ФРИКЦИОННАЯ МУФТА Российский патент 1997 года по МПК F16D47/06 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для многократного автоматического арретирования и разарретирования подвижных элементов конструкции.

Для арретирования подвижных элементов конструкции традиционно используются ручные методы жесткой фиксации, применяются также гибкие упругие элементы, однако они не позволяют создавать значительных усилий арретирования при малых значениях прогиба. Арретирование подвижных элементов может быть также осуществлено с помощью муфт.

Известна фрикционная дисковая муфта, содержащая подвижную и неподвижную в осевом направлении полумуфты, поджатые друг к другу посредством упругого элемента с возможностью регулировки усилия сжатия. Чем больше сила сжатия упругого элемента, например пружины, тем больше сила трения между взаимодействующими поверхностями и тем больше крутящий момент, передаваемый муфтой.

Однако при разарретировании подвижного элемента (особенно после длительного нахождения его в заарретированном состоянии) реверсивная подача момента фрикционной дисковой муфтой не может быть осуществлена, так как момент трения покоя превышает момент трения движения. Поэтому момент, передаваемый муфтой от двигателя на ведомый вал, будет недостаточен для разарретирования.

Задачей изобретения является обеспечение передачи муфтой различного момента при вращении в противоположные стороны, что дает возможность многократного автоматического арретирования и разарретирования подвижных элементов конструкции.

Указанная задача достигается тем, что во фрикционной муфте, содержащей подвижную и неподвижную в осевом направлении полумуфты, поджатые друг к другу посредством упругого элемента с возможностью регулировки усилия сжатия, вкладыши со скосами на торцах, на торцевой рабочей поверхности одной из полумуфт выполнены кулачки с треугольным несимметричным профилем, равномерно расположенные по окружности. В другой полумуфте выполнены сквозные прямоугольные пазы, в каждом из которых установлен подпружиненный вкладыш, имеющий возможность перемещения параллельно оси этой полумуфты и взаимодействующий с кулачками другой полумуфты. Вкладыш выполнен с углом скоса, меньшим угла профиля кулачка.

С помощью фрикционно взаимодействующих рабочих поверхностей подвижной в осевом направлении (ведущей) и неподвижной (ведомой) полумуфт осуществляется прямая передача момента от двигателя. При передаче момента, превышающего расчетный, рабочая поверхность подвижной (ведущей) полумуфты проскальзывает по рабочей поверхности неподвижной (ведомой) полумуфты. Это происходит при арретировании подвижного элемента конструкции. Для разарретирования необходимо обеспечить при реверсивном вращении передачу полного момента двигателя. Это достигается взаимодействием боковой (не имеющей скоса) поверхности вкладыша с рабочей стороной кулачка. В этом случае обе полумуфты работают как жесткий вал и передают полный момент двигателя.

На фиг. 1 представлена фрикционная муфта, общий вид; на фиг. 2 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 вид В на фиг. 1; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 профиль кулачка; на фиг. 6 вкладыш.

Муфта (фиг. 1) состоит из подвижной в осевом направлении ведущей полумуфты 1 и неподвижной в осевом направлении ведомой полумуфты 2. Ведущая полумуфта 1 представляет собой зубчатое колесо, кинематически связанное с двигателем (на фиг. 1 показан условно). На рабочей торцевой поверхности ведущей полумуфты 1 выполнены равномерно расположенные по окружностям кулачки 3 с треугольным несимметричным профилем. Ведомая полумуфта 2, неподвижно установленная на ведомом валу 4, представляет собой втулку, имеющую ступицу и фланец в виде диска с двумя симметрично расположенными сквозными прямоугольными пазами, в каждом из которых по скользящей посадке установлен вкладыш 5. На нерабочей поверхности фланца полумуфты 2 закреплены плоские пружины 6, поджимающие вкладыши 5 к кулачкам 3 ведущей полумуфты 1. Ведомая полумуфта 2 имеет цилиндрическую часть (ступицу), на конце которой выполнена резьба. По наружному диаметру гладкого цилиндрического участка полумуфты 2 по посадке скольжения установлена ведущая полумуфта 1. На цилиндрической части ведомой полумуфты 2 установлена пружина сжатия 7, один конец которой упирается в тыльную (нерабочую) поверхность ведущей полумуфты 1, а другой в торец гайки 8, установленной на резьбовом участке ступицы ведомой полумуфты 2.

На фиг. 5 показан профиль кулачков. Угол рабочей стороны профиля кулачка обозначен β_p, угол обратной стороны профиля кулачка β_o, полный угол профиля кулачка β, причем угол b равен сумме углов b_o и β_p.

На фиг. 6 изображен вкладыш 5, где α угол скоса вкладыша. Вкладыш представляет собой пруток прямоугольного сечения. Торец вкладыша, взаимодействующий с кулачками, выполнен со скосом, причем величина угла скоса a меньше величины угла b_o кулачка. Оптимальным является вариант, когда угол рабочей стороны профиля кулачка β_p равен 0^o.

В приведенном примере на торцевой поверхности полумуфты выполнено 12 кулачков, угол β_o кулачка, равный полному углу профиля β, выполнен равным 75^o. Угол скоса вкладыша a выполнен равным 70^o.

Устройство работает следующим образом.

При пуске двигателя вращение передается на ведущую полумуфту 1, которая представляет собой зубчатое колесо. Ведущая полумуфта 1 передает вращение на ведомую полумуфту 2. Прижатие фрикционно взаимодействующих друг с другом рабочих поверхностей ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт в кольцевой зоне В контакта полумуфт создается пружиной 7. Изменением положения гайки 8 регулируется усилие сжатия пружины 7, которое определяет усилие прижатия рабочих поверхностей полумуфт, а следовательно, и величину передаваемого муфтой вращающего момента. При передаче момента, превышающего расчетный, полумуфта 1 начинает проскальзывать по поверхности контакта полумуфты 2, при этом не передавая вращение и, тем самым, отключая ведомый вал 4. В этом случае при вращении полумуфты 1 по стрелке К (фиг. 4) вкладыш 5, имея возможность свободного перемещения параллельно оси полумуфты 2, скользит своим скосом по наклонной стороне кулачка, выходя из впадины между двумя соседними кулачками. Плоская пружина 6 создает усилие прижима вкладыша 5 к кулачкам 3 полумуфты 1, в результате чего вкладыш 5, выйдя из одной впадины между кулачками 3, западает в следующую и т.д. Таким образом происходит арретирование элементов, соединенных с ведомым валом.

Для разарретирования подвижных элементов конструкции, соединенных с ведомым валом, необходимо создавать момент, передаваемый муфтой, больший, чем при арретировании, и противоположный по знаку. Разарретирование проводится реверсированием электродвигателя. При этом полумуфта 1 вращается по стрелке L (фиг. 4). Каждый из вкладышей 5 западает между двумя соседними кулачками 3, упираясь своей боковой поверхностью в рабочую поверхность кулачка 3, после чего вкладыш 5 не имеет возможности выйти из зацепления с кулачком 3. После чего полумуфты 1 и 2 работают как единое целое, передавая полный крутящий момент от двигателя к ведомому валу 4. Таким образом происходит разарретирование подвижных элементов конструкции.

Предлагаемая фрикционная муфта обеспечивает возможность многократного автоматического арретирования и разарретирования подвижных элементов конструкции, причем при разарретировании может быть передан момент значительно больший, чем при арретировании. Предлагаемое техническое решение может найти применение при арретировании вторичного зеркала космического телескопа, работающего на его орбите.

Использование: в приборостроении для многократного автоматического арретирования и разарретирования подвижных элементов конструкций. Сущность: подвижная 1 и неподвижная 2 в осевом направлении полумуфты поджаты одна к другой посредством упругого элемента 7 с возможностью регулирования усилия сжатия. На торцевой поверхности полумуфты 1 выполнены кулачки с треугольным несимметричным профилем. В полумуфте 2 установлены с возможностью взаимодействия с кулачками вкладыши 5, подпружиненные пружиной 6. Угол скоса вкладышей меньше дна скоса кулачков. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фрикционная муфта, содержащая установленные на валу подвижную и неподвижную в осевом направлении полумуфты, поджатые одна к другой посредством упругого элемента с возможностью регулирования усилия сжатия, отличающаяся тем, что в нее введены вкладыши со скосами на торцах, на торцевой поверхности одной из полумуфт выполнены равномерно расположенные по окружности кулачки с треугольным несимметричным профилем, а в другой полумуфте выполнены сквозные прямоугольные пазы, причем вкладыши установлены в пазах этой полумуфты с возможностью перемещения параллельно ее оси и подпружинены к кулачкам другой полумуфты, а угол скоса вкладыша выполнен меньшим угла профиля кулачка. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что угол одной стороны профиля кулачка равен нулю градусов. 3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что подвижная полумуфта выполнена с зубчатым венцом.