Муфта свободного хода
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам свободного хода, и может быть использовано в различных приводах, где требуется передавать крутящий момент одного определенного знака, а также в механизмах, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное. Муфта свободного хода содержит вращающиеся внутреннюю ведомую цилиндрическую полумуфту (1) и наружную ведущую цилиндрическую полумуфту (2). На полумуфте (1) жестко закреплена наклонная шайба (3). В полумуфте (2) параллельно ее оси выполнен направляющий паз (4), в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ползун (5). Ползун (5) имеет шарнир, выполненный в виде шара (6) с прорезью (7), имеющей ширину и глубину, достаточные для свободного скольжения наружной поверхности наклонной шайбы (3). Муфта содержит также механизм ее блокировки, выполненный в виде поршней (8, 9), установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в отверстиях (10, 11), выполненных коаксиально друг другу на противоположных сторонах полумуфты (2). Поршни (8, 9) одними концами соединены с ползуном (5) и образуют в соответствующих отверстиях (10, 11) надпоршневые полости (12, 13). Полости (12, 13) сообщены между собой каналом, выполненным в полумуфте (2), и заполнены рабочей жидкостью. В одной из полостей установлен инерционный запорный элемент, выполненный в виде коаксиально установленной поворотной цилиндрической втулки (15), в которой выполнено отверстие (17), имеющее возможность при повороте втулки (15) гидравлического соединения с каналом. На втулке (15) перпендикулярно ее оси закреплен палец (18), размещенный с возможностью перемещения в поперечном сквозном пазу, выполненном в полумуфте (2). Технический результат заключается в увеличении долговечности муфты свободного хода. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам свободного хода, и может быть использовано в различных приводах, где требуется передавать крутящий момент одного определенного знака, а также в механизмах, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное.
Известны механизмы (муфты) свободного хода, содержащие внутреннюю и наружную цилиндрические вращающиеся полумуфты и механизм блокировки муфты, выполненный в виде заклинивающих элементов качения (роликов или шариков), взаимодействующих с сответствующими поверхностями внутренней и наружной полумуфт и с элементами поджатия /1, 2, 3/. Передача крутящего момента в таком наиболее распространенном типе муфт осуществляется путем заклинивания ведущего и ведомого элементов (полумуфт) между собой с помощью подпружиненных клиновых элементов.
Однако для указанных известных муфт в большей или меньшей степени присущи следующие недостатки. В процессе работы неизбежен локальный износ ведущего, ведомого и клинового элементов, что снижает срок службы муфт. Кроме этого, требуется упрочнение материала элементов в зоне заклинивания, что повышает стоимость изготовления. Для повышения ресурса работы муфты необходимо ограничивать величину крутящего момента.
В качестве прототипа настоящего изобретения выбрана известная муфта свободного хода, содержащая внутреннюю и наружную цилиндрические вращающиеся полумуфты и механизм блокировки муфты, выполненный в виде заклинивающих тел качения, расположенных по окружности и попарно в радиальном направлении между полумуфтами, и упругих элементов поджатия тел качения во взаимно противоположных тангенциальных направлениях /4/.
Известная муфта также не лишена вышеуказанных недостатков.
Задачей настоящего изобретения является устранение данных недостатков и увеличение долговечности муфты свободного хода.
Указанная задача решается тем, что в муфте свободного хода, содержащей внутреннюю и наружную цилиндрические вращающиеся полумуфты и механизм блокировки муфты, на внутренней полумуфте жестко установлена наклонная шайба с возможностью скольжения в шарнире ползуна, размещенного с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющем пазу, выполненном в наружной полумуфте параллельно ее оси, а механизм блокировки муфты выполнен в виде двух поршней, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в отверстиях, выполненных коаксиально на противоположных сторонах наружной полумуфты, при этом поршни одними концами соединены с упомянутым ползуном, их надпоршневые полости сообщены между собой каналом, выполненным в наружной полумуфте, и заполнены рабочей жидкостью, а в одной из упомянутых надпоршневых полостей размещен инерционный запорный элемент с возможностью фиксированного поворота.
Шарнир ползуна предлагаемой муфты свободного хода выполнен в виде, например, шара с прорезью для скользящего прохода наклонной шайбы. Инерционный запорный элемент выполнен в виде, например, коаксиально установленной цилиндрической втулки, зафиксированной от осевого перемещения и снабженной отверстием, выполненным с возможностью гидравлического соединения с упомянутым каналом в наружной полумуфте, и пальцем, жестко закрепленным перпендикулярно ее оси и размещенным с возможностью перемещения в поперечном сквозном пазу, выполненном в наружной полумуфте.
На фиг.1 изображена муфта свободного хода, общий вид в разрезе. На фиг.2 - то же, вид сверху. На фиг.3 - то же, вид сбоку.
Муфта свободного хода содержит вращающиеся внутреннюю ведомую цилиндрическую полумуфту 1 и наружную ведущую цилиндрическую полумуфту 2 (фиг.1). Полумуфта 2 установлена коаксиально с возможностью вращения по отношению к полумуфте 1. На полумуфте 1 жестко закреплена наклонная шайба 3. В полумуфте 2 параллельно ее оси выполнен направляющий паз 4, в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ползун 5. Ползун 5 имеет шарнир, выполненный в виде, например, шара 6 с прорезью 7, имеющей ширину и глубину, достаточные для свободного скольжения наружной поверхности наклонной шайбы 3.
Муфта свободного хода содержит также механизм ее блокировки, выполненный в виде поршней 8, 9, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в отверстиях 10, 11, выполненных коаксиально друг другу на противоположных сторонах полумуфты 2 (фиг.1). Поршни 8, 9 одними концами соединены с ползуном 5 и образуют в соответствующих отверстиях 10, 11 надпоршневые полости 12, 13. Полости 12, 13 сообщены между собой каналом 14, выполненным в полумуфте 2, и заполнены рабочей жидкостью (фиг.2). В одной из полостей, например в полости 12, установлен инерционный запорный элемент, выполненный в виде, например, коаксиально установленной поворотной цилиндрической втулки 15, зафиксированной от осевого перемещения стопорным кольцом 16 (фиг.1). Во втулке 15 выполнено отверстие 17, имеющее возможность при повороте втулки 15 гидравлического соединения с каналом 14. На втулке 15 перпендикулярно ее оси закреплен палец 18, размещенный с возможностью перемещения в поперечном сквозном пазу 19, выполненном в полумуфте 2 (фиг.2).
Муфта свободного хода работает следующим образом.
В положении инерционного запорного элемента, как показано на фиг.1, когда отверстие 17 втулки 15 совмещено с отверстием канала 14, передача крутящего момента с ведущей полумуфты 2 на ведомую полумуфту 1 не происходит. Палец 18 расположен в одном из крайних положений в пазу 19 (фиг.3). При этом ведомая полу муфта 1 может свободно вращаться в любом направлении, т.к. ползун 5 под воздействием наклонной шайбы 3 совершает возвратно-поступательное перемещение в направляющем пазу 4 полумуфты 2. При этом поршни 8, 9 также совершают возвратно-поступательное перемещение в отверстиях 10, 11, перекачивая рабочую жидкость из полости 12 по каналу 14 в полость 13 и обратно (фиг.1).
В начале вращения ведущей полумуфты 2, например, по часовой стрелке (фиг.3) палец 18 под действием центробежной силы повернется в пазу 19 в противоположную сторону, т.е. против часовой стрелки, поворачивая втулку 15 и перекрывая тем самым канал 14. Рабочая жидкость перестает циркулировать из полости 12 по каналу 14 в полость 13 и обратно, вследствие чего ползун 5 остановится в неподвижное состояние. При этом крутящий момент будет передаваться с ведущей полумуфты 2 на ведомую полумуфту 1 через остановленный ползун 5 и наклонную шайбу 3 (муфта заблокирована). Палец 18 под действием центробежной силы будет находиться в противоположном зафиксированном положении до остановки полумуфты 2. В момент остановки полумуфты 2 палец 18 под действием центробежной силы переместится в пазу 19 (по часовой стрелке) в первоначальное положение, поворачивая втулку 15. Отверстие 17 втулки 15 совместится с отверстием канала 14, сообщая полости 12, 13 между собой. При этом посредством перемещающихся поршней 8, 9 рабочая жидкость циркулирует между полостями 12, 13 по каналу 14. Ползун 5 получает возможность совершать возвратно-поступательное перемещение в пазу 4, прерывая передачу крутящего момента на ведомую полумуфту 1 (муфта разблокирована).
При вращении ведущей полумуфты 2 в противоположную сторону (против часовой стрелки) передача крутящего момента на ведомую полумуфту 1 не происходит. Это обусловлено тем, что палец 18 под действием центробежной силы находится в первоначальном положении, как показано на фиг.2, т.е. упирается в торец паза 19. При этом отверстие 17 втулки 15 совмещено с отверстием канала 14, полости 12, 13 сообщены между собой, а ползун 5 совершает возвратно-поступательное перемещение в пазу 4. После остановки ведущей полумуфты 2 палец 18 под действием центробежной силы перемещается в пазу 19 в другое крайнее положение. Втулка 15 поворачивается также в эту сторону, перекрывая канал 14. Ползун 5 снова останавливается и муфта снова будет заблокирована. Далее процесс блокировки-разблокировки муфты свободного хода повторяется.
Таким образом, использование предлагаемой муфты свободного хода позволяет надежно передавать крутящий момент только одного знака. Силы давления, воздействующие на все элементы муфты, уменьшаются за счет увеличения контактирующих площадей элементов и упругости рабочей жидкости, сжимаемой в полостях 12, 13 и канале 14, что уменьшает локальный износ взаимодействующих элементов муфты и повышает ее долговечность.
Источники информации
1. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - С.408-411.
2. Заявка Германии №10159438 А1, МПК F16D 41/06, опубл. 26.06.2003.
3. Заявка ЕПВ №1302689 А1, МПК F16D 41/06, опубл. 16.04.2003.
4. А.с. СССР №1739124 А1, МПК F16D 41/00, опубл. 07.06.1992. Бюл. №21 (прототип).
1. Муфта свободного хода, содержащая внутреннюю и наружную цилиндрические вращающиеся полумуфты и механизм блокировки муфты, отличающаяся тем, что на внутренней полумуфте жестко установлена наклонная шайба с возможностью скольжения в шарнире ползуна, размещенного с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющем пазу, выполненном в наружной полумуфте параллельно ее оси, а механизм блокировки муфты выполнен в виде двух поршней, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в отверстиях, выполненных коаксиально друг другу на противоположных сторонах наружной полумуфты, при этом поршни одними концами соединены с ползуном, их надпоршневые полости сообщены между собой каналом, выполненным в наружной полумуфте, и заполнены рабочей жидкостью, а в одной из упомянутых надпоршневых полостей размещен инерционный запорный элемент с возможностью фиксированного поворота.
2. Муфта свободного хода по п.1, отличающаяся тем, что шарнир ползуна выполнен в виде шара с прорезью для скользящего прохода наклонной шайбы.
3. Муфта свободного хода по п.1, отличающаяся тем, что инерционный запорный элемент выполнен в виде коаксиально установленной цилиндрической втулки, зафиксированной от осевого перемещения и снабженной отверстием, выполненным с возможностью гидравлического соединения с упомянутым каналом в наружной полумуфте, и пальцем, жестко закрепленным перпендикулярно ее оси и размещенным с возможностью перемещения в поперечном сквозном пазу, выполненном в наружной полумуфте.
