КЛИНОВОЙ МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 2006 года по МПК F16D41/69 F16D41/12 

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

Известен клиновой механизм свободного хода, содержащий звездочку с расположенной с эксцентриситетом рабочей поверхностью, охватывающую ее обойму, установленный между обоймой и звездочкой подпружиненный клин и управляющее устройство в виде обгонной муфты, одна из полумуфт которой посредством зубчатого зацепления связана с обоймой, а другая посредством механизма управления связана с клином. Клиновой механизм свободного хода снабжен дополнительными клиньями и промежуточными элементами, звездочка выполнена полой и с дополнительными рабочими поверхностями на ее наружной поверхности, полость звездочки заполнена вязкой жидкостью, механизм управления выполнен в виде плунжеров, конец одного из которых выполнен с клиновой несамотормозящей поверхностью и контактирует с выполненной на полумуфте обгонной муфты выемкой, а другой конец расположен в полости звездочки, другие плунжеры смонтированы в звездочке и один конец каждого плунжера размещен в полости с жидкостью, а другой контактирует с торцовой поверхностью промежуточного элемента. [Авторское свидетельство СССР №1399541, кл. F 16 D 41/06, 1986].

Такие механизмы имеют относительно высокую нагрузочную способность за счет увеличения количества клиньев и их равномерной работы. Однако реальные контактные поверхности у сплошного клина невысоки и механизм является фрикционным. Это приводит, с одной стороны, к перегрузке рабочих поверхностей, а с другой - к снижению коэффициента полезного действия, т.к. полезные касательные силы практически на порядок отличаются от нормальных и зависят от реализуемого коэффициента трения.

Известны муфты свободного хода, содержащие две концентрично расположенные полумуфты, между которыми установлены тела заклинивания в виде наклонных пластин [А.с. №521413, БИ №26 от 15.07.1976].

Указанные муфты свободного хода имеют значительно более высокую нагрузочную способность(в пять - десять раз) 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 при постоянном режиме упругих колебаний. Из-за погрешностей в размерах пластин, контактных поверхностей полумуфт и их взаимного расположения происходит неравномерное включение механизма, а также пластины и контактные поверхности нагружены неравномерно, что снижает нагрузочную способность и долговечность механизма.

Известны клиновые механизмы свободного хода, содержащие 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. [Прототип А.с. 2156897 приоритет 23.06.1999 F 16 D 41/06 ].

Такое выполнение при сохранении преимуществ механизма, передающего полезный момент нормальными силами, позволяет повысить долговечность и нагрузочную способность 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. Однако сложные по форме и относительному расположению зубчатые контактные поверхности и дискретные элементы приводят к неравномерному контакту из-за погрешностей изготовления. Постоянная смена взаимного расположения зубьев зубчатых поверхностей из-за вращения не позволяет сепаратору и дискретным элементам осуществлять равномерный одновременный контакт со всеми контактными поверхностями, что приводит к существенному снижению долговечности механизма и его нагрузочной способности.

Задачей данного изобретения является создание клинового механизма свободного хода (МСХ), обеспечивающего широкий диапазон передаваемого момента при одновременном контакте всех рабочих поверхностей во время рабочего хода.

Техническим результатом изобретения являются значительное повышение нагрузочной способности МСХ и долговечности.

Для получения указанного технического результата в клиновом механизме свободного хода, содержащем обойму, эксцентрик, установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, подпружиненный сепаратор в форме клина, имеющий составные части, опирающиеся на зубчатые поверхности промежуточного кольца и обоймы, размещенные в сепараторе, установленном в клиновой полости между промежуточным кольцом и обоймой, сепаратор имеет форму клина, внутренняя замкнутая полость которого заполнена вязкоупругим телом, на которое опираются составные части сепаратора, установленные в отверстиях сепаратора.

Такое выполнение позволило при контакте одного из составных частей клина с зубчатой поверхностью начать воздействие на вязкоупругое тело, находящееся в замкнутой полости сепаратора. Это воздействие из-за замкнутости полости начнет передаваться на все остальные составные части клина, опирающиеся на вязкоупругое тело. Составные части начнут перемещаться в отверстиях сепаратора до контакта с зубчатыми поверхностями. После осуществления контакта произойдет уравновешивание всех сил от всех контактных поверхностей. Таким образом, все составные части клина будут находиться в контакте, за счет чего повысится контактная поверхность, а следовательно, повысится нагрузочная способность механизма. За счет возможности получения равномерных нагрузок повысится долговечность механизма. Могут быть значительно снижены требования к показателям точности контактных поверхностей по их взаимному расположению, что позволит значительно снизить стоимость механизма при повышении нагрузочной способности. Износ контактных поверхностей не приведет к существенному изменению параметров включения механизма за счет его компенсации, что значительно повысит долговечность и надежность.

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. Сепаратор 8 имеет форму клина, внутренняя замкнутая полость 11 которого заполнена вязкоупругим телом 12. В сепараторе выполнены отверстия 13, в которых установлены составные части 7 клина, опирающиеся на вязкоупругое тело 12.

Механизм свободного хода работает следующим образом. При вращении эксцентрика 2 в сторону заклинивания (фиг.1 против часовой стрелки) на составные части 7 клина воздействуют зубья зубчатых поверхностей 10 обоймы 1 и зубья 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 7 клина. При неравномерном контакте составных частей 7 клина с зубчатыми поверхностями 9, 10 первая составная часть, вступающая в контакт, под действием контактного усилия начнет перемещаться в отверстии 13 сепаратора 8, воздействуя на вязкоупругое тело 12, находящееся в замкнутой полости 11 сепаратора 8. Давление начнет равномерно передаваться вязкоупругим телом 12 другим составным частям 7 клина. Составные части 7 начнут движение к контактным зубчатыми поверхностям 9, 10. После осуществления контакта силы уравновесятся на всех контактных поверхностях. Наблюдается фаза передачи полезного момента. Изменением площадей отверстий 13 может корректироваться закон распределения нагрузок на составных частях.

При движении эксцентрика 2 в противоположном направлении составные части 7 клина 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 автоматического поддержания максимальной зоны контакта между составными частями клина и зубчатыми поверхностями. Механизм позволяет сохранять эту зону не зависимо от сочетания погрешностей изготовления и износа при работе, что повышает долговечность и надежность. При изготовлении механизма возможно существенное снижение требований к показателям точности из-за возможности компенсации погрешностей, что позволяет снизить стоимость при сохранении эксплуатационных требований. Значительно улучшаются условия включения из-за равномерности контакта составных частей клина.

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 в заявке средств;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Изобретение относится к обгонным муфтам с распорками, заклинивающимися между зубьями наружной и внутренней поверхностей. Муфта содержит обойму (1), эксцентрик (2) и установленное на нем промежуточное кольцо (3), кинематически связанное с обоймой (1), а также подпружиненный сепаратор (8) в форме клина, имеющий составные части (7), опирающиеся на зубчатые поверхности промежуточного кольца (3) и обоймы (1). Внутренняя полость сепаратора (8) заполнена вязкоупругим телом, на которое опираются составные части (7) сепаратора. Техническое решение направлено на повышение нагрузочной способности и долговечности. 2 ил.

Клиновой механизм свободного хода, содержащий обойму, эксцентрик, установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, подпружиненный сепаратор в форме клина, имеющий составные части, опирающиеся на зубчатые поверхности промежуточного кольца и обоймы, размещенные в сепараторе, установленном в клиновой полости между промежуточным кольцом и обоймой, отличающийся тем, что сепаратор имеет форму клина, внутренняя замкнутая полость которого заполнена вязко-упругим телом, на которое опираются составные части сепаратора, установленные в отверстиях сепаратора.