Муфта кулачковая Российский патент 2021 года по МПК F16D11/14 

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано для передачи крутящих моментов и соединения валов.

Известна кулачковая муфта, содержащая установленные на валах ведущую и ведомую полумуфты, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, а вторая жестко закреплена на ведущем валу (см. Поляков В.С и др. Справочник по муфтам. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1974, с. 145, рис. IV. 4).

Недостатком известной кулачковой муфты является сложность конструкции из-за наличия дополнительных центрирующих элементов, необходимых для включения муфты при незначительном перекосе валов.

Также известна, выбранная в качестве ближайшего аналога по совокупности существенных признаков и получаемому техническому результату, муфта блокировки межколесного дифференциала, состоящая из двух полумуфт, одна из которых подвижная и установлена с возможностью осевого перемещения, а другая неподвижная, имеющая торцевые зубья, торцевые поверхности которых выполнены под углом к продольной оси муфты (RU №175068 U1, МПК B60K 17/02 (2006.01), F16D 11/10 (2006.01), опубл. 17.11.2017).

Недостатком данной конструкции является невысокая контактная прочность зубьев муфты:

- на боковых поверхностях зубьев полумуфт из-за малой площади контакта возникают высокие контактные напряжения, приводящие к питтингу или выкрашиванию металла на боковой поверхности зубьев полумуфт;

- в ножке зубьев полумуфт из-за малой площади поперечного сечения зубьев возникают высокие изгибные напряжения, приводящие к излому или срезу зубьев полумуфт.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности кулачковой муфты за счет увеличении контактной прочности зубьев.

В ходе решения задачи прорабатывались следующие варианты:

- увеличить площадь контакта за счет увеличения количества зубьев в полумуфтах, но тогда уменьшится площадь корневого сечения зубьев, а значит уменьшится момент сопротивления изгибным напряжениям, что вызовет поломку зубьев полумуфт;

- увеличить высоту и наружный диаметр зубьев полумуфт, но в этом случае значительно увеличатся радиальные и осевые размеры полумуфт, что недопустимо при ограничении радиальных и осевых размеров конструкции, в которую встроена кулачковая муфта.

Поставленная задача была решена следующим образом.

В муфте кулачковой, состоящей из двух полумуфт, выполненных с торцевыми зубьями, подвижной, установленной с возможностью осевого перемещения, и неподвижной, боковые поверхности торцевых зубьев в радиальном направлении расположены под углом к вертикальной оси и направлены в одну сторону. В частном случае исполнения боковые поверхности зубьев выполнены по прямой линии или по радиусу.

Перечисленные отличительные существенные признаки, заключающиеся в том, что боковые поверхности торцевых зубьев в радиальном направлении расположены под углом к вертикальной оси и направлены в одну сторону, в совокупности с известными, позволяют увеличить площадь боковой поверхности зубьев (катет - зуб прототипа, всегда меньше гипотенузы - наклонный новый зуб), и, таким образом, получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны данного изобретения.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:

фиг. 1 - муфта кулачковая в сборе, вид в разрезе;

фиг. 2 - вид на зубья полумуфт, разрез А-А на фиг. 1, боковые поверхности зубьев выполнены по прямой линии (исполнение 1);

фиг. 3 - то же, вид на неподвижную полумуфту в изометрии;

фиг. 4 - то же, вид на подвижную полумуфту в изометрии;

фиг. 5 - вид на зубья полумуфт, разрез А-А на фиг. 1, боковые поверхности зубьев выполнены по радиусу (исполнение 2);

фиг. 6 - то же, вид на неподвижную полумуфту в изометрии;

фиг. 7 - то же, вид на подвижную полумуфту в изометрии.

Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт, подвижной полумуфты 1, установленной с возможностью осевого перемещения по валу 2, и неподвижной полумуфты 3, которые имеют торцевые зубья 4.

Боковые поверхности 5 и 6 торцевых зубьев 4 в радиальном направлении расположены соответственно под углом α и β к вертикальной оси и направлены в одну сторону.

Боковые поверхности зубьев могут быть выполнены по прямой линии 7 и 8 (исполнение 1) или по радиусу 9 и 10 (исполнение 2), который зависит от диаметра резцовой головки и ширины резцов, применяемых в соответствующем производстве.

Так как площадь боковой поверхности зубьев и площадь корневого сечения увеличилась из-за удлинения зуба за счет наличия наклона, то контактные напряжения, а также изгибные напряжения уменьшились, при этом осевые и радиальные габариты остались в тех же пределах.

Работа кулачковой муфты происходит следующим образом.

Подвижная полумуфта 1 перемещается по валу 2 и торцевыми зубьями 4 сцепляется с такими же торцевыми зубьями 4 неподвижной полумуфты 3.

Заявленная муфта имеет простую и надежную конструкцию, увеличенную контактную прочность зубьев.

Техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий и материалов.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт. Подвижная полумуфта (1) установлена с возможностью осевого перемещения по валу (2). Полумуфта (3) неподвижна в осевом направлении. Полумуфты имеют торцевые зубья (4). Боковые поверхности (5 и 6) торцевых зубьев (4) в радиальном направлении расположены под углами α и β к вертикальной оси. Поверхности направлены в одну сторону. Достигается повышение надежности муфты. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Муфта кулачковая, состоящая из двух полумуфт, выполненных с торцевыми зубьями, подвижной, установленной с возможностью осевого перемещения, и неподвижной, отличающаяся тем, что боковые поверхности торцевых зубьев в радиальном направлении расположены под углом к вертикальной оси и направлены в одну сторону.

2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что боковые поверхности зубьев выполнены по прямой линии.

3. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что боковые поверхности зубьев выполнены по радиусу.