Переключающая муфта Советский патент 1991 года по МПК F16D7/08 

г

Фиг

Изобретение относится к машиностроению, к устройствам для преобразования непрерывного вращательного движения с дискретное,

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности.

На фиг.1 изображена переключающая муфта, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Переключающая муфта содержит ведущий вал 1, на котором при помощи шпонки 2 жестко закреплен элемент сцепления, выполненный в виде диска 3, в сквозных аксиальных отверстиях которого на окружности свободно установлены шарики 4 (в данном примере в количестве трех штук). Диаметр шариков 4 превышает толщину диска 3. По обе стороны от диска 3 установлены свободно относительно него полумуфты 5 и 6. На обращенных к диску 3 торцовых поверхностях полумуфт 5 и 6 выполнены соосно отверстиям гнезда под шарики 4 (каждая полумуфта имеет число гнезд, равное количеству шариков 4, т.е. три гнезда).

Диаметр гнезда ранен диаметру шарика 4, а глубина - разности диаметра шарика и толщины диска 3. Для повышения надежности переключения полумуфт 5 и 6 во время работы толщина диска 3 принята равной трем четвертям диаметра шарика 4.

Ограничение от осевого смещения полумуфт 5 и 6, а вместе с ними и диска 3 осуществляется упорными подшипниками 7, кольца которых закреплены на валу 1, например, при помощи посадки с натягом.

Гнезда под шарики каждой из полумуфт 5 и 6, равно как и шарики 4 в диске 3, расположены неравномерно по окружности (фиг.2), причем все три окружных шага расположения гнезд не равны между собой, т.е. среди окружных шагов нет двух равных друг другу (для каждого элемента), каждый окружной шаг отличается от предыдущего на величину Да, определяемую неравенством

Aa 2arcsin

d

2R

где d - диаметр шарика:;

R - расстояние от оси вращения до центра шарика.

Переключающая муфта работает следующим образом.

При непрерывном вращательном движении ведущего вала 1 с диском 3 во вращение увлекается та полумуфта, в гнездах которой расположены в данный момент времени шарики 4. В соответствии с положением шариков 4 согласно фиг 1 во вращение увлекается полумуфта 5.

Вращение полумуфты 5 происходит до тех пор, пока гнезда полумуфты б, находящейся в состоянии покоя под воздействием какого-либо внешнего момента сил сопротивления, приложенного к ней, не совпадут с отверстиями диска 3, после чего шарики 4 под действием осевых сил стороны полумуфты 5, являющихся следствием действия внешнего момента сил сопротивления, вос0 принимаемого полумуфтой 5, переходят в гнезда полумуфты 6. Полумуфта 5 при этом останавливается, а полумуфта 6 получает вращение от диска 3 через шарики 4. Переключение полумуфт 5 и б становится воз5 можным только в том случае, когда все гнезда той или иной полумуфты совпадут с шариками 4 и гнездами второй полумуфты. Для рассматриваемого примера это происходит после поворота ведущего вала 1 с

0 диском 3 и полумуфтой 5 на угол, равный 360° (если принять, что положение элементов переключающей муфты, показанное на фиг.1, соответствует моменту отключения полумуфты 6 и включению полумуфты 5, что

5 принято условно, так как в этот момент времени гнезда полумуфты 6 не совпадают с шариками 4).

В определенный момент времени один из шариков 4 совпадает одновременно как

0 с гнездом полумуфты 5, так и с гнездом полумуфты 6, следовательно, в период времени, когда имеет место указанное совпадение, данный шарик не участвует в передаче нагрузки от диска 3 на соответствующую

5 полумуфту, а нагрузку передают только два шарика. Однако указанный процесс является весьма скоротечным (так, например, при диаметре шарика 20 мм, расстоянии от оси вращения до центра шарика 100 мм и часто0 те вращения вала 1 60 об/мин, длительность указанного процесса составляет всего 0,03 с) и практически не сказывается на снижении нагрузочной способности, так как остальные два шарика могут без какого-либо

5 ущерба передавать кратковременную повышенную нагрузку.

Шарики 4 могут быть выполнены намагниченными, а полумуфты 5 и 6 выполнены из магнитного материала, например стали,

0 или наоборот, полумуфты 5 и 6 выполняются намагниченными, а шарики4- из магнитного материала. Первый вариант является предпочтительным, так как выполнение полумуфт намагниченными представляется

5 технологически более сложным, кроме того, учитывая, что полумуфты 5 и б должны быть, как правило, связаны с какими-либо ведомыми звеньями механизма, например с зубчатыми рейками, посредством зубчато- реечной передачи, этот вариант не может

быть отнесен к предпочтительному и с конструктивной точки зрения. Однако в обоих случаях диск 3 выполняется из немагнитного материала (чугун, текстолит, бронза и т.д.) В этом случае ложное переключение шарика 4 исключается за счет действия магнитных сил, удерживающих шарик в гнезде полумуфты до тех пор, когда в результате совпадения всех шариков 4 с гнездами обеих полумуфт произойдет их переключение.

Сила магнитного взаимодействия между шариками 4 и соответствующей полумуфтой выбирается такой величины, чтобы она могла обеспечить указанное удержание шарика. Она зависит от массы шарика, частоты вращения вала 1, коэффициента неравномерности вращения и других факторов, которые должны быть приняты во внимание при проектировании. Ориентировочно величина этой силы может составлять 0,3...1,0 кгс. Однако во всех случаях необходимо, чтобы величина крутящего момента, создаваемая магнитными силами всех шариков, была меньше величины момента сил сопротивления, прилагаемого к полумуфте. В противном случае становится невозможным переключение полумуфт 5 и 6.

Для того, чтобы в момент совпадения одного из шариков 4 с гнездами обеих полумуфт было исключено совпадение (полное или частичное) одного из оставшихся шариков с гнездами полумуфт 5 и б (что привело бы к снижению нагрузочной способности муфты), необходимо, чтобы каждый угловой шаг расположения гнезд полумуфт 5 и 6, а также шариков 4 в диске 3, отличался от предыдущего на величину, равную или превышающую

0

5

0

5

0

5

2 arcsln -- .

Цикл переключения полумуфт (одно переключение на 360° поворота вала) обеспечивается тремя и (при необходимости) более шариками благодаря неравномерному расположению гнезд и отверстий деталей 3.5 и 6. В этот случае переключение полумуфт 5 и 6 возможно только тогда, когда их гнезда совпадают с шариками 4, т.е. отверстиями диска 3, а это происходит только один раз за полный оборот вала 1.

Формула изобретения Переключающая муфта, содержащая жестко закрепленный на ведущем валу диск с осевыми, расположенными по окружности, отверстиями, свободно установленные в упомянутых отверстиях соединительные шарики, диаметр которых превышает толщину диска на 1/4 часть, две полумуфты, расположенные свободно на валу по обе стороны диска и выполненные с гнездами под шарики на обращенных к диску торцовых поверхностях, диаметр гнезд равен диаметру шариков, а глубина - разности диаметра шарика и толщины диска, при этом число гнезд равно числу отверстий, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности, при сохране- :.ии цикличности переключения каждое отверстие диска и гнезда полумуфт расположены относительно предыдущего с угловым смещением, определяемым неравенством

i Да 2arcsin

2R

где d - диаметр шарика;

R - расстояние от оси вращения муфты 40 до центра шарика.

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к устройствам для преобразования непрерывного вращательного движения в дискретное. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности муфты. На ведущем валу 1 жестко закреплен диск 3 с шариками (Ш) 4, расположенными неравномерно по окружности. Полумуфты (П) 5 и 6 установлены свободно относительно диска 3 по обе стороны от него. При непрерывном вращении вала 1 вместе с ним вращается и диск 3, а также та П, в гнездах которой располагаются в данный момент времени Ш 4. После поворота на заданный угол и совпадения гнезд обеих полумуфт Ш 4 перемещаются в гнезда противоположной П. Последняя получает вращение вместе с валом 1, а другая П под действием внешнего момента сил сопротивления останавливается. За последующим поворотом вала 1 происходит аналогичное переключение П. Из-за неравенства углового шага между ближайшими отверстиями и гнездами обеспечивается одно переключение за один полный оборот вала, когда все Ш 4 оказываются в гнездах одной из П. Это положение и характеризует повышенную нагрузочную способность муфты. 2 ил. (Л