МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 2006 года по МПК F16D41/06 F16D41/67 F02N15/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве стартерной муфты свободного хода.

Известна муфта свободного хода /1/, содержащая две концентрично расположенные обоймы и размещенный между ними сепаратор с соединительными цилиндрическими роликами, на внутренней поверхности ведущей обоймы выполнены гнезда под соединительные цилиндрические ролики и пазы под выступы сепаратора, ведомая обойма выполнена в виде звездочки зубчатой формы. Недостатком данной муфты свободного хода является отсутствие пружин, нужных для включения муфты.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является муфта свободного хода /2/, содержащая ведущую обойму с четырьмя сегментными гнездами и четырьмя секторными пазами, расположенными на внутренней поверхности обоймы, и ведомую зубчатую обойму с восемью зубьями, между обоймами расположен сепаратор с четырьмя выступами, размещенными в пазах ведущей обоймы с возможностью ограниченного углового перемещения, в сепараторе с одной боковой стороны выполнены четыре радиальных окна для размещения в них четырех соединительных цилиндрических роликов, с другой боковой стороны сепаратора в его выступах выполнены гнезда под спиральные пружины. Недостатком данной конструкции муфты является то, что в нее невозможно дополнительно ввести соединительные цилиндрические ролики для повышения нагрузочной способности при передаче крутящего момента, в которой сегментные гнезда и секторные пазы, выполненные на внутренней поверхности ведущей обоймы, расположены по кругу в одном ряду друг за другом, что ограничивает возможность из-за отсутствия места увеличения их числа. Боковые поверхности окон сепаратора выполнены параллельно относительно друг друга, в результате чего при передаче крутящего момента от одной из боковых поверхностей окон сепаратора на соединительные цилиндрические ролики наблюдается повышенное удельное давление по линии их контактирования, что приводит их к износу. При восьми зубьях ведомой обоймы одна из боковых наклонных поверхностей зубьев имеет малый угол наклона, что также замедляет поворот ведомой обоймы и замедляет включение муфты. Недостаточная сила упругости четырех спиральных пружин сепаратора также замедляет включение муфты. После пуска двигателя при обгоне ведомой обоймой ведущей обоймы происходят высокочастотные выключения и включения муфты, при которых в периоды выключения муфты происходит торможение ведомой обоймы, инерционная сила которой затрачивается на преодоление сил упругости спиральных пружин, сжимаемых сепаратором. Торможение ведомой обоймы в период свободного хода сопровождается интенсивным износом контактирующих наклонных поверхностей зубьев ведомой обоймы и поверхностей соединительных цилиндрических роликов и износом спиральных пружин, перемещающихся в гнездах выступов сепаратора. Высокочастотные возвратно-вращательные перемещения сепаратора в пазах ведущей обоймы сопровождаются щелчками, которые исходят от соприкосновения радиальных выступов сепаратора с выступами ведущей обоймы при включении муфты.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности работы муфты и устранение имеющихся недостатков путем изменения ее конструкции, связанное с введением в устройство муфты дополнительного пятого соединительного цилиндрического ролика для повышения нагрузочной способности муфты при передаче крутящего момента, в которой на внутренней поверхности ведущей обоймы выполнены пять гнезд сегментной формы с запирающими поверхностями под соединительные цилиндрические ролики и пять пазов секторной формы под радиальные выступы сепаратора, расположенные друг от друга отдельными параллельными рядами, позволяющие увеличить число гнезд в ряду до шести. В сепараторе выполнено пять радиальных окон под пять соединительных цилиндрических роликов и пять радиальных выступов на его наружной поверхности, расположенных также друг от друга отдельными параллельными рядами, в выступах сепаратора выполнены гнезда для размещения в них пяти спиральных пружин овальной формы. На наружной поверхности ведомой обоймы число зубьев увеличено до десяти, в связи с этим с одной стороны зубьев ведомой обоймы увеличивается угол наклонных поверхностей и уменьшается их длина, что способствует ускоренному включению муфты с меньшей затратой сил спиральных пружин при радиальном действии на них соединительных цилиндрических роликов. Боковые поверхности окон сепаратора в их нижней и верхней частях и запирающие поверхности гнезд ведущей обоймы выполнены по радиусу соединительных цилиндрических роликов с целью уменьшения удельного давления при передаче крутящего момента на соединительные цилиндрические ролики. После пуска двигателя в период свободного хода для торможения высокочастотного вращения ведомой обоймы и для удержания сепаратором спиральных пружин в сжатом состоянии в ведомую обойму муфты встроено центробежное тормозное устройство, состоящее из пяти центробежных тормозных элементов, размещенных в углублениях, выполненных на наружной поверхности ведомой обоймы с возможностью только радиального перемещения, которые при вращении ведомой обоймы под действием их центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности сепаратора, и за счет силы трения между ними одновременно происходит торможение ведомой обоймы и передача вращающего момента сепаратору, который удерживает спиральные пружины в сжатом состоянии, за этот период удержания значительно уменьшается частота вращения ведомой обоймы, предотвращается износ наклонных поверхностей зубьев ведомой обоймы и соединительных цилиндрических роликов, а также прекращается шум в муфте и предотвращается износ спиральных пружин, находящихся в период удержания в сжатом состоянии. Центробежные тормозные элементы постоянно поджимаются к внутренней поверхности сепаратора резиновыми вставками для недопущения попадания смазки на их контактирующие поверхности.

На фиг.1 - муфта свободного хода включена.

На фиг.2 - муфта свободного хода выключена.

На фиг.3 - аксонометрическая проекция муфты.

Устройство.

Муфта свободного хода содержит ведущую обойму 1 фиг.1, на внутренней поверхности 2 которой размещены пять гнезд 3 сегментной формы с запирающими поверхностями 4 и пять пазов 5 секторной формы. Внутри ведущий обоймы 1 помещена ведомая зубчатая обойма 6 с десятью зубьями 7, между обоймами расположен сепаратор 8 с пятью радиальными выступами 9 на наружной поверхности, входящими в пазы 5 ведущей обоймы 1. Сепаратор 8 имеет пять радиальных окон 10, в которых размещены пять соединительных цилиндрических роликов 11. Зубья 7 ведомой обоймы 6 с одной стороны выполнены по радиусу соединительных цилиндрических роликов 11, с другой стороны по касательной к такому же радиусу другого зуба, образуя между зубьями 7 гнезда 12 под соединительные цилиндрические ролики 11. Гнезда 3 и пазы 5 на внутренней поверхности 2 ведущей обоймы 1 выполнены друг от друга отдельными параллельными рядами для увеличения числа гнезд в ряду до пяти. Радиальные окна 10 сепаратора 8 и радиальные выступы 9 на его наружной поверхности также выполнены друг от друга отдельными параллельными рядами для увеличения числа радиальных окон и радиальных выступов в рядах. В пяти радиальных выступах 9 сепаратора 8 с боковой стороны выполнены гнезда 13 под пять спиральных пружин 14 овальной формы, упирающихся в выступы 15 ведущей обоймы 1. Боковые поверхности радиальных окон 10 сепаратора 8 в их нижней и верхней частях 16 и запирающие поверхности 4 гнезд 3 ведущей обоймы 1 выполнены по радиусу соединительных цилиндрических роликов с целью уменьшения удельного давления при передаче крутящего момента. Для торможения высокочастотного вращения ведомой обоймы 6 и для удержания сепаратором 8 спиральных пружин 14 в сжатом состоянии в ведомую обойму 6 встроено центробежное тормозное устройство, состоящее из пяти центробежных тормозных элементов 17, размещенных в углублениях 18 выполненных на наружной поверхности ведомой обоймы 6, с возможностью только радиального перемещения. Центробежные тормозные элементы 17 постоянно поджимаются к внутренней поверхности сепаратора 8 резиновыми вставками 19 для недопущения попадания смазки на их контактирующие поверхности. Приводная шестерня 20 фиг.1 выполнена вместе с ведомой обоймой 6 муфты.

Предложенная муфта свободного хода работает следующим образом.

Муфта свободного хода в исходном положении всегда находится включенной, фиг.1, этому способствуют спиральные пружины 14, размещенные в гнездах 13 между выступами 9 сепаратора 8 и выступами 15 ведущей обоймы 1, которые поджимают сепаратор относительно ведущей обоймы 1 в окружном направлении, выбирая свободный ход в пазах 5 ведущей обоймы 1, и радиальными выступами 9 сепаратора 8, выжимая боковыми поверхностями 16 радиальных окон 10 сепаратора 8 и радиусными поверхностями гнезд 3 соединительные цилиндрические ролики 11 в гнезда 12 ведомой обоймы 6, которые запираются в них запирающими поверхностями 4 гнезд 3 ведущей обоймы 1. При радиальном перемещении соединительных цилиндрических роликов 11 в окнах 10 сепаратора 8 происходит обкатка ими боковых наклонных поверхностей зубьев 7 ведомой обоймы 6 и ее поворачивание по часовой или против часовой стрелки, в зависимости от начального расположения центра соединительных цилиндрических роликов 11 относительно радиальной оси вершин зубьев 7 ведомой обоймы 6. Выключение муфты, фиг.2, происходит при обгоне ведомой обоймой 6 ведущей обоймы 1, в этот период наклонными поверхностями зубьев 7 ведомой обоймы 6 через соединительные цилиндрические ролики 11 сепаратор 8 поворачивается в окружном направлении в пазах 5 ведущей обоймы 1, и соединительные цилиндрические ролики 11 принудительно и от центробежной силы выжимаются в гнезда 3 ведущей обоймы 1, при этом сепаратор 8 сжимает спиральные пружины 14, которые удерживаются в сжатом состоянии действующими на него центробежными силами пяти соединительных цилиндрических роликов 11, инерционной силой сепаратора 8 и силой трения вращающейся ведомой обоймы 6 внутри сепаратора 8 вместе с центробежными тормозными элементами 17, которые одновременно под действием своей центробежной силы тормозят ведомую обойму 6 и передают вращающий момент сепаратору 8 для удержания им спиральных пружин 14 в сжатом состоянии. За этот период удержания значительно падает частота вращения ведомой обоймы 6, вследствие чего не происходит износа наклонных поверхностей зубьев 7 ведомой обоймы 6 и соединительных цилиндрических роликов 11, а также износа спиральных пружин 14, находящихся в период удержания в сжатом состоянии, а также прекращается шум в муфте, затем когда сила упругости спиральных пружин становится больше, чем суммарная сила, удерживающая сепаратор 8, происходит непродолжительный период, когда под их действием и действием инерционной силы ведомой обоймы 6 происходят низкочастотные выключения и включения муфты, при которых в периоды выключения муфты происходит дополнительное торможение ведомой обоймы 6, инерционная сила которой затрачивается на преодоление сил упругости спиральных пружин 14, сжимаемых сепаратором, затем, когда сила упругости спиральных пружин становится больше, чем инерционная сила ведомой обоймы 6, происходит включение муфты, при пуске двигателя крутящий момент от ведущей обоймы 1 муфты передается на сепаратор 8 через их выступы 15, 9, затем от сепаратора 8 через соединительные цилиндрические ролики 11 - на ведомую обойму 6.

Работоспособность муфты сохраняется даже в случае заклинивания соединительных цилиндрических роликов над вершинами зубьев ведомой обоймы при включении муфты, фиг.2. При перемещении муфты для соединения шестерни 20 ведомой обоймы с зубчатым венцом маховика двигателя ведущая обойма муфты, перемещаясь по винтовым шлицам вала якоря стартера, поворачивается относительно ведомой обоймы тогда, когда ее шестерня 20 начинает входить в зубчатый венец маховика двигателя и становится неподвижной. При повороте ведущей обоймы на 2-3° происходит расклинивание соединительных цилиндрических роликов и включение муфты до пуска стартера.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1786305, кл. F 16 D 41/16.

2. Патент №2032115, кл. F 16 D 41/16.

Изобретение относится к бесплунжерным обгонным муфтам стартера, имеющим групповое прижимное устройство для заклинивающих роликов. Муфта свободного хода содержит концентрично расположенные ведущую 1 и ведомую 6 обоймы и установленный между ними сепаратор 8. На внутренней поверхности ведущей обоймы 1 размещены пять гнезд 3 сегментной формы с запирающими поверхностями 5 для взаимодействия с роликами 11 и пять пазов 5 секторной формы. Сепаратор имеет пять радиальных выступов, которые входят в пазы 5 ведущей обоймы 1 и пять радиальных окон 10 в которых размещены ролики 11. Ведомая обойма 6 имеет десять зубьев, образующих десять гнезд 12 для роликов 11 и углубления 18 для тормозных центробежных элементов 7, имеющих возможность радиального перемещения. Гнезда 3 и пазы 5 ведущей обоймы 1 и соответствующие им радиальные окна 10 и радиальные выступы сепаратора 8 выполнены отдельными параллельными рядами. Выступы сепаратора 8 имеют гнезда для пружин 14, которые упираются в выступы 15 ведущей обоймы 1. Техническое решение направлено на ускорение включения и снижения износа муфты. 3 ил.

Муфта свободного хода, содержащая концентрично расположенные ведущую и ведомую обоймы, установленный между ними сепаратор с радиальными выступами, в которых выполнены гнезда под спиральные пружины, и радиальными окнами под соединительные цилиндрические ролики, на взаимообращенных поверхностях обойм выполнены гнезда под соединительные цилиндрические ролики, на ведущей обойме выполнены пазы, в которых размещены радиальные выступы сепаратора с ограниченной возможностью углового перемещения, отличающаяся тем, что она содержит пять соединительных цилиндрических роликов, ведомую обойму с десятью зубьями и пять спиральных пружин, гнезда и пазы на внутренней поверхности ведущей обоймы, а также радиальные окна и радиальные выступы сепаратора выполнены друг от друга отдельными параллельными рядами, боковые поверхности окон сепаратора в их нижней и верхней частях, а также запирающие поверхности гнезд ведущей обоймы выполнены по радиусу соединительных цилиндрических роликов, тормозные центробежные элементы размещены в углублениях ведомой обоймы с возможностью радиального перемещения.