Подшипник выключения сцепления автомобиля, снабженный уплотнительным устройством, и система воздействия на сцепление автомобиля
Изобретение относится к подшипнику выключения сцепления автомобиля, содержащему поворотное кольцо (1) и неподвижное кольцо (2), размещенные с образованием между ними по меньшей мере одной кольцевой полости (8), которая располагается с одной из сторон канала (5) качения и снабжена уплотнительным устройством. Уплотнительное устройство снабжено отражателем (9), прикрепленным к одному из колец (1, 2) и имеющим две опоры (9а, 9b), которые проходят в радиальном направлении в кольцевой полости (8) с разнесением в осевом направлении друг от друга и ограничивают собой кольцевое гнездо (10), при этом указанное уплотнительное устройство также содержит вкладыш (11), который установлен на другом кольце (2, 1) и размещен в кольцевом гнезде (10) с формированием П-образной преграды (12), ветви которой ограничены между соответствующей внутренней стороной одной из опор (9а, 9b) и внешней стороной указанного вкладыша и основание которой ограничено между нижней стороной кольцевого гнезда (10) и стороной свободного конца указанного вкладыша. Вкладыш (11) установлен на одном из колец (1, 2) с возможностью осевого и/или радиального перемещения внутри кольцевого гнезда (10). Технический результат: разработка такого подшипника выключения сцепления, в котором обеспечивается поддержание во времени надежного выполнения функции уплотнения канала качения и при этом ограничивается величина создаваемого момента трения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к подшипнику выключения сцепления автомобиля, а также к системе воздействия на сцепление автомобиля, содержащей диафрагму, указанный подшипник и устройство осевого смещения этого подшипника относительно диафрагмы.
Если говорить конкретнее, указанным устройством осевого смещения подшипника можно управлять гидравлическим образом, в частности, с помощью поршня, как, например, в случае так называемых устройств с гидравлическим концентрическим приводом (CSC, от английских слов Concentric Slave Cylinder, концентрический вспомогательный цилиндр).
В состав подшипника выключения входят поворотное кольцо и неподвижное кольцо, каждое из которых имеет дорожку качения. Эти дорожки качения образуют между кольцами канал качения с наклонным контактом, в котором размещены тела качения, направляющие движение вращения указанного поворотного кольца.
Руководствуясь соображениями уменьшения размера устройства с гидравлическим приводом, у подшипников выключения сцепления, используемых в указанных системах, именно внешнее кольцо выполняют поворачивающимся вокруг неподвижного внутреннего кольца, при этом данное внешнее кольцо снабжают воздействующей поверхностью, оказывающей воздействие на диафрагму путем надавливания на нее для ее смещения между положением включения сцепления и положением выключения сцепления.
Кроме того, в подшипниках выключения сцепления традиционно используют уплотнительное устройство, обеспечивающее герметичность задней стороны канала качения, в частности, за счет уменьшения утечек смазки, находящейся в канале качения, а также уменьшения загрязнения этого канала внешними загрязняющими веществами.
Для этих целей используют, в частности, уплотнительную прокладку, которую помещают в кольцевую полость, образованную между указанными кольцами. Данная прокладка включает в себя каркас, жестко связанный с одним из колец, и гибкую уплотнительную кромку, находящуюся во фрикционном контакте с другим кольцом.
Недостатки используемого в описанной конструкции фрикционного контакта состоят в том, что, во-первых, из-за него возникает момент трения в процессе относительного вращения колец, и во-вторых, он является причиной износа, приводящего со временем к нарушению уплотнительной функции.
Кроме этого, в обозначенном выше случае применения материал кромки уплотнительной прокладки имеет тенденцию к ухудшению своих свойств, в частности гибкости, вследствие того, что подшипник подвергается воздействию высоких температур, которые обычно превышают 160°С. Это ведет к снижению эффективности уплотнения в течение срока службы подшипника выключения сцепления.
Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в устранении недостатков известных конструкций путем разработки такого подшипника выключения сцепления, в котором обеспечивается поддержание во времени надежного выполнения функции уплотнения канала качения и при этом ограничивается величина создаваемого момента трения.
В рамках решения поставленной задачи предложен подшипник выключения сцепления автомобиля, относящийся к первому аспекту изобретения и содержащий поворотное кольцо и неподвижное кольцо, каждое из которых имеет дорожку качения, образующие между собой канал качения со скользящим контактом, в котором размещены тела качения, направляющие движение вращения указанного поворотного кольца, причем указанные кольца размещены с образованием между ними по меньшей мере одной кольцевой полости, которая располагается с одной из сторон канала качения и снабжена уплотнительным устройством, которое снабжено отражателем, прикрепленным к одному из колец и имеющим две поверхности, которые проходят в радиальном направлении в кольцевой полости с разнесением в осевом направлении друг от друга и ограничивают собой кольцевое гнездо, при этом указанное уплотнительное устройство также содержит вкладыш, который установлен на другом кольце и размещен в кольцевом гнезде с формированием П-образной преграды, ветви которой ограничены между соответствующей внутренней стороной одной из поверхностей и внешней стороной указанного вкладыша и основание которой ограничено между нижней стороной кольцевого гнезда и стороной свободного конца указанного вкладыша.
В соответствии со вторым аспектом изобретения в нем предложена также система воздействия на сцепление автомобиля, содержащая диафрагму и упомянутый выше подшипник выключения сцепления, который установлен на устройстве осевого смещения этого подшипника между положением включения сцепления, в котором воздействующая поверхность указанного подшипника прилегает к диафрагме, и положением выключения сцепления, в котором указанная поверхность давит на эту диафрагму.
Другие задачи и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из ознакомления с последующим описанием, проиллюстрированным приложенными чертежами, на которых фиг.1-5 представляют собой частичные виды в продольном разрезе, показывающие подшипник выключения сцепления, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения.
Ниже со ссылкой на приложенные чертежи описан подшипник выключения сцепления автомобиля, интегрируемый в систему воздействия на сцепление автомобиля, имеющую диафрагму (не показана).
Согласно такой конструкции выключение сцепления осуществляют путем надавливания на диафрагму подшипником выключения. Для этого система воздействия снабжена устройством осевого смещения подшипника выключения, переводящим его из положения включения сцепления в положение выключения сцепления. Подобное устройство смещения, относящееся к типу устройств гидравлического концентрического привода, может включать в себя, например, поршень (не показан).
Подшипник выключения сцепления содержит внешнее кольцо 1, установленное с возможностью поворота вокруг неподвижного внутреннего кольца 2. Эти кольца изготавливают из листового металла, образуя в каждом из них дорожку качения. В соответствии с другим вариантом изобретения (в данной заявке не показан) неподвижным может быть выполнено внешнее кольцо, а поворотным внутреннее.
Ниже по тексту описания термины, характеризующие положение элементов в пространстве, употребляются с привязкой к оси вращения подшипника (она является горизонтальной на представленных чертежах, на которых показана только одна сторона сечения, однако надо понимать, что другая сторона симметрична относительно этой оси). Говоря конкретнее, термин «внутренний» отражает положение вблизи указанной оси, а термин «внешний» - положение на расстоянии от нее. Термины «передний» и «задний» характеризуют положение относительно направления перемещения подшипника в сторону положения выключения сцепления, т.е. по чертежу слева для понятия «передний» и справа для понятия «задний».
В состав подшипника выключения входит также прикрепленная к поворотному кольцу 1 воздействующая поверхность 3, используемая для оказания воздействия путем надавливания на диафрагму сцепления. Согласно проиллюстрированному здесь варианту осуществления указанная воздействующая поверхность 3 образована передней радиальной поверхностью внешнего кольца 1.
Перемещение подшипника из положения включения сцепления, в котором воздействующая поверхность 3 прилегает к диафрагме, в положение выключения сцепления, в котором указанная воздействующая поверхность давит на эту диафрагму, обеспечивается поршнем.
С этой целью неподвижное кольцо 2 установлено на устройстве осевого смещения с использованием, например, втулки и/или другого кольцевого элемента. Кроме того, подшипник может быть снабжен средством самоцентрирования неподвижного кольца 2 относительно устройства осевого смещения, выполненным, например, в виде пружинящей шайбы, с помощью которой создается усилие самоцентрирования между передней радиальной поверхностью 4 неподвижного кольца 2 и устройством осевого смещения.
В положении включения сцепления воздействующая поверхность 3 может быть размещен, при нахождении в предварительно нагруженном состоянии с упором в диафрагму, но без оказания на нее усилия надавливания, достаточного для выключения сцепления, тогда как в положении выключения сцепления эта поверхность 3 будет давить на указанную диафрагму, приводя ее тем самым в движение. Для этого приводная система содержит средство создания предварительного напряжения, образованное пружиной (не показана), которое оказывает на неподвижное кольцо 2 осевое усилие предварительного нагружения, с тем чтобы воздействующая поверхность 3 при нахождении в положении включения сцепления прилегала к диафрагме.
Между дорожками качения сформирован канал 5 качения со скользящим контактом, проходящий в направлении приложения усилия перемещения подшипника в положение выключения сцепления. В канале 5 качения размещены тела качения, представленные шариками 6, которые направляют движение вращения внешнего кольца 1 и передают усилия, действующие на каждое из колец 1, 2. Отметим также, что в соответствии с рассматриваемым здесь вариантом изобретения шарики 6 равномерно распределены в канале 5 качения посредством сепаратора 7.
Кольца 1, 2 размещены с образованием между ними кольцевой полости 8, которая находится с одной из сторон от канала 5 качения и снабжена уплотнительным устройством. В соответствии с рассматриваемым вариантом изобретения каждое кольцо 1, 2 имеет осевое удлинение 1а, 2а, которые разнесены друг от друга в радиальном направлении с образованием между ними указанной кольцевой полости 8.
Кольцевая полость 8 образована с задней стороны канала 5 качения, при этом указанное устройство обеспечивает уплотнение этой задней стороны, в частности уменьшает утечку смазки, находящейся в канале 5 качения, а также загрязнение канала внешними загрязнителями. Воздействующая поверхность 3 расположена с той стороны канала 5 качения, которая является противоположной по отношению к уплотнительному устройству.
Уплотнительное устройство содержит отражатель 9, жестко связанный с одним из колец 1, 2 и имеющий две поверхности 9а, 9b, которые проходят в радиальном направлении в кольцевой полости 8 с осевым разнесением друг от друга, ограничивая кольцевое гнездо 10. Кроме того, уплотнительное устройство снабжено вкладышем 11, установленным на другом кольце 2, 1. Данный вкладыш расположен в указанном кольцевом гнезде 10 с формированием П-образной преграды 12, ветви которой ограничены между соответствующими внутренними сторонами радиальных поверхностей 9а, 9b и внешней стороной указанного вкладыша и основание которой ограничено между нижней стороной кольцевого гнезда 10 и стороной свободного конца указанного вкладыша.
Таким образом, благодаря техническому решению, в соответствии с которым одна из сторон канала 5 качения снабжена П-образной преградой 12, образованной между отражателем 9 и вкладышем 11, которые находятся в состоянии относительного вращения, удается уменьшить вероятность утечки смазки, а также вероятность загрязнения канала качения, при этом исключается возможность возникновения момента трения при относительном повороте колец 1, 2. Длину преграды 12 выбирают такой, чтобы обеспечить нужную герметичность, а ширину, т.е. зазор между сторонами, образующими П-образный элемент, - достаточной для предотвращения возникновения момента трения в случае деформации уплотнительного устройства под действием усилий, оказываемых на подшипник.
Как следует из чертежей, отражатель 9 включает в себя по меньшей мере один каркас 13, 14, выполненный, например, из металла. Этот каркас имеет по меньшей мере одну радиальную поверхность 9а, 9b, а также осевую поверхность 9с, используемую для закрепления указанного каркаса на кольце 1, 2, в частности, посредством сопряжения.
Вкладыш 11, который может быть выполнен из полимерного материала, имеет кольцевую форму, причем его внутренняя сторона установлена на кольце 1, 2, а внешняя свободно располагается в кольцевом гнезде 10. Вкладыш 11 может иметь по существу прямоугольное сечение, размеры которого меньше размеров кольцевого гнезда 10, что позволяет сформировать указанную П-образную преграду 12 на границе раздела между вкладышем и гнездом.
Кроме того, чтобы еще больше снизить вероятность возникновения момента трения и в то же время повысить надежность обеспечиваемой герметичности, вкладыш 11 устанавливают на кольце 1, 2 с возможностью осевого и/или радиального перемещения внутри кольцевого гнезда 10. В результате положение вкладыша 11 в кольцевом гнезде 10 будет адаптироваться с учетом деформаций кольцевой полости 8 под действием оказываемых на подшипник усилий, а также с учетом усилий, создаваемых центробежной силой относительного вращения между отражателем 9 и вкладышем 11. Так, в частности, внутренняя сторона вкладыша 11 может сопрягаться с уменьшенным взаимодействием с удлинением 1а, 2а и/или быть выполнена со скошенной формой с целью уменьшения поверхности сопряжения.
Отражатель 9, показанный на фиг.1 и 2, снабжен одним каркасом 13 П-образной формы, каждая ветвь которого образует радиальную поверхность 9а, 9b, при этом основание данного П-образного каркаса образует осевую поверхность 9с, обеспечивающую его прикрепление путем сопряжения к внутренней стороне удлинения 1а внешнего кольца 1 (см. фиг.1) или к внешней стороне удлинения 2а внутреннего кольца 2 (см. фиг.2). В рассматриваемых вариантах изобретения основание П-образного каркаса ограничивает собою нижнюю сторону кольцевого гнезда 10.
Отражатель 9, показанный на фиг.3 и 4, снабжен двумя каркасами 13, 14, каждый из которых имеет одну радиальную поверхность 9а, 9b, при этом указанные каркасы закреплены на внешнем кольце 1 (см. фиг.3) или на внутреннем кольце 2 (см. фиг.4) с формированием кольцевого гнезда 10 между их радиальными поверхностями 9а, 9b. В представленных вариантах изобретения нижняя сторона кольцевого гнезда 10 образована осевой поверхностью 9с одного из каркасов 13, 14, а точнее осевой поверхностью 9с переднего каркаса 13.
Говоря конкретнее (см. фиг.3), передний каркас 13 сопряжен с внутренней стороной удлинения 1а внешнего кольца 1, тогда как задний каркас 14 сопряжен с внешней стороной указанного кольца. При этом свободный конец осевой поверхности 9с переднего каркаса 13 находится в контакте с передней стороной радиальной поверхности 9b заднего каркаса 14.
Как видно на фиг.4, передний каркас 13 сопряжен с внешней стороной удлинения 2а внутреннего кольца 2, тогда как задний каркас 14 сопряжен с внутренней стороной указанного кольца. При этом свободный конец осевой поверхности 9с переднего каркаса 13 находится в контакте с передней стороной радиальной поверхности 9b заднего каркаса 14.
Кроме того, на фиг.4 показано, что радиальная поверхность 9b заднего каркаса 14 имеет опорный обод 15, выполненный таким образом, что на его задней стороне, противоположной по отношению к кольцевому гнезду 10, обеспечивается опора для средства предварительного напряжения подшипника.
Как видно на фиг.5, удлинение 2а внутреннего кольца 2 имеет радиальный сгиб 2b, образующий заднюю радиальную поверхность 9b отражателя 9. Этот отражатель снабжен каркасом 13, который имеет переднюю радиальную поверхность 9а и осевую поверхность 9с, используемую для сопряжения с внешней стороной удлинения 2а с образованием между указанными поверхностями кольцевого гнезда 10.
1. Подшипник выключения сцепления автомобиля, содержащий поворотное кольцо (1) и неподвижное кольцо (2), каждое из которых имеет дорожку качения, образующие между собой канал (5) качения со скользящим контактом, в котором размещены тела (6) качения, направляющие движение вращения указанного поворотного кольца, причем указанные кольца размещены с образованием между ними по меньшей мере одной кольцевой полости (8), которая располагается с одной из сторон канала (5) качения и снабжена уплотнительным устройством, отличающийся тем, что уплотнительное устройство снабжено отражателем (9), прикрепленным к одному из колец (1, 2) и имеющим две поверхности (9а, 9b), которые проходят в радиальном направлении в кольцевой полости (8) с разнесением в осевом направлении друг от друга и ограничивают собой кольцевое гнездо (10), при этом указанное уплотнительное устройство также содержит вкладыш (11), который установлен на другом кольце (2, 1) и размещен в кольцевом гнезде (10) с формированием П-образной преграды (12), ветви которой ограничены между соответствующей внутренней стороной одной из поверхностей (9а, 9b) и внешней стороной указанного вкладыша и основание которой ограничено между нижней стороной кольцевого гнезда (10) и стороной свободного конца указанного вкладыша, причем вкладыш (11) установлен на одном из колец (1, 2) с возможностью осевого и/или радиального перемещения внутри кольцевого гнезда (10).
2. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что отражатель (9) снабжен по меньшей мере одним каркасом (13, 14), имеющим по меньшей мере одну радиальную поверхность (9а, 9b), причем указанный каркас имеет также осевую поверхность (9с), используемую для его прикрепления к кольцу (1, 2).
3. Подшипник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждое кольцо (1, 2) имеет осевое удлинение (1а, 2а), причем указанные удлинения разнесены друг от друга в радиальном направлении с образованием между ними указанной кольцевой полости (8).
4. Подшипник по п. 3, отличающийся тем, что одно из удлинений (2а) имеет радиальный сгиб (2b), образующий радиальную поверхность (9b) отражателя (9).
5. Подшипник по п. 2, отличающийся тем, что отражатель (9) снабжен двумя каркасами (13, 14), каждый из которых имеет радиальную поверхность (9а, 9b), причем указанные каркасы закреплены на кольце (1, 2) с образованием кольцевого гнезда (10) между их радиальными поверхностями (9а, 9b).
6. Подшипник по п. 5, отличающийся тем, что нижняя сторона кольцевого гнезда (10) образована радиальной поверхностью (9с) одного из каркасов (13, 14).
7. Подшипник по п. 5 или 6, отличающийся тем, что радиальная поверхность (9b) каркаса (14) расположена таким образом, что на ее стороне, противоположной по отношению к кольцевому гнезду (10), обеспечивается опора для средства предварительного напряжения указанного подшипника.
8. Подшипник по п. 2, отличающийся тем, что отражатель (9) снабжен П-образным каркасом (13), каждая ветвь которого образует радиальную поверхность (9а, 9b), при этом основание данного П-образного каркаса образует осевую поверхность (9с), которая обеспечивает его прикрепление и ограничивает собой нижнюю сторону кольцевого гнезда (10).
9. Подшипник по любому из пп. 1, 2, 4-6, 8, отличающийся тем, что вкладыш (11) имеет кольцевую форму, причем внутренняя сторона указанного вкладыша установлена на одном из колец (1, 2), а его внешняя сторона свободно располагается в кольцевом гнезде (10).
10. Подшипник по любому из пп. 1, 2, 4-6, 8, отличающийся тем, что вкладыш (11) изготовлен из полимерного материала.
11. Подшипник по любому из пп. 1, 2, 4-6, 8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воздействующую поверхность (3), прикрепленную к поворотному кольцу (1) с той стороны канала (5) качения, которая является противоположной по отношению к уплотнительному устройству, причем эта воздействующая поверхность (3) предназначена для приведения в движение диафрагмы сцепления путем надавливания на нее.
12. Система воздействия на сцепление автомобиля, содержащее диафрагму, причем указанная система содержит подшипник выключения сцепления по п. 11, который установлен на устройстве осевого смещения этого подшипника между положением включения сцепления, в котором указанная воздействующая поверхность (3) прилегает к диафрагме, и положением выключения сцепления, в котором указанная поверхность давит на эту диафрагму.
