МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ПОРОГОВОГО УСИЛИЯ
MECHANICAL DEVICE FOR TRANSMISSION OF THRESHOLD FORCE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к механическому устройству для передачи порогового усилия.
Уровень техники
В документе FR 2 905 997 описываются механические устройства для передачи порогового крутящего момента; такое устройство содержит первый элемент и второй элемент, предназначенный для вращения относительно первого элемента и удерживаемый относительно первого элемента до тех пор, пока усилие, прикладываемое вторым элементом, не превысит заданное пороговое значение. В случае превышения порогового значения второй элемент освобождается и может перемещаться относительно первого элемента.
В частности, устройство, показанное на фиг. 5 и 6 вышеуказанного документа, включает в себя первый элемент в форме штанги, имеющей левостороннюю и правостороннюю резьбы, первую гайку и вторую гайку, входящие в зацепление со штангой и соединенные с ней с помощью соответствующих левостороннего и правостороннего резьбовых соединений. Попеременно расположенные фрикционные диски, которые должны вращаться с соответствующим числом гаек, прижаты друг к другу с помощью нагруженного элемента, в частности пружинного элемента, прикладывающего усилие к стакану, который сжимает диски. Стакан образует второй элемент устройства.
После приложения усилия к штанге для ее перемещения относительно стакана давление, прикладываемое к дискам, препятствует поворачиванию гайки, создавая эффект удерживания штанги до тех пор, пока прикладываемое усилие не превысит пороговое значение, при котором диски начнут скользить относительно друг друга, позволяя поворачиваться гайке и обеспечивая вхождение штанги.
Вышеописанное устройство является сложным для изготовления, поскольку требуется правосторонняя резьба, которая должна иметь достаточно большой шаг для обеспечения реверсивного резьбового соединения между штангой и гайкой.
В документе ЕР 0 550 261 описывается механическое устройство для передачи порогового крутящего момента согласно вводной части п.1. В этом устройстве кольцевой элемент (21) крепится ко второй группе дисков, и вращающееся передаточное средство расположено между вышеуказанным кольцевым элементом и вторым элементом, чтобы вынудить кольцевой элемент перемещаться вдоль оси до тех пор, пока оно не ликвидирует зазор между собой и нагруженным элементом и не придет в контакт с опорой, чтобы поднимать ее во время относительного вращения между кольцевым элементом и вторым элементом. Таким образом, существует некоторый временной период ожидания и соответствующе угловое перемещение между моментом, когда кольцевой элемент начинает поворачиваться относительно второго элемента, и моментом, когда нагруженный элемент поднимается.
Раскрытие изобретения
Одна из задач изобретения состоит в том, чтобы адаптировать вышеуказанное устройство для более быстрого срабатывания.
Настоящее изобретение относится к механическому устройству для передачи порогового усилия; устройство содержит первый элемент и второй элемент, установленные с возможностью вращения относительно друг друга вокруг оси вращения, и имеет передаточный элемент, расположенный между ними для сжатия и совместного вращения двух элементов, когда крутящий момент прикладывается к одному из элементов для передачи крутящего момента к другому элементу до тех пор, пока не будет достигнут пороговый крутящий момент, после превышения которого два элемента могут двигаться против действия противодействующего момента, равного пороговому значению; передаточный элемент содержит:
- по меньшей мере, первый фрикционный диск, предназначенный для вращения с первым элементом, и второй фрикционный диск, обращенный к первому диску;
- нагруженный элемент, который может перемещаться в осевом направлении для сжимания дисков между собой и у опоры первого элемента при перемещении от нажимного элемента; и
- второй диск, который предназначен непосредственно для вращения с нагруженным элементом, при этом вращающиеся приводные средства расположены между нагруженным элементом и вторым элементом и предназначены для того, чтобы вынуждать нагруженный элемент перемещаться в осевом направлении против действия пружинного элемента во время относительного вращения нагруженного элемента и второго элемента.
Таким образом, крутящий момент, прикладываемый к первому элементу, передается через диски на нагруженный элемент, который, в свою очередь, передает крутящий момент на второй элемент через вращающееся приводное устройство.
Нагруженный элемент имеет тенденцию подниматься, когда крутящий момент, передаваемый против действия усилия нажимного элемента, увеличивается, и после того, как крутящий момент достигает порогового значения, нагруженный элемент поднимается таким образом, что диски скользят относительно друг друга, освобождая два элемента для вращения против действия противодействующего момента трения.
Нагруженный элемент поднимается непосредственно после того, как он поворачивается относительно второго элемента, без необходимости ожидания устранения зазора.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение станет более понятным из приведенного ниже описания конкретных вариантов выполнения изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 - вид в разрезе устройства передачи порогового усилия по первому конкретному варианту выполнения изобретения;
фиг. 2 - фрагментарный вид по стрелке II из фиг. 1, показывающий вращающийся приводной элемент между нагруженным элементом и вторым элементом; удалена крышка, показанная на фиг. 1;
фиг. 3 - вид снизу на нагруженный элемент устройства из фиг. 1 и 2; и
фиг. 4 - вид в разрезе устройства передачи порогового усилия по второму конкретному варианту выполнения изобретения.
Осуществление изобретения
Со ссылкой на фиг. 1 и 2 и по первому варианту выполнения изобретения показанное устройство служит для передачи вращательного движения, и, во-первых, оно содержит первый элемент в форме первого стакана 1, в общем, в форме тела вращения вокруг оси X. Первый стакан 1 является полым и включает в себя канавки 2 для его соединения при вращении с приводным элементом, например втулкой двигателя (не показана). Устройство включает в себя второй элемент в форме второго стакана 3, который установлен с возможностью вращения на первом стакане 1 вокруг оси Х с помощью подшипников 4. Второй стакан 3 имеет с наружной стороны зубья 5, пригодные для взаимодействия с зубчатым колесом (не показано).
Стаканы 1 и 3 соединяются между собой при вращении передаточным элементом 10, который содержит:
- первую группу фрикционных дисков 11, которые должны вращаться с первым стаканом 1;
- вторую группу фрикционных дисков 12, которые расположены попеременно с дисками первой группы и должны вращаться с цилиндрическим кожухом нагруженного элемента 13, имеющего, в общем, форму колпака, который закрывает пакет дисков, упираясь при этом в верхние диски пакета; в этом примере нагруженный элемент 13 может свободно перемещаться в осевом направлении;
- нажимной элемент, в этом примере пружинная шайба 14, которая прикладывает прижимающее усилие к нагруженному элементу 13 для прижатия дисков друг к другу, при этом пакет дисков упирается в выступ 15 первого стакана 1; и
- регулировочную втулку 16, прикрепленную винтами к первому стакану 1 и имеющую ободок 17, в который упирается пружинная шайба 14; регулировочная втулка 16 может перемещаться в осевом направлении за счет затягивания и ослабления удерживающих винтов с целью регулирования прижимающего усилия, прикладываемого пружинной шайбой 14 к нагруженному элементу 13.
И, наконец, нагруженный элемент 13 соединен для вращения со вторым стаканом 3 с помощью вращающихся приводных средств, которые более детально показаны на фиг.2 и содержат группу роликов 20, которые имеют оси вращения, продолжающиеся радиально относительно оси X, и расположены в углублениях, имеющих грани 21, образованные в полууглублениях, каждое из которых имеет два уклона и образовано в каждой из обращенных друг к другу частей. На фиг.3 показан нагруженный элемент 13. На этом чертеже можно увидеть внутренние канавки 22, которые взаимодействуют с периферийными зубцами дисков 12 второй группы для обеспечения вращательного соединения между вышеуказанными дисками и нагруженным элементом 13. Также можно увидеть грани 21 (обозначены только две грани), которые образуют полууглубления, в которых размещены ролики 20.
Устройство действует следующим образом. После прикладывания крутящего момента к первому стакану 1 он передает этот крутящий момент на диски 11 первой группы, и в результате воздействия прижимающего усилия, прикладываемого пружинной шайбой 14 и передаваемого нагруженным элементом 13, диски приводят во вращение диски 12 второй группы. Эти диски передают крутящий момент на нагруженный элемент 13, который действует через ролики 20 для передачи крутящего момента на второй стакан 3. При этом чем больше увеличивается передаваемый крутящий момент, тем больше нагруженный элемент 13 имеет тенденцию к поворачиванию относительно второго стакана 3, тем самым вынуждая ролики 20 начать вращение, поднимая нагруженный элемент 13 против действия прижимающего усилия, прикладываемого пружинной шайбой 14. После того как крутящий момент достигнет определенного значения порогового крутящего момента, определяемого усилием, прикладываемым пружинной шайбой 14, нагруженный элемент 13 поднимается достаточно далеко, что позволяет дискам скользить относительно друг друга, и они больше не могут передавать крутящий момент, превышающий пороговый крутящий момент. Первый стакан 1 освобождается и может поворачиваться относительно второго стакана 3, поворачиваясь относительно него с противодействующим моментом трения, равным пороговому крутящему моменту.
Устройство по изобретению является реверсивным, и имеется возможность передавать крутящий момент от второго стакана 3 к первому стакану 1 с таким же эффектом ограничения крутящего момента, и имеется возможность осуществлять это в обоих направлениях. Устройство может быть асимметричным за счет изменения углов граней, которые образуют углубления.
На фиг.4 показано устройство передачи усилия по второму конкретному варианту выполнения изобретения. Ссылочные номера для элементов, которые используются и в вышеописанных вариантах выполнения, увеличены на 100. На этом чертеже можно видеть первый стакан 101 и второй стакан 103, передаточный элемент с дисками 111 и 112 (обозначены только два диска), нагруженный элемент 113 и нажимной элемент 114 (две пружинных шайбы), расположенный у нагруженного элемента 113 и первого стакана 101. Как указано выше, диски 111 первой группы должны вращаться с первым стаканом 101, в то время как диски 112 второй группы должны вращаться с нагруженным элементом 113.
Аналогично, можно видеть ролики 120, установленные между нагруженным элементом 113 и вторым стаканом 103. Как указано выше, ролики 120 помещены в углубления, образованные двумя полууглублениями, имеющими уклоны, которые выполнены, соответственно, в нагруженном элементе 113 и втором стакане 103.
Это устройство используется для образования телескопического амортизатора с пороговым трением. С этой целью первый стакан 101 включает в себя внутреннюю резьбу для взаимодействия со штангой 130, имеющей ответную резьбу, что обеспечивает получение реверсивного резьбового соединения, и перемещение штанги 130 вынуждает вращаться первый стакан 101.
Таким образом, штанга образует первый элемент устройства. Второй стакан 103 образует нижнюю опору цилиндра 133 амортизатора и имеет шарикоподшипник 131 для направления первого стакана 101 при вращении, и сам этот стакан образует опору для направления штанги 130, когда она входит в цилиндр 133. Цилиндр образует второй элемент устройства. Эти два элемента могут перемещаться относительно друг друга в направлении скольжения соосно с осью X.
Амортизатор действует следующим образом. После прикладывания усилия к штанге, имеющего тенденцию вызвать ее вхождение в цилиндр амортизатора, это усилие стремится вызвать поворачивание первого стакана. Несмотря на это поворачивание первого стакана предотвращается за счет эффекта трения между дисками 111 и 112, поэтому штанга 130 не входит в цилиндр. Однако если усилие становится близким к определенному пороговому значению, то вращение первого стакана приводит к вращению нагруженного элемента 113, который стремится поднять ролики 120 против действия нажимного элемента 114. При определенном пороговом усилии нагруженный элемент 113 поднимается, так что прижимающее усилие на дисках больше не может препятствовать скольжению дисков 111 и 112 относительно друг друга. Первый стакан 101 начинает поворачиваться при постоянном крутящем моменте, соответствующем пороговому усилию вхождения. Штанга 130 теперь может свободно входить в цилиндр против действия, по существу, постоянного усилия, равного заданному пороговому усилию.
Пороговое усилие вхождения можно легко отрегулировать за счет установки прокладочного кольца 117 между первым стаканом 101 и опорой 115, на которую опираются диски 111, 112, и эта опора удерживается на первом стакане с помощью гайки 116; толщина прокладочного кольца определяет значение прижимающего усилия, прикладываемого нажимным элементом 114, и, таким образом, значение порогового усилия вхождения.
Для облегчения вращения первого стакана 101 во время вхождения штанги 130 на первом стакане 101 установлена осевая опора 132 с роликами 120 с целью образования опоры для нажимного элемента 114, который не поворачивается, когда первый стакан 101 поворачивается под действием вхождения штанги 130.
Изобретение не ограничивается до вышеуказанного описания, а наоборот, распространяется на любой вариант, находящийся в пределах, определяемых формулой изобретения. В частности, несмотря на то, что профили углублений, в которых размещены ролики, образующие вращающиеся приводные средства, расположенные между нагруженным элементом и вторым стаканом, показаны как профили, содержащие уклоны, имеется возможность выполнить, по меньшей мере, в одном из полууглублений любой профиль, пригодный для поднимания нагруженного элемента против действия нажимного элемента во время относительного вращения между нагруженным элементом и вторым стаканом. В более общем смысле, могут использоваться любые вращающиеся приводные средства, пригодные для перемещения нагруженного элемента от второго стакана против действия нажимного элемента, например обращенные друг к другу кулачки.
Кроме того, несмотря на то, что в показанном примере нагруженный элемент имеет форму отдельного блока, он физически мог бы быть разделен на опорную пластину, опирающуюся на диски, и трубу, которая воспринимает крутящий момент, образует кожух, чтобы воспринимать крутящий момент, передаваемый дисками второй группы, и крепится к вращающемуся приводному кольцу, взаимодействующему со вторым стаканом через приводное средство.
Разумеется, преимуществом является увеличение количества дисков для увеличения соответствующей площади трения. Однако может оказаться достаточно одного диска, предназначенного для вращения первого стакана, и этот диск может зажиматься непосредственно между первым стаканом и нагруженным элементом, при этом нагруженный элемент будет действовать в качестве второго диска.