устройство фиксации

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ, содержащее стопор с элементами зацепления на обращенной к вращающемуся элементу поверхности, установленный с возможностью возвратно-поступательных перемещений в неподвижных направляющих и охвата рабочими поверхностями элементов зацепления ответных контактных поверхностей группы элементов зацепления, равномерно расположенных по окружности на вращающемся элементе, а также привод силового замыкания стопора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения мощности привода, элементы зацепления стопора выполнены в виде зубьев, расположенных с переменным шагом, соответствующим шагу расположения проекций элементов зацепления вращающегося элемента на плоскость, перпендикулярную продольной оси направляющих, при этом зубья стопора выполнены с рабочими поверхностями, параллельными продольной оси направляющих.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стопор выполнен в виде вилки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элементы зацепления вращающегося элемента выполнены в виде цевок.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что цевки установлены с возможностью поворота вокруг своих осей.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что каждая цевка выполнена составной, состоящей из жестко закрепленной на вращающемся элементе оси и установленной на ней с возможностью вращения втулки.

6. Устройство по пп. 3 - 5, отличающееся тем, что диаметр цевки меньше впадины между смежными зубьями.

7. Устройство по пп. 1 - 6, отличающееся тем, что стопор выполнен в виде якоря электромагнита.

8. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что стопор выполнен с расположенными по окружности вершинами зубьев, радиус которой равен радиусу расположения внутренних участков элементов зацепления вращающегося элемента по отношению к центру последнего, и с расположенными по окружности основаниями зубьев, радиус которой равен радиусу расположения внешних по отношению к упомянутому центру участков элементов зацепления вращающегося элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к общему и транспортному машиностроению и может быть использовано для осуществления прерывистого вращения элементов с промежуточной их фиксацией, например в устройстве для поворота транспортного средства (колеса), в шарнире ломающейся рамы и подъемно-транспортном оборудовании.

В устройстве для поворота транспортного средства (авт. св. СССР N 1331717) известна в качестве фиксатора положений поворотного относительно шкворня мотор-колеса электромагнитная чека в виде пальца.

Недостатком такого фиксатора является большое усилие пружины и электромагнита, необходимое для фиксации и расфиксации при значительной величине удельного давления со стороны удеpживаемых элементов на стопор. Уменьшить удельное давление на чеку можно увеличением ее размеров или радиуса расположения отверстий под нее на вращающемся элементе, но это ведет к увеличению момента инерции и массы чеки и вращающихся элементов, что нежелательно, особенно в случае необходимости точной дозировки угловых перемещений вращающихся элементов.

Положительным является отсутствие необходимости постоянного силового воздействия на чеку после зачековки (фиксации).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является клиновой фиксатор (стопор) с силовым замыканием, представляющий собой вилку с клиновыми зубьями, перемещающуюся возвратно-поступательно в неподвижных направляющих. По периферии вращающегося фиксируемого элемента выполнены такие же клиновые зубья. Фиксация производится перемещением вилки под действием привода до контакта ее зубьев с зубьями вращающегося элемента и последующим ее прижимом.

Положительным в этом устройстве является то, что уменьшение удельных давлений в контакте стопор-вращающийся элемент достигается за счет осуществления контакта не одной, а несколькими поверхностями.

Недостатком этого фиксатора является необходимость постоянного силового воздействия, величина которого прямо пропорциональна удеpживаемому крутящему моменту на вращающемся элемента, иначе из-за формы контактных поверхностей в виде клиновых зубьев возможна расфиксация устройства.

Уменьшение коэффициента трения между контактными поверхностями зубьев уменьшает необходимое для фиксации усилие, но при этом увеличивает возможность самопроизвольной расфиксации.

Целью изобретения является уменьшение мощности привода фиксатора за счет уменьшения величины усилия, необходимого для фиксации при обеспечении высокой надежности и возможности кратковременного включения потребителя энергии, например электромагнита.

Цель достигается тем, что рабочие поверхности элементов зацепления стопора (например, зубьев вилки) выполнены параллельными неподвижным направляющим возвратно-поступательных его перемещений, сами же элементы зацепления расположены с переменным шагом, соответствующим шагу расположения проекций элементов зацепления вращающегося элемента (например, цевок) на плоскость, перпендикулярную продольной оси неподвижных направляющих.

Такое выполнение стопора позволяет:

обходиться без постоянного значительного силового поджима стопора к удерживаемому вращающемуся элементу, так как направление реакций на зуб вилки стопора перпендикулярно направлению перемещения вилки и расфиксация может произойти лишь в результате других сил (например, вибрационных);

уменьшить удельное давление на зуб вилки стопора благодаря возможности одновременного контакта с многими ответными поверхностями на вращающемся элементе (цевками).

Цель достигается также тем, что на цевки нанесено антифрикционное покрытие, или они установлены с возможностью проворота их в опорах, или выполнены составными, состоящими из жестко установленного в опорах стержня и свободно вращающейся на нем втулки. Для возможности проворота цевки или втулки при фиксации вилка стопора выполнена таким образом, что ширина впадины между зубьями превышает диаметр цевки.

Для осуществления эффективной фиксации рекомендуется элементы зацепления (например, зубья вилки) выполнить таким образом, чтобы радиусы окружностей, описанных вокруг впадин и вершин зубьев, были равны соответственно радиусам расположения крайних внешних и внутренних точек элементов зацепления вращающегося элемента (по отношению к оси его вращения).

Для улучшения компоновки и уменьшения массы стопор выполнен в виде якоря электромагнитного привода.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в режиме расфиксации вращающегося элемента; на фиг.2 то же, в режиме фиксации вращающегося элемента; на фиг.3 то же, в режиме фиксации вращающегося элемента с выполнением стопора в виде якоря электромагнитного привода; на фиг.4 поперечное сечение устройства с цевками, поворотными в опорах; на фиг.5 то же, с цевками составными: неповоротным стержнем и поворотной относительно него втулкой.

Устройство состоит из вилки 1 с рядом зубьев, рабочие поверхности которых выполнены параллельными направляющим 2 перемещения вилки стопора. Они выполнены с переменным шагом расположения t_i, зависящим от размеров контактных ответных поверхностей, например цевок 3 диаметром d, а также углового шага и радиуса их расположения на вращающемся элементе 4. Зубья выполнены так, что радиус окружности, описанной вокруг вершин зубьев R₄ равен радиусу R₂ окружности расположения внутренних точек цевок (по отношению к центру О вращающегося элемента, а радиус окружности, описанной вокруг впадин зубьев R₁, равен радиусу расположения внешних точек цевок R₃.

Цевки установлены или в опорах 5, или выполнены составными, состоящими из стержня цевки 3 и поворотной относительно него втулки 6. Между направляющими 2 и вилкой 1 установлена пружина 7.

В случае применения электромагнитного привода фиксации (перемещения вилки) вилка 1 может быть выполнена в виде якоря электромагнита с неподвижной относительно базы 8 катушкой 9, жестко связанной с направляющими 2 перемещения вилки.

Устройство имеет два режима работы

расфиксации вращающегося элемента 4 (фиг.1);

фиксации вращающегося элемента 4 (фиг.2,3).

Для расфиксации вилка 1 перемещением в направляющих 2 под действием привода выводится из зацепления с цевками 3 вращающегося элемента 4, преодолевая сопротивление пружины 7.

Таким образом, конструкция стопора в предлагаемом устройстве обеспечивает надежную фиксацию вращающегося элемента без необходимости значительного постоянного поджима его при значительных удерживаемых крутящих моментах на вращающемся элементе. Фиксация может производиться пружиной, жесткость и максимальное усилие которой находятся в прямой зависимости от сил трения, возникающих в контакте зубьев вилки с цевками на вращающемся элементе, а силы трения находятся в прямой зависимости от удельных давлений в контактных парах, которые уменьшаются с увеличением числа пар одновременного контакта и вида трения в парах зуб-цевка, цевка-опора.

Уменьшение необходимого усилия пружины и отсутствие необходимости постоянного поджима стопора позволяют применять привод меньшей мощности при кратковременном его включении.

Возможность уменьшить удельные давления в контактных парах за счет увеличения их числа позволяет выполнить их с меньшими размерами, а следовательно, расположить с меньшим угловым шагом, что повышает точность дозировки угловых перемещений вращающегося элемента.