МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА Советский патент 1995 года по МПК F16D41/06 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения и разъединения валов в различных механизмах.

По основному авт.св. N 1030596 известна муфта свободного хода, содержащая расположенные соосно ведущий и ведомый валы, зубчатое колесо с двумя венцами, основную шестерню, кинематически связанную с одним из венцов зубчатого колеса, ведомое зубчатое колесо, закрепленное на ведомом валу, кинематически связанную с ним ведомую шестерню, промежуточную шестерню, соединенную совместно с ведомой шестерней и кинематически связанную с вторым венцом зубчатого колеса, образующие кинематическую пару дополнительные шестерню и зубчатое колесо, соединенные соответственно с основной шестерней и с ведомым зубчатым колесом, два эксцентрика, эксцентриситеты которых диаметрально противоположны, один эксцентрик расположен на ведущем валу, и на нем расположены основная и дополнительные шестерни, другой эксцентрик размещен на расположенной соосно валу оси, и на нем установлены ведомая и промежуточная шестерни, число зубьев основной и промежуточной шестерен одинаково, число зубьев дополнительной и ведомой шестерен также одинаково, зубчатое колесо установлено свободно относительно ведомого и дополнительного зубчатого колеса, числа зубьев венцов зубчатого колеса равны между собой, а число зубьев ведомого колеса равно числу зубьев дополнительного зубчатого колеса.

Однако известная муфта имеет большие статические нагрузки в зубчатых зацеплениях.

Целью изобретения является снижение статических нагрузок в зубчатых зацеплениях путем обеспечения дополнительного трения в элементах сцепления.

Цель достигается тем, что муфта свободного хода, содержащая расположенные соосно ведущий и ведомый валы зубчатое колесо с двумя венцами, основную шестерню, кинематически связанную с одним из венцов зубчатого колеса, ведомое зубчатое колесо, закрепленное на ведомом валу, кинематически связанную с ним ведомую шестерню, промежуточную шестерню, соединенную с ведомой шестерней и кинематически связанную с вторым венцом зубчатого колеса, образующие кинематическую пару дополнительные шестерню и зубчатое колесо, соединенные соответственно с основной шестерней и с ведомым зубчатым колесом, два эксцентрика, эксцентриситеты которых диаметрально противоположны, один эксцентрик размещен на ведущем валу и на нем расположены основная и дополнительные шестерни, другой эксцентрик размещен на расположенной соосно валу оси, и на нем установлены ведомая и промежуточная шестерни, число зубьев основной и промежуточной шестерни одинаково, число зубьев дополнительной и ведомой шестерни также одинаково, зубчатое колесо установлено свободно относительно ведомого и дополнительного зубчатых колес, числа зубьев венцов зубчатого колеса равны между собой, а число зубьев ведомого колеса равно числу зубьев дополнительного, снабжена смонтированными на обращенных одна к другой поверхностях ведомой и промежуточной шестерен кулачками, упорами в виде дисков, закрепленных на расположенном на оси эксцентрике по обе стороны от шестерен с осевым зазором. Кроме того, боковые поверхности кулачков каждой полумуфты выполнены с симметричным профилем, а с целью обеспечения работы муфты в режиме автолога она снабжена поводковым устройством, связывающим ведущий вал и ось, а одна из плоскостей кулачков муфты расположена перпендикулярно торцовым поверхностям шестерен.

На фиг. 1 показана схема муфты свободного хода, I вариант; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - схема муфты свободного хода, II вариант; на фиг. 4 - вид Б на фиг.3.

Муфта свободного хода содержит свободно расположенные ведущий 1 и ведомый валы 2 и ось 3, размещенную между ними. На ведущем валу 1 находится эксцентрик 4, а на оси 3 - эксцентрик 5, их эксцентриситеты диаметрально противоположны. На эксцентрике 4 на подшипнике 6 установлены выполненные совместно основная 7 и дополнительная 8 шестерни, а на эксцентрике 5 - ведомая 9 и промежуточная 10 шестерни. Основная 7 и промежуточная 10 шестерни кинематически связаны с двумя венцами 11 и 12 зубчатого колеса 13, которое установлено на подшипниках 14. Ведомая 9 и дополнительная 8 шестерни кинематически связаны с ведомым 15 и дополнительным 16 зубчатыми колесами, которые неподвижно соединены друг с другом. Зубчатые колеса 15 и 16 закреплены на ведомом валу 2. Ось 3 установлена на подшипниках 17, 18 в зубчатых колесах 13 и 15. Между ведомым 15 и дополнительным 16 зубчатыми колесами и зубчатым колесом 13 расположены подшипники 19 и 20. Между ведомой 9 и промежуточной 10 шестернями расположена кулачковая муфта, кулачки полумуфт 21 и 22 которой закреплены на соответствующих шестернях. Профиль 23 кулачков симметричный. Боковые поверхности 24 кулачков наклонены к оси муфты и могут быть образованы как плоскостью, так и криволинейной поверхностью. На эксцентрике 5 выполнены два упора в виде дисков 25 и 26, установленных по обе стороны ведомой 9 и промежуточной 10 шестерен с осевыми зазорами 27 и 28.

Числа зубьев основной 7 и промежуточной 10 шестерен одинаковы. Числа зубьев ведомой 9 и дополнительной 8 шестерен тоже одинаковы. Числа зубьев венцов 11 и 12 зубчатого колеса 13 одинаковы. Числа зубьев ведомого 15 и дополнительного 16 колес тоже одинаковы.

Передаточные отношения прямой цепи - дополнительная 8 и основная 7 шестерни, дополнительные 16 и 13 зубчатые колеса - и обратной цепи - ведомая 9 и промежуточная 10 шестерни, ведомое 15 и 13 зубчатые колеса - связаны между собой зависимостью
i_o= 1- , где i_о - передаточное отношение от ведомого вала 2 к зубчатому колесу 13 при неподвижной оси 3;
i_n - передаточное отношение от ведущего вала 1 к зубчатому колесу 13 при неподвижном дополнительном зубчатом колесе 16.

Передаточное отношение i_о равно 1,06-0,93, при этом КПД обратной цепи равно или меньше нуля.

Во втором варианте выполнения муфты свободного хода кулачки 29 и 30 кулачковой муфты имеют несимметричный профиль 31. В каждом кулачке одна боковая поверхность 32 наклонена к оси муфты, а другая 33 - параллельна оси муфты. Между шайбами 34 и 35 установлены промежуточная 10 и ведомая 9 шестерни с осевыми зазорами 36, 37. Между ведущим валом 1 и осью 3 установлено регулируемое поводковое устройство, выполненное в виде поводка 38 и вилки 39, жестко закрепленных на валу 1 и оси 3 соответственно.

Муфта работает следующим образом.

При вращающемся ведущем вале 1 и неподвижных дополнительном 16 и ведомом 9 колесах вращение от вала 1 через эксцентрик 4 передается дополнительной шестерне 8, которая, обкатываясь по дополнительному зубчатому колесу 16, передает вращение с редукцией через основную шестерню 7 на зубчатое колесо 13, а через него на промежуточную шестерню 10, которая, поворачиваясь, вводит в соприкосновение наклонные боковые поверхности 24 кулачков кулачковой муфты. Возникающие на кулачках осевые усилия перемещают шестерни 9 и 10 вдоль эксцентрика 5 до полной выборки зазоров 27, 28 и прижима наружных поверхностей шестерен 9 и 10 к дискам 25, 26. Это создает дополнительные потери к потерям в зубчатом зацеплении. Суммарные потери в зубчатом зацеплении и кулачковой муфте обеспечивают отрицательный КПД (самоторможение) зубчатого зацепления. Далее от промежуточной шестерни 10 вращение передается ведомой шестерне 9, взаимодействующей с ведомым зубчатым колесом 15, а от него - на ведомый вал 2. После выборки всех люфтов между зубьями муфты она превращается в сплошной вал, так как движение от венца 12 к ведомому зубчатому колесу 15 передаваться не может (КПД ≅ 0 - режим самоторможения). Все звенья муфты неподвижны относительно друг друга и своих валов. Движение передается с ведущего вала на ведомый.

При превышении угловой скорости ведомого вала относительно ведущего движение к ведущему валу не передается.

Муфта свободного хода согласно I варианту работоспособна при любом направлении вращения ведущего вала 1, так как кулачки кулачковой муфты имеют симметричный профиль 23.

Муфта свободного хода согласно II варианту работоспособна при одном заранее заданном направлении вращения (режим автолога) ведущего вала 1. Регулируемое поводковое устройство позволяет обеспечить минимальные зазоры 36, 37 и исключить направление вращения, противоположное выбранному.

Выполнение муфты, как описано, приводит к уменьшению веса и габаритов.

1. МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА по авт. св. N 1030596, отличающаяся тем, что, с целью снижения статических нагрузок путем обеспечения дополнительного трения в элементах сцепления, она снабжена смонтированными на обращенных одна к другой поверхностях ведомой и промежуточной шестерен кулачками, упорами в виде дисков, закрепленных на расположенном на оси эксцентрике по обе стороны от шестерен с осевым зазором. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что кулачки полумуфт выполнены с симметричным профилем. 3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы муфты в режиме автолога, она снабжена поводковым устройством, связывающим ведущий вал и ось, а одна из плоскостей кулачков муфты расположена перпендикулярно торцовым поверхностям шестерен.