Муфта с универсальной самоцентрирующейся системой
COUPLING WITH THE UNIVERSAL SELF-CENTERING SYSTEM

Изобретение относится к трансмиссиям или к выключаемым муфтам.
Изобретение может быть использовано в машиностроении при конструировании оборудования, содержащего муфты или трансмиссии.
Известны многочисленные виды муфт, обеспечивающих связь двух валов. Например, RU 2286262 C2.
Недостатком такого вида сцеплений является содержание в них вращающихся относительно друг друга  трущихся частей.
Известен способ соединения двух валов, заключающийся в затормаживании тормозной шестерни в системе взаимосвязи двух валов. При торможении тормозной шестерни внешней тормозной муфтой или тормозной колодкой происходит передача вращающего момента между входным и выходным валами. DE 10 2014 003 957 A1, 2015.09.17.
Недостатком этого изобретения является наличие фрикционных поверхностей, вращающихся друг относительно друга.
Целью изобретения является реализация муфты без использования вращающихся фрикционных пар.
Поставленная цель достигается тем, что  в муфте с универсальной самоцентрирующейся системой используется универсальная самоцентрирующаяся система, которая содержит внешнее и внутреннее основания. На основаниях закреплены ролики, шестерни или звездочки вращения, которые соединены между собой замкнутым тросом, цепью или ремнем. Входной вал соединен с внешним основанием, которое совпадает по направлению движения с валом на внутреннем основании. Соосно с шестернями внешнего основания закреплены шестерни разного диаметра, передающие вращающий момент  тормозной шестерне, которая состоит из двух спаренных шестерней разного диаметра. Вращающий момент с входного вала на  выходной вал, роль которого выполняет тормозная шестерня, передают путем смещения оси вала на внутреннем основании относительно оси внешнего основания.
Универсальная самоцентрирующаяся система известна  из изобретений : RU 2014106630 A , RU 2014106628 A, RU 2014106627 A, RU 2014106146 A, RU 2013157051 A, RU 2013154311 A,RU 2013153163A, RU 2013152649 A, RU 2013148896 A, RU 2013145988 A, RU 2013145987 A, RU 2013145253 A, RU 2013144445 A, RU 2013144444 A, RU 2013142690 A, RU 2013142204 A, RU 2013142203 A), DE102013019629A1, DE102013019628A1, DE102013019627A1, DE102013019593A1, DE102013019592A1, DE102013019404A1, DE102013019402A1, DE102012018132A1, DE102012018131A1, DE102012017180A1, DE102012016380A1, DE102012016314A1, DE102012013308A1, DE102012012586A1, DE102012002076A1, DE102012001232A1, DE102012000316A1.
Универсальная самоцентрирующаяся система имеет внешнее и внутреннее основания, расположенные в одной плоскости. Внешнее основание охватывает внутреннее основание. На каждом основании закреплены три или более роликов, звездочек или шестерней вращения. Число роликов на каждом основании одинаково. Каждый ролик может быть заменен на два ролика замены для того, чтобы использовать участок троса, ремня или цепи между роликами для натяжения. Воздействие силы натяжения на участок троса, цепи или ремня между роликами замены не влияет на свойства универсальной самоцентрирующейся системы. Способ натяжения ремня, троса или цепи известен из изобретения RU 2013147711 A. В приведенных изобретениях использовались статические свойства универсальной самоцентрирующейся системы. В заявляемом изобретении использовано одно из динамических свойств универсальной самоцентрирующейся системы: совместное вращение внутреннего и внешнего оснований возможно даже при несовпадении осей вращения оснований. Это означает, что внутреннее и внешнее основания могут вращаться каждое относительно своих не совпадающих осей вращения при воздействии вращающего момента на одно из оснований.
В примере конкретного исполнения сцепления с универсальной самоцентрирующейся системой используется универсальная самоцентрирующаяся система, содержащая внутреннее основание 1 и внешнее основание 2. На внутреннем основании 1 закреплены с возможностью вращения шестерни 3, 4, 5. На внешнем основании 2 закреплены шесть шестерней вращения 6, 7, 8, 9, 10, 11, оси которых закреплены в подшипниках 18.  На одной оси с шестернями 6, 7, 8, 9, 10, 11 закреплены шестерни 12 и 21 разного диаметра, передающие вращающий момент на тормозную шестерню, состоящую из двух спаренных шестерней 14 и 13 разного диаметра . Между парами шестерней 6-7, 8-9, 10-11 включены шестерни  натяжения 20, которые подпружинены пружиной 19. Шестерни 20 не влияют на свойства универсальной самоцентрирующейся системы, так как воздействуют на участки цепи 15 между роликами одного, в данном случае внешнего, основания. Шестерня 17 соединена с внешним основанием и имеет общую ось с ним и шестернями 13 и 14, которые выполнены полыми для размещения сдвигаемого вала 16. Внутреннее основание 1 имеет вал 16, ось которого при отсутствии поперечной нагрузки на этот  вал совпадает с осью вращения внешнего основания, шестернями 17, 13, 14. Шестерня 17 получает вращающий момент от входного вала 25 через шестерню 24. Корпус 22 служит для крепления через подшипники всех вращающихся частей муфты.
При совпадении осей внутреннего и внешнего оснований, как показано на фигуре 9, и наличии вращающего момента на одном из оснований, оба основания вращаются с одинаковой угловой скоростью. Все шестерни и цепь остаются неподвижными. Шестерни 13 и 14 вращаются вместе с основаниями.
При смещении оси 16 внутреннего основания относительно осей внешнего основания и шестерней 13 и 14 происходит вынужденное перемещение цепи 15 вдоль своего периметра и соответственно вращение шестерней 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 20, 12, 21. Смещение оси 16 осуществляется электромагнитом 23. Вращающий момент будет передаваться шестернями 12 и 21 на спаренные тормозные шестерни 13, 14. При этом Шестерни 12 и 21 будут пытаться вращать тормозные шестерни 13, 14 с разной скоростью, что неизбежно приведет к остановке шестерней 13, 14 и соответственно входного вала 25, так как тормозные шестерни 13, 14 являются нагрузкой для вала 25. Скорость торможения будет зависеть от разницы диаметров шестерней 12 и 21. Величина смещения цепи 15 и угол поворота шестерней за один оборот основания 2 будет пропорциональна величине смещения оси 16 относительно оси  внешнего основания  2. Ориентировочное значение смещения цепи 15 за один оборот внешнего основания можно оценить, используя схему на фигуре 7. Шестерня 6 и шестерня 3 при повороте основания 2 на 120 градусов займут положение шестерней 10 и 5. При этом отрезок 26 цепи 15 длиной 231,92 займет положение отрезка 27 цепи и увеличит свою длину до 434,53. За полный оборот цепь переместится на величину (434,53-231,92)⋅3=607,83. При диаметре 100 шестерней 6, 7, 8, 9, 10, 11 они повернутся за один оборот внешнего основания на величину 607,83/(3,14⋅100)=1,936 оборотов. При передаточном отношении между шестернями 12 и шестерней выходного вала 13, равном 0,5, за один оборот входного вала 17 выходной вал повернется тоже на один оборот при смещении оси 16 на 100, при этом диаметр внешнего основания имеет ориентировочное значение 1000. Устройство для реализации способа может содержать универсальную самоцентрирующуюся систему с замкнутым ремнем, тросом или цепью. При этом на основаниях могут быть закреплены ролики, шестерни или звездочки вращения.
В предлагаемой муфте нет трущихся вращающихся друг относительно друга  частей. Зубчатое зацепление всех частей является постоянным и непереключаемым. Передача вращательного момента с входного вала на тормозную шестерню, выполняющую роль выходного вала, осуществляется плавно  с начальной скоростью, равной нулю.
На фигуре 1  представлен разрез муфты без правой части корпуса.
На фигуре 2  представлена муфта.
На фигуре 3  представлена муфта со стороны входного вала.
На фигуре 4 представлен разрез муфты без левой части корпуса.
На фигуре 5  представлен разрез муфты без левой части корпуса, изометрический вид.
На фигуре 6 представлено расположение роликов оснований и цепи при смещенных осях оснований.
На фигуре 7 представлена схема для ориентировочной оценки величины смещения цепи при не совпадающих осях внутреннего и внешнего оснований.
На фигуре 8 показана половина тормозной шестерни и шестерни, которые с ней взаимодействуют.
На фигуре 9 представлено расположение шестерней и цепи при совпадении осей оснований.
На фигуре 10 показаны все шестерни, взаимодействующие с тормозной шестерней.