КЛИНОВАЯ МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 2004 года по МПК F16D41/12 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах стартеров для пуска двигателей автомобилей и сельхозмашин.

Известна муфта свободного хода осевого действия, описанная К.Коллманом в журнале "Konstruktion", DDR, Heft 7, 1957 г., стр. 18. Сцепляющая сила за счет осевого замыкания конусов передается на фрикционную муфту от ведущего звена через винтовую резьбу.

Вышеописанный механизм имеет плохое расклинивание. Применение его ограничено также нерегламентированным свободным ходом.

Известен эксцентриковый механизм свободного хода по а.с. 1231974, МКИ F 16 D 41/06, описанный М.П.Гориным, состоящий из двустороннего эксцентрика с кулачками в средней части, обоймы с зубчатым венцом на внутренней поверхности, имеющим мелкомодульные зубья, эксцентриковых втулок с наружными зубчатыми выступами, установленных свободно на поверхности двустороннего эксцентрика с кулачками, имеющей вырезы по ширине в нерабочей части по оси симметрии, образующие внутренние выступы.

Данный механизм обладает невысокой долговечностью.

В качестве прототипа выбрана клиновая муфта свободного хода осевого действия, описанная Н. К. Куликовым в журнале "Автомобильная и тракторная промышленность", 6, 1953 г. Описание этой конструкции имеется также в издании B.C.Полякова и И.Д.Барбаша "Муфты". Л., Машиностроение, 1973 г., стр. 263. На ступицу свободно насажена шестерня с внутренней конической поверхностью с углом конуса 2β. Шестерня может сцепляться с центральным клином, имеющим с одной стороны коническую поверхность, а с другой - торцовые зубья. Для ликвидации возможного "присоса" клина к ступице имеется распорная пружина. Торцовые зубья центрального клина и ступицы представляют собой притертые заклинивающие поверхности, которые нажимают на клин в осевом направлении.

Описанный клиновой механизм свободного хода имеет затруднения при расклинивании, т.е. она недостаточно надежна в работе.

Основной задачей предлагаемого изобретения является устранение динамических нагрузок при заклинивании, что повышает долговечность и надежность при расклинивании.

Для решения поставленной задачи предлагается применить демпфирующее устройство, имеющее фланец, противоударную часть и 3 пружины, которые рассеивают энергию воспринимаемых ударных нагрузок и участвуют в расклинивании механизма без приложения дополнительных усилий. Явление удара при заклинивании является основной причиной выхода из строя и снижения ресурса долговечности любого МСХ. Поэтому фланец и противоударная часть должны быть выполнены из материалов с высоким сопротивлением пластической деформации.

В осевой части наружной полумуфты четырьмя болтами прикручен фланец, а противоударная часть, состоящая из шайбы с тремя ножками, и три пружины посажены в три отверстия-направляющие, расположенные во внутренней полумуфте для свободного перемещения в осевом направлении при заклинивании и расклинивании. Для удобства изготовления противоударной части возможно применение съемных ножек. Тогда ножки будут вкручены в шайбу противоударной части посредством резьбы.

Применение в конструкции резьбового соединения полумуфт, выбранного в качестве заклинивающего элемента, обосновано тем, что развертка одного витка любой резьбы представляет собой клин, а заклинивание является неотъемлемой частью работы любого МСХ. Для изготовления данной муфты может использоваться ходовая резьба с элементами трения как первого, так и второго рода. Возможно использование ходовой резьбы по ГОСТ 24739-81 с числом следящих устройств, аналогичных количеству заходов.

В данной конструкции используется резьба с трапецеидальным профилем для уменьшения трения по ГОСТ 9484-81. Резьба является самым нагруженным элементом конструкции и демпфирующее устройство способствует сглаживанию и равномерному распределению нагрузок по ее площади. Относительное перемещение внутренней полумуфты до полного ее заклинивания или расклинивания с наружной полумуфтой достигается шлицевым соединением на ведомом валу.

В предложенном изобретении наряду с демпфирующим устройством и ходовой резьбой впервые применяется устройство слежения, которое обеспечивает управление работой всего механизма. Это устройство работает по принципу "железнодорожной стрелки". Устройство слежения состоит из щупа, собачки и направляющих. Щуп вмонтирован в наружную полумуфту. Направляющие состоят из двух частей: замкнутой и винтовой. Замкнутая часть направляющих представляет собой паз-выточку по замкнутому контуру на наружной поверхности внутренней полумуфты, а винтовая часть направляющих выполнена с тем же шагом, что и ходовая резьба, и расположена также на внутренней полумуфте. В месте соединения замкнутой и винтовой частей направляющих размещена собачка, выполняющая роль "стрелки". Собачка постоянно поджата пружиной к сухарю, а пружина расположена ниже траектории перемещения щупа.

При свободном ходе щуп постоянно перемещается по замкнутой части направляющих, отодвигая по ходу все время собачку от сухаря. При повороте наружной полумуфты по часовой стрелке поджатая к сухарю собачка переориентирует щуп в винтовую часть направляющих. При этом приходит в зацепление ходовая резьба и происходит заклинивание полумуфт через демпфирующее устройство. При увеличении частоты вращения внутренней полумуфты механизм расклинивается, выводя щуп из винтовой части направляющих в замкнутую - в режим холостого хода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан механизм при заклинивании; на фиг.2 - сечение по А-А (фиг.1); на фиг.3 - вид механизма в расклиненном состоянии в период свободного хода по Б-Б (фиг.2); на фиг.4 показан технический рисунок внутренней полумуфты с указанием места расположения собачки по В; на фиг.5 показана работа следящего устройства в период переключения на заклинивание по В; на фиг.6 - работа следящего устройства в период свободного хода по В; на фиг.7 показано крепление пружины к собачке и сухарю; на фиг.8 показано возможное изготовление противоударной части для упрощения конструкции по Д; на фиг.9 - сечение по Е-Е.

Стрелками на фиг.5 и 6 показано перемещение щупа в соответствующие режимы работы механизма.

На представленных графических материалах приняты следующие обозначения:
1 - наружная полумуфта; 2 - внутренняя полумуфта; 3 - трапецеидальная резьба; 4 - фланец; 5 - шайба противоударной части; 6 - ножки противоударной части; 7 - отверстия-направляющие осевого действия; 8 - пружины; 9 - щуп; 10 - собачка; 11 - пружина; 12 - сухарь; 13 - замкнутая часть направляющих; 14 - винтовая часть направляющих; 15 - ведущий вал; 16 - шлицы ведомого вала; 17 - винты.

Клиновая муфта свободного хода состоит из наружной 1 и внутренней 2 полумуфт, которые входят во взаимодействие благодаря следящему устройству через трапецеидальную резьбу 3; фланца 4, прикрученного к наружной полумуфте 1 четырьмя винтами; противоударной части, состоящей из шайбы 5 и трех ножек 6; противоударная часть ножками 6 установлена в отверстия-направляющие осевого действия 7 для свободного перемещения в осевом направлении; в отверстиях-направляющих 7 установлены пружины 8 - по одной в каждой для выполнения демпфирования, а также для расклинивания; щупа 9, вмонтированного в наружную полумуфту 1; собачки 10, установленной в месте соединения замкнутой 13 и винтовой 14 частей направляющих; пружины 11, которая крепится к сухарю 12 с одной стороны и к собачке 10 - с другой для постоянного поджатия собачки 10 к сухарю 12; ведущего вала 15, на котором жестко крепится наружная полумуфта 1; шлицов ведомого вала 16, на которые насажена внутренняя полумуфта 2 для свободного перемещения ее в осевом направлении; трех винтов 17 для обслуживания отверстий-направляющих 7, для замены пружин 8, а также служащих упором для пружин 8.

Механизм работает следующим образом. При повороте наружной полумуфты 1 по часовой стрелке собачка 10 следящего устройства переориентирует щуп 9 из периода свободного хода в период заклинивания. В результате этого приходит в зацепление трапецеидальная резьба 3. Внутренняя полумуфта 2, перемещаясь по шлицам ведомого вала 16, навинчивается на наружную полумуфту 1, при этом фланец 4 входит в контакт с шайбой противоударной части 5.

Ножки противоударной части 6, перемещаясь по отверстиям-направляющим осевого действия 7, сжимают пружины 8, в результате чего механизм заклинивается.

При увеличении частоты вращения внутренней полумуфты 2 по часовой стрелке происходит расклинивание всего механизма, чему способствуют пружины 8. При этом полумуфта 2 отвинчивается, а противоударная часть размыкается с фланцем 4. Щуп 9 же следящего устройства переориентируется собачкой 10 в режим свободного хода и, перемещаясь по замкнутой части направляющих 13, постоянно отодвигает собачку 10 в период всего свободного хода.

Предложенная муфта свободного хода осевого действия по сравнению с известными обладает полным устранением динамических нагрузок при заклинивании; большей несущей способностью, равномерным распределением нагрузок; высокой точностью за счет применения резьбового соединения; безотказным расклиниванием; возможностью применения как правой, так и левой резьбы; муфта доступна в обслуживании и ремонте.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах стартеров для пуска двигателей внутреннего сгорания. Клиновая муфта свободного хода осевого действия содержит наружную и внутреннюю полумуфты, пружину. Новым является то, что наружная полумуфта закреплена неподвижно на ведущем валу, а внутренняя полумуфта посажена на шлицы ведомого вала. Заклинивающие поверхности полумуфт представляют собой ходовую резьбу. Муфта включает в себя демпфирующее устройство, имеющее фланец, вмонтированный в осевую часть наружной полумуфты, противоударную часть, имеющую шайбу и три ножки, которые установлены совместно с тремя пружинами в отверстия-направляющие с возможностью осевого перемещения. Работой муфты управляет устройство слежения, включающее в себя щуп, установленный на внутренней поверхности наружной полумуфты. Щуп при свободном ходе перемещается по замкнутой части направляющих, а при переключении в режим заклинивания - по винтовой части направляющих, выполненных с тем же шагом, что и ходовая резьба. Собачка установлена в месте соединения замкнутой и винтовой частей направляющих слежения внутренней полумуфты и подпружинена к сухарю. Технический результат заключается в повышении долговечности и надежности муфты при расклинивании за счет устранения динамических нагрузок при заклинивании муфты. 9 ил.

Клиновая муфта свободного хода осевого действия, содержащая наружную и внутреннюю полумуфты, пружину, отличающаяся тем, что наружная полумуфта закреплена неподвижно на ведущем валу, а внутренняя полумуфта посажена на шлицы ведомого вала, заклинивающие поверхности полумуфт представляют собой ходовую резьбу, кроме того, муфта включает в себя демпфирующее устройство, имеющее фланец, вмонтированный в осевую часть наружной полумуфты, противоударную часть, имеющую шайбу и три ножки, которые установлены совместно с тремя пружинами в отверстия-направляющие с возможностью осевого перемещения, работой муфты управляет устройство слежения, включающее в себя щуп, установленный на внутренней поверхности наружной полумуфты, причем щуп при свободном ходе перемещается по замкнутой части направляющих, а при переключении в режим заклинивания - по винтовой части направляющих, выполненных с тем же шагом, что и ходовая резьба, собачка установлена в месте соединения замкнутой и винтовой частей направляющих слежения внутренней полумуфты и подпружинена к сухарю.