клиновая муфта свободного хода

Формула изобретения

Клиновая муфта свободного хода осевого действия, содержащая наружную и внутреннюю полумуфты, пружину, конус, отличающаяся тем, что наружная полумуфта закреплена неподвижно на ведущем валу, а внутренняя полумуфта посажена на шлицы ведомого вала, заклинивающие поверхности полумуфт представляют собой ходовую резьбу, а конус установлен в осевой части наружной полумуфты и выполняет роль бойка демпфирующего устройства, включающего также пружину и противоударную часть, установленную во внутренней полумуфте с возможностью перемещения в осевом направлении по шлицам, работой муфты управляет устройство слежения, включающее в себя щуп, установленный на внутренней поверхности наружной полумуфты, причем щуп при свободном ходе перемещается по замкнутой части направляющих, а при переключении в режим заклинивания - по винтовой части направляющих, выполненных с тем же шагом, что и ходовая резьба, собачка установлена в месте соединения замкнутой и винтовой частей направляющих слежения внутренней полумуфты и подпружинена к сухарю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах стартеров для пуска двигателей автомобилей и сельхозмашин.

Известна клиновая муфта свободного хода осевого действия, описанная А.Е. Кроппом, А. Я. Рызвановичем в издании "Опыт и перспективы применения импульсных вариаторов в различных отраслях промышленности". ГОСИНТИ, ОМТ 3/47-72-М. , 1972. В качестве ведомого звена - колесо с закрепленными дисками, в которых выполнены клиновые канавки. Между дисками расположен конец шатуна, в цилиндрической расточке которого размещены ведущие элементы муфты свободного хода. Клиновые выступы стакана и ползуна, связанные между собой промежуточным элементом, образованным цилиндрическими сухарями, соединенные винтами, входят в клиновые канавки дисков. Расстояние между дисками подбирают таким, чтобы линия, на которой расположены центры ползуна и сухарей образовала некоторый угол с осью стакана. Начальный прижим клиновых поверхностей обеспечивается пружиной.

Вышеописанный механизм имеет невысокую степень надежности и долговечности.

Известен эксцентриковый механизм свободного хода по а.с. 1530867, МКИ F 16 D 41/06, опубл. БИ 47, 1989, состоящий из двустороннего эксцентрика с кулачками в средней части обоймы с рабочими поверхностями, образованными полуокружностями радиуса R. Конструкция имеет также эксцентриковые втулки с рабочими поверхностями с вырезом вдоль оси, образующих выступы.

Данный механизм имеет недостаточную надежность и долговечность.

В качестве прототипа выбрана клиновая муфта свободного хода осевого действия, описанная Н.К. Куликовым в журнале "Автомобильная и тракторная промышленность", 1953, 6. Описание этой конструкции имеется также в издании B.C. Полякова и И.Д.Барбаш "Муфты". - Л.: 1973. На ступицу свободно насажена шестерня с внутренней конической поверхностью, с углом конуса 2. Шестерня может сцепляться с центральным клином, имеющим с одной стороны коническую поверхность, а с другой - торцевые зубья. Для ликвидации возможного "присоса" клина к ступице имеется распорная пружина. Торцевые зубья центрального клина и ступицы представляют собой притертые заклинивающие поверхности, которые нажимают на клин в осевом направлении.

Данный клиновой механизм свободного хода имеет затруднения при расклинивании, т.е. она ненадежна в работе.

Основной задачей предлагаемого изобретения является устранение динамических нагрузок при заклинивании, что повышает долговечность и надежность при расклинивании.

Для решения поставленной задачи предлагается применить демпфирующее устройство, имеющее боек, противоударную часть и пружину, которая аккумулирует и частично рассеивает энергию воспринимаемых ударных нагрузок. Кроме этого, с помощью пружины достигается моментальное расклинивание полумуфт.

Замыкание и размыкание сопрягаемых частей демпфирующего устройства в осевом направлении достигается благодаря расположенным во внутренней полумуфте шлицам, по которым перемещается противоударная часть.

При заклинивании механизма за короткий промежуток времени происходит значительное изменение скоростей соударения замыкающихся частей. Поэтому боек и противоударная часть должны быть выполнены из материалов с высоким сопротивлением пластической деформации.

Относительное перемещение внутренней и наружной обойм достигается шлицевым соединением на ведомом валу.

Применение шлицевых соединений в демпфирующем устройстве и во внутренней полумуфте способствует свободному перемещению деталей механизма в осевом направлении для обеспечения заклинивания и расклиниваиия.

В предложенном изобретении впервые предлагается применить ходовую резьбу в качестве заклинивающего элемента. Основной идеей при разработке конструкции является то, что развертка одного витка любой резьбы представляет собой клин, а заклинивание - есть неотъемлемая часть цикла работы любой муфты свободного хода. Ходовая резьба, используемая в данной конструкции для заклинивания, с такой целью в муфтах свободного хода ранее не применялась. Для изготовления данной полумуфты может использоваться ходовая резьба с элементами трения как первого, так и второго рода. В данной конструкции рекомендуется использовать резьбу с трапецеидальным профилем для уменьшения трения (по ГОСТ 9484-81).

Отдельно следует отметить применяемое в конструкции устройство слежения, которое обеспечивает управление работой всего механизма. Устройство слежения работает по принципу "железнодорожной стрелки". Щуп, который перемещается по направляющим, выполненным с тем же шагом, что и ходовое резьбовое соединение, регулирует режим работы муфты с помощью собачки. Собачка постоянно поджата пружиной к сухарю. Пружина находится ниже траектории перемещения щупа. Собачка играет роль самой "стрелки". Направляющие выполнены в виде паза на внешней поверхности внутренней полумуфты и состоят из двух частей: замкнутого паза и соединенного с ним винтового паза, выполненного с тем же шагом, что и ходовая резьба. Щуп, перемещаясь по винтовой части паза, способствует заклиниванию или расклиниванию всего механизма. Перемещение щупа по замкнутому пазу соответствует свободному ходу механизма. В месте соединения замкнутого и винтового пазов расположена собачка, которая регулирует перемещение щупа. Режим заклинивания характеризуется тем, что при повороте наружной полумуфты собачка, прижатая пружиной к сухарю, направляет щуп по винтовой части направляющих, в результате чего наружная полумуфта навинчивается на внутреннюю полумуфту и происходит заклинивание. При увеличении частоты вращения внутренней полумуфты механизм расклинивается, а щуп переходит в режим свободного хода, где, перемещаясь по замкнутой части направляющих, постоянно отжимает собачку от сухаря в течение всего периода свободного перемещения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан механизм в расклиненном состоянии в период свободного хода; на фиг.2 - сечение фиг.1 по А-А; на фиг.3 - вид механизма при заклинивании; на фиг.4 показан технический рисунок внутренней полумуфты с указанием места расположения собачки по Б; на фиг.5 показана работа следящего устройства в период переключения на заклинивание; на фиг. 6 - работа следящего устройства в период свободного хода по Б; на фиг.7 показано крепление пружины к сухарю и собачке.

На представленных графических материалах приняты следующие обозначения: 1 - наружная полумуфта; 2 - внутренняя полумуфта; 3 - ходовая (трапецеидальная) резьба; 4 - боек; 5 - противоударная часть; 6 - шлицы; 7 - пружина; 8 - щуп; 9 - собачка; 10 - пружина; 11 - сухарь; 12 - замкнутая часть направляющих; 13 - винтовая часть направляющих; 14 - ведущий вал; 15 - шлицы ведомого вала.

Клиновая муфта свободного хода состоит из наружной 1 и внутренней 2 полумуфт с трапецеидальной резьбой 3 в сопряжении; бойка - 4, вмонтированного в осевую часть наружной полумуфты 1; противоударной части 5, посаженной на шлицы 6 во внутренней полумуфте 2 для свободного осевого перемещения.

Демпфирование и моментальное расклинивание достигается пружиной 7. Устройство слежения состоит из щупа 8, вмонтированного в наружную полумуфту 1, собачки 9, установленной в месте соединения замкнутой 12 и винтовой 13 частей напраляющих. Функционирование собачки 9 следящего устройства обеспечивается пружиной 10, которая с другой стороны устанавливается в закрепляющийся сухарь 11. Пружина 10 находится ниже траектории прохождения щупа 8 (В-В). Наружная полумуфта 1 жестко закреплена на ведущем валу 14, а внутренняя полумуфта 2 посажена на шлицы 15 ведомого вала для свободного перемещения в осевом направлении.

Муфта работает следующим образом. При повороте наружной полумуфты 1 по часовой стрелке собачка 9 следящего устройства переориентирует щуп 8, в результате чего приходит в зацепление резьбовое соединение 3. Внутренняя полумуфта 2, перемещаясь по шлицам ведомого вала 15, навинчивается на наружную полумуфту 1. Боек 4, закрепленный в полумуфте 1, перемещаясь в осевом направлении, входит в контакт с противоударной частью 5. Силовое замыкание происходит при полном сжатии пружины 7.

При увеличении частоты вращения внутренней полумуфты 2 по часовой стрелке происходит ее отвинчивание. Боек 4 выходит из сопряжения с противоударной частью 5. Полному расклиниванию способствует разжатие пружины 7. Щуп же 8 следящего устройства переориентируется собачкой 9 в режим свободного хода. Стрелками на фиг.5, 6 показаны направления перемещения щупа 8 в период работы муфты.

Предложенная клиновая муфта свободного хода осевого действия по сравнению с известными обладает большей несущей способностью, устранением динамических нагрузок при заклинивании за счет применения пружины, равномерным распределением нагрузок, высокой точностью за счет применения резьбового соединения, безотказным расклиниванием.