Муфта свободного хода Советский патент 1975 года по МПК F16D41/00 B60K17/26 

1

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться преимущественно в автомобилях.

Известны муфты свободного хода, содержащие корпус, в котором установлен ведомый вал и смонтированная на нем с возможностью осевого перемещения ведущая полумуфта с зубьями на обоих торцах, взаимодействующими с соответствующими зубьями, выполненными на торцах ведомых полумуфт, установленных соосно с ведущей.

Однако эти муфты недостаточно надежны в работе.

Предлагаемая муфта отличается от известных тем, что она снабжена автоматическим переключающим устройством, выполненным в виде кулачкового диска, жестко закрепленного на корпусе, и взаимодействующей с ним подпружиненной кулачковой втулки, установленной концентрично ведущей полумуфте, связанных между собой стопорпым кольцом, имеющим буртик на наружной поверхности, расположенный в канавке, выполненной на внутренней поверхности кулачковой втулки, а также осевые выступы на торце, входящие в прорези кулачкового диска.

Между ведущей, полумуфтой и ведомым валом установлена пружина.

Ведущая полумуфта снабжена ступицей, связанной с ней щлицами.

На ведомом валу смонтирована ведущая щестерня, жестко соединенная со ступицей. Ведущий вал установлен соосно ведомому. Такое выполнение обеспечивает повышение надежности работы.

На фиг. 1 показан первый вариант конструкции предлагаемой муфты свободного хода в продольном сечении; на фиг. 2 - распорный элемент муфты в продольном сечении; на фиг. 3 - ведомая полумуфта в продольном сечении; на фиг. 4 - самовыключающийся зуб ведомой полумуфты; на фиг. 5 - ведущая

полумуфта, вид сбоку с частичным разрезом; на фиг. 6 - фрикционная скользящая пружина, вид с торца; на фиг. 7 - кулачковый диск в продольном сечении; на фиг. 8 - кулачковый диск, вид с торца; на фиг. 9 - кулачковая втулка в продольном сечении; на фиг. 10 - стопорное кольцо, вид с торца; па фиг. 11-стопорное кольцо в продольном сечении; на фиг. 12 - часть стопорного кольца в увеличенном масщтабе; на фиг. 13 - детали муфты свободного хода в аксонометрии; на фиг. 14 и 15 схематично изображена работа стопорного кольца для установки кулачковой втулки (возможные положения); на фиг. 16 показан второй вариант конструкции реверсивной муфты свободного хода в сечении. В первом варианте конструкции на ведомом валу I между ведущей шестерней 2 и ро-5 ликовым подшипником 3 устанавливается муфта свободного хода, содержащая удаленные друг от друга по оси ведомые полумуфты 4 и 5, которые с противоположных сторон упираются в распорный элемент 6. При этомю полумуфты и распорный элемент устанавливаются на ведомом валу на шлицах для вращения вместе с ним. Между полумуфтами 4 и 5 устанавливается ведущая полумуфта 7, способная перемещаться в осевом направле-is НИИ между ними, с обеих сторон которой имеются зубья 8 и 9 самовыключающегося типа, предназначенные для периодического взаимодействия с соответствующими зубьями 10 и 11 полумуфт 4 и 5. Между распорным эле-20 ментом 6 и ведущей полумуфтой 7 раснолагается фрикционная скользящая пружина 12, обеспечивающая фрикционное скольжение между ними. На одном конце вала с ведущей шестерней25 2 установлена ступица 13, располагающаяся коицептрично относительно полумуфты 7 и имеющая с внутренней стороны сниральные шлицы 14, взаимодействующие с соответствующими спиральными шлицами, выпол-зо ненными на наружной поверхности ведущей полумуфты 7. Угол подъема винтовой спирали взаимодействующих спиральных шлицев составляет 30°, в результате чего, когда скорость вращения ведомого вала падает нижез5 установленной величины по отношению к скорости врашения ведущей шестерни (т. е. когда передний ведущий мост начинает вращаться быстрее заднего моста на установленную небольшую величину), то ведущая полу-40 муфта перемещается по оси в направлении, соответствующем направлению вращения ведущей шестерни 2. Поэтому предусмотрено автоматическое переключающее устройство, служащее для механического перемещения45 ведущей полумуфты 7 в положение готовности рядом с соответствуюшим элементом муфты, обеспечивая тем самым правильную направленную работу реверсивной муфты свободного хода. Для этого концентрично ве-50 дущей полумуфте 7 устанавливается перемещакЗщаяся в осевом направлении кулачковая 15, которая смещается влево (см. фиг. 1) контактирования с ненодвижным кулачковым диском 16, прикрепленным к кор- 55 пусу, с помощью пружины 17. На прилегающих поверхностях кулачковой втулки 15 и кулачкового диска 16 предусмотрены взаимодействующие чувствительные к направлению зубья 18 и 19 соответственно, под действием gg которых кулачковая втулка 15 перемещается вдоль оси вправо только при одном заданном направлении вращения ведущей шестерни. С одной стороны втулки 15 установлено стопорное кольцо 20, которое снабжено внешним 65 кольцевым буртом 21. На торце стонорного кольца имеются осевые выступы 22, взаимодействующие с соответствующими прорезями, выполнеиными на кулачковом диске 16, которые поддерживают кулачковую втулку 15 в первом возможном положении относительно ведомой полумуфты 5. При отсоединении стопорного кольца от кулачкового диска 16 во время вращения ведущей шестерни 2 в обратном ианравлении кулачковая втулка 15 под действием пружины 17 смещается влево, а после зацепления зубьев - во второе возможное положение относительно ведомой полумуфты 4. Для ограничения осевого перемещения в крайних положениях (вперед - назад) относительно кулачковой втулки 15 ведущая полумуфта 7 снабжена наружным фланцем 23, располагающимся радиально и входящим в осевую полость, образованную между торцом стопорного кольца 20 и внутренним буртиком 24, выполненным на внутренней поверхности кулачковой втулки 15. Концентрично между распорным элементом 6 и ведущей полумуфтой 7 устанавливается фрикционная скользящая пружина 12, которая противодействует их осевому перемещению. Таким образом, когда втулка 15 перемещается вправо, в сторону первого возможного положения относительно ведомой полумуфты 5, благодаря взаимодействию зубьев 18 и 19, то фланец 23 входит в зацепление с торцовой поверхностью стопорного кольца 20, чтобы установить ведущую полумуфту в отключенное положение возле полумуфты 5. Когда втулка 15 перемещается влево под действием пружины 17 в направлении второго возможного положения относительно полумуфты 4, то фланец 23 входит в зацепление с внутрен буртиком 24, чтобы сместить ведущую нолумуфту 7 в сторону отключенного положения рядом с полумуфтой 4. На внутренней поверхности цилиндрического распорного элемента 6 (см. фиг. 2) выполпены шлицы 25, а на его наружной поверхности - канавка 26, в которую частично входит фрикционная скользящая пружина 12, имеющая в основном шестигранную форму (см. фиг. 6). Элементы муфты, упирающиеся в концы распорного элемента, закрепляются на ведомом валу 2 с помощью шлицев. На фиг. 3 видно, что на одном торце ведомой полумуфты 5 имеются зубья И, предназначенные для взаимодействия с соответствующими зубьями на ведущей полумуфте 7, а кроме того на его внутренней поверхности имеются шлицы 27. Ведомая полумуфта 4 также снабжена соответствующими зубьями и шлицами. Зубья выполнены самовыключающимися (см. фиг. 4). На фиг. 5 видно, что на противоположных сторонах ведущей полумуфты 7 имеются зубья 8 и 9, аналогичные зубьям, расположенным на полумуфтах 4 и 5 соответственно. На наружной поверхности ведущей полумуфты 7 имеются спиральные шлицы 28 с углом наклона спирали в 30°, которые взаимодействуют с соответствующими шлицами, выполпенцыми па внутренней поверхности ступицы 13. На наружной периферии ведуш,ей полумуфты 7 предусмотрен расположенный радиально фланец 23.

Кулачковый диск 16 имеет ряд расположенных по кругу зубьев 19. С наружной стороны кулачкового диска 16 имеется большое количество расположенных по кругу отверстий 29, с помощью которых диск жестко крепится к корпусу. По внутренней периферии кулачкового диска 16 расположено большое количество удаленных друг от друга в радиальном направлении прорезей 30, которые в свою очередь образуют равное количество удаленных радиально друг от друга и цаправленных внутрь упоров 31. Втулка 15, постоянно смещающаяся влево под действием пружины 17, имеет с левой стороны зубья 18, соответствующие зубьям 19.

Левая часть втулки 15 раззенкована, в результате чего образован упорный буртик 24, предназначенный для взаимодействия с наружпым фланцем 23 ведущей полумуфты 7. С правой стороны втулка 15 снабжена буртом 32, направленным радиально внутрь, который предназначен для скользящего зацепления с наружной поверхностью ступицы 13. Посредине плоскости, в которой расположены зубья 18 и упорный буртик 24, по внутренней поверхности втулки 15 проходит непрерывная канавка 33, в которую входит внешний бурт 21 стопорного кольца 20.

Стопорное кольцо 20 (см. фиг. 10-12) представляет собой упругое разрезное кольцо, расширяющееся в радиальном направлении до зацеплепия за счет трепия с внутренней поверхностью кулачковой втулки 15. С левой стороны стопорное кольцо содержит большое количество равно удаленных осевых выступов 22, предназначенных для взаимодействия с прорезями 30, имеющимися па внутренней поверхности кулачкового диска 16. Соответствующий направляющий угол каждого из осевых выступов 22 стопорного кольца имеет вырез, образующий две ортогонально расположенные упорную 34 и торцовую 35 поверхности (см. фиг. 12).

Муфта свободного хода работает следующим образом.

Автомобиль движется вперед и его передний мост вращается быстрее заднего на требуемую незначительную величину (порядка 3-6%).

Ведущая полумуфта 7, находящаяся в выключенном положении под действием зубьев, перестраивается на холостой ход с помощью шестерни 2 и ступицы 13 через шлицы 14 и 28. Кулачковая втулка 15 приводится в действие ступицей 13 через фрикционную скользящую пружину 12 и благодаря самовыключающему действию зубьев 18 и 19 кулачкового диска 16 втулка 15 и стопорное кольцо 20

перемещаются вправо по направлению к первому возможному положению, преодолевая при этом усилие пружины 17. Во время этого перемещения фланец 23 ведущей нолумуфты 7 взаимодействует со смежной торцовой поверхностью стопорного кольца 20, в результате чего ведущая полумуфта 7 смещается слегка вправо по направлению к отведенному назад положению готовности относнтельно ведомой полумуфты 5. Когда кулачковая втулка 15 займет положение, в котором выступы 22 стопорного кольца полностью сойдут с соответствующей поверхности 36 радиального упора 31, стопорное кольцо повернется на небольщой угол, в результате чего торцовая и упорная поверхности 35 и 34 будут взаимодействовать с соответствующими поверхностями 36 и 37 радиальных упоров 31 кулачкового диска 16 (см. фиг. 14). Теперь стопорное кольцо 20 удерживает вращающуюся кулачковую втулку 15 в первом возможном положении, а ведущая полумуфта 7 - в первом положении готовности относительно ведомой полумуфты 5.

В том случае, когда задние колеса автомобиля теряют на какое-то мгновение тяговое усилие (или силу сцепления), то на шестерню 2 действует осевое усилие, которое передается на ведущую полумуфту 7 через спиральные шлицы 14 и 28, в результате чего ведущая полумуфта 7 смещается вправо по отношению к кулачковой втулке 15 и входит во включающее заценление с полумуфтой 5 для передачи крутящего момента на передний мост через ведомый вал 1. Когда задние колеса вновь приобретают сцепление илн тяговое усилие, а передний мост начинает опять вращаться с опережепнем по отношению к заднему мосту, то под действием зубьев 11 и 9 ведун1ая полумуфта 7 смещается влево относительно кулачковой втулки 15 по направлению к выключеннолгу первому по.яожепню готовности относительно полумуфты 5.

Допустим теперь, что автомобиль движется задним ХОДОЛ1, в результате чего шестерня 2, ступица 13 н кулачковая втулка 15 вращаются в обратно г направленни. Стопорное кольцо 20 поворачивается па небольнюй угол, чтобы освободить торн.овую поверхность 35 от соответствующей поверхности 36 упора 31. При этом, когда выступы 22 освобождают соответствующую поверхность 36 упора 31, под действием смещающего усилия пружины 17 и зацепления зубьев 18 и 19 втулка 15 и стопорное кольцо 20 смещаются по оси влево, в направлении ко второму возможному положению. При этом фланец 23 взаимодействует с буртиком 24, чтобы сместить ведущую полумуфту 7 влево, в отведенное назад второе положение готовности относительно ведомой полумуфты 4, а благодаря наличию сопротивления трения между стопорным кольцом 20 и кулачковой ВТУЛКОЙ 15 стонопное кольцо слегка поворачивается с целью обеспечения взаимодействия между поверхностью 38 стопорного кольца и поверхностью 37 радиального упора 31 (см. фиг. 15).

В том случае, если задние колеса повторяют тяговое усилие, то осевое усилие будет передаваться на ведущую полумуфту 7 через шлицы 14 и 28, в результате чего она смещается влево, в положение зацепления с полумуфтой 4.

Теперь передняя ось приводится в действие через ведомый вал 1. После того, как задние колеса снова приобретут сцепление, а передние колеса вновь будут вращаться с некоторым опережением, то ведущая полумуфта 7 под действием зубьев 8 и 10 смещается вправо относительно кулачковой втулки 15, в направлении ко второму положению готовности относительно полумуфты 4.

Во втором варианте конструкция содержит соосно расположенные ведомый 1 и ведущий 39 валы, вращающиеся в подщинниках (см. фиг. 16). Раснорный элемент 6 устанавливается между ведомыми полумуфтами 4 и 5. Причем трубчатый распорный элемент 6 имеет гладкие внутреннюю и наружную поверхности и снабжен на одном конце деформируемым выступом 40, который входит между зубьями шлицов, находящихся на ведомом валу I.

Автоматическое переключающее устройство для осевого перемещения ведущей полумуфты 7 аналогично описанному в первом варианте.

Предмет изобретения

1.Муфта свободного хода, содержащая корпус, в котором установлен ведомый вал и смонтированная на нем с возможностью осевого перемещения ведущая полумуфта с зубьями на обоих торцах, взаимодействующими с соответствующими зубьями на торцах ведомых полумуфт, установленных соосно с ведущей, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, она снабжена автоматическим переключающим устройством, выполненным в виде кулачкового диска, жестко закрепленного на корпусе, и взаимодействующей с ним подпружиненной кулачковой втулки, установленной коннентрично ведущей полумуфте, связанных между собой стопорным кольцом, имеющим торцовые осевые выступы, входящие в прорези кулачкового диска, а также буртик на наружной поверхности, расположенный в канавке, выполненной на внутренней новерхности кулачковой втулки.

2.Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что между ведущей полумуфтой и ведомым валом установлена пружина.

3.Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что ведущая полумуфта снабжена связанной с ней шлицами ступицей.

4.Муфта по п. 3, отличающаяся тем, что на ведомом валу смонтирована ведущая щестерня, жестко соединенная со ступицей.

5.Муфта по пп. 1-4, отличающаяся тем, что ведущий вал установлен соосно ведомому валу.

13 1815 23Л /3

16

ФигЛ

25

Jl J

P,

Ш

уз

7JJ

Й

281

-23

.12

Х

16

сриг 6

иг7

ISIS53

21

fpuz. 10

2(Г

22-21

тЛ

35

Фиг 11

ериг. 12

глз

37 37

5

1 ЦФиг 16