КЛИНОВОЙ МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 2000 года по МПК F16D41/06 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам свободного хода, и может найти применение, в частности, в импульсных приводах и устройствах.

Известен механизм свободного хода, содержащий ведущую и ведомую полумуфты, образующие клиновую полость, размещенный в ней упор, закрепленный на ведущей полумуфте, в корпусе упора установлены пружина и дискретный клин, контактные поверхности составных частей которого выпуклы [Патент ФРГ N 882778, кл. 47 С 6, 1949).

Нагрузочная способность такого механизма невелика, так как ролики в дискретном клине расположены в клиновом пространстве в один ряд, суммарная контактная поверхность их невелика и, кроме того, при заклинивании создается возможность за счет неточности изготовления неодновременного заклинивания всех роликов.

Известен механизм свободного хода, содержащий ведущую и ведомую полумуфты, образующие клиновую полость, размещенный в ней упор, закрепленный на ведущей полумуфте, в корпусе упора установлены пружина и дискретный клин, составные части которого выполнены одинаковыми и расположены в несколько рядов, а их контактные поверхности имеют равные радиусы кривизны (авт. св. СССР N 697759, кл. F 16 D 41/06, 1978).

Нагрузочная способность такого механизма выше за счет перераспределения нагрузок среди элементов дискретного клина и повышения контактной поверхности за счет самоустанавливаемости дискретных тел.

Кинематическая связь передает часть рабочего момента, но в целом механизм является фрикционным, т.е. на рабочих поверхностях клина требуется создание фрикционных условий контакта. Известно, что нормальные силы в этом случае в пять - десять раз выше полезных касательных.

Известны муфты свободного хода, содержащие две концентрично расположенные полумуфты, между которыми установлены тела заклинивания в виде наклонных пластин (авт. св. N 521413, БИ N 26 от 15.07.1976).

Указанные муфты свободного хода имеют значительно более высокую нагрузочную способность за счет передачи полезного момента нормальными силами. Однако процесс включения таких механизмов и свободный ход приводят к значительному снижению долговечности. Свободный ход в таких механизмах, имеющих концентричное расположение полумуфт, осуществляется с преодолением сил упругости наклонных пластин, эти же силы способствуют включению механизма, что приводит к усталостным поломкам и постоянном режиме упругих колебаний, которые не всегда имеют стабильные характеристики.

Известны клиновые механизмы свободного хода, содержащие обойму, эксцентрик, свободно установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, и подпружиненный клин, расположенный в клиновой полости между промежуточным кольцом и обоймой. Рабочие поверхности клина выполнены трапецеидальной формы, большее основание трапеции обращено к вершине клина, а длина контактной линии в поперечном сечении клина обратно пропорциональна его толщине в том же сечении (авт.св. 1160152, F 16 D 41/06, БИ N 21 от 07.06.1985, прототип).

Указанные механизмы являются частично фрикционными, хотя и имеют более высокую долговечность за счет компенсации износа клинового тела.

Задачей данного изобретения является создание клинового механизма свободного хода (МСХ), обеспечивающего широкий диапазон передаваемого момента.

Техническим результатом изобретения является значительное повышение нагрузочной способности МСХ и расширение диапазона передаваемого момента.

Для получения технического результата в клиновом механизме свободного хода, содержащем обойму, эксцентрик, установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, подпружиненный клин, имеющий составные части, размещенный в клиновой полость между промежуточным кольцом и обоймой, составные части клина выполнены в виде дискретных элементов, размещенных в сепараторе, стирающихся на зубчатые поверхности, выполненные на промежуточном кольце и обойме, а промежуточное кольцо установлено с возможностью дополнительного движения в направлении движения эксцентрика.

Такое выполнение позволило заменить передачу полезного момента фрикционными силами на передачу нормальными силами, что повышает нагрузочную способность механизма в 5-10 раз при тех же габаритных размерах. Для компенсации износа дискретных элементов имеется возможность подбора их геометрических параметров и упругих свойств, что позволяет повысить долговечность механизма. В процессе выключения клиновая полость разгружает дискретные элементы, и относительное движение промежуточного кольца с эксцентриком способствует процессу выключения. Нахождение дискретных элементов в сепараторе позволяет поддерживать требуемую конфигурацию набора дискретных элементов, с одной стороны, с другой - поддерживать постоянный контакт дискретных элементов с рабочими поверхностями клиновой полости не с помощью собственных сил упругости дискретных элементов, а с помощью пружины, воздействующей на сепаратор, жесткость которой определяется не передаваемыми усилиями, а динамическими характеристиками набора дискретных элементов и фрикционными условиями свободного хода, что как правило на несколько порядков меньше передаваемых моментов. Следовательно, повышается долговечность механизма.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан механизм свободного хода; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Механизм свободного хода состоит из обоймы 1, эксцентрика 2, установленного на нем промежуточного кольца 3, кинематически, например, с помощью зубчатых венцов 4, 5 и паразитного колеса 6, связанного с обоймой, подпружиненного клина, имеющего составные части 7, размещенные в сепараторе 8. Составные части 7 опираются на зубчатые поверхности 9, выполненные на промежуточном кольце 3, установленном на эксцентрике 2 с возможностью дополнительного движения в направлении, совпадающем с направлением движения эксцентрика, и на зубчатые поверхности 10, выполненные на обойме 1.

Механизм свободного хода работает следующим образом.

При вращении эксцентрика 2 в сторону заклинивания (фиг. 1 против часовой стрелки) составные части 7 клина распираются между зубьями зубчатых поверхностей 10 обоймы 1 и зубьями зубчатых поверхностей 9 промежуточного кольца 3. Кинематическая связь - два зубчатых венца 4, 5 и паразитное колесо 6, создает дополнительное движение промежуточному кольцу 3 в сторону движения эксцентрика 2 и дополнительно нагружает полезной силой составные части клина 7. Наблюдается фаза передачи полезного момента.

При движении эксцентрика 2 в противоположном направлении составные части клина 7 освобождаются за счет смещения клиновой полости и дополнительного вращения промежуточного кольца 3 в направлении эксцентрика 2. Клин поддерживается в контакте с зубчатыми поверхностями 9, 10 клиновой полости за счет сохранения своей формы в сепараторе 8 и действия пружины. При этом скольжение составных частей 7 клина относительно зубчатых поверхностей 10 обоймы 1 и зубчатых поверхностей 9 промежуточного кольца 3 происходит только под действием составляющей силы от пружины через сепаратор 8. Наблюдается фаза выбега или свободного движения.

Конструкция механизма позволяет значительно повысить нагрузочную способность за счет передачи полезного момента нормальными силами. Механизм позволяет значительно улучшить условия свободного хода по сравнению с соосными микрохраповыми за счет освобождения от нагрузок промежуточных элементов при выключении и свободном ходе, с одной стороны, и улучшить условия включения за счет самоустанавливаемости промежуточных элементов, находящихся в подпружиненном сепараторе и дополнительного движения промежуточного кольца, - с другой. Таким образом, повышаются долговечность механизма и его нагрузочная способность.

Конструкция механизма технологична для различных типов машиностроительных производств.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, относится к машиностроению, а именно к механизмам свободного хода, и может найти применение, в частности, в импульсных вариаторах и инерционно-импульсных приводах и устройствах;
- для заявленного изобретения в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения подтверждается возможность его осуществления с помощью известных средств;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Изобретение относится к механизмам свободного хода и может найти применение в импульсных вариаторах и для передачи полезного момента в одном направлении. Клиновой механизм свободного хода содержит обойму, эксцентрик, установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, подпружиненный клин, имеющий составные части, размещенный в клиновой полости между промежуточным кольцом и обоймой. Составные части клина выполнены в виде дискретных элементов, размещенных в сепараторе, опирающихся на зубчатые поверхности, выполненные на промежуточном кольце и обойме, а промежуточное кольцо установлено с возможностью дополнительного движения в направлении движения эксцентрика. Техническим результатом изобретения является повышение нагрузочной способности и расширение диапазона передаваемого момента. 2 ил.

Клиновой механизм свободного хода, содержащий обойму, эксцентрик, установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, подпружиненный клин, имеющий составные части, размещенный в клиновой полости между промежуточным кольцом и обоймой, отличающийся тем, что составные части клина выполнены в виде дискретных элементов, размещенных в сепараторе, опирающихся на зубчатые поверхности, выполненные на промежуточном кольце и обойме, а промежуточное кольцо установлено с возможностью дополнительного движения в направлении движения эксцентрика.