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

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции муфт свободного хода.

Целью изобретения является повышение долговечности за счет обеспечения безударного и четкого включения.

На фиг.1 изображена предлагаемая кулачковая муфта свободного хода, установленная для привода зарядного генератора дизеля; на фиг.2 то же, в сборе (продольный разрез); на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 развертка торцевых трапецеидальных кулачков (разрез Б-Б на фиг.3); на фиг.5 и 6 пример выполнения кулачка с гашением импульса силы в момент включения.

Кулачковая муфта свободного хода содержит вал 1, на котором свободно установлена ведущая полумуфта 2, упирающаяся в торец 3 вала 1, и ведомая полумуфта 4, соединенная с валом 1 посредством винтовых шлицев 5 под углом наклона β к оси вала 1. Ведущая 2 и ведомая 4 полумуфты соединены между собой посредством торцевых кулачков 6 одинакового трапецеидального профиля.

Для обеспечения постоянного контакта между торцевыми кулачками 6 ведущей 2 и ведомой 4 полумуфт имеется следящая пружина 7, которая одним концом упирается в торец ведомой полумуфты 4, а другим концом во втулку 8, напрессованную на конец вала 1.

Торцевые кулачки 6 полумуфт 2 и 4 имеют рабочую поверхность 9 под углом наклона α относительно оси вала, меньшим угла наклона β винтовых шлицев 5 соединения, поверхность 10, перпендикулярную оси вращения вала 1, поверхность 11 под углом наклона γ относительно оси вращения вала 1 (при условии γ > β), которая работает в случае выключения муфты.

От вала 1 получает привод агрегат 12 зарядный генератор дизеля. Угол наклона β винтовых шлицев 5 больше угла наклона α рабочих поверхностей торцевых кулачков 9 на величину, превышающую сумму углов трения в винтовых шлицах 5 (ρ₃) и рабочих поверхностях 9 торцевых кулачков 6 (ρ₂), что определяется из соотношения
β α > ρ₂ + ρ₃
В варианте исполнения муфты часть рабочей поверхности 9 кулачка 6, поверхность 13, примыкающая к основанию кулачка 6 ведущей муфты 2, а также и к вершине кулачка 6 ведомой муфты 4, выполнена под углом α₁ к оси вала при соотношении β -α₁ <ρ₂ + ρ₃, где ρ₂ и ρ₃ углы трения соответственно в торцевых кулачках и винтовых шлицах муфты. Поверхности 10 и 13 сопряжены поверхностью 14 фаской.

Остальная часть рабочей поверхности 9 кулачка 6, примыкающая к основанию кулачка 6 ведомой муфты 4 (а также к вершине кулачка 6 ведущей муфты 3) выполнена под углом α₂ к оси вала, при соотношении β α₂ > ρ₂ + ρ₃, т.е. фактически α₂= α.

Предлагаемая кулачковая муфта свободного хода работает следующим образом.

При вращении ведущей полумуфты 2 и взаимодействии рабочих поверхностей 9 торцевых кулачков 6 происходит разворот ведомой полумуфты 4 относительно вала 1 по винтовым шлицам 5, в результате чего ведомая полумуфта 4 поджимается к ведущей полумуфте 2 независимо от усилия следящей пружины 7. Ведущая полумуфта 2 упирается при этом в торец 3 вала 1. Происходит передача крутящего момента через рабочую поверхность 9 торцевых кулачков 6 и винтовые шлицы 5 вала 1.

При возникновении обратного момента (импульс нагрузки), в случае замедления вращения ведущей полумуфты 2 относительно вала 1, происходит взаимодействие поверхностей 11 торцевых кулачков 6, при этом ведомая полумуфта 4, преодолевая сопротивление следящей пружины 7, выходит из зацепления с ведущей полумуфтой 2. Проскальзывание ведомой полумуфты 4 относительно ведущей полумуфты 2 будет происходить при незначительных усилиях обратных моментов, однако при этом не происходит ударов поверхностей кулачков, так как кулачки 6 имеют трапецеидальное сечение.

В момент включения муфты ведущая полумуфта 2 опережает ведомую 4, происходит взаимодействие поверхностей 9 торцевых кулачков 6, где за счет разности углов β -α > ρ₂ + ρ₃ (ρ₂ и ρ₃ угол трения на поверхности 9 торцевых кулачков 6 и угол трения поверхности винтовых шлицев 5 возникает усилие, вводящее ведомую полумуфту 4 в зацепление с ведущей полумуфтой 2, т.е. происходит включение муфты и передача крутящего момента.

Особенностью данной муфты является то, что поверхность 9 торцевых кулачков 6 имеет угол наклона α относительно оси вала 1, что при взаимодействии с торцевыми кулачками ведомой полумуфты 4 в сочетании с винтовыми шлицами 5 под углом наклона β относительно оси вала 1 приводит к заклиниванию муфты, преодолевая силы трения, возникающие в шлицах 5 и поверхностях 9 торцевых кулачков 6.

Пружина 7 выполняет следящую роль, обеспечивая постоянный контакт между поверхностями торцевых кулачков 6 ведущей 2 и ведомой 4 полумуфт и может иметь незначительное усилие.

Изменяя соотношение углов β α > ρ₂+ + ρ₃, можно обеспечить условие, при котором при включении муфты будет происходить торможение ведомой полумуфты 4 относительно ведущей полумуфты 2 за счет сил трения, возникающих в шлицах 5 и торцевых кулачках 6, чем дополнительно достигается гашение импульса нагрузки.

На фиг. 5 показано положение кулачка в момент заклинивания муфты, где рабочая поверхность 12 проходит участок А, который расположен под углом наклона α к оси вала. На данном участке кулачка за счет преодоления сил трения между данной поверхностью 13 кулачков и в шлицах ведомой полумуфты 4 происходит некоторое выравнивание скоростей вращения ведущей 2 и ведомой 4 полумуфт. Под действием результирующей силы R₁ полумуфта 4 проходит участок А₁, преодолевая сопротивление следящей пружины 7 и в работу вступает участок А₂ рабочей поверхности кулачка с углом наклона α₂. На данном участке кулачка на ведомую полумуфту 4 действует результирующая сила R₂, которая прижимает ее к ведущей полумуфте 2. На участке А₂ ведущих поверхностей 9 кулачков с углом наклона 2 происходит передача крутящего момента. При условии замыкания рабочих поверхностей 9 кулачков первоначально на участке А₂, ведомая полумуфта 4 за счет действия силы R₂ будет прижиматься к ведущей полумуфте 2 и после прохождения участка А₁ произойдет последующее торможение ведомой полумуфты 4 на участке А₂.

При проскальзывании ведомой полумуфты 4 относительно ведущей полумуфты 3 контакт кулачков осуществляется по поверхности 11, 10, 13, 9, 14, 10, имеющих плавные переходы, что также предохраняет торцевые кулачки от ударных нагрузок.

В предложенной муфте свободного хода с трапецеидальными торцевыми кулачками исключается ударный характер включения, а измененный профиль рабочей поверхности 9 торцевого кулачка 6 обеспечивает гашение импульса нагрузок за счет сил трения. В данной муфте передача крутящего момента происходит за счет действия нормальных сил, исключается также дискретный характер включения муфты.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к муфтам свободного хода. Целью изобретения является повышение долговечности за счет обеспечения безударного и четкого включения. Муфта содержит ведущую полумуфту (П) 2 и подпружиненную к ней ведомую П 4, установленную на ведомом валу посредством винтовых шлиц. П 4 и 2 взаимодействуют друг с другом посредством торцевых кулачков (К) 6 трапецеидального сечения. Рабочая поверхность 9 К 6 выполнена с углом наклона к оси муфты, меньшим угла наклона винтовых шлиц на величину, при которой обеспечивается следующее соотношение β-α > ρ₂+ρ₃, где α - угол наклона рабочей поверхности кулачка; b - угол наклона винтовых шлиц; r₂ - угол трения рабочей поверхности кулачка; ρ₃ - угол трения на поверхности винтовых шлиц. Часть рабочей поверхности 9 К 6, примыкающая к донной части К 6 полумуфты 2, выполнена под таким углом, что обеспечивается соотношение β-α₁< ρ₂+ρ₃, где α₁ - угол наклона участка сопряжения рабочей поверхности кулачка, примыкающей к основанию кулачка ведущей полумуфты. Такая геометрия К 6 позволяет избежать ударного включения П 2 и 4 и обеспечивает четкое их включение, а следовательно, повышает долговечность муфты. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. КУЛАЧКОВАЯ МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА, содержащая ведущую полумуфту, подпружиненную к ней ведомую полумуфту, установленную на ведомом валу с возможностью осевого перемещения и связанную с ведущей полумуфтой торцевыми кулачками, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности за счет обеспечения безударного и четкого включения, ведомая полумуфта связана с валом посредством винтовых шлицев, рабочая поверхность кулачков расположена под углом к оси полумуфт меньшим угла наклона винтовых шлиц на величину, определяемую из следующего соотношения:
β-α > ρ₂+ρ₃,
где α угол наклона рабочей поверхности кулачков;
b угол наклона винтовых шлицев;
r₂ угол трения на рабочей поверхности кулачков;
ρ₃ угол трения на поверхности винтовых щлиц. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность кулачков ведомой полумуфты сопряжена с их вершиной посредством участка, величина наклона которого определяется из соотношения
β-α₁< ρ₂+ρ₃
где α₁ угол наклона участка сопряжения рабочей поверхности с вершиной кулачка;
β угол наклона винтовых шлиц;
r₂ угол трения на рабочей поверхности кулачков;
ρ₃ угол трения на поверхности винтовых шлиц;
а часть рабочей поверхности кулачков ведущей полумуфты сопряжена с их основанием, аналогичным участкам.