секторная муфта свободного хода

Формула изобретения

Муфта свободного хода, содержащая наружную и внутреннюю обоймы и ряд равномерно расположенных между ними подпружиненных механизмов заклинивания, отличающаяся тем, что внутренняя обойма имеет участки выпуклой криволинейной поверхности, а каждый механизм заклинивания выполнен в виде двуплечего рычага, сектора, контактирующего с внутренней поверхностью наружной обоймы с возможностью скольжения по ней, и пружины, при этом указанный сектор шарнирно установлен на упомянутом рычаге, конец первого плеча этого рычага контактирует с поверхностью внутренней обоймы, имеющей участки криволинейной поверхности, а конец второго плеча рычага связан с внутренней обоймой посредством серьги, причем упомянутый сектор контактирует с внутренней поверхностью наружной обоймы за счет действия упомянутой пружины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в импульсных бесступенчатых передачах, трансмиссиях и мотор-вариаторах.

Известен механизм свободного хода, содержащий обойму, эксцентрик, установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, и контактирующий с обоймой и подпружиненный кольцом заклинивающий элемент, рабочие участки которого выполнены разными радиусами с эксцентриситетом [1].

Недостатком такого механизма являются:

1. Сравнительно малая, как и в роликовых обгонных муфтах ([3], с.257-261), частота включений ([4], с. 15-20, с. 59, с. 98-101), что не позволяет применять эти механизмы в быстроходных бесступенчатых передачах и трансмиссиях.

2. Ввиду малой допустимой частоты включений при использовании этих механизмов в импульсных вариаторах для получения более равномерного вращения выходного вала требуется устанавливать не менее четырех последовательно работающих механизмов свободного хода, что увеличивает габариты, усложняет и удорожает конструкцию, делает нецелесообразным ее использование при передаче больших мощностей.

3. Со стороны клина через обоймы передаются на вал большие радиальные усилия, т.к. они относительно обоймы не являются уравновешенными.

Известна также клиновая муфта свободного хода, содержащая наружную и внутреннюю полумуфты и расположенные между ними подпружиненные заклинивающие элементы, выполненные из двух, входящих одна в другую частей, сопрягающихся между собой по цилиндрической поверхности [2] (прототип).

В этой муфте, как и в [1] заклинивающий элемент выполнен в форме криволинейного клина, но его выполнение из двух частей позволяет клину частично самоустанавливаться, что несколько снижает требования к точности изготовления. Однако выполнение заклинивающего элемента в форме клина ведет к тому, что эта муфта имеет частично те же недостатки, что и муфта [1], а именно: сравнительно малая допустимая частота включений, что не позволяет применять эти муфты в быстроходных бесступенчатых передачах и трансмиссиях, не позволяет передавать большие мощности. Кроме того, в такой муфте усилие со стороны внутренней полумуфты оказывает выталкивающее действие на заклинивающий элемент, что приводит к нарушению условий самозаклинивания и неработоспособности муфты.

Все указанное выше снижает надежность и долговечность этой муфты свободного хода, ограничивает ее область применения.

Целью изобретения является повышение допустимой частоты включений, нагрузочной способности, долговечности и надежности муфты свободного хода.

Поставленная цель достигается тем, что внутренняя обойма имеет участки выпуклой криволинейной поверхности, а каждый механизм заклинивания выполнен в виде двуплечего рычага, сектора, контактирующего с внутренней поверхностью наружной обоймы с возможностью скольжения по ней, и пружины, при этом указанный сектор шарнирно установлен на упомянутом рычаге, конец первого плеча этого рычага контактирует с поверхностью внутренней обоймы, имеющей участки криволинейной поверхности, а конец второго плеча рычага связан с внутренней обоймой посредством серьги, причем упомянутый сектор контактирует с внутренней поверхностью наружной обоймы за счет действия упомянутой пружины.

На чертеже показана предлагаемая муфта свободного хода, поперечный разрез.

Муфта имеет внутреннюю 1 и наружную 2 обоймы, двуплечий рычаг 3, серьгу 4. Конец первого плеча рычага 3 контактирует с поверхностью 5 внутренней обоймы, а конец второго плеча рычага 3 связан с внутренней обоймой посредством серьги 4. На рычаге 3 шарнирно установлен сектор 6, контактирующий с внутренней поверхностью наружной обоймы 2 с возможностью скольжения по ней. Контакт сектора 6 с внутренней поверхностью наружной обоймы и контакт первого плеча рычага 3 с внутренней обоймой обеспечивается плоской пружиной 7, неподвижно закрепленной на внутренней обойме 1 и контактирующей с рычагом 3. Наружная обойма 2 жестко связана с валом 8, на котором подвижно установлена внутренняя обойма 1. В процессе эксплуатации муфты ввиду износа контактирующих поверхностей рычаг 3, серьга 4 и сектор 6 будут занимать различные положения относительно поверхности внутренней обоймы 1, т.е. рычаг 3 будет перемещаться относительно обоймы 1. Необходимым условием работоспособности муфты является то, чтобы при указанном выше перемещении рычага 3 радиус оси шарнирного соединения сектора 6 с рычагом 3 увеличивался. Это обеспечивает контакт сектора 6 с внутренней поверхностью обоймы 2 и контакт первого плеча рычага 3 с поверхностью 5 внутренней обоймы 1 в процессе эксплуатации. Это условие может быть выполнено при оформлении профиля поверхности 5 различными выпуклыми кривыми (дуга окружности, участок эвольвенты и др. ). Назовем участок поверхности 5 внутренней обоймы 1, на котором выполняется упомянутое условие, рабочим участком профиля. Величина рабочего участка будет зависеть от принятой конкретной кривой. При оформлении внутренней обоймы, например, по цилиндрической поверхности (профиль - дуга окружности), центр которой совпадает с центром вала 8, указанное выше условие выполняется. Но для увеличения величины рабочего участка с учетом условий самоторможения целесообразно располагать ось цилиндрической поверхности (центр дуги окружности) ниже оси вала 8, т.е. эксцентрично. Оформление профиля поверхности 5 по другим выпуклым кривым позволяет увеличить рабочий участок поверхности 5. Конкретный вид кривой, по которой очерчен профиль поверхности 5, выбирается с учетом условий самоторможения и технологических, конструктивных и других ограничений.

Муфта работает следующим образом: при вращении внутренней обоймы 1 против часовой стрелки через серьгу 4 рычаг 3 сектор 6 поджимается к внутренней поверхности наружной обоймы 2 и за счет самоторможения соединяет обе обоймы в единое целое. При вращении обоймы 1 по часовой стрелке сектор 6 скользит по внутренней поверхности наружной обоймы 2, т.к. исключаются условия самоторможения, и, следовательно, заклинивание обоймы. При сообщении внутренней обойме 1 колебательного движения, что имеет место в импульсных вариаторах, наружная обойма 2 совершает непрерывное вращательное движение против часовой стрелки.

Предлагаемая муфта свободного хода обеспечивает:

1. Уменьшение динамических нагрузок и повышение частоты включений за счет упругости рычага 3 и конструкционного демпфирования в зоне контакта первого плеча рычага 3 с криволинейной поверхностью 5. При колебательном движении внутренней обоймы 1 инерционные нагрузки, действующие на звенья механизма заклинивания, способствуют замыканию-размыканию муфты.

2. Применение высокой частоты включений муфты свободного хода в импульсных бесступенчатых передачах и трансмиссиях позволяет передавать большие мощности при небольших габаритах.

3. Механизм закливания обеспечивает "плавающую" зону самоторможения, т. е. за счет погрешностей изготовления и износа контактирующих поверхностей звенья механизма заклинивания перемещаются без нарушения условий самоторможения (заклинивания).

Указанные выше преимущества предлагаемой муфты свободного хода, в которой криволинейная поверхность 5 внутренней обоймы 1 выполнена по цилиндрической поверхности, эксцентрично расположенной относительно оси вала 8, подтверждены испытаниями экспериментального образца муфты.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 497431, кл. F 16 D 41/06, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР N 309175, кл. F 16 D 41/06, 1971 (прототип).

3. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 367 с.

4. Кропп А.Е. Приводы машин с импульсными вариаторами. - М.: Машиностроение, 1988. - 144 с.

5. Масленников П. В., Мазуровский С.Л. Результаты испытаний импульсных вариаторов ИВ-20М и ВК15-10 с клиновым механизмом свободного хода. - В сб. теория и проектирование механических трансмиссий. - Ярославль, 1992, с. 117-122.