Клиновая муфта свободного хода

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах стартеров для пуска двигателей внутреннего сгорания. Клиновая муфта свободного хода осевого действия содержит наружную и внутреннюю полумуфты, пружину, конус. Новым является то, что наружная полумуфта закреплена неподвижно на ведущем валу, а внутренняя полумуфта посажена на шлицы ведомого вала. Заклинивающие поверхности полумуфт представляют собой ходовую резьбу. 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. 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. Технический результат заключается в повышении долговечности и надежности муфты при расклинивании за счет устранения динамических нагрузок при заклинивании муфты. 7 ил.

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 β 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 2β. 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.

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7