МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА
FREE WHEEL CLUTCH MECHANISM

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в механических приводах транспортных средств, подъемно-строительной техники.
Известны микрохраповые механизмы свободного хода для инерционных трансформаторов (см. кн. Леонов А.И. Микрохраповые механизмы свободного хода. - М.: Машиностроение, 1982). Основные требования, предъявляемые к механизмам свободного хода, - обеспечение вращения вала под действием прямого импульса и надежной его остановки при возникновении обратного импульса.
В применении к высокоскоростным инерционным трансформаторам смена прямого и обратного импульсов происходит с высокой частотой и, следовательно, с большими инерционными нагрузками, что влечет при остановке обратного импульса большие ударные нагрузки на стопорящие элементы. Эти факторы вызывают поломки стопорящих элементов, в первую очередь собачек, что, естественно, отрицательно влияет на срок службы механизма свободного хода. Известны различные пути конструктивных решений, способствующих снижению ударных нагрузок и, следовательно, повышению долговечности работы механизма свободного хода. Во-первых, применяются конструкции с малым шагом зубьев храпового механизма свободного хода, что дает малый зазор между торцом зуба храповика и торцом собачки. Во-вторых, используются упругие элементы между корпусом механизма свободного хода и храповиком. В известных конструкциях это достигается, например, установкой большого числа упругих собачек, деформирующихся при ударе о зубья храповика в момент возникновения обратного импульса.
Известен микрохраповый механизм свободного хода (см. а.с. №482585, F16H 29/00,1975), содержащий храповое колесо и взаимодействующую с ним поджатую упругим элементом собачку, размещенную в корпусе.
Недостатком этого решения является ограниченный срок службы устройства, связанный с частым выходом из строя (поломкой) собачек вследствие высоких динамических нагрузок, возникающих при работе механизма.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, т.е. увеличение срока службы механизма.
Указанный результат достигается за счет того, что механизм свободного хода, содержащий корпус с передней и задней крышками, храповой диск или блок храповых дисков и подпружиненные собачки, снабжен кассетами и подающими пружинами. На внутренней поверхности корпуса вдоль его оси выполнены равномерно расположенные канавки. Каждая подпружиненная собачка установлена в одну из кассет с возможностью вращения вокруг своей оси. Кассеты установлены в канавки корпуса по нескольку в ряд с возможностью осевого перемещения. Каждая подающая пружина размещена между одним из рядов кассет и задней крышкой. В передней крышке выполнены вырезы, контур каждого из которых больше контура, образованного кассетой и вращающейся собачкой, и содержит участок, выполненный в виде сектора с радиусом, меньшим, чем длина собачки, и углом, большим, чем угол, описываемый собачкой при ее движении, при этом центр сектора совпадет с осью вращения собачки первой кассеты ряда. Количество вырезов на передней крышке равно количеству канавок в корпусе. Задняя крышка имеет выступающую часть цилиндрической формы, расположенную в корпусе соосно с ним, при этом диаметр этой части больше диаметра храпового диска, а длина меньше на величину ширины одной кассеты. Подающая пружина имеет рабочий ход, превышающий длину ряда кассет.
Благодаря наличию кассет с установленными подпружиненными собачками и канавок на внутренней поверхности корпуса, а также размещению в канавках нескольких кассет в ряд и за счет соосного расположения в корпусе выступающей части задней крышки диаметром, большим, чем диаметр храпового диска, и длиной, меньшей, чем длина корпуса, на величину ширины кассеты, имеется возможность осуществления взаимодействия с храповым диском только собачек первых кассет рядов. При этом, за счет наличия подающей пружины с рабочим ходом, превышающим длину ряда кассет, между каждым рядом кассет и задней крышкой, а также благодаря наличию вырезов в передней крышке, появляется возможность автоматической замены вышедшей из строя (сломанной) собачки, взаимодействующей с храповым диском, следующей собачкой ряда. При этом заменяемая собачка выполняет функции стопорящего элемента, как и замененная, из чего следует, что ресурс работоспособности каждого ряда кассет с подпружиненными собачками больше ресурса одной собачки. Таким образом, общий срок службы всего механизма увеличивается по сравнению с прототипом. Кроме того, варьируя числом кассет с установленными в них собачками, можно увеличивать срок службы механизма свободного хода до требуемого показателя.
На фиг.1 представлен общий вид механизма свободного хода; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - фрагмент механизма свободного хода.
Механизм свободного хода состоит из корпуса 1 с передней 2 и задней 3 крышками, храпового диска или блока храповых дисков 4, кассет 5 с установленными в них подпружиненными собачками 6 и подающих пружин 7.
Устройство работает следующим образом. При повороте храпового диска или блока храповых дисков 4 в направлении свободного вращения подпружиненные собачки 6 первой кассеты 5 каждого ряда скользят по поверхности зубьев храпового диска 4, совершая при этом вращательное движение вокруг своей оси. При повороте храпового диска 4 в обратном направлении его зубья ударяются о собачки 6 и храповой диск 4 останавливается. Собачки 6 последующих кассет 5 каждого ряда при поворотах храпового диска 4 не задействованы, т.к. находятся на поверхности выступающей цилиндрической части задней крышки 3. На первую кассету 5 каждого ряда давят в осевом направлении последующие кассеты 5 за счет сил растяжения подающей пружины 7, выталкивая ее из корпуса 1, но она не может выйти из него, т.к. собачка 6, установленная в эту кассету 5, скользит по передней крышке 2 за счет наличия перекрытия Δ, образованного разностью длины Lсоб собачки 6 и величиной радиуса Rc сектора, входящего в контур выреза. В случае поломки длина собачки 6 уменьшается, перекрытие Δ исчезает, и она выталкивается вместе со своей кассетой 5 из корпуса 1 под действием подающей пружины 7. На место вышедшей из корпуса 1 кассеты 5 встает следующая кассета 5 ряда с подпружиненной собачкой 6, при этом собачка 6 сразу включается в работу. Аналогичным образом будет заменена поломанная собачка 6 в любом другом ряду кассет 5, что будет продолжаться до полного использования всех кассет 5 с собачками 6 ряда.