МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА ГОРОХОВА Российский патент 1996 года по МПК F16D41/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ступенчатых коробках передач транспортных средств и металлорежущих станков.

Известна муфта свободного хода с винтовым средством включения, содержащая две полумуфты с элементами сцепления в виде кулачков и винтовыми выступами, расположенными на одной из полумуфт на внутренней поверхности, на другой на наружной поверхности, при этом одна из полумуфт связана со средством ее перемещения, и средство обеспечения плавного включения муфты, выполненное в виде пружины кручения, один конец которой закреплен в неподвижной полумуфте, а другой отогнут в радиальном направлении и расположен с возможностью взаимодействия с дополнительным кулачком подвижной полумуфты.

Эта муфта проста по конструкции, однако ее функциональные возможности ограничены: выключение муфты происходит только в режиме обгона и невозможно ее принудительное выключение.

В связи с невозможностью выключения муфты прототипа под нагрузкой ее нельзя использовать в коробках передач транспортных средств и металлорежущимх станков, в которых возникает необходимость выключения их на ходу.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей известной муфты путем обеспечения возможности ее принудительного выключения под нагрузкой.

Решение этой задачи обеспечивается тем, что в известной муфте свободного хода, содержащей две полумуфты с кулачками сцепления и винтовыми выступами, расположенными на одной из полумуфт на внутренней поверхности, на другой на наружной поверхности, при этом одна из полумуфт связана со средством ее перемещения, и средство обеспечения плавного включения муфты, согласно изобретению плоскость контакта сопрягаемых кулачков наклонена к оси вращения муфты в сторону, противоположную наклону винтовых выступов полумуфт, кулачки сцепления одной из полумуфт размещены с возможностью ограниченного плавного поворота в окружном направлении относительно данной полумуфты, а наружные винтовые выступы выполнены на сухарях, установленных с возможностью радиального перемещения от привода и размещения их в одном из крайних положений на меньшем диаметре, чем внутренний диаметр винтовых выступов другой полумуфты.

Целесообразно, средство обеспечения плавного включения муфты выполнить в виде кольца, установленного с возможностью поворота на неподвижной в осевом направлении полумуфте и подпружиненного относительно нее в окружном направлении пружиной сжатия, один конец которой связан с кольцом, а другой с полумуфтой, а кулачки сцепления этой полумуфты размещены на упомянутом кольце.

Сухари размещены в выполненных в подвижной полумуфте направляющих пазах, при этом упомянутая полумуфта выполнена с наружным диаметром меньшим, чем внутренний диаметр винтовых выступов неподвижной полумуфты.

Целесообразно также привод радиального перемещения каждого сухаря выполнить в виде тяги, вала-шестерни с резьбовыми концами, связанными с выполненными на сухарях и полумуфте резьбами, подпружиненной рейки, находящейся в зацеплении с валом-шестерней и установленной с возможностью осевого перемещения относительно полумуфты посредством тяги, кинематически связанной со средством перемещения полумуфты.

На фиг.1 изображена заявляемая муфта, поперечный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 узел I на фиг.1, (сухари с винтовыми выступами в исходном положении); на фиг.5 то же, положение сухарей в момент выключения муфты; на фиг.6 и 7 схемы взаимодействия кулачков прямобочных и с наклонными плоскостями контактов соответственно.

На валу 1 на подшипнике 2 установлена неподвижная полумуфта 3, снабженная кулачками сцепления 4 и внутренними винтовыми выступами 5, подвижная полумуфта 6 с кулачками сцепления 7 и наружными винтовыми выступами 8, выполненными на сухарях 9, размещенных с возможностью радиального перемещения в пазах 10, выполненных в полумуфте 6.

Поводковая втулка 11 с рычагом 12 связана с подвижной полумуфтой 6 тягами 13, Между втулкой 11 и полумуфтой 6 установлена пружина сжатия 14. На полумуфте 3 с возможностью окружного поворота размещено кольцо 15, связанное с полумуфтой 3 пружинами 16, закрепленными в тарелках 17, установленных на осях 18 и 19, при этом ось 19 закреплена на полумуфте 3, а ось 18 на кольце 15.

Осевое смещение кольца 15 предотвращают винты 20, расположенные в окружных пазах 21 кольца 15. Пружины 16 размещены в кольцевом канале 22, образованном полуканалами в кольце 15 и полумуфте 3.

Каждый из сухарей 9 связан с приводом их радиального перемещения через вал-шестерню 23 с резьбовыми концами 24, свинченными с выполненными на сухарях 9 и полумуфте 6 резьбами. Вал-шестерня 23 находится в зацеплении с подпружиненной пружиной 25 рейкой 26, которая связана с тягой 27, жестко соединенной с фланцем 28. Последний связан с полумфтой 6 шлицевым соединением 29, а с поводковой втулкой 11 посредством тяг 13. Кулачки 7 полумуфты 6 выполнены на фланце 30, жестко закрепленном на полумуфте 6. Отверстия 31 выполнены во фланце 30 для прохода тяг 13 при движении поводковой втулки 11. Плоскости 32 и 33 контакта сопрягаемых кулачков 4 и 7 соответственно выполнены наклонными в сторону, противоположную наклону винтовых выступов 5 и 8 полумуфты 3 и 6.

Муфта работает следующим образом.

При вращении вала 1 вращаются установленные на его шлицах подвижная полумуфта 6 и поводковая втулка 11. Полумуфта 3, сидящая на подшипнике 2, неподвижна. Муфта находится в выключенном состоянии. Для включения муфты рычагом 12 поводковую втулку 11 перемещают вдоль вала 1, сжимая при этом пружину 14, которая, воздействуя на подвижную полумуфту 6, перемещает ее до соприкосновения винтовых выступов 8 сухарей 9 с винтовыми выступами 5 полумуфты 3 и за счет свинчивания этой винтовой пары подвижная полумуфта 6 перемещается вдоль вала 1 до соприкосновения сцепных кулачков 4 подпружиненного кольца 15 с кулачками 7 фланца 3, полумуфты 6, после чего кольцо 15 приходит в окружное движение, сжимая пружину 16.

Усилие, получаемое кольцом 15 от фланца 3, через оси 18, пружины 16 и оси 19, передается полумуфте 3 и, когда пружины 16 преодолеют сопротивление, оказываемое полумуфтой 3, последняя начнет вращаться. Кулачки 4 и 7 с наклонными контактными плоскостями зафиксированы в положении контакта от осевого перемещения винтовым соединением полумуфт 3 и 6 и передают крутящий момент. Муфта включена.

При наступлении режима обгона, когда полумуфта 3 получит большую скорость вращения, чем полумуфта 6, то последняя начнет свинчиваться и будет двигаться вдоль вала 1, сжимая пружину 14 до тех пор, пока не произойдет расцепление кулачков 4 и 7. Муфта выключена. Но, оставаясь поджатой пружиной 14 к полумуфте 3, полумуфта 6 снова свинтится с ней и произойдет повторное включение муфты, если скорость вращения полумуфты 3 станет меньше скорости вращения полумуфты 6. Таким образом, муфта работает в обгонном и автоматическом режиме.

Принудительное выключение муфты производится следующим образом.

Рычагом 12 через втулку 11 и тяги 13 фланец 28 отводится по шлицевому соединению 29 от полумуфты 6 и перемещает связанные с ним рейки 24, сжимая пружину 25. Рейки 24 вращают связанные с ним вал-шестерни 23, которые ввинчиваются резьбовыми концами 24 в полумуфту 6 и в сухарь 9, втягивая последний в паз 10 полумуфты 6 и разъединяя винтовые выступы 5 и 8. Лишенная осевой опоры полумуфта 6 под действием рычага 12 и осевой составляющей окружного усилия в плоскостях контакта кулачков 7 и 4 разъединяется с полумуфтой 3 и выходит на исходное положение. Муфта выключена.

Муфта свободного хода, элементами сцепления которой служат кулачки, по сравнению с муфтой прототипом обладает расширенными функциональными возможностями: может работать не только в обгонном и автоматическом режимах, но и имеет возможность принудительного выключения под нагрузкой, что стало возможным благодаря сочетанию винтового средства включения муфты с "утопающей" резьбой и наклонных контактных плоскостей сцепных кулачков, наклоненных в обратную сторону по отношению к наклону винтовых выступов, что делает возможным и в значительной степени облегчает принудительный вывод сцепных кулачков из зацепления и выключение муфты.

Благодаря этим свойствам муфта может найти широкое применение в коробках скоростей как станков, так и транспортных средств тракторов и автомобилей.

Использование: ступенчатые коробки передач транспортных средств и металлорежущих станков для обеспечения возможности принудительного выключения муфты под нагрузкой. Сущность изобретения: полумуфта 3 расположена на валу на подшипнике, а полумуфта 6 - на шлицах. В полумуфте 6 установлены сухари 9 с винтовыми выступами 8. Сухари связаны с приводом их радиального перемещения. Элементы сцепления муфты выполнены в виде кулачков 4, 7, плоскости контакта которых выполнены наклонными в сторону, обратную наклону винтовых выступов 5, 8. Кулачки 4 полумуфты 3 выполнены на кольце 15, имеющем возможность ограниченного плавного поворота в окружном направлении относительно полумуфты 3. Включение муфты производится перемещением полумуфты 6 до контакта винтовых выступов 5, 8 для свинчивания винтовой нарезки. Кулачки 4, 7 плавно вступают в контакт и от осевого отжатия предохранены винтовой нарезкой. Для принудительного выключения под нагрузкой сухари 9 приводом переводятся в положение, когда наружный диаметр изх винтовых выступов 8 становится меньше внутреннего диаметра винтовых выступов 5 полумуфты 3. Лишенная осевой опоры полумуфта 6 под действием рычага 12 и осевой составляющей окружного усилия в плоскостях контакта кулачков 4, 7 разъединяется с полумуфтой 3 и выходит на исходное положение. 3 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Муфта свободного хода, содержащая две полумуфты с кулачками сцепления и винтовыми выступами, расположенными на одной из полумуфт на внутренней поверхности, на другой - на наружной поверхности, при этом одна из полумуфт связана со средством ее перемещения, и средство обеспечения плавного включения муфты, отличающаяся тем, что плоскость контакта сопрягаемых кулачков наклонена к оси вращения муфты в сторону, противоположную наклону винтовых выступов полумуфт, кулачки сцепления одной из полумуфт размещены с возможностью ограниченного плавного поворота в окружном направлении относительно данной полумуфты, а наружные винтовые выступы выполнены на сухарях, установленных с возможностью радиального перемещения от привода и размещения их в одном из крайних положений на меньшем диаметре, чем внутренний диаметр винтовых выступов другой полумуфты. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что средство обеспечения плавного включения муфты выполнено в виде кольца, установленного с возможностью поворота на неподвижной в осевом направлении полумуфте и подпружиненного относительно нее в окружном направлении пружиной сжатия, один конец которой связан с кольцом, а другой - с полумуфтой, а кулачки сцепления этой полумуфты размещены на упомянутом кольце. 3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что сухари размещены в выполненных в подвижной полумуфте направляющих пазах, при этом упомянутая полумуфта выполнена с наружным диаметром меньшим, чем внутренний диаметр винтовых выступов неподвижной полумуфты. 4. Муфта по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что привод радиального перемещения каждого сухаря выполнен в виде тяги, вала-шестерни с резьбовыми концами, связанными с выполненными на сухарях и полумуфте резьбами, подпружиненной рейки, находящейся в зацеплении с валом-шестерней и установленной с возможностью осевого перемещения относительно полумуфты посредством тяги, кинематически свзанной со средством перемещения полумуфты.