Муфта свободного хода
О П И С А Н И Е (и) 472515
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
Союз Соеетскик
Соыиалистических
Республик
К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. Г 16d 41/ОЮ
В 601с 17/26 (22) Заявлено 01.12.72 (21) 1853i092/25-27 (32) Приоритет 02.12.71 (31) 204117 (33) США
Опубликовано 30.05.75. Бюллетень ¹ 20
Дата опубликования описания 16.09.75
Государственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 621.825.5 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения
Иностранец
Рональд Д. Боковой (США) Иностранная фирма
«АСПРО Инк» (США) (71) Заявитель
BA1Б дат р ЯЯЯ (54) МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА
Изобретение относится к области машиностроения и может применяться преимущественно в автомобилях.
Известны муфты свободного хода, содержащие корпус, в котором установлен ведомый вал и смонтированная на нем с возможностью осевого перемещения ведущая полумуфта с зубьями на обоих торцах, взаимодействующими с соответствующими зубьями, выполненными на торцах ведомых полумуфт, установленных соосно с ведущей.
Однако эти муфты недостаточно надежны в работе.
Предлагаемая муфта отличается от известных тем, что она снабжена автоматическим переключающим устройством, выполненным в виде кулачкового диска, жестко закрепленного на корпусе, и взаимодействующей с ним подпружиненной кулачковой втулки, установленной концентрично ведущей полумуфте, связанных между собой стопорным кольцом, имеющим буртик на наружной поверхности, расположенный в канавке, выполненной на внутренней поверхности кулачковой втулки, а также осевые выступы на торце, входящие в прорези кулачкового диска.
Между ведущей. полумуфтой и ведомым валом установлена пружина.
Ведущая полумуфта снабжена ступицей, связанной с ней шлицами.
На ведомом валу смонтирована ведущая шестерня, жестко соединенная со ступицей.
5 Ведущий вал установлен соосно ведомому.
Такое выполнение обеспечивает повышение надежности работы.
На фиг. 1 показан первый вариант конструкции предлагаемой муфты свободного хо10 да в продольном сечении; на фиг. 2 — распорный элемент муфты в продольном сечении; на фиг. 3 — ведомая полумуфта в продольном сечении; на фиг. 4 — самовыключающийся зуб ведомой полумуфты; на фиг. 5 — ведущая
15 полумуфта, вид сбоку с частичным разрезом; на фиг. 6 — фрикционная скользящая пружина, вид с торца; на фиг. 7 — кулачковый диск в продольном сечении; на фиг, 8 — кулачковый диск, вид с торца; на фиг. 9 — кулачковая втулка в продольном сечении; на фиг. 10 в стопорное кольцо, вид с торца; на фиг. 11 — стопорное кольцо в продольном сечении; на фиг. 12 — часть стопорного кольца в увеличенном масштабе; на фиг. 13 — дета25 ли муфты свободного хода в аксонометрии; на фиг. 14 и 15 схематично изображена работа стопорного кольца для установки кулачковой втулки (возможные положения); на
472515 фиг. 16 показан второй вариант конструкции реверсивной муфты свободного хода в сечении.
В первом варианте конструкции на ведомом валу 1 между ведущей шестерней 2 и роликовым подшипником 3 устанавливается муфта свободного хода, содержащая удаленные друг от друга по оси ведомые полумуфты 4 и 5, которые с противоположных сторон упираются в распорный элемент 6. Г1ри этом полумуфты и распорный элемент устанавливаются на ведомом валу на шлицах для вращения вместе с ним. Между полумуфтами 4 и 5 устанавливается ведущая полумуфта 7, способная перемещаться в осевом направлении между ними, с обеих сторон которой имеются зубья 8 и 9 самовыключающегося типа, предназначенные для периодического взаимодействия с соответствующими зубьями 10 и
11 полумуфт 4 и 5. Между распорным элементом 6 и ведущей полумуфтой 7 располагается фрикционная скользящая пружина 12, обеспечивающая фрикционное скольжение между ними.
На одном конце вала с ведущей шестерней
2 установлена ступица 13, располагающаяся концентрично относительно полумуфты 7 и имеющая с внутренней стороны спиральные шлицы 14, взаимодействующие с соответствующими спиральными шлицами, выполненными на наружной поверхности ведущей полумуфты 7. Угол подъема винтовой спирали взаимодействующих спиральных шлицев составляет 30, в результате чего, когда скорость вращения ведомого вала падает ниже установленной величины по отношению к скорости вращения ведущей шестерни (т. е. когда передний ведущий мост начинает вращаться быстрее заднего моста на установленную небольшую величину), то ведущая полумуфта перемещается по оси в направлении, соответствующем направлению вращения ведущей шестерни 2. Поэтому предусмотрено автоматическое переключающее устройство, служащее для механического перемещения ведущей полумуфты 7 в положение готовности рядом с соответствующим элементом муфты, обеспечивая тем самым правильную направленную работу реверсивной муфты свободного хода. Для этого концентрично ведущей полумуфте 7 устанавливается перемещающаяся в осевом направлении кулачковая втулка 15, которая смещается влево (см. фиг. 1) ро контактирования с неподвижным кулачковым диском 16, прикрепленным к корпусу, с помощью пружины 17. На прилегающих поверхностях кулачковой втулки 15 и кулачкового диска 16 предусмотрены взаимодействующие чувствительные к направлению зубья 18 и 19 соответственно, под действием которых кулачковая втулка 15 перемещается вдоль оси вправо только при одном заданном направлении вращения ведущей шестерни. С одной стороны втулки 15 установлено стопорное кольцо 20, которое снабжено внешним
l5
65 кольцевым буртом 21. На торце стопорного кольца имеются осевые выступы 22, взаимодействующие с соответствующими прорезями, выполненными»а кулачковом диске 16, которые поддерживают кулачковую втулку 15 в первом возможном положении относительно ведомой полумуфты 5. Г1ри отсоединении стопорного кольца от кулачкового диска 16 во время вращения ведущей шестерни 2 в обратном направлении кулачковая втулка 15 под действием пружины 17 смещается влево, а после зацепления зубьев — во второе возможное положение относительно ведомой полумуфты 4.
Для ограничения осевого перемещения в крайних положениях (вперед — назад) относительно кулачковой втулки 15 ведущая полумуфта 7 снабжена наружным фланцем 23, располагающимся радиально и входящим в осевую полость, образованную между торцом стопорного кольца 20 и внутренним буртиком
24, выполненным на внутренней поверхности кулачковой втулки 15. Концентрично между распорным элементом 6 и ведущей полумуфтой 7 устанавливается фрикционная скользящая пружина 12, которая противодействует их осевому перемещению.
Таким образом, когда втулка 15 перемещается вправо, в сторону первого возможного положения относительно ведомой полумуфты
5, благодаря взаимодействию зубьев 18 и 19, то фланец 23 входит в зацепление с торцовой поверхностью стопорного кольца 20, чтобы установить ведущую полумуфту в отключенное положение возле полумуфты 5. Когда втулка 15 перемещается влево под действием пружины 17 в направлении второго возможного положения относительно полумуфты 4, то фланец 23 входит в зацепление с внутренним буртиком 24, чтобы сместить ведущую полумуфту 7 в сторону отключенного положения рядом с полумуфтой 4.
На внутренней поверхности цилиндрического распорного элемента 6 (см. фиг. 2) выполнены шлицы 25, а на его наружной поверхности — канавка 26, в которую частично входит фрикционная скользящая пружина 12, имеющая в основном шестигранную форму (см. фиг. 6). Элементы муфты, упирающиеся в концы распорного элемента, закрепляются на ведомом валу 2 с помощью шлицев.
На фиг. 3 видно, что на одном торце ведомой полумуфты 5 имеются зубья 11, предназначенные для взаимодействия с соответствующими зубьями на ведущей полумуфте 7, а кроме того на его внутренней поверхности имеются шлицы 27. Ведомая полумуфта 4 также снабжена соответствующими зубьями и шлицами. Зубья выполнены самовыключающимися (см. фиг. 4).
На фиг. 5 видно, что на противоположных сторонах ведущей полумуфты 7 имеются зубья 8 и 9, аналогичные зубьям, расположенным на полумуфтах 4 и 5 соответственно.
На наружной поверхности ведущей полумуф472515
25 ты 7 имеются спиральные шлицы 28 с углом наклона спирали в 30, которые взаимодействуют с соответствующими шлицами, выполненными на внутренней поверхности ступицы
13. На наружной периферии ведущей полумуфты 7 предусмотрен расположенный радиально фланец 23.
Кулачковый диск 16 имеет ряд расположенных по кругу зубьев 19. С наружной стороны кулачкового диска 16 имеется большое количество расположенных по кругу отверстий 29, с помощью которых диск жестко крепится к корпусу. По внутренней периферии кулачкового диска 16 расположено большое количество удаленных друг от друга в радиальном направлении прорезей 30, которые в свою очередь образуют равное количество удаленных радиально друг от друга и направленных внутрь упоров 31. Втулка 15, постоянно смещающаяся влево под действием пружины 17, имеет с левой стороны зубья 18, соответствующие зубьям 19.
Левая часть втулки 15 раззепкована, в результате чего образован упорный буртик 24, предназначенный для взаимодействия с наружным фланцем 23 ведущей полумуфты 7.
С правой стороны втулка 15 снабжена буртом 32> направленным радиально внутрь, который предназначен для скользящего зацепления с наружной поверхностью ступицы 13.
Посредине плоскости, в которой расположены зубья 18 и упорный буртик 24, по внутренней поверхности втулки 15 проходит непрерывная канавка ЗЗ, в которую входит внешний бурт
21 стопорного кольца 20.
Стопорное кольцо 20 (см. фиг. 10 — 12) представляет собой упругое разрезное кольцо, расширяющееся в радиальном направлении до зацепления за счет трения с внутренней поверхностью кулачковой втулки 15. С левой стороны стопорное кольцо содержит большое количество равно удаленных осевых выступов 22, предназначенных для взаимодействия с прорезями 30, имеющимися»а внутренней поверхности кулачкового диска
16. Соответствующий направляющий угол каждого из осевых выступов 22 стопорного кольца имеет вырез, образующий две ортогонально расположенные упорную 34 и торцовую 35 поверхности (см. фиг. 12).
Муфта свободного хода работает следующим образом.
Автомобиль движется вперед и его передний мост вращается быстрее задттего на требуемуто незначительную величину (порядка
3 — 6%).
Ведущая полумуфта 7, находящаяся в выключенном положении под действием зубьев, перестраивается Tla холостой ход с помощью шестерни 2 и ступицы 13 через шлицы 14 и
28. Кулачковая втулка 15 приводится в действие ступицей 13 через фрикционную скользящую пружину 12 и благодаря самовыключающему действию зубьев 18 и 19 кулачкового диска 16 втулка 15 и стопорное кольцо 20
65 перемещаются вправо по направлению к псрвому возможному положению, преодолевшая при этом усилие пружины 17. Во время этого перемещения фллнец 23 ведущей полумуфты
7 взаимодействует со сме>кттотт торттовотт поверхностью стопорного кольца 20, в результате чего ведущая полумуфта 7 смещается слсгка вправо по направлению к отведенному назад положению готовности относительно ведомой полумуфты 5. Когда куда птовая втулка 15 займет положение, в котором выступы
22 стопорного кольца полностью сойдут с соответствующей поверхности 36 радиального упора 31, стопорпое кольцо повернется нл небольшой угол, в результате того торцовая и упорная поверхности 35 и 34 будут взаимодействовать с соотгетствт.ющими поверхностями 36 и 37 pa,чиальных упоров 31 кулачкового диска 16 (см. фиг. 14). Теперь стопор ое кольцо 20 удерживает вращающуюся куллчковую втулку 15 в первом возможном положении, а ведущая полумуфтл 7 — в первом положении готовности относительно ведомой полумуфты 5.
В том случае, когда задние колеся автомобиля теряют на какое-то мгновение тяговое усилие (или силу сцепления), то пл тпестертпо
2 действует осевое усилие, которое передается на ведущую почухтуфту 7 через спиральные шлицы 14 и 28, в результате чего ведущая полумуфта 7 смещается вправо по отношению к кулачковой втулке 15 и входит во включающее зацепление с полумуфтой 5 для перечачи крутящего момснтл нл перечний мост через ведомый влл 1. Когда злдппе колеса вновь приобретают сцеплеппс плп тяговое усилие, л передний мост нлчпнлет опять вращаться с опережением по отноцтепию к заднему мосту, то под действием з .бьсв 11 и
9 ведущая полумуфта 7 сметцлется влево относительно кулачковой втулки 15 по направлению к выключенному первому положенгно готовности относительно ведомой полумуфты 5.
Допустим теперь, что автомобиль движется задним ходо т, в результате чего шестерня
2, ступица 13 и кулачковля втулкл 15 вратцлются в обратном направлении. Стопорпое кольцо 20 поворачивается пл небольшой угол, чтобы освободить торцовую поверхность 35 от соответствутощей поверхттости 36 упора 31.
При этом, когда выступы 22 освобождают соответствующую поверхность 36 упора 31, под действием смещающего усилия пружины
17 и зацепления зубьев 18 и 19 втулка 15 и стопорное кольцо 20 смещатотся по оси влево, в направлении ко второму возможному положению. При этом флапец 23 взлимочействует с буртиком 24, чтобы сместить BEдущую полумуфту 7 влево, в отведенное нлза,ч второе положение готовности относительтто ведомой полумуфты 4, а благодаря наличию сопротивления трения между стопорным кольцом 20 и куллчковоц втулкой 15 стопор472515 ное кольцо слегка поворачивается с целью обеспечения взаимодействия между поверхностью 38 стопорного кольца и поверхностью
37 радиального упора 31 (см. фиг. 15).
В том случае, если задние колеса повторяют тяговое усилие, то осевое усилие будет передаваться на ведущую полумуфту 7 через шлицы 14 и 28, в результате чего она смещается влево, в положение зацепления с полумуфтой 4.
Теперь передняя ось приводится в действие через ведомый вал 1. После того, как задние колеса снова приобретут сцепление, а передние колеса вновь будут вращаться с некоторым опережением, то ведущая полумуфта 7 под действием зубьев 8 и 10 смещается вправо относительно кулачковой втулки 15, в направлении ко второму положению готовности относительно полумуфты 4.
Во втором варианте конструкция содержит соосно расположенные ведомый 1 и ведущий
39 валы, вращающиеся в подшипниках (см. фиг. 16). Распорпый элемент 6 устанавливается между ведомыми полумуфтами 4 и 5.
Причем трубчатый распорный элемент 6 имеет гладкие внутреннюю и наружную поверхности и снабжен на одном конце деформируемым выступом 40, который входит между зубьями шлицов, находящихся на ведомом валу 1.
Автоматическое переключающее устройство для осевого перемещения ведущей полумуфты 7 аналогично описанному в первом варианте.
1О
25 зо
Предмет изобретения
1. Муфта свободного хода, содержащая корпус, в котором установлен ведомый вал и смонтированная на нем с возможностью осевого перемещения ведущая полумуфта с зубьями на обоих торцах, взаимодействующими с соответствующими зубьями на торцах ведомых полумуфт, установленных соос»о с ведущей, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, она снабжена автоматическим переключающим устройством, выполненным в виде кулачкового диска, жестко закрепленного на корпусе, и взаимодействующей с ним подпружиненной кулачковой втулки, установленной концентрично ведущей полумуфте, связанных между собой стопорным кольцом, имеющим торцовые осевые выступы, входящие в прорези кулачкового диска, а также буртик на наружной поверхности, расположенный в канавке, выполненной на внутренней поверхности кулачковой втулки.
2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что между ведущей полумуфтой и ведомым валом установлена пружина.
3. Муфта по и. 1, отличающаяся тем, что ведущая полумуфта снабжена связанной с ней шлицами ступицей.
4. Муфта по п. 3, отличающаяся тем, что на ведомом валу смонтирована ведущая шестерня, жестко соединенная со ступицей.
5. Муфта по пп. 1 — 4, отличающаяся тем, что ведущий вал установлен соосно ведомому валу.
472515
4 иг. 1
<ие 1б
Составитель И. Злотник
Техред Т. Миронова
Редактор И. Суханова
Корректоры; Е. Давыдкина и B. Дод
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 2213/3 Изд. № 1497 Тираж 869 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
