Фрикционная обгонная муфта

 

Использование: в механизмах для передачи крутящего момента в двух направлениях . Фрикционная обгонная муфта содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, ведомую ступицу 3, связанную через шлицы со стаканом 4, неподвижно соединенным с нажимной втулкой 5. На валу 1 размещен пакет из фрикционных ведущих 13-и ведомых 14 дисков . Нажимная втулка 5 связана с валом 1 посредством шариков. На внутренней поверхности нажимной втулки 5 выполнена замкнутая кольцевая канавка 6 полукруглого профиля. На валу 1 имеются симметричные криволинейные пазы 8 полукруглого профиля, равномерно расположенныена одном уровне с канавкой б с центром кривизны со стороны дисков 13 и 14. Шарики 7 находятся в средней части пазов 8, имеющих переменную глубину, наибольшее значение которой находится в средней части пазов 8. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Г 16 D 47/02, 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823211/27 (22) 10.04.90 (46) 23.12;92. Бюл. М 47 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) И.С.Сазонов, Н,Н.Гобралев В.Д.Рогожин и Л,И,Бурбо (56) Авторское свидетельство СССР

% 198068, кл. F 16 0 7/02, 1966. (54) ФРИКЦИОННАЯ ОБГОННАЯ МУФТА (57) Использование: в механизмах для передачи крутящего момента в двух направлениях. Фрикционная обгонная муфта содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, ведомую ступицу 3. связанную через шлицы со стаканом

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи крутящего момента в двух направлениях.

Известна конструкция фрикционной муфты с механизмом обгона, состоящим из приводной втулки, имеющей форму храповика, шариков, помещенных между храповиком и обоймой, При вращении храповика, no часовой стрелке стальные шарики перемещаются вдоль закаленных пластинок и касаются двух закаленных поверхностей.

Недостаток данной конструкции — невозможность реверсирования передавае. мого крутящего момента, Известна конструкция многодисковой фрикционной муфты с обгонным механизмом, состоящим из нажимной втулки, кине, Ы„, 1783188 А1

4; неподвижно соединенным с нажимной втулкой 5, На валу 1 размещен пакет из фрикционных ведущих 13 и ведомых 14 дисков. Нажимная втулка 5 связана с валом 1 посредством шариков 7. На внутренней поверхности нажимной втулки 5 выполнена замкнутая кольцевая канавка 6 полукруглого профиля. На валу 1 имеются симметрич-. ные криволинейные пазы 8 полукруглого профиля, равномерно расположенные- на одном уровне с канавкой 6.с центром кривизны со стороны дисков 13 и 14. Шарики 7 находятся в средней части пазов 8, имеющих переменную глубину, наибольшее значение которой находится в средней части пазов 8, 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

% пюви матически связанной с ведущим валом, клиньев, передающих осевую нагрузку на О© втулку, шариков, помещенных в клинооб- Ы разную щель между крайним фрикционным диском и пружиной. 00

Пружинки создают необходимый зазор Со между дисками (при свободном ходе), а также контакт между шариками и крайним диском, Недостатком данной конструкции является невозможность реверсирования передаваемого крутящего момента. Применение пружинок для создания необходимого контакта шариков с крайним диском не обеспе чивает нужной надежности работы обгонного механизма для включения муфты, так как характеристика пружинки в процессе эксплуатации изменяется, что приводит к

1783188

15

30

45

50 потере контакта шарика и диска, При значитеМных изменениях характеристик пружиной включения муфты может не произойти.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фрикциснная предохранительная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, диски трения, пружинящий элемент в виде плоских пру>кин, опирающихся на нажимной диск, тела качения, размещенные а кольцевых пазах полумуфт, причем

- профиль этих пазов, выполнен по винтовой линии с углом подъема.

Недостатком данной конструкции является то, что весь крутящий момент передается одним потоком через ведущий вал, ведущие и ведомые диски трения, барабан, нажимной диск, шарики и кольцевые пазы на полумуфтах. При этом контакт шариков с поверхностями кольцевых пазов точечный.

Общеизвестно, что нагрузочная способность точечного контакта ниже, чем у контакта по линии. Поэтому значение . передаваемого момента фрикционной предохранительной муфты ограничивается несущей способностью точечного контакта в ее механизме включения. В результате этого в период эксплуатации ухудшаются ее рабочие характеристики и снижается на- дежность.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных качеств путем повышения наде>кности работы муфты.

Указанная цель достигается тем, что а фрикционной обгонной муфте, содержащей ведущие и ведомые диски, установленные на соответствующих валах, неподвижную в осевом направлении ведомую ступицу, стакан, кинематически соединенный с ведущим валом, и механизм включения, состоящий из нажимной втулки и шариков, расположенных в симметричном клинообразном зазоре между поверхностями противолежащих кольцевых пазов, один из которых выполнен на нажимной втулке, согласно цели изобретения, нажимная втулка установлена на ведущем валу, первый паз выполнен в виде замкнутой канавки полукруглого профиля на ее внутренней боковой поверхности, вторые пазы выполнены на ведущем валу в виде криволинейных пазов полукруглого профиля в плане с центром кривизны со стороны фрикционных дисков, а шарики размещены а средней части вторых пазов. Причем вторые пазы выполнены с переменной глубиной, имеющей максимальную величину а их средней части.

В данной конструкции фрикционной обгонной муфты, а отличие от прототипа, передача крутящего момента происходит двумя потоками независимо QT направления вращения ведущего вала муфты. Это обусловлено следующим, При вращении ведущего вала, со стороны криволинейного симметричного паза на шарик действует окружная сила. Шарик в пазу и круговой замкнутой канавке совершает сложное движение: по пазу движется вдоль криволинейной поверхности к erd концу, з по круговой канавке — в окружном направлении.

Таким образом шарик продолжает двигаться до тех пор, пока не окажется в клиновом пространстве, образованном поверхностями паза и канавки. В клиновом пространст ве на шарик нормально к его поверхности действует сила, складывающаяся из двух:. осевой и тангенциальной сил. Так как пазы криволинейные и симметричные с центром кривизны со стороны фрикционных дисков, то осевая сила всегда направлена в сторону пакета дисков при любом направлении вра- щения ведущего вала, Дальнейшее взаимодействие шарика с пазом и канавкой . приводит к тому, что под действием осевой силы нажимная втулка перемещается в сто-. рону фрикционных дисков до тех пор, пока шарик в клиновом пространстве не заклинится. Одновременно с заклиниванием шарика происходит сжатие на>кимной втулкой пакета фрикционных. дисков с усилием, обеспечивающим передачу крутящего момента. При этом основная (большая) часть крутящего момента передается через ведущей вал, сжатый пакет фрикционных дисков, ступицу, ведомый вал, а остальной (управляющий). крутящий момент-ведущий вал поверхность криволинейного паза на этом валу, шарики, поверхность кольцевой канавки на нажимной втулке, ступицу и ведомый вал. Значения величины осевого усилия как раз достаточно для того, чтобы перенести большую часть передаваемой мощности на пакет фрикционных дисков, а через шарики проходит лишь мощность, необходимая для создания этого рабочего давления, .Таким образом, форма и расположение криволинейных пазов на валу и нажимной втулке обеспечивает передачу крутящего момента муфтой двумя неравными потоками, а также воэможность его реаерсирования.

В отличие от прототипа, в данной конструкции муфты шарик при заклинивании находится не а клинообразном пазу, а а клиновом пространстве, образованном поверхностями симметричного криволинейного.

1783188

30,50 паза полукруглого профиля и поверхностью

:замкнутой круговой канавки полукруглого. профиля. В процессе заклинивания шарик перемещается не только в осевом направлении по поверхности симметричного криволинейного паза, но и в радиальном, благодаря тому что паэ имеет переменную глубину. Ее наибольшее значение — в- середине паза, этим достигается надежный контакт шарика в клиновом пространстве в процессе заклинивания и заклиненном состоянии независимо от степени износа шарика.

- Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная фрикционная обгонная муфта отличается- тем, что механизм включения муфты обеспечивает разделение на два неравных по величине передаваемых крутящих момент (Основной и управляющий), а также возможность его реверсирования, что приводит к улучшению ее эксплуатационных качеств и повышает ее надежность в работе.

Таким образом, признаки, введенные в отличительную часть формул изобретения, являются существенными и служат достижению поставленной цели. Они являются новыми и не имеются ни у аналога, ни у прототипа, На фиг.1 изображена фрикцйонная обгонная муфта в расклиненном состоянии, общий вид, осевой раэрзе; на фиг.2— положение шариков в пазах и канавке в момент начала заклинивания; на фиг,3 — положение шарика в средней части паза в период свободного хода; на фиг.4 — положение.шарика в канавке в процессее заклинивания; на фиг.5 — положение шарика в пазу и канавке в заклиненном состоянии, Фрикционная обгонная муфта содержит ведущий 1 (см.фиг.1) и ведомый 2 валы, содержащие шлицевые участки. На ведомом валу 2 одним иэ известных способов закреплена. ступица 3, кинематически связанная посредством шлицевого соединения со стаканом 4. Нажимная втулка 5, имеющая на внутренней поверхности эа лкнутую круговую канавку 6 полукруглого профиля, кинематически связана с ведущим валом 1 через шарики 7, находящиеся также и в симметричных пазах 8 переменной глубины, равномерно расположенных на валу 1 на уровне канавки 6. При этом поверхности канавки 6 и паза 8 образуют клиновое пространство(см. фиг,2), Для удобства монтажа и сборки нажимная втулка 5 одного торца закрыта крышкой 9 с винтами 10. При помощи винтов 12 нажимная втулка 5 неподвижно соединена со стаканом 3. На шлицевом участке ведущего вала 1 насажены ведун;ие фрикционные диски 13, чередующиеся с ведомыми фрикционными дисками 14., помещенными íà шлицы стакана 3 и вместе образуют пакет фрикционных дисков.

Фрикционная сбгонная муфта работает следующим образом, При вращении ведущего вала 1 (см.фиг.2) например, по часовой стрелке, со стороны криволинейного паза 8 на шарик 7 действует окружная сила, направленная по касательной к его поверхности. При этом шарик касается поверхности паза 8 на валу 1 и поверхности канавки 6 нажимной втулки 5. Вследствие большей инертности системы нажимная втулка 5— пакет фрикционных дисков 13, 14 —.стакан 4 — ступица 3 — вал 2, чем у системы вал 1— шарик 7, шарик 7 перемещается в пазу 8 и канавке 6. Шарик совершает сложное движение: по пазу 8 движется вдоль криволинейной поверхности к его концу, а по канавке 6 — в окружном направлении. Шарик взаимодействует с двумя поверхностями и) и Х (см. фиг4), образующими клиновое пространство. Со стороны криволийейной поверхности л паза 8 на шарик нормально к его поверхности действует сила F<, которая раскладывается на осевую составляющую Fa и тангенциальную Fi. Осевая составляющая Fa воспринимается поверхностью т канавки 6. Так как ограничений на действие силы Fa со стороны на>кимной втулки 5 нет, то она будет двигаться в сторону фрикционных дисков, Нажимная втулка 5 перемещается до тех

35 пор, пока ее поверхность, обращенная к фрикционным дискам, не начнет контактировать с крайним иэ них. Дальнейшее движение шарика приводит к сжатию пакета фрикци он и ых дисков, Суммарный, зазор

40 между дисками станет равным нулю (Яд,. = О) и перемещение на>кимной втулки прекратится. Одновременно произойдет за45 клинивание шарика 7 в клиновом пространстве. Таким образом, величина перемещения нажимной втулки 5 определяется суммой значений зазоров между фрикционными дисками (см. фиг.4,5).

Принимая BQ внимание то, что фрикционные диски имеют больший радиус приложения Р ч> и большее количество пар трения, чем у шарика в клиновом пространстве, то создаваемого усилия достаточно для вкгночения муфты и передачи окружной нагрузки, При этом муфта вращается как одно целое. Нужно отметить, что передача окру>кной нагрузки осуществляется двумя потоками; основным и дополнительным. Ос1783188 нонной поток: вал 1 — сжатый пакет дисков

13, 14 — ступица 3 — вал 2. Дополнительный поток (или управляющий): вал 1 -поверхность паза 8- шарик 7 — поверхность канавки 6 — нажимная втулка 5 — ступица 3 — вал 5

2 (см. фиг.1). Аналогично происходит вклю-. чение муфты и передача крутящего момента йри изменении направления вращения ве:дущего вала.

Если частота вращения вала 2 будет больше, чем у вала 1 (см..фиг.1), то крутящий момент передаваться не будет. Свободный ход муфты обусловлен тем, что замкнутая круговая канавка 6, воздействуя своей по- 15 верхностью на заклиненный шарик 7, размыкает силовую цепь, образованную. в клиновом пространстве поверхностями г и (фиг.4,5). Шарик перемещается из этого пространства по поверхностям канав- 20 ки 6 и паза 8 в его среднюю часть (фиг.3).

При этом значение силы Fa уменьшается настолько, что между поверхностямй нажимной втулки и фрикционными дисками . образуются зазоры. Передача крутящего 25 момента муфтой прекращается. Муфта находится в расклиненном состояции (см. фиг.1). Я Щ

Формула изобретения

1. Фрикционная обгонная муфта, содержащая ведущие и ведомые диски, установ- . ленные на соответствующих валах, неподвижную в осевом направлении ведомую ступицу, стакан, кинематически соединенный с ведущим валом, и механизм включения, состоящий из нажимной втулки и шариков, расположенных в симметричном клинообразном зазоре между поверхностями противолежащих кольцевых пазов, один из которых выполнен на нажимной втулке, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств путем повышения надежности работы, нажимная втулка установлена на ведущем валу, первый паз выполнен в виде замкнутой канавки полукруглого профиля на ее внутренней боковой поверхности, вторые пазы выполнены на ведущем валу в виде криволинейных пазов полукруглого профиля в плане с центром кривизны со стороны фрикционных дисков, а шарики размещены в средней части вторых пазов.

2. Муфта по п1, о т л и ч а ю ща я с я тем, что вторые пазы выполнены с перемен- . ной глубиной, имеющей максимальную величину в их средней части.

1783188

rrp

У4с Я 7

2. Ф

Составитель В.Рогожин

Техред M.Mîðãåíòàë Коррек, р С.Патрушева

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. У.; ород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4600 Тираж Подписни.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям г открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нас, 4/5