Храповой механизм свободного хода

 

Использование: машиностроение в импульсных вариаторах, приводах стартеров. Сущность изобретения: механизм имеет концентричное храповику и обойме кольцо, установленное на храповике с возможностью вращения и поджатое к нему упругим элементом. На наружной поверхности кольца, диаметр которой больше диаметра вершин зубьев храповика, выполнены пазы по числу собачек. Поворот кольца относительно обоймы ограничен Это позволит обеспечить отвод собачек от зубьев храповика во время свободного хода 4 ил

п((RU (Ill ДЯЩД2ф Я (5Ц 2

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I.::».

К ПАТЕНТУ.(21) 4858181/27 (22) 08.08.90 (46) 15.10.93 Бюа Ня 37-38 (71) Владимирский политехнический институт (72) Рязанов АА; Сауткин М.П. (73) Рязанов Андрей Алексеевич; Сауткин Михаил

Петрович (54) ХРАПОВОЙ МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО

ХОДА (57) Использование: машиностроение в импульсных вариаторах приводах стартеров. Сущность изобретения: механизм имеет концентричное храповику и обойме кольцо, установленное íà xpanoswe c возможностью вращения и поджатое к нему упругим элементом. На наружной поверхности кольца диаметр которой больше диаметра вершин зубьев храповика, выполнены пазы по числу собачек Поворот кольца относительно обоймы ограничен Это позволит обеспечить отвод собачек от зубьев храповика во время свободного хода. 4 ил. и Э

С (44

Ф1

2001326

Изобретение относится к машиностроению, а именно к муфтам свободного хода, и может быть использован в импульсных вариаторах, приводах стартеров и т.д, Известен механизм свободного хода, содержащий концентричные хрэповое колесо и обойму, два кольца установленные соосно храповому колесу с двух сторон, и собачки, установленные в обойме на осях с возможностью вращения. В данном механизме свободного хода отвод собачек на холостом ходу и ввод в зацепление при включении осуществляется за счет сил трения, возникающих при контакте между боковыми поверхностями собачек и колец.

Для обеспечения необходимого нормального усилия одно из колец поджато к собачкам упругими элементами.

Однако, так как изготовить собачки абсолютно одинаковыми по ширине невозможно, то обеспечить надежный контакт колес со всеми собачками нельзя, Поэтому, у части собачек силы трения, вызывающие ик отвод и заклинивание, могут оказаться малыми либо даже равными нулю, Таким образом в данном механизме свободного хода не обеспечивается надежный отвод собачек от храпового колеса на холостом ходу и ввод их в зацепление при включении, при этом будут наблюдаться повышенный износ собачек и зубьев храпового колеса во время свободного хода, а так>ке ударное заклиниввние собачек при их запаздывании во время включения механизма.

Это обусловит ненадежную работу механизма свободного хода, а также его низкие долговечность и нагрузочную способность.

Известен механизм свободного хода, с@держащий концентричные храповое колес и обойму, два кольца, жестко закрепленные ио обе стороны храпового колеса соосиа ему, и собачки, установленные в обойме на осях с воэможностью вращения.

В каждой собачке, параллельно оси, выполнено отверстие, в котором подвижно установлены два сухарика. Также в отверстии, между сухариками, расположен упругий элемент, поджимающий сухарики к кольцам. В данном механизме свободного хода отвод собачек на холостом ходу и ввод в зацепление при включении осуществляется эа счет сил трения, возникающих между сухариками и кольцами, Такая конструкция механизма обеспечивает надежный контакт сухариков с кольцами, причем нормальное усилие в месте контэ. та не зависит от точности изготовления собачек и будет одинаковым для всех собачек. Однако, необходимость размещения в теле собачки

55 сухариков и упругих элементов значительно усложняет ее конструкцию и делает собачку достаточно массивной. Усложнение конструкции собачки приведет к увеличению габаритов механизма, а увеличение массы собачки обусловит большие силы инерции, действующие на нее при использовании механизма в динамических приводах. На определенных режимах работы силы инерции могут противодействовать силам трения, то есть препятствовать отводу собачек при включении механизма, либо замыканию собачек при его включении. Это вызовет повышенный износ собачек и зубьев храпового колеса во время холостого хода, и ударное заклинивание собачек из-за их запаздывания при включении механизма, Если же увеличить силы трения между сухариками и кольцами так. чтобы они были гарантированно больше сил инерции, то возрастут потери на трение во время холостого хода, увеличится износ и нагрев сухариков и колец, Таким образом данный механизм имеет сложную конструкцию, значительные габариты, а также будет не надежен при работе на больших скоростях.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому механизму является выбранный в качестве прототипа механизм свободного хода. содержащий концентрично располо>кенные храповое колесо и обойму, собачки. установленные в обойме на осях с возможностью вращения и подпружиненные к храповому колесу, блокирующий элемент, наружный диа 1етр которого больше диаметра вершин зубьев храпового колеса, размещенный концентрично храповому колесу и обойме, с возможностью поворота относительно них.

Блокирующий элемент выполнен в виде блокирующей втулки, базирующейся в обойме по винтовым шлицам и приторможенной к хрэповому колесу посредством тормозов.

В данном механизме на холостом ходу, когда обойма обгоняет храповое колесо блокирующая втулка под действием притормаживающего усилил со стороны храпового колеса поворачивается относительно обоймы и по винтовым шлицам перемещается в осевом направлении под собачки, Собачки ложатся на ненаружную поверхность блокирующей втулки, что предохраняет их от соударений с храповым колесом на холостом ходу. При включении механизма притормаживэющее усилие со стороны храпового колеса меняет направление и блокирующая втулка поворачивается относительно обоймы в противоположную сторону, При этом, перемещаясь по винтовым шлицам в осевом

200132;) направлении, блoK(tpVIOLL(3.- втулк 1 выходит из под собачек, котсрь е под дзйстнием пружин входят в зацепление с зубьягли храпоногс колеса. нгдсстаткаг1 дан()ОГО 116хан(!згла сле- 5 дует отнести значитель!I IB удары собачек о зубья храпового колеса при ега включении. ударное BKRþ÷àíjlå принципиально присуще всем конструкциям храпавых механизмов и обусловлено дискретностью зубьев 10

xp3t10Dl!K3, Однако, в данной voftcòpóêöèè это усугубляется тегл, что при заклинивании механизма сначала происходит отвод б)окирующей гтулки, и только после того как она выйдет из под собачек послед>1(е вой- 15

ДУт BO ВэаИМОДЕйСтниа С ХРа Па ВЫ(. KOËr СОМ, °

Отвод бпскирующ(;й втулк(! происходит за счет поворота хрлповаго колеса относительно обоймы. 13К(!гл абраBOKt при включении данного механизгла угол поворот» храпа Гю- 20 го колеса до "-ацеплгения собачек r. Oro зубьями — люфт до вкл!О(еггия — увел11чиvается по сравнени)с с обычнь F! xpoflorB! м(гха низмогл. Соответственно увели-гинается время от начала процесса включ:-н(",я до за- 25 цепления собаке „K3K ппи включении храп сник врс)щает ся уСкп р. IF! о, . B момент заклинивания ссбачег гн будет иметь GoilbL(ló о уfftoBf,с сксресть.

ЦСЛЬЮ 11ЗО(>РР)ЕН(1Ч ЯВЛЯЕТСЛ (10 1ht;i! - 10 ние надежности, долго" ечност,1, сокращение осевых габаоитов и расширен: . области применения >:рапоеого механизма снободнагс хода.

Поста()ленная цель достигается гег1, что 35 известный xp3f! OBL!!1 г еханизм свободного хода, содержащий канцентричнс распо !G

>кенные храповае колесо i; обойму, собачки, установленные в обойме на сслх. с возможностью поворот» и падпгужиlIB!t!tые к хра- 40

ПОВОМу КОЛОСУ, а таК>КЕ бЛОКИ(:,, ЮщЕй

3Fl0I tåItT, наружtlû(; раз(."ер кото:-.Сгс больше Диаглстр3 F)F! (ILL!I1t зубьев x I) ) Г10ес ГО KÎлеса, размен(снный концентрична

ХраПаВОМу КОЛЕС, Lt )бойМЕС О.- tc.i(I!OCT!,trO 45 поворота относительно I" их, cl абже:: средСтВОМ ОГраНИЧЕНИя(гонарата бЛСГ р К-;ц.ГС элемента относительна обоймь1, бпс(ирующий эпег.!снт гыпалнен в виде кспьцз с и;— зами на Iioр (:к;1сй пс, ерхнссти, испо 50

K0T0pliX p3BltO IИСЛ>г Собд (СК, уСТЗНОВЛЕН"

НОГО На Х; аоонаг! КОЛЕСЕ it ПОДПРУжИ(«ЕННаго к не .!у.

На (1) !г. 1 изображен предпслагзсг. ь" храпавай механизь! — Главный вид; на фиг. 55

2 — разрез >"(--("! на (1(>!г. 1; tt3 гч1г. 3 и 4—

1!ллюстрац; I pлбсты:tieдлагасмагс (.10 .анизма.

VrrPB;j(! агасt, i,! ..- 1 1,10каН1!3I (r!St, 1r(1 1 и 21 КС11Ч(.1t TI;ltrtr,O расоолпя(ЕНГ; Г1,. Е Г Сjt(r",! j 1! r>t!OСЛ! г ,1,, г,, ) t!ЛЕН гlыв В ССГ)11!Е i НН 0 ."Х

- (. Зг !г > t!OCT!- ВРаЩВНИЯ И ПС„!ПРУжИН" к xi!впавшему кс". . cv 1 п()ух(ин:t,"1!1:ь

5, УС! 31(г)ВЛ! 1Н(Р г(а XPB<С()ОГ . К(.."

С(:, .. ВС.ГЛСжНССТЬ;) Г(РаЩЕНИЯ И ПОДгжа;, Р

; нему упругим 3;,ег!ентом 7. Диаметр н.. ружнай поверхности коль()а б больше д(!лft(е»тра верш.!.1 зубьев храпоного кол(с.: 1

На !!Bpv>K (о(1 псперхнг:сти кольца б:.(ь; )енен. 1 па-L! (Ис числу собачек .". г. л -,.; —,1

L:ã-;:;ет FIBrBBLL 9, f:Bобо; It ."j Ko! .ц к(.1-(:-)-,,s

О;).:мещсll п и (зу 1() по»ймь(2 Il 0!ран "!t.

: Т Г!О(101)С Г КОПЬ ца 6 GTFIOC! IT()Л НС )б(. М (1г!Р ) —,.1}: 1,. .!, а1 " м г>.)1 !, f T

i, ) p и:3;."м, г, г! (1 3 це"1Ии репоr! lo к ле; 1 () !

i3; (L4, Е! )Е!!KB -,,1, ir(, i ЛОЛЬца <, П".Л

-,се х(.;. 0!;o!лу колесу Упру;. г.

7, под !t".(1 -. 11 ..г! сил ri.". ".:-, " ..:л;);1 ll "ЛЕ (.Я )" ГC С XL IÏOF(t IМ KO 1! С 1 .. 3 (.ЬIXOF(,t) и(!Ост г,л ° t!,. -! (! (-,, р;н(;!i,н r-,а(ь((, .<

" (. Л :()!30r, КО 1. .:С 1 ". p И Э Гг)л! !1;! СЛ з. (Л..(- - (1(-зг;он(-: - f;!! -,(, Про,1-,,„

C, ;1(!. >Л J1 Т3К К;г- З „ Г,!.Е-ТП Н,„

r! . C 1 "! (г Ч 1:,:.:1 r r i,- ..., -; д»; „, ! (,! л л:". () в ГГ i 3.:.";! 1 Tr . (((;

1 !

OF(Х- ..Iа С(г(. " l: И,".> i i КГ - 1:, -,, Т з; ., Кч!.! Хр-. псвсгс K(. оса 1, iIpI; !;p=.(цении хрлповс(о калнса 1!!i,-!

1".л (: Г f. Ои стрелки кольца 6 пад д(йст Bl!;.. .;.,t, рен(.я С-,Boðàчивается вмест;. с хра.:с, -,м: Олессм 1. Собачки попадлот B u . г сл1"., 3 б и псД ДеЙств1!ег! OP!ггж(!(1 5 в 6,.,:Я!

".. s 3 t, B; t, г 1! 1 B С Э У 0 Ь Я ГМ и Х 11 а П П; . Г О Г (ч "

1.(!.;» .Г. г!). П >ЕИC>Of ttò ПР()ЕД. Ь К :.

Г ..1»: Br:.!;I. 1(ел(((1(1г! всеltof-»::с;» - б

"!! г,са".СЕ V()1ЕСО ЛК l1 С()айГЛа ., K lПЛ,,1 1 1- Р(- г..л: -, зI;r!:!!1:.: «" (!1)СИЗВГ)," !: 1 П(Г 1(! т. ((,4, ;OF .1 Е KOBr.!, З," Сст.-) (1 ;! . 1 :! г, IL 1 B LtLICOK>rtLr:.ССС г)С) !p .,,,it PXil0CTl .. " ..c х-)аповогс кс.- -.;. П()зтс.-.,, -:Iii! г): ннОГО Отнс 1:г ...Oä-.ек,т ..-,, выпслнить р, д;.):..: Лру .ii..p.г, Т : 1:,Лвца НЕ :I,Ë,Ч.,:,: .I! . i:-С ,,. С Г!. < ДГ !ЕЙ !;!! if! !,! T! "! . .:;: 1, il".i . ,сл (ершиг зубьев,)3(1,):,o!0 кс(1 с,. 1 ; i I pÎL! r ССЕ B!;!l!(! =. 1 1 Or!10 ° -С;;;

ПСПаДавт 9 П,, Кал(Ц г С Л ",:

, ЕС! .1,,; Г: ПГ>("-.,1(ю;) !;X!"r ГТ 1т П F C н iт „С Х%, 1,,! К. ЛРСOyt (Р r l i r Iii (; в у г ., а б " Г) РT с я i! с r!! 1 I т с е ы 1

Р"! .:! ° -1 я!0 пб) слогj зна !TBл . i!У1»

20013 26

55 осность наружной поверхности блокирующей втулки и окружности вершин зубьев храпового колеса. Несоосность данных поверхностей в прототипе на несколько порядков больше. чем в предлагаемом механизме. Поэтому, для гарантированного отвода собачек от зубьев храповика íà холостом ходу радиус наружной поверхности блокирующей втулки в прототипе должен быть больше радиуса наружной поверхности кольца в предлагаемом механизме. Следовательно, при включении механизма свободного хода взятого за прототип собачкам потребуется большее время для входа в коцтакт с храповым колесом после отвода блокирующей втулки, чем в предлагаемом механизме.

Таким образом время от начала процесса включения до зацепления собачек с зубьями храпового колеса в предлагаемом механизме будет меньше, чем в прототипе, что обусловит снижение ударных нагрузок при включении.

Если при работе храпового механизма свободного хода взятого эа прототип храпоиое колесо вращается относительно обоймы с большим угловым ускорением, то блокиру1о цая втулка в силу своей инерционности будет вращаться медленнее храповика, отставать от него. При этом запаздывание блокирующей втулки обусловит более медленный ввод собачек в зацепление при включении механизма, а следовательно, значительные ударные нагрузки, и более медленный отвод собачек от зубьев храпового колеса во время холостого хода, а следовательно их интенсивный износ, В предлагаемом механизме момент инерции кольца значительно меньше момента инерции блокирующей втулки в прототипе, т.e. кольцо, при том же моменте трения со стороны храпового колеса, может в ащаться с гораздо большим ускорением, а следовательно, при включении и выключении механизма свободного хода, кольцо будет вращаться совместно с храповиком даже при больших угловых ускорениях последнего. Это обусловит более быстрые ввод собачек в зацепление при включении предлагаемого механизма и отвод собачек

or храпового колеса во время свободного хода, а следовательно снижение ударов при включении и снижение износа собачек и зубьев храпового колеса во время свободного хода.

Также следует отметить, что повороту кольца относительно обоймы в предлагаемом механизме ничего не препятствует, так как кольцо взаимодействует только с храповым колесом. а в прототипе повороту блокирующей втулки относительно обоймы препятствует трение в винтовых шлицах.

Это также обусловит более быстрый ввод собачек в зацепление, при включении предлагаемого механизма свободного хода и более быстрый отвод собачек от храпового колеса во время свободного хода по сравнению с прототипом.

Исходя из выше сказанного можно сделать вывод о том. что надежность, долговечность и нагруэочная способность предлагаемого механизма возрастут по сравнению с прототипом, При этом предлагаемый механизм будет работоспособен при значительно больших частотах включения, что расширяет его область применения и позволяет использовать в импульсных вариаторах и инерционных трансформаторах вращающего момента.

Особо следует отметить простоту конструкции предлагаемого механизма свободного хода и снижение его габаритов по сравнению с прототипом. Предлагаемый механизм свободного хода лишь незначительно сложнее классической схемы храпового механизма. его изготовление не требует специального оборудования и по силам любой механической мастерской. По сравнению с прототипом отпадает необходимость выполнения винтовых шлицов и тормозных устройств, Габариты предлагаемого механизма свободного хода значительно меньше, чем у прототипа, и практически не отличаются от габаритов классического храпового механизма. Это позволяет использовать его в муфтах стартеров, велосипедах и других местах, где накладываются жесткие ограничения на размеры механизма свободного хода.

Таким образом использование изобретения позволит повысить надежность, долговечность и нагрузочную способность, расширить область применения храпового механизма свободного хода, а также упростить конструкцию и снизить его габариты. (56) Авторское свидетельство СССР

N. 838 1 61, кл. F 16 О 41/12, 1981.

2001326

Формула изобретения

ХРАПОВОЙ МЕХАНИЗМ СВО60ДНОГО ХОДА, СОдержащий концентрично расположенные храповое колесо и обойму, собачки, установленные в обойме на осях с возможностью поворота и подпружиненные к храповому колесу. а также блокирующий элемент, наружный диаметр которого больше диаметра расположения вершин 1д зубьев храпового колеса, размещенный концентрично обойме и храповому колесу с F:;3èî;

200!326

Производственно-издательский комбинаг "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор

Заказ 3123

Составитель А. Ряэа нов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб,. 4/5