой вид в том же направлении, что и на фиг. 1, второго варианта выполнения маховика Фиг. 10 - График зависимости относительного отклонения масс маховика от крутящего момента маховика при использовании в маховике, показанном на фиг 9, различных рычагов при различных скоростях вращения (линии g, g1, д2, дЗ, д4 представляют соответственно скорости вращения маховика 800, 1Є00, 2400, 3200, 4000 об/мин), Фиг 11 - График зависимости относительного отклонения масс маховика от крутящего момента маховика, показанного на фиг 9, при различных скоростях вра щения (линии Н, Н1, Н2, НЗ, Н4 представляют соответственно скорости вращения маховика 800, 1600, 2400, 3200, 4000 об/мин), Фиг. 12 - Радиальное сечение в том же направлении, что и на фиг. 3, третьего варианта выполнения маховика. Фиг 13 - Осевой вид в направлении D на фиг. 14 четвертого варианта выполнения маховика, Фиг 14 - Радиальное сечение по линии Y - Y на фи г 13 , Фиг 15 - Вид в перспективе узла кручения, используемого в маховиках по фиг 13 и 14, в разобранном виде и связанных с ним деталей; 28009 Фиг 16 - Осевой вид еще одного варианта выполнения узла кручения, который может быть использован в маховике по фиг. 13 и 14. Фиг 17 - Ви д узла кр учения, показанного на фиг. 16, в направлении стрелки С. Фиг. 18 - Радиальное сечение еще одного варианта выполнения узла кручения, который может быть использован в маховике по фиг. 13 и 14, Фиг 19 - Осевой вид с частичным разрезом маховика в геометрически нейтральном положении при использовании третьего варианта выполнения узла кручения, Фиг 20 - Ма ховик, показанный на фиг 19, в режиме полного привода. На Фиг 1 и 3 показан маховик со спаренными массами 1, который содержит две массы 2 и 3. Одна из масс маховика 2 закреплена на коленчатом валу (не показан) двигателя внутреннего сгорания с помощью центральной ступицы 4 и болтов 5. В работе муфта сцепления (не показана) входит в сцепление со второй массой ма ховика З, В ре жиме привода и торможения двига телем махо вик 1 вра щается в направлении против часовой стрелки, как видно из Фиг. 1, что и показано стрел кой А. Масса 2 имеет центральную ступиц у 4, корпус 6, крышку 7 и стартерное кольцо 8, которое при варено к корпусу 6. К ступице 4 заклепками 9 при креплена пластина 10, удерживающая подшипник 11, на котором установлена вторая масса 3 махо вика . Вторая масса 3 ма хо вика включа ет п ли ту маховика 12 с вне шней поддерживающей под шипник пластиной 13 и шарнирной плитой 14, ко торые прикреплены к плите 12 заклепками 15 Относительное проворачивание двух масс 2 и 3 маховика регулируется множеством шарнирных механизмов 16, множеством узлов кручения 17 и с помощью фрикционного демпфирующего устройства 18. В варианте, показанном на Фиг 1, имеется шесть шарнирных механизмов 16, но их число может меняться, чтобы удовлетворять любому другому варианту. Каждый шарнирный механизм 16 имеет первый рычаг 19, шарнирно закрепленный на оси между центральной частью 20 массы 3 маховика и шарнирной плитой 14 на подшипнике скольжения 21 с помощью оси 22, и второй рычаг 23, шарнирно установленный на массе 2 с помощью оси 24 посредством узла кручения 17. Два рычага 19 и 23 соединены друг с другом с помощью третьей оси 25 Как видно из Фиг 1, ось 22 установлена в радиальном направлении ближе к центру, чем оси 24 и 25. Первый рычаг 19 выполнен в виде балансира с большей массой на удаленном от оси 22 конце. Второй рычаг 23 состоит из пары параллельных звеньев 26, 27 (см. фиг. 2), которые расположены на расстоянии друг от др уга в осевом направлении по обе стороны первого рычага 19. Предпочтительнее, чтобы был один узел кручения 17 в каждом шарнирном механизме 16, но возможно, чтобы и х было больше, чем один, или не было совсем, в зависимости от назначения маховика Каждый узел кручения 17 (см. фиг 2) имеет центральную металлическую втулку 28, внешний листо вой ме талли ческий кожух 29 и вн утреннюю вставку из эластомерного материала 30, одна повер хность которой прикреплена к кожуху 29, а вторая к втулке 28. Обычно в качестве эластомерного материала 30 может служить этиленпропилендиенмономер (Е Р D.M) или гидрогенированная нитрилбутиловая резина (Н N.BR), причем твердость материала может быть от 70 до 30 единиц по шкале А твердости Шора, но нет необходимости ограничиваться указанными выше материалами и указанной величиной твердости Каждый узел кручения закреплен между корпусом 6 и крышкой 7 с помощью заклепок 31 (см фиг 3), которые образуют оси 24, и с помощью заклепок 32, установленных радиально ближе к центру. Каждая втулка 28 установлена на соответствующей заклепке 32 с помощью подшипника скольжения 21 с возможностью ограниченного проворачивания относительно кожуха 29 с деформированием эластомерного материала Это проворачивание втулок происходит под воздействием соответствующи х пар звеньев 26, 27 рычага, благодаря выполнению на концах втулок 28 выточек (см. фиг. 2) для получения опорных поверхностей 33, которые контактируют с соответствующими опорными поверхностями 34 на соответствующи х концах звеньев 26, 27 рычага. Проворачивание масс 2, 3 относительно друг друга приводит к проворачиванию звеньев 26, 27 рычага на соответствующи х осях 31 и проворачиванию втулок 28 Это приводит к передаче на эластомерный материал крутящего момента и возможности контролирования проворачивания масс относительно друг друга Так как первая и вторая поверхности эластомерного материала расположены в радиальном направлении на расстоянии друг от др уга, при вращении втулки 28 относительно кожуха 31 эластомерный материал 30 подвергается радиальному сдвигу, то есть первая и вторая прикрепленные поверхности упр угого полимерного материала, которые проворачиваются относительно друг др уга, расходятся радиально в противоположные стороны. Кожух 29 каждого узла кручения имеет две выточки 35, 36, которые позволяют расположить осуществляющие поворот звенья 26, 27 рычага ближе друг к другу, обеспечивая тем самым компактность конструкции. Дальняя в радиальном направлении часть первого рычага 19 смещена в осевом направлении по отношению к части рычага, расположенной ближе к центру (то есть имеет изогнутость в осевом направлении), чем также достигается компактность конструкции. Однако может использоваться прямой рычаг, без изогнутости Все детали рычагов и соответствующие оси, а также узлы вращения в радиальном и осевом направлениях находятся между корпусом 6 и крышкой 7, поэтому в случае разрушения эластомерного материала его обломки остаются на месте. Фрикционное демпфирующее устройство 18 (фиг. 3 и 4) включает круглую фрикционную пластину 37 с выступами 38, входящими в зацепление со шлицами 39 в шарнирной плите , благодаря чему фрикционная пластина 37 не может проворачива ться о тносите льно шарнирной плиты , но 28009 может перемещаться по отношению к ней в осевом направлении Фрикционное демпфирующее устройство содержит также круглую прижимную пластину 40, имеющую выступ 41, который входит в зацепление с пазом 42 в центральной ступице 4 (благодаря чему пластина 40 не может проворачиваться относительно центральной ступицы 4, но может перемещаться по отношению к ней в осевом направлении) Тарельчатой пружиной 43 прижимная пластана 40 прижимается с обеспечением фрикционного контакта к фрикционной пластине 37 между корпусом 6 и выступом 44 центральной ступицы 4 Как будет показано, фрикционное демпфирующее устройство 18 демпфирует проворачивание мае 2 и 3 относительно друг друга Ма ховик, показанный на фиг 1-3, работает следующим образом Без нагрузки, когда муфта сцепления выключена, центробежная сила воздействует на шарнирные соединения 16 и, в частности, на первые рычаги 19, и заставляет их отклоняться наружу в радиальном направлении При более высоких скоростях вращения центробежная сила увеличивается, но если это не влияет на конфигурацию в условия х без нагрузки, то это в значительной мере влияет на усилие, требуемое для перемещения массы 3 относительно массы 2, то есть на жесткость маховика при кручении Если муфта включена и мощность передается от массы 2 к массе 3 в режиме привода (то есть масса 2 вращается против часовой стрелки относительно массы 3, если смотреть в направлении, показанном на фиг 1), две массы стремятся проворачиваться относительно друг др уга При относительно низких скоростях, когда влияние центробежной силы мало, массы быстро движутся относительно друг друга, то есть жесткость маховика при кручении относительно мала Однако, при относительно высоких скоростях влияние центробежной силы значительно больше и относительное проворачивание масс требует больших усилий, то есть жесткость маховика при кручении относительно высока Регулирующее влияние рычага на относительное проворачивание масс в зависимости от скорости вращения показано на фиг 6 Кривые Ь, Ы, Ь2, ЬЗ, Ь4 на фиг 6 показывают зависимость взаимного отклонения масс от крутящего момента маховика при различных скоростях его вращения 500, 1600, 2400, 3200 и 4000 об/ мин соответственно Если муфта включена и мощность передается в режиме торможения двигателем (то есть масса 2 проворачивается относительно массы 3 по часовой стрелке, если смотреть в направлении, показанном на фиг 1), эффек т подобен описанному, за исключением того, что в варианте, показанном на фиг 1-3, первый рычаг 19 складывается под вторым рычагом 23 При низкой скорости вращения и высоком крутящем моменте в режиме привода, взаимное проворачивание масс 2 и 3 происходи т до те х пор, пока опорные поверхности 45 массы 3 не войдут в контакт с опорными поверхностями 46 кожуха 29 узла кр учения Опорные поверхности 45, 46 служат в режиме привода в качестве ограничителей проворачивания масс 2, 3 относительно друг др уга При низкой скорости вращения и высоком крутящем моменте в режиме торможения двигателем, взаимное проворачивание масс 2 и 3 происходи т до те х пор пока опорные поверхности 47 массы 3 не войдут в контакт с опорными поверхностями 48 кожуха 29 узла кручения Опорные поверхности 47, 48 служат в режиме торможения двигателем в качестве ограничителей проворачивания масс 2, 3 относительно друг друга Опорные поверхности 45 46 и 47, 48 расположены так, что оси 24, 25 и 22 не выравниваются Действие этих о граничителей проворачивания в режимах привода и торможения двигателем видно из фиг 5, где оно показано вертикальными линиями под углом +22 5 и -12 градусов к отклонению масс маховика Регулир ующий эфек т узла кр учения (фи г 5 ) не зависит от скорости вращения маховика, но зависит от геометрии шарнирных механизмов 16, формы узла кручения и от эластомерного материала При нахождении каждого шарнирного механизма 16 в геометрически нейтральном положении (фиг 1), то есть когда оси 25 и 22 каждого рычага находятся в радиальной плоскости маховика 1, ось 25 , а , следо ва тельно , и второй ры ча г 23 на ходя тся в свои х наибо лее да льни х о т цен тра положениях При проворачивании масс 2, 3 махо вика отно сительно др уг др уга в режиме привода или в режиме торможения дви га телем ось 25 смещается в радиальном направлении к центру и поэтому второй рыча г 23 и втулка 28 узла кр уче ния будут проворачива ться относительно кожуха 29 узла кручения Если маховик находится в таком положении, что узлы кручения 17 не смещают рычаги 23 ни в одном из направлений вращения вокруг соответствующих осей (то есть, каждый узел кручения находится в нейтральном положении), когда шарнирный механизм 16 пребывает в геометрически нейтральном положении, любое отклонение масс 2, 3 о т этого по ложения в режиме при во да или торможения двигателем заставляет узел кручения 17 вырабатывать восстанавливающее усилие, которое заставляет шарнирный механизм 16 воз вращаться в свое геометрически нейтральное положение Регулир ующий эффект это го восста навлива ющего уси лия на провора чивание масс относительно друг др уга показан на фиг 5 линией "а" Регулир ующий эффект узла кручения 17 при любой заданной скорости вращения дополняется регулирующим эффектом шарнирного механизма 16, следовательно характеристики маховика 1 при скорости, например, 800 об/мин определяются линией "а" на фиг 5 плюс линией "Ь" на фиг 6 или результирующей линией "с" на фиг 7 В этом случае жесткость при кручении маховика 1 возрастала по сравнению с жесткостью при кручении шарнирного механизма 16 на протяжении всего времени проворачивания масс маховика Ма ховик 1 может также быть собран таким образом, что когда шарнирный механизм 16 находится в геометрически нейтральном положении, узел кручения 17 перемещает рычаг по часовой стрелке или против часовой стрелки вокруг соответствующей оси (фиг 1) 28009 диапазона перемещения между первым рычагом 19 и вторым рычагом 23 (97 градусов) при том же угло вом перемещении масс и, следова тельно, узел кручения 17 может быть сконструирован таким, чтобы он выполнял роль шарнира во всем 33 градусном диапазоне; б) эластомерный материал 30, используемый в качестве упр угого средства в узле кр учения, имеет не линейную, а увеличи вающуюся зависи мость крутящего момента от характеристик откло нения, то есть кр утя щий момент, требуемый для отклонения втулки , например, на 10 градусов по отношению к кожуху, более чем в два раза вы ше крутя ще го момента, требуемого для того , чтобы проверн уть втулк у на 5 градусо в. Его жесткость также за виси т и увели чи вае тся с уве личением частоты использования крутя щего момента Узел кручения имее т гистерезис, который сглаживает колебания начального крутящего момента, пере даваемого от двигателя. Гистерезис также зависит и увели чивае тся с увеличением частоты исполь зования крутящего момента Эти характеристики особенно полезны при гашении проворачи вания масс о тноси тельно др уг др уга во время зап уска двигателя, в) размещение упругих средств на шарнирном соединении каждого рычага с соотве тствующей массой маховика (а не на шарнирном соединении первого и второго рычаго в) позволяет выполнять рыча ги (осо бенно рыча г 19 ) с мень шей массо й, поскольку эла стомерный материал имеет мень шую плотность, чем материал рыча га. Это обес печивает лучшее ре гулирование усилия, завися щего от центробежной силы и скорости вращения; г) при закреплении узла кручения 17 на массе маховика, размер вставки из эластомерного мате риала не ограничивае тся, как это было бы , если бы он был размещен в о дном из ры ча гов 19 , 23 Эластомерный материал в узле кручения больше го размера подвер гае тся меньшим на гр узкам на градус кр учения, чем эластомерный материал в узлах кручения меньшего размера; д) эластомерный материал подвергается воз действию то лько на скр учи вание. Коэффициент теплового расширения кожуха и втулки бо льше коэффициента теплового расширения эластомер ного материала. Прикрепление эластомерного материала к кожуху и втулке происходит при по вышенны х температура х, поэтом у при о хлажде нии в эластомерном материале возникают напря жения Для увеличения срока службы узла круче ния, испытывающего вра щательные, растягиваю щие и сжимающие нагрузки, вставк у необ ходимо механически ра стян уть для устранения о ста точ ных напряжений. Однако, поскольку узел кручения подвергается только воздействию скручивающи х усилий, выполнение этой дополнительной опера ции не требуется; е) для улучшения регулирования проворачи вания масс относительно друг др уга не требуе тся снабжать опорные поверхности смягчающими на кладками, поскольку в заявляемом маховике сила и частота ударных нагрузок на опорные поверхно сти меньше, чем в известных; ж) в заявляемом маховике обеспечивается возможность получения разных характеристик жесткости маховика при кручении с помощью од Это достигается путем поворота втулки 28 узла кручен ия по часо вой или против часо во й стрелки относительно кожуха 29 узла кручения перед тем, как вставка и кожух будут соединены с эластомерным материалом На фиг. 5 линиями "d" "j" "k" показан эффект поворота втулки по часовой стрелке, а линия "е" - эффект поворота против часовой стрелки. В первом случае (линия "d" на фиг. 5), когда второй рычаг 23 смещается узлом кручения по часовой стрелке и рычаг находится а геометрически нейтральном положении, существуе т три положения маховика, при которых эффект узла кручения равен н улю, это -8 , 0 и +11 гра дусов (то есть положения на фиг. 4, при которых линия "d" пересекает ось, на которой крутящий момент равен нупю. Это происходит потому, что при -8 и +11 градусах смещения масс относительно друг друга узел кручения находится в нейтральном положении (то есть не смещает рычаг 23 ни по часовой стрелке, ни против часовой стрелки), а при 0 градуса х, когда узел смещения смещает рычаг 23 по часовой стрелке, как показано на фиг. 1, рычаг находится в мертвой точке (то есть оси 25 и 22 находятся в радиальной плоскости маховика 1). Если эту кривую ("d" на фи г. 5) прибавить к кривым на фиг. 6, получаются более плоские кривые отклонения масс маховика (фиг. 8) и в то же время жесткость маховика остается почти такой, как в крайних положениях, когда срабатывают ограничители проворачивания. Это наиболее наглядно видно при сравнении линии "с" на фиг. 7 и линии "Г на фиг. 8. Линия "j" на фиг. 5 показывает характеристику другой компоновки, когда при -12,5 и +14 градусах эффект узла кручения равен н улю. Линия "к" на фиг. 5 характеризует компоновку, при которой дальнейшее проворачивание втулки приводит к тому, что только в одном положении масс маховика (0 градусов) в рабочем диапазоне положений эффект узла кручения равен нулю. Это происходит потому, что в крайних положениях проворота масс маховика узел кручения еще не достиг своего нейтрального положения. В использовани и боль шие преим ущества имеет маховик, характеристики которого показаны на фиг. 7. При низких скоростях двигателя он имеет низкую жесткость при кручении (то есть низкий градиент кривы х f, fi , f2 , и т.д.) при малых угла х отклонения, что позволяет избежать дребезжания шестерен коробки передач при скорости холостого хода, но он имеет высокую жесткость при кручении (то есть высокий градиент кривых f, f1, f2 , и т.д), когда рычаг достигает своего конечного положения, что сводит до минимума или вообще исключает дребезжание в конечном положении. Конструкция маховика, описанного выше со ссылками на фиг. 1-4, имеет следующие преимущества; а) узел кручения 17 может регулировать проворачивание масс маховика относительно друг друга во всем диапазоне угло вого перемещения без перенапряжения эластомерного материала 30 и его разрушения. Это возможно потому, что диапазон углового перемещения второго рычага относительно массы 2 (33 градуса) во время всего углового перемещения массы намного меньше б 28009 них и тех же или подобных им компонентов Характеристики узла кручения могут быть измененены путем использования различных сортов эластомерного материала или путем изготовления узла кручения с полостями в эластомерном материале, или путем изменения поперечного сечения эластомерного материала, или путем изготовления опорных поверхностей 33 и 34 таким образом, чтобы перед тем, как втулка 28 узла кручения начнет проворачиваться, второй рычаг мог провернуться на определенный угол (то есть обеспечить возможность холостого хода между втулкой 28 и вторым рычагом 23) Как указано выше, все характеристики маховика 1 могут быть изменены путем изменения характеристик узлов кручения Однако, узлы кручения не обязательно должны быть одинаковыми Так, например, используя только два типа узлов кручения с характеристиками "х" и "у" и шесть рычагов, каждый для одного узла кручения, можно получить пять разных характеристик маховика (например, используя, 6х или 6 у или Зх + Зу или 2х + 4 у или 4 х + 2 у) Следова тельно, изготовив только небольшое количество разных узлов кручения, можно оптимизировать маховик для различных способов применения, сэкономив на изготовлении разных деталей и на их проектировании На фиг 9 показан второй вариант осуществления маховика 1, показанного на фиг 1 Разница заключается в том, что рычаги 19 не симметричны в направлении вращения (то есть центры масс рычагов не лежат в одной линии с осями 22 и 25) Узлы кручения 17 имеют ту же зависимость отклонения от крутя щего момента, что и обозначенная литерой "d" на фиг 5 Особенно проявляется эффект ассиметричных рычагов в сочетании с узлами кручения Центробежно нейтральное положение ассиметричного рычага (то есть положение рычага, которое он занимает, когда маховик вращается и передает крутящий момент равный нулю), не является таким же, что и геометрически нейтральное положение, из-за того что в рычага х 19, показанных на фиг 9, центр массы смещен по отношению к центру массы в рычагах 19, показанных на фиг 1 Следствием этого является то, что кривая зависимости крутящего момента от отклонения смещена влево {фиг 10) по сравнению с анало ги чн ой кри вой для симме три чн ы х ры ча го в (фи г 6) Влияние узлов кручения не зависит от асимметричности рычагов, поэтому работа узлов кручения не меняется и их характеристики остаются такими же, какие показаны линией "d" на фи г 5 Это особенно важно для обеспечения возможности изменения характеристик узлов кручения и рычагов относительно друг др уга с получением необходимых результирующих характеристик для различных условий применения На фиг 11 показаны характеристики, полученные путем суммирования характеристик рычага g - g4 на фиг 10 с характеристиками "d" на фиг 5 В другом варианте выполнения по крайней мере одно из звеньев 26, 27 может быть выполнено за одно целое со втулкой 28, но весь рычаг не соединен непосредственно с эластомерным материалом В этом случае рычаг будет соединен с эластомерным материалом через втулк у На фиг 12 показан еще один вариант выполнения маховика, показанного на фиг 1 Заклепки 32 прижимают звенья 26 и 27 к втулке 28 Это позволяет втулкам совершать ограниченное движение в радиальном и круговом направлениях относительно кожуха 29 Хотя при этом варианте выполнения весь крутящий момент между массами передается через эластомерный материал и поэтому на зласгомерный материал 30 воздействуют дополнительные растягивающие и сжимающие нагрузки, в нем обеспечивается устранение вибраций при проворачивании масс 2 и 3 относительно друг друга, поскольку звенья 26 и 27 связаны с массой 2 только через эластомерный материал 30 На фиг 13-15 показан следующий вариант выполнения маховика 1, имеющего две массы 2 и 3 Одна масса 2 закреплена на коленвалу (не показан) двигателя внутреннего сгорания с помощью центральной ступицы 4 и болтов 5, проходящи х через отверстия При работе фрикционная муфта {не показана) прикреплена ко второй массе 3 маховика В режиме привода и в режиме торможения дви гателем ма хо вик 1 вра щае тся по часо вой стрелке (стрелка С на фиг 13) Масса 2 содержит центральную ступиц у 4, корпус 6, крышку 7 и стартерное кольцо 8, приваренное к корпусу 6 К центральной ступице 4 с помощью болтов или заклепок 9 прикреплена прижимная пластина 10, удерживающая подшипник 11, на котором установлена вторая масса 3 Вторая масса 3 маховика включает плиту 12 маховика с внешней поддерживающей подшипник пластиной 13 и шарнирной плитой 14, которые прикреплены к плите 12 заклепками 15 Относительное проворачивание двух масс 2 и 3 маховика регулируется множеством шарнирных механизмов 16, упругих средств в виде узлов кручения 17 и с помощью фрикционного демпфирующего устройства 18 Каждый шарнирный механизм 16 имеет первый рычаг 19, шарнирно закрепленный на оси между центральной частью 20 массы 3 маховика и шарнирной плитой 14 на подшипнике скольжения 21 с помощью оси 22, и второй рычаг 23, шарнирно установленный на массе 2 с помощью оси 24 посредством узла кручения 17 Два рычага 19 и 23 соединены друг с другом с помощью третьей оси 25 Как видно из фиг 13, ось 22 установлена в радиальном направлении ближе к центру, чем оси 24 и 25 Первый рычаг 19 выполнен в виде балансира с большей массой на удаленном от оси 22 конце Второй рычаг 23 состоит из пары параллельных звеньев 26, 27 (см фиг 15), которые расположены на расстоянии друг от др уга в осевом направлении по обе стороны первого рычага 19 Звено 26 имеет дискообразный участок 49 на одном конце, а второй конец звена 27 смещен в осевом направлении по отношению к другому концу для получения свободного пространства между звеном 27 и другими частями маховика Каждый узел кручения (фиг 15) состоит из выполненного из эластомерного материала диска 50, к одной из сторон которого присоединена дискообразная часть 49 звена 26, а ко второй стороне 28009 которого прикреплена пластина 51 с крепежными отверстиями 52 и центральным отверстием 53 Внутри узла кручения установлена втулка 54 с конечными частями меньшего диаметра, чем центральная часть втулки Один конец 55 втулки запрессован в о тверстие в дискообразной части звена 26, а другой конец 56 запрессован в отверстие 57 звена 27. Центральная часть 58 втулки 54 имеет такой диаметр, что звено 27 не контактирует с пластиной 50 и втулка не контактирует с краем отверстия 52 Во втулке 53 имеется осевое отверстие, в котором расположен подшипник 59, выполненный в виде те флонового вкладыша со стальной обоймой. Этот подшипник вращается на гильзе 60, установленной неподвижно между корпусом 6 и крышкой 7 с помощью болтов 61 Болты 61 и гильза 60 образуют неподвижную часть шарнирной оси 24. Пластина 50 с помощью болтов (не показаны), проходящих через крепежные отверстия 52, прикреплена к корпусу 6. Другая конструкция гибких средств может предусматривать вместо звена 26 использование профильной пластины, прикрепленной к эластомерному материалу, и прикрепленного к профильной пластине профильного звена. Корпус 6 имеет выточки 62 (расположение которых на фиг. 13 показано пунктиром) Они обеспечивают во время проворачивания масс 2 и 3 относительно друг друга контакт между звеньями 27 и корпусом 6. Фрикционное демпфирующее устройство 18 имеет ту же конструкцию, что и устройство, описанное со ссылками на фиг 1. Работает маховик так же, как маховик, показанный на фиг 1, за исключением того, что маховик, показанный на фиг 13, 14, вращается по часовой стрелке и в режиме привода масса 2 проворачивается относительно массы 3 по часовой стрелке, и в противоположном направпении при работе в режиме торможения двигателем Как следствие, проворачивание масс 2 и 3 относительно друг др уга заста вляет звенья 26 и 27 каждого рычага одинаково проворачиваться вокруг их оси 24, вызывая скручивание эластомерного материала 50 каждого узла кручения 17 Эластомерный материал 50 имеет первую поверхность, соединенную со звеном 26 рычага, и вторую поверхность, соединенную с пластиной соответствующего узла кручения Пластина 51 прикреплена к массе 2, с помощью которой регулируется проворачивание масс относительно друг друга. Поскольку первая и вторая поверхности эластомерного материала находятся на расстоянии друг от др уга е осевом направлении, при вращении звена 26 относительно пластины 51 эластомерный материал 50 подвергается осевому сдвигу, то есть первая и вторая поверхности, прокручавающиеся относительно друг друга, раздвигаются в осевом направлении В отличие от узла кручения 17, показанного на фиг. 1, в котором аластомерный материал 30 подвергался радиальному сдвигу Эластомерный материал 50 имеет две открытые поверхности 63, 64, которые не контактируют ни с одной частью ма ховика Открытые поверхно сти 63 в поперечном сечении имеют вогн утую форму, что уменьшает местные напряжения в эластомерном материале по сравнению со средними напряжениями и тем самым предотвращает отслаивание прикрепленных поверхностей эластомерного материала Открытые поверхности 64 в поперечном сечении являются прямыми, однако, так как эластомерный материал закреплен между параллельными поверхностями (пластины 51 и дискообразной части 49), напряжения в эластомерном материале у открытых поверхностей 64 автоматически являются меньшими, чем средние напряжения, поскольку (на градус проворота относительнодруг друга прикрепленных поверхностей) внутренние в радиальном направлении части эластомерного материала на открытых поверхностях должны растягиваться меньше, чем наружные части. На фиг 16 и 17 показаны другие конструкции узла кручения 17, которые включают торсионную пружину 65 в виде спирали с концами 66 и 67. Конец 66 с помощью заклепок прикреплен к дискообразной части 49 звена 26 Узлы кручения, показанные на фиг 17, могут быть применены в маховике, показанном на фиг. 13-15, вместо примененных там узлов кручения, путем крепления конца 67 пружины к корпусу 6 с помощью болтов и заклепок, проходящих через крепежные отверстия 68 на конце пружины. Следует отметить, что торсионная пружина 65 подвергается скручиванию в осевом направлении, то есть крутящая нагрузка передается путем проворачи вания относи тельно др уг др уга частей (концов 66 и 67), которые по отношению к и х оси вращения находятся на расстоянии друг от др уга в осевом направлении. В альтернативной конструкции может использоваться пружина, подобная той, которая используется в часа х, которая подвергается радиальному скручиванию, то есть крутящая нагрузка передается путем проворачивания частей, которые находятся на расстоянии друг от друга по отношению к их оси вращения в радиальном направлении. На фиг 18 показана модифицированная конструкция узла кручения 17, в которой эластомерный материал 50 прикреплен к тарелкообразным частям 69 и 70 пластины 51 и звена 26 соответственно. Расположенные в радиальном направлении ближе к центру части 71 и 72 пластины 51 и звена 26 находятся друг к другу ближе, чем части, расположенные дальше от центра Это позволяет сделать констр укцию узла более компактной с более равномерным распределением нагрузки в эластомерном материале и тем самым увеличить срок его службы. Следует о тметить, что о ткрытая поверхность 64 является вогнутой для уменьшения напряжений, как это было указано для аналогичной поверхности, показанной на фиг. 14, 15 Пластина 51 и звено 26 имеют короткие участки 71 и 72 соответственно, которые параллельны между собой, то есть угол между прикрепленными поверхностями эластомерного материала его вн утренней в радиальном направлении части меньше (в данном случае равен нулю градусо в), чем угол между поверхностями его внешней в радиальном направлении части Над параллельным 28009 участком напряжения в эластомерном материале уменьшаются в направлении оси узла кручения так же, как в эластомерном материале 50 Напряжения в эластомерном материале 50 у открытых поверхностей 64 ниже средних На фиг 19 и 20 показана другая конструкция узла кручения 17 Следует отметить, что а) маховик 1 вра щается по часо вой стрелке (стрелка Є на фиг 19 и 20), б) втулка 2В имеет две лопасти 73, в) пространство между кожухом 29 и вставкой имеет полости 74, г) кожух 29 имеет отверстие, через которое выступает часть 75 эластомерного материала, д) предусмотрен башмак 76, который может ограниченно проворачиваться по отношению к обеим массам Работает этот маховик так же, как и маховик, показанный на фиг 1 Эластомерный материал путем сдвига в радиальном направлении оказывает сопротивление при небольшом проворачивании масс маховика относительно друг др уга в геометрически нейтральном положении в режиме привода или торможения двигателем Увеличение проворачивания в режиме привода или торможения двигателем вызывает дальнейшее увеличение сдвига и заставляет часть 77 входить в контакт с частями 78 и 79 эластомерного материала (фи г 20), сжимая их Сжатие части 79 вызывает (посредством сжатия части 75) прижатие башмака 76 к части массы 3 и создание трения между ними Деформирование сжатием частей 77 и 79 в сочетании с трением башмака 76 требует увеличения крутя ще го момента для проворачивания масс маховика после то го, как они уже проверн у лись относительно друг друга на определенный угол На фиг 20 показан маховик в режиме полного привода (те есть с опиранием его частей в направлении привода) В этом положении башмак 76 в результате контакта с опорной поверхностью 47 прокрутился относительно массы 2 и еще больше сжал часть 80 по сравнению с положением при торможении двигателем (не показано} для создания еще большего сопротивления проворачиванию масс относительно друг друга В других модификациях конструкции, показанной на фиг 19 и 20, башмак может быть установлен так, чтобы он сжимал часть эластомерного материала и в режиме торможения двигателем В некоторых модификациях башмак может не сжимать эластомерный материал ни в режиме полного привода, ни в режиме торможения двигателем Как следует из вышеизложенного, узлы кручения, показанные на фиг 13-18, подвергаются осевому сдвигу, а узлы кручения, показанные на фиг 19 и 20, подверга ются радиальному сдвигу Все эти узлы кручения легко могут заменить узел кручения 17, показанный на фиг 1, 2 , и могут бы ть спроектированы с характеристиками, показанными на фиг 5, или с др угими характеристиками, которые не показаны Очевидно, что любая из характеристик узла кручения, приведенная на фиг 5 (или другие характеристики, которые не показаны), может быть скомбинирована с любой характеристикой рычагов, показанных на фиг 6 и 10 (или с другими характеристиками рычагов, которые не показаны) и с любой другой характеристикой режима привода и остановки или режима торможения двигателем и остановки для получения характеристик маховика в конкретных условиях применения 28009 X 25 16 16 Фиг 1 10 28009 34 26 34 • Фиг. 2 и 28009 8 U — Фиг. 3 12 28009 14 13 Фиг. 4 28009 Л 22 Ь Крутящий момент маховика в трансмиссии Относ ительное отклонение мах овика (град ) Крутящий момент маховика в трансмиссии Фиг. 5 (Nm) "ЗО О 30-25-20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 Относительное отклонение маховика (град) Фиг. 6 14 28009 -30-25-20-15 40-5 0 5 10 15 20 25 30 500 ьоо Крутящий 300 момент маховика в трансмиссии (Nm) Относительное отклонение маховика (град) Фиг. 7 500 Ш Крутящий момент опп маховика в трансмиссии (Nm) 200 100 Г.! -100 200 300 Г 30-25-20~15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 Относительное отклонение маховика (град) Фиг. 8 15 28009 17 16 Фиг. 9 16 28009 Крутящий момент маховика в трансмиссии (NmJ -30-25-20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 Относительное отклонение маховика (град) Фиг. 10 510 МО Крутящий момент маховика .в трансмиссии І ш (Nm) 110 10 fl 190 - 290 -30-25-20-15-10-5 0 5 10 15 Z0 25 30 Относитель ное отклонение маховика (град) Фиг. 11 17 18 28009 28009 24 50 V Фиг. 13 19 28009 D 20 28009 53 \ 26 Фиг, 15 21 28009 С 67 Фиг. 16 26 49 ' ' 68 ч т і -4-, ___ г_і 67 66 65 17 Фиг. 17 22 28009 23 28009 Фиг. 19 Фиг. 20 24 28009 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друку ЗО, 03. 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг Л, *// обл.-вид арк. Тираж 50 прим Зам .94^ УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 25