МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 2007 года по МПК F16D41/12 F16D41/30 F16D41/06 

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в высокоскоростных передачах, в частности в инерционных трансформаторах вращающего момента.

Известен механизм свободного хода (МСХ), который содержит корпус, звездочки, заклинивающие стержни и пружины. Корпус представляет собой блок из нескольких дисков, расположенных на общей оси, жестко связанных между собой и смещенных друг относительно друга на величину шага микрохрапового механизма. Заклинивающие стержни выполнены жесткими и шарнирно установлены в обойме (см. патент N10811, МПК F16Н 27/02, опубл. ПМПО N8, 16.08.99).

В данном механизме крутящий момент с обоймы передается на звездочку с помощью одного заклинивающего стержня ввиду неизбежных погрешностей при изготовлении элементов МСХ. В зоне контакта торца заклинивающего стержня и зуба звездочки имеют место высокие контактные напряжения, что является причиной низкой долговечности подобного механизма. Неуравновешенная радиальная составляющая реакции опорных поверхностей обоймы и заклинивающего стержня является причиной дополнительных нагрузок на подшипники качения, на которых вращается вал обоймы. При заклинивании данного механизма имеют место значительные ударные нагрузки.

Известен храповый механизм свободного хода, который содержит концентрично расположенные обойму и звездочку, взаимодействующие через заклинивающие стержни. Заклинивающие стержни выполнены гибкими и крутящий момент с обоймы на звездочку может передаваться несколькими заклинивающими стержнями. Устройство принято за прототип (см. патент N2138707, МПК F16D 41/12, опубл. БИ N27, 27.09.99).

Недостатками прототипа являются низкая долговечность и нагрузочная способность механизма из-за наличия напряжений изгиба в заклинивающих стержнях, а также большие габариты передачи.

Предлагаемым изобретением решается задача - повышение нагрузочной способности МСХ, увеличение долговечности и снижение габаритных размеров.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в следующем: уменьшение контактных напряжений, действующих в зоне контакта зуба звездочки и торца стержня, отсутствие неуравновешенной радиальной составляющей реакции опорных поверхностей обоймы и вала, снижение ударных нагрузок при включении МСХ ввиду демпфирующего действия полиуретанового кольца, малая чувствительность к неточностям изготовления и сборки МСХ.

Указанный технический результат достигается тем, что в механизме свободного хода, содержащем концентрично расположенные обойму и звездочку, взаимодействующие через заклинивающие стержни, новым является то, что в пазах обоймы концентрично установлены цилиндрические секторы так, что один торец цилиндрического сектора упирается в выступ обоймы, а другой - в выступ полиуретанового кольца, полиуретановое кольцо имеет радиальные выступы, число которых совпадает с количеством цилиндрических секторов, причем оси полиуретанового кольца и обоймы совпадают, а заклинивающие стержни выполнены негибкими и шарнирно установлены в цилиндрических секторах с возможностью взаимодействия со звездочкой.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом не следуют из уровня техники. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена конструкция механизма свободного хода.

Предлагаемый механизм состоит из двух одинаковых блоков храповых механизмов свободного хода (МСХ), имеющих общую ось и смещенных друг относительно друга на угол 180 град. Каждый блок содержит одну звездочку 1, несколько рядов обойм 2, смещенных на угол ϑ=ϕ/η, где ϕ - угловой шаг обоймы, η - количество рядов в одном блоке, полиуретановое кольцо 3, цилиндрические секторы 4 и заклинивающие стержни 5. Обоймы 2 жестко соединены между собой. Полиуретановое кольцо 3 имеет радиальные выступы, количество которых совпадает с количеством цилиндрических секторов. Цилиндрические секторы 4 установлены в пазах обоймы таким образом, что один торец цилиндрического сектора 4 упирается в выступ обоймы 2, а другой - в выступ полиуретанового кольца 3. Заклинивающие стержни 5 выполнены негибкими и шарнирно установлены в цилиндрических секторах 4. Число зубьев звездочки 1 отличается от количества заклинивающих стержней 5 одного ряда на нечетное число. Оси полиуретанового кольца 3 и обоймы 2 совпадают.

Механизм свободного хода работает следующим образом. При повороте обоймы, например, против хода часовой стрелки один из заклинивающих стержней 5 входит в зацепление с зубом звездочки 1. Между диаметрально-противоположным заклинивающим стержнем 5 второго блока МСХ и зубом звездочки 1 первоначально имеется зазор, вызванный неточностями изготовления элементов МСХ. При дальнейшем повороте обоймы 2 деформируется полиуретановое кольцо 3 между цилиндрическим сектором 4 и заклинивающим стержнем 5, вступившим в работу, происходит выборка зазора и в зацепление вступает второй стержень. Весь момент передается парой заклинивающих стержней 5. Поджим заклинивающих стержней 5 к зубьям звездочки 1 осуществляется за счет центробежных сил инерции. При повороте обоймы по ходу часовой стрелки заклинивающие стержни 5 выходят из зацепления с зубьями звездочки 1, деформированное полиуретановое кольцо 3 восстанавливает свою форму и происходит свободный ход механизма.

Предложенная конструкция механизма свободного хода обладает следующими преимуществами по сравнению с известными решениями.

Во-первых, уменьшение контактных напряжений, действующих в зоне контакта зуба звездочки и торца заклинивающего стержня, что вызвано передачей крутящего момента двумя диаметрально-противоположными стержнями. Это позволяет уменьшить габариты МСХ в продольном направлении в несколько раз и повысить долговечность механизма.

Во-вторых, отсутствие неуравновешенной радиальной составляющей реакции опорных поверхностей обоймы и вала, что обеспечивает повышенную долговечность подшипников качения, на которых установлен вал обоймы.

В-третьих, снижение ударных нагрузок при включении МСХ ввиду демпфирующего действия полиуретановых колец.

В-четвертых, малая чувствительность к неточностям изготовления и сборки МСХ.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Предлагаемый механизм состоит из одинаковых блоков храповых механизмов свободного хода (МСХ), имеющих общую ось и смещенных друг относительно друга на угол 180 град. Каждый блок содержит одну звездочку 1, несколько рядов обойм 2, смещенных на угол ϑ=ϕ/η, где ϕ - угловой шаг обоймы, η - количество рядов в одном блоке, полиуретановое кольцо 3, цилиндрические секторы 4 и заклинивающие стержни 5. Обоймы 2 жестко соединены между собой. Полиуретановое кольцо 3 имеет радиальные выступы, количество которых совпадает с количеством цилиндрических секторов. Цилиндрические секторы 4 установлены в пазах обоймы таким образом, что один торец цилиндрического сектора упирается в выступ обоймы 2, а другой - в выступ полиуретанового кольца 3. Заклинивающие стержни 5 выполнены негибкими и шарнирно установлены в цилиндрических секторах 4. Число зубьев звездочки 1 отличается от количества заклинивающих стержней 5 одного ряда на нечетное число. Оси полиуретанового кольца и обоймы совпадают. Технический результат заключается в уменьшении контактных напряжений, действующих в зоне контакта зуба звездочки и торца стержня, в отсутствии неуравновешенной составляющей реакции поверхностей обоймы и вала, в снижении ударных нагрузок при включении МСХ ввиду демпфирующего действия полиуретанового кольца, а также малой чувствительности к неточностям изготовления и сборки. 1 ил.

Механизм свободного хода, содержащий концентрично расположенные обойму и звездочку, взаимодействующие через заклинивающие стержни, отличающийся тем, что в пазах обоймы концентрично установлены цилиндрические секторы так, что один торец цилиндрического сектора упирается в выступ обоймы, а другой - в выступ полиуретанового кольца, полиуретановое кольцо имеет радиальные выступы, число которых совпадает с количеством цилиндрических секторов, причем оси полиуретанового кольца и обоймы совпадают, а заклинивающие стержни выполнены негибкими и шарнирно установлены в цилиндрических секторах с возможностью взаимодействия со звездочкой.