Механизм свободного хода

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к муфтам свободного хода. Механизм содержит первую полумуфту с закрепленным в подшипниковых опорах червяком. Червяк находится в зацеплении с червячным колесом, которое является второй полумуфтой механизма. Червячная передача выполняется самотормозящей. Вал червяка имеет шестеренный привод от вала червячного колеса с передаточным отношением, равным передаточному отношению червячной передачи. Шестеренный привод имеет устройство для размыкания и замыкания кинематической связи между его элементами. Указанное устройство выполнено в виде электромагнитной муфты, установленной на выходном валу, и функционально связано с одной из шестерен привода. Механизм свободного хода является двухсторонним. Техническое решение направлено на повышение надежности работы механизма и расширение его функциональных возможностей. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях, в том числе при производстве колесных транспортных машин.

Известен механизм свободного хода, состоящий из ведущей полумуфты с рядом прямоугольных зубьев (кулачков) на торце, центрального кольца с зубьями трапецеидального профиля, разрезной втулки, ведомой полумуфты с двумя концентрическими рядами зубьев на торце, шпонки и пружины, прижимающей ведомую муфту к ведущей (Трактор «Кировец» К-700. Руководство по эксплуатации и уходу. М., 1964.) Эта муфта имеет сравнительно небольшие габариты, является двухсторонней - может работать при вращении ведущей полумуфты как в одном, так и в другом направлении. Недостатком указанной муфты является низкая надежность и возникновение динамических нагрузок в трансмиссии при ее включении и выключении.

Известен механизм свободного хода, который содержит две полумуфты, в одной из которых расположены оси с подвижно установленными на них телами заклинивания, выполненными в виде шевронных зубчатых колес, кинематически соединенных с другой полумуфтой, выполненной в виде шевронного зубчатого колеса, зацепление тел заклинивания с зубчатой полумуфтой выполнено внутренним, профиль зубьев со стороны заклинивания и стороны свободного хода различен и очерчивается по приведенным в патенте формулам (RU №2237302 С1, 7 F16D 41/06. Опубл. 2003.02.03 - прототип).

Недостатком этого механизма свободного хода является то, что он - одностороннего действия. Это ограничивает сферу его применения. Изготовление зубьев с несимметричным профилем в шестернях муфты требует специального зуборезного инструмента.

Задачей изобретения является повышение надежности работы механизма, расширение его функциональных возможностей и создание технологичного в производстве механизма.

Поставленная задача решается тем, что в механизме свободного хода, содержащем две полумуфты, в одной из полумуфт подвижно установлено, по крайней мере, одно тело заклинивания, кинематически связанное с другой полумуфтой, согласно изобретению тело заклинивания выполнено в виде червяка, другая полумуфта выполнена в виде червячного колеса, образующего с червяком самотормозящую червячную передачу, при этом червяк соединен с валом червячного колеса посредством шестеренного привода, имеющего передаточное отношение, равное передаточному отношению червячной пары, и снабженного устройством для размыкания и замыкания кинематической связи между его элементами.

Применение червяка в качестве тела заклинивания и червячного колеса в качестве полумуфты позволяет передавать через механизм свободного хода большие моменты, обеспечить высокую долговечность и надежность механизма, что обуславливается свойствами червячного зацепления. В отличие от зубчатого зацепления с неравнобоким профилем зуба механизм с червячной парой может работать при любом направлении вращения механизма и передаваемого в нем момента.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид механизма свободного хода; на фиг.2 - то же, вид А фиг.1.

Механизм содержит полумуфту 1 с закрепленным в подшипниковых опорах червяком 2. Червяк находится в зацеплении с червячным колесом 3, являющимся в данном механизме второй полумуфтой. Шестеренный привод, соединяющий червяк с валом червячного колеса, состоит из малой конической шестерни 4, находящейся на валу червяка, большой конической шестерни 5, пары цилиндрических шестерен 6 и 7, шестерни 8, находящейся в зацеплении шестерней 9, которая находится на валу 10 червячного колеса. Шестерни 4, 5, 6, 7, 9 жестко связаны со своими валами. Шестерня 8 крепится на выходном валу 11 шестеренного привода через подшипниковую опору. Устройство для размыкания и замыкания кинематической связи 12, выполненное, например, в виде электромагнитной муфты, устанавливается на выходном валу 11 и функционально связано с шестерней 8.

Элементы механизма свободного хода могут конструктивно отличаться от приведенных на чертежах: шестеренный привод червяка от вала червячной шестерни может быть выполнен на другой схеме, но передаточное отношение его должно быть равно передаточному отношению червячной пары. Замыкающее и размыкающее устройство может быть электромагнитным или механическим, выполненным в виде зубчатой или фрикционной муфты и т.д.

Механизм работает следующим образом.

При вращении одной из полумуфт, например полумуфты 3, в любую сторону для передачи вращения на полумуфту 1 на короткий срок размыкается кинематическая связь между шестерней 8 и выходным валом 11. Зубья червячного колеса 3 упираются в винтовую поверхность червяка 2. Так как шестеренный привод разомкнут, а червячная пара самотормозящая, червяк не вращается и обеспечивает передачу усилия от червячной шестерни на полумуфту 1. Обе полумуфты начинают вращается совместно. Кинематическая связь шестеренного привода замыкается. В дальнейшем, если угловая скорость полумуфты 3 уменьшатся по сравнению с угловой скоростью полумуфты 1, то в результате работы шестеренного привода начинает вращаться червяк, обкатываясь по зубьям червячного колеса. Благодаря равенству передаточных отношений червячной пары и шестеренного привода полумуфты начинают вращаться независимо друг от друга. Уменьшение угловой скорости ведущей муфты относительно ведомой возможно благодаря зазору в зацеплении червяка с червячным колесом и осевому смещению червяка в опорах.

При установке в качестве размыкающего и замыкающего устройства электромагнитной муфты управление работой предлагаемого механизма свободного хода может производиться автоматически с помощью датчиков частоты вращения полумуфт и блока управления (датчики частоты вращения и блок управления на чертежах не показаны). Работа механизма в таком случае может осуществляться следующим образом. При равных скоростях вращения полумуфт это регистрируется датчиками частоты вращения и соответствующий сигнал подается на блок управления Блок управления выключает электромагнитную муфту 12 и кинематическая связь между шестерней 8 и валом 11 размыкается. Полумуфты вращаются совместно. При уменьшении скорости вращения ведущей муфты относительно ведомой датчики подают соответствующий сигнал на блок управления, блок управления подает на электромагнитную муфту напряжение и она замыкает кинематическую связь в шестеренном приводе. Червяк начинает вращаться, полумуфты разъединяются.

Управляющий сигнал на блок управления может формироваться любым другим известным способом, например замыканием и размыканием контактов при осевом смещении червяка в ту или иную сторону.

При установке в качестве размыкающего и замыкающего устройства в шестеренном приводе фрикционной муфты управление работой механизма свободного хода может производиться вручную либо также автоматически.

Предлагаемый механизм свободного хода является двухсторонним - работает в независимости от направления вращения и направления передаваемого крутящего момента. Он способен передавать большие моменты и надежен в работе, так как силовой поток передается только через червячную пару. Все остальные детали служат для управления механизмом и возникающие в них усилия незначительны. По этой же причине мала потребляемая электромагнитной муфтой мощность. При необходимости передавать большие моменты в механизме может быть установлено два (и более) червяка. Благодаря тому, что муфта управляемая, она может быть включена в автоматическую систему управления каких-либо механизмов, например дифференциалов многоосной колесной машины. Автоматическое управление позволяет включение и выключение механизма при минимальном рассогласовании скоростей полумуфт, что обуславливает минимальные динамические нагрузки. Все детали предлагаемого механизма свободного хода могут быть изготовлены стандартным инструментом на серийном производстве.

Механизм свободного хода, содержащий две полумуфты, в одной из полумуфт подвижно установлено, по крайней мере, одно тело заклинивания, кинематически связанное с другой полумуфтой и выполненное в виде червяка, другая полумуфта выполнена в виде червячного колеса, образующего с червяком червячную пару, червяк имеет шестеренный привод от вала червячного колеса с передаточным отношением, равным передаточному отношению червячной передачи, отличающийся тем, что червячная пара выполнена самотормозящей, а механизм снабжен устройством размыкания и замыкания кинематической связи в шестеренном приводе, выполненном в виде электромагнитной муфты, установленном на выходном валу и функционально связанном с одной из шестерен привода.