Храповой механизм свободного хода

Авторы патента:

F16D41/12 - с откидной собачкой, взаимодействующей с зубьями или выступами (F16D 41/02,F16D 41/24 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2422694:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет" (RU)

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к храповым механизмам свободного хода. Храповой механизм свободного хода включает храповик, обойму, в которой крепятся оси криволинейных пластин или собачек, поджимаемых пружинами к храповику. Упругие криволинейные пластины разбиты на два равных по количеству пластин пакета, смещенных один относительно другого на величину, обеспечивающую при заклинивании механизма попеременное включение криволинейных пластин то из одного, то из другого пакета. Криволинейные пластины в пакетах, в свою очередь, также равномерно смещены одна относительно другой по полкам зубьев. Решение направлено на снижение ударных нагрузок в момент заклинивания механизма свободного хода и, соответственно, увеличение долговечности механизма. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения. В частности, механизмы свободного хода используют в импульсных вариаторах, инерционных трансформаторах вращающего момента, приводах стартеров, гидротрансформаторах, металлорежущих станках, приводах топок, подъемно-транспортных машинах и т.д.

Наиболее распространенным способом создания механизмов свободного хода является использование сил трения, с помощью которых усилие в заклиненном состоянии передается от ведущих элементов к ведомым. К этому классу механизмов свободного хода, называемых фрикционными, относятся широко применяемые роликовые механизмы свободного хода [Леонов А.И. Микрохраповые механизмы свободного хода. - М.: Машиностроение, 1982 - стр.42]. В России, например, роликовые механизмы используют в приводах стартеров компании ГАЗ и ВАЗ. Способ реализации механизмов свободного хода на основе сил трения определяет и основной недостаток фрикционных механизмов. Силы трения могут быть созданы только с помощью нормальных сил. В случае предельного состояния равновесия согласно закону механики нормальная сила равна

Коэффициент трения f стали по стали при наличии смазки составляет несколько сотых, и нормальная сила по крайней мере на порядок превышает силу трения. Таким образом, основной недостаток фрикционных механизмов свободного хода заключается в появлении в механизме нормальных сил, не участвующих непосредственно в передаче момента и значительно, на порядок и больше, превышающих силы трения, осуществляющие рабочий процесс. Появление этих сил приводит к значительному увеличению контактных напряжений и к снижению долговечности фрикционных механизмов свободного хода.

Этот принципиальный недостаток фрикционных механизмов свободного хода устраняется в нефрикционных механизмах, например в храповых [Леонов А.И. Микрохраповые механизмы свободного хода. - М.: Машиностроение, 1982] (фиг.1). В них момент от обоймы 1 к храповику 3 передается с помощью собачек 2, упирающихся в зубья храповика 3, то есть с помощью нормальных сил, что позволяет значительно снизить напряжения в местах контакта собачек с храповиком.

Однако храповой механизм, представленный на фиг.1, имеет существенные недостатки. Основной недостаток - использование жестких собачек 2. Из-за неточностей изготовления деталей механизма в каждый момент заклинивается и передает усилие, как правило, одна жесткая собачка.

Прототипом предлагаемого изобретения является механизм свободного хода с упругими криволинейными пластинами (собачками) 3, в котором устраняется этот недостаток [Леонов А.И. Микрохраповые механизмы свободного хода. - М.: Машиностроение, 1982 - стр.29] (фиг.2). В этой конструкции при повороте храповика 1 по часовой стрелке криволинейные пластины 3 попеременно включаются и передают крутящий момент обойме 2. Если, например, криволинейная пластина 3 первой заклинилась (уперлась в зуб храповика 1), то храповик продолжает поворот по часовой стрелке, деформируя (изгибая) эту криволинейную пластину. Далее заклинивается криволинейная пластина, конец которой находится ближе всего к впадине своего зуба по сравнению с другими незаклиненными пластинами и т.д. При повороте храповика 1 против часовой стрелки криволинейные пластины выходят из зацепления и при дальнейшем вращении храповика проскакивают по зубьям, не передавая крутящий момент обойме (совершая свободный ход механизма).

К недостаткам прототипа (фиг.2) следует отнести случайный характер включения криволинейных пластин при заклинивании. Вполне вероятно включение нескольких пластин с одной стороны храповика, что будет означать неравномерную (одностороннюю) нагрузку на храповик 1 и обойму 2 и соответственно на подшипники вала храповика и обоймы. Возможно такое расположение криволинейных пластин, когда поворот храповика относительно обоймы при заклинивании будет близок углу, соответствующему одному шагу храповика (расстоянию между двумя соседними вершинами зубьев). Это приведет к ударной нагрузке в момент включения механизма.

Техническим эффектом, достигаемым предлагаемым изобретением, является снижение ударных нагрузок при контакте криволинейных пластин с зубьями храповика и неравномерных (односторонних) нагрузок на храповик и обойму. Это позволяет повысить долговечность механизма свободного хода или при необходимости уменьшить его габариты.

Технический эффект достигается тем, что в храповом механизме (фиг.3), содержащем храповик, обойму, в которой крепятся оси упругих криволинейных пластин, поджимаемых пружинами к храповику, упругие криволинейные пластины разбиты на два равных по количеству пластин пакета, смещенных друг относительно друга на величину, обеспечивающую при заклинивании механизма попеременное включение криволинейных пластин то из одного, то из другого пакета, а концы криволинейных пластин в пакетах также равномерно смещены один относительно другого по полкам зубьев.

На чертеже (фиг.3) представлена конструкция предложенного храпового механизма свободного хода, где 1 - храповик, 2 - обойма, 3 - пружина, поджимающая криволинейную пластину к храповику, 4 - вторая криволинейная упругая пластина первого пакета, 5 - первая криволинейная упругая пластина первого пакета, 6 - первая криволинейная упругая пластина второго пакета.

Первый пакет включает n/2 первых по порядку пластин (n - количество криволинейных пластин механизма), расположенных справа от осевой линии, второй - n/2 следующих пластин (слева от осевой линии). В каждом из пакетов концы любых двух соседних криволинейных пластин 4 и 5 смещены один относительно другого на величину ,

где S - шаг храповика.

Если, например, первая пластина 5 первого пакета находится во впадине своего зуба, то вторая пластина 4 первого пакета смещена от впадины своего зуба на величину

следующая пластина смещена на величину 2h и т.д. Благодаря такому равномерному распределению пластин в пакетах свободный ход при заклинивании механизма сводится к минимуму и не превышает угла поворота храповика, соответствующего h/r, где r - радиус храповика. Это обеспечивает минимальные ударные нагрузки при заклинивании механизма.

В свою очередь, расположение пакетов друг относительно друга таково, что конец первой пластины 6 второго пакета отстоит от впадины своего зуба на величину (фиг.3), в то время как конец первой пластины 5 первого пакета находится во впадине своего зуба. Аналогичным оказывается смещение вторых пластин обоих пакетов друг относительно друга и т.д.

Процесс заклинивания механизма при заданном расположении пластин в пакетах и пакетов друг относительно друга будет происходить следующим образом. Допустим, первой включилась первая пластина 5 первого пакета. При дальнейшем повороте обоймы 2 против часовой стрелки следующей включится первая пластина второго пакета 6, находящаяся с противоположной стороны храповика 1, так как ее конец расположен ближе к впадине своего зуба (h₁<h), чем у оставшихся пластин. Затем включается вторая пластина 4 первого пакета и т.д. Тем самым резко снижается односторонняя нагрузка на храповик, обойму и подшипники. При свободном ходе механизма криволинейные пластины поджимаются к храповику 1 пружинами 3.

Храповой механизм свободного хода, содержащий обойму, в которой крепятся оси упругих криволинейных пластин (собачек), храповик, пружины, поджимающие криволинейные пластины к храповику, отличающийся тем, что криволинейные пластины (собачки) разбиты на два одинаковых по количеству пластин пакета, смещенных относительно друг друга на величину, обеспечивающую при заклинивании механизма попеременное включение криволинейных пластин то из одного, то из другого пакета, а концы криволинейных пластин в пакетах также равномерно смещены один относительно другого по полкам зубьев.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к храповым механизмам. .

Храповый механизм свободного хода // 2382249

Муфта свободного хода // 2299363

Изобретение относится к области машиностроения. .

Механизм свободного хода // 2297559

Изобретение относится к транспортному машиностроению. .

Клиновой механизм свободного хода // 2279001

Изобретение относится к обгонным муфтам с распорками, заклинивающимися между зубьями наружной и внутренней поверхностей. .

Храповой механизм свободного хода с симметричным зацеплением // 2258845

Изобретение относится к обгонным муфтам с собачкой, сцепляющейся с зубьями под действием центробежных сил. .

Ведущий мост транспортного средства // 2248890

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к ведущим мостам авто-мототранспорта, снабженным дифференциальными механизмами для обеспечения нежесткой кинематической связи между колесами ведущего моста.

Блок храповых механизмов свободного хода // 2243428

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в механизмах свободного хода инерционных трансформаторов. .

Микрохраповый механизм для высокоскоростных инерционных трансформаторов // 2224153

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение, в частности, в механизмах свободного хода инерционных трансформаторов. .

Храповой механизм свободного хода // 2221943

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в импульсных вариаторах для преобразования движения, а также в других механизмах для соединения валов в тех случаях, когда ведомый вал должен воспринимать крутящий момент определенного знака.

Механизм свободного хода // 2424454

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизмам свободного хода

Храповой механизм свободного хода // 2439389

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизмам свободного хода

Храповой механизм антимоскитной рулонной системы // 2457372

Изобретение относится к машиностроению, в частности к храповым механизмам

Обгонная муфта двухстороннего действия со штифтами и собачками // 2614408

Изобретение относится к соединительным устройствам. Обгонная муфта содержит внутренний и наружный элементы, расположенные на оси вращения. Наружный элемент расположен снаружи внутреннего элемента в радиальном направлении. Муфта содержит несколько штифтов, выступающих из радиальной внутренней поверхности наружного элемента и радиальной наружной поверхности внутреннего элемента. Муфта содержит одну или несколько собачек, соединенных с одним из внутреннего и наружного элементов. Каждая собачка выполнена с возможностью перемещения между положением зацепления, в котором собачка входит в зацепление с одним из штифтов для передачи крутящего момента между внутренним и наружным элементом, и положением расцепления, в котором собачка выходит из зацепления со штифтами для обеспечения относительного вращения внутреннего и наружного элементов. Согласно одному варианту осуществления изобретения разные собачки могут находиться в соответствующем положении зацепления, которое зависит от направления вращения одного элемента. Достигается упрощение конструкции. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 15 ил.

Реверсивная муфта сцепления (варианты) // 2614434

Реверсивная муфта сцепления содержит внутренние и внешние элементы, расположенные вокруг оси вращения. Одна или несколько собачек храпового механизма соединены с одним из элементов с возможностью вращения вокруг отдельных осей вращения. Один конец каждой собачки перемещается между первым и вторым положениями сцепления с соответствующими поверхностями сцепления, сформированными в другом элементе, и положением расцепления с другим элементом, разрешающим относительное вращение внутреннего и внешнего элементов. На противоположном конце каждой собачки размещена пара магнитов, причем каждый магнит указанной пары образует полюс, связанный с концом собачки, и эти полюса имеют противоположную полярность. Электромагнитный привод выборочно создает электромагнитные поля разной полярности, чтобы переместить собачки из положения расцепления в одно из положений сцепления, чтобы обеспечить вращение другого элемента в любом направлении. Достигается упрощение конструкции. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Механизм передачи крутящего момента, предназначенный для внутрискважинного бурового инструмента // 2618254

Группа изобретений относится к области бурения. Скважинный инструмент для использования при бурении подземной скважины содержит механизм передачи крутящего момента, включающий в себя наружный корпус и внутренний шпиндель с по меньшей мере одним продольно расположенным углублением, в каждом из которых размещена собачка и линейный подшипник, контактирующий с по существу параллельными противолежащими сторонами собачки и обеспечивающий возможность радиального перемещения собачки и за счет этого избирательное обеспечение возможности и предотвращения относительного вращения между внутренним шпинделем и наружным корпусом. Обеспечивается снижение фрикционного сцепления с параллельными сторонами собачек. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил.

Забойный двигатель с концентрической роторной приводной системой // 2626476

Группа изобретений относится к области бурения. Роторный привод для текучей среды имеет первый и второй корпусы, причем второй корпус выполнен с возможностью вращения относительно и внутри первого корпуса с образованием между ними промежутка для рабочей текучей среды. Затворы поддерживаются первым корпусом, и на втором корпусе имеются лопасти. В первом корпусе образованы карманы для затворов, в которые смещаются поворотом на осевом шарнире затворы при контакте с лопастями. Затворы и карманы для затворов взаимно сконфигурированы с образованием между ними полости для инородных частиц, способной временно вмещать твердые инородные частицы, содержащиеся в рабочей текучей среде. Каждый затвор имеет поверхность, обращенную к связанному с ним карману для затвора и имеющую ряд выступов, причем зазоры между соседними выступами образуют путь потока в кармане для затвора. Рабочая текучая среда может проходить через каждый путь потока в кармане для затвора из связанного с ним кармана для затвора в промежуток для рабочей текучей среды, когда соответствующий затвор в максимальной степени смещается в связанный с ним карман для затвора. Обеспечивается полное смещение затворов и получение широких диапазонов крутящего момента и скорости вращения. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 20 ил.

Переключаемая односторонняя муфта // 2630273

Переключаемая односторонняя муфта включает в себя первую пластину, вторую пластину, зуб, пластину переключателя и устройство для приведения в движение пластины. Пластина переключателя вращается относительно первой пластины между сцепленным положением и расцепленным положением. Устройство для приведения в движение пластины включает в себя приводной рычаг, исполнительный механизм, передаточный механизм, стопор и механизм расцепления. Исполнительный механизм выводит движущую силу для приведения в движение пластины переключателя с помощью приводного рычага. Передаточный механизм передает движущую силу приводному рычагу так, что пластина переключателя вращается из расцепленного положения в сцепленное положение. Стопор выполнен с возможностью перемещения между ограниченным положением и неограниченным положением. Стопор размещается в ограниченном положении, когда исполнительный механизм не приводится в действие. Механизм расцепления передает движущую силу стопору так, что стопор перемещается из ограниченного положения в неограниченное положение. Достигается повышение надежности. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Буровой двигатель с муфтой, вращаемой в одном направлении // 2633625

Группа изобретений относится к оборудованию, применяемому в области бурения. Узел бурового двигателя содержит корпус, шпиндель, содержащий выемку, собачку, выполненную с возможностью выборочного вхождения в зацепление с выемкой, причем собачка имеет ось вращения и, в целом, плоскую контактную поверхность, которая выполнена с возможностью входить в зацепление с, в целом, плоской контактной поверхностью выемки, и при этом входящие в зацепление контактные поверхности собачки и выемки расположены под углом к радиусу, проходящему от оси вращения до входящих в зацепление контактных поверхностей собачки и выемки. Собачка выполнена с возможностью поворота вокруг шарнирного пальца, вставленного в удлиненное отверстие, такое что шарнирный палец расположен на расстоянии от корпуса в направлении удлиненной части поперечного сечения удлиненного отверстия, при этом шарнирный палец не передает крутящий момент между корпусом и шпинделем при предотвращении относительного вращения между корпусом и шпинделем. Обеспечивается отсутствие восприятия сжимающей силы шарнирными пальцами собачки при передаче крутящего момента от корпуса шпинделю. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 5 ил.

Переводник стопорный (варианты) // 2648369

Группа изобретений относится к буровой технике. Стопорный механизм переводника закреплен между опорами и содержит трубчатый упор, в полости которого расположена кольцевая вставка с упорными пазами. В каждом пазу расположена поворотная подпружиненная стопорная собачка. На внешней поверхности вала выполнены шлицы. Кольца, в отверстиях которых расположены концы поворотной оси собачек, соединены с трубчатым упором и с двух сторон примыкают к торцам кольцевой вставки, которая выполнена со шлицами на ее внутренней поверхности, которые насажены на шлицы вала. Верхнее коническое соединение корпуса выполнено в виде расширяющегося наружу конического раструба с резьбой на внутренней поверхности. На наружной поверхности нижнего конического соединения корпуса выполнена наружная резьба. По первому варианту, нижняя поверхность каждой собачки выполнена из двух частей, одна из которых короче другой, образующих вершину, обращенную в наружную сторону. В рабочем положении собачка опирается своей длинной поверхностью на поверхность паза кольцевой вставки. В нерабочем положении собачка опирается короткой поверхностью на поверхность паза и в этом положении собачки между ее верхней поверхностью и поверхностью кольцевой вставки образован непрерывный кольцевой зазор. По второму варианту, нижняя поверхность каждой собачки выполнена плоской и в рабочем положении она опирается своей нижней плоской поверхностью на поверхность паза кольцевой вставки. В нерабочем положении между ее нижней плоской поверхностью и поверхностью кольцевой вставки образован непрерывный кольцевой зазор, а глубина паза трубчатого упора больше толщины расположенной в нем собачки. Обеспечивается повышение ресурса стопорного переводника. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 22 ил.