Муфта свободного хода
FREEWHEEL CLUTCH

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве стартерной муфты свободного хода.
Известна стартерная пятироликовая стартерная муфта свободного хода (1), содержащая ведущую обойму с внутренними скошенными вырезами и ведомую цилиндрическую обойму. Между обоймами размещены пять цилиндрических роликов, поджимаемые к ведомой обойме пружинными устройствами. Недостатком муфты свободного хода, является то, что в процессе работы муфты в ней при передачи крутящего момента от ведущей обоймы на ведомою обойму через цилиндрические соединительные ролики наблюдается повышенное удельное давление роликов на ее наружную поверхность и высокая цикличность возвратно поступательного движения соединительных цилиндрических роликов на их заклинивание и расклинивание при обгоне ведомой обоймой ведущей обоймы, что вызывает деформацию роликов и контактирующих с ними поверхностей ведущей и ведомой обойм, а так же пробуксовку муфты.
Известная муфта свободного хода применяется в стартерах с небольшой мощностью.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является пятироликовая муфта свободного хода храповичного типа (2), содержащая ведущую обойму с пятью сегментными гнездами и пятью секторными пазами с выступами, выполненными на ее внутренней поверхности, отдельными параллельными рядами. Внутри ведущей обоймы размещена ведомая обойма с десятью зубьями и гнездами под соединительные цилиндрические ролики. Между обоймами расположен сепаратор с пятью выступами, размещенными в секторных пазах ведущей обоймы. В сепараторе с одной боковой стороны выполнены пять радиальных окон для размещения в них пяти соединительных цилиндрических роликов, с другой боковой стороны сепаратора в его выступах выполнены гнезда под спиральные пружины с перегородками. На наружной поверхности ведомой обоймы выполнены гнезда под центробежные тормозные элементы тормозного устройства для создания в муфте силой трения дополнительной силы к центробежной распирающей силе соединительных цилиндрических роликов для удержания сепаратора в выключенном положении при обгоне ведомой обоймой ведущей обоймы и для вывода приводной шестерни ведомой обоймы из зубчатого зацепления маховика двигателя после выключения стартера.
Недостатком в данной конструкции муфты свободного хода является то, что при передаче крутящего момента от ведущей обоймы через соединительные цилиндрические ролики на ведомую обойму, на передающих боковых поверхностях окон сепаратора, наблюдается повышенное удельное давление, в результате этого происходит преждевременный их износ и прослабление соединительных цилиндрических роликов при включении муфты, вызывающее в ней удар при запуске стартера.
К недостаткам муфты также относится трудоемкое изготовление секторных пазов ведущей обоймы и сепаратора с перегородками в гнездах спиральных пружин, предназначенных для закрытия сегментных гнезд ведущей обоймы от попадания в них витков спиральных пружин при перемещениях сепаратора в секторных пазах ведущей обоймы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности работы муфты и упрощение ее конструкции.
Технический результат достигается тем, что муфта свободного хода храповичного типа, содержит концентрично расположенные ведущую и ведомую обоймы. На внутренней поверхности ведущей обоймы выполнены пять гнезд сегментной формы с заклинивающими поверхностями и пять пазов с выступами. Сегментные гнезда и пазы ведущей обоймы выполнены отдельными параллельными рядами. Боковые поверхности выступов ведущей обоймы с одной стороны выполнены по радиусу соединительного цилиндрического ролика, а с другой стороны радиальными, что придает им прочность при передаче крутящего момента. Внутри ведущей обоймы, размещена ведомая обойма с десятью зубьями, одна боковая поверхность которых выполнена по радиусу соединительного цилиндрического ролика, другая боковая поверхность выполнена по касательной к такому же радиусу другого зуба, образуя между зубьями гнезда под соединительные цилиндрические ролики. Между обоймами расположен сепаратор с пятью выступами на его наружной поверхности, боковые поверхности которых, с одной стороны, выполнены по радиусу соединительного цилиндрического ролика, с другой стороны - радиальными, входящими в пазы ведущей обоймы с ограниченной возможностью углового перемещения. В пространстве между радиальными боковыми поверхностями выступов ведущей обоймы и выступов сепаратора размещены прямоугольные спиральные пружины, поджимающие сепаратор в окружном направлении относительно ведущей обоймы. Боковые поверхности сепаратора закрывают сегментные гнезда, ведущей обоймы от попадания в них витков спиральных пружин при перемещениях сепаратора. В сепараторе с одной стороны выполнены пять окон, для размещения в них пяти соединительных цилиндрических роликов. Нижние участки, передающих боковых поверхностей, окон сепаратора с одной стороны выполнены по радиусу соединительного цилиндрического ролика, а включающая боковая поверхность с другой стороны окон сепаратора выполнена по радиусу диаметра соединительного цилиндрического ролика. Верхние участки обеих боковых поверхностей выполнены по радиусу соединительного цилиндрического ролика и параллельными. Измененный профиль боковых поверхностей окон сепаратора имеет наклон по ходу вращения муфты. При включении муфты увеличивается угол охвата соединительных цилиндрических роликов и площадь нижних участков передающих боковых поверхностей окон сепаратора и увеличивается угол охвата и площадь заклинивающих радиусных поверхностей ведущей обоймы, снижая этим удельное давление и износ контактирующих поверхностей при передаче крутящего момента от ведущей обоймы на ведомую обойму. Приводная шестерня, выполнена заодно с ведомой обоймой. На наружной поверхности ведомой обоймы выполнены пять выемок тормозного устройства под центробежные тормозные элементы. Предлагаемая муфта свободного хода отвечает всем требованиям, предъявляемым к стартерным муфтам свободного хода. Ее компактность позволяет уменьшить габаритные размеры и повысить надежность и качество стартера. Предлагаемая муфта свободного хода способна передавать большие крутящие моменты и применима в стартерах с повышенной мощностью.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами:
- на фиг. 1 представлена муфта свободного хода - включена;
- на фиг. 2 - муфта свободного хода выключена;
- на фиг. 3 - муфта свободного хода в аксонометрической проекции с тормозным устройством;
- на фиг. 4 - положение соединительного цилиндрического ролика в окнах сепаратора.
Предлагаемая муфта свободного хода храповичного типа, содержит концентрично расположенные ведущую и ведомую обоймы 1,2. На внутренней поверхности ведущей обоймы 1 выполнены пять гнезд 3 сегментной формы с заклинивающими поверхностями 4 и пять пазов 5 с выступами 6. Сегментные гнезда 3 и пазы 5 ведущей обоймы 1 выполнены отдельными параллельными рядами. Боковые поверхности 7, 8 выступов 6 ведущей обоймы 1 с одной стороны выполнены по радиусу соединительного цилиндрического ролика 9, а с другой стороны радиальными, что придает им прочность при передаче крутящего момента. Внутри ведущей обоймы 1, размещена ведомая обойма 2 с десятью зубьями 10, одна боковая поверхность которых выполнена по радиусу соединительного цилиндрического ролика, другая боковая поверхность выполнена по касательной к такому же радиусу другого зуба, образуя между зубьями 10 гнезда 11 под соединительные цилиндрические ролики. Между обоймами 1, 2 расположен сепаратор 12 с пятью выступами 13 на его наружной поверхности, боковые поверхности 14, 15 которых, с одной стороны, выполнены по радиусу соединительного цилиндрического ролика, с другой стороны - радиальными, входящими в пазы 5 ведущей обоймы 1 с ограниченной возможностью углового перемещения. В пространстве между радиальными боковыми поверхностями 8, 15 выступов 6 ведущей обоймы 1 и выступов 13 сепаратора 12 размещены прямоугольные спиральные пружины 16, поджимающие сепаратор 12 в окружном направлении относительно ведущей обоймы 1. Боковые поверхности 17 сепаратора 12 закрывают сегментные гнезда 3, ведущей обоймы 1 от попадания в них витков спиральных пружин 16 при перемещениях сепаратора 12. В сепараторе 12 с одной стороны выполнены пять окон 18, для размещения в них пяти соединительных цилиндрических роликов 9. Нижние участки 19, передающих боковых поверхностей 20, окон 18 сепаратора 12 с одной стороны выполнена по радиусу соединительного цилиндрического ролика 9, а включающая боковая поверхность 21 с другой стороны окон 18 сепаратора 12 выполнены по радиусу диаметра соединительного цилиндрического ролика 9. Верхние участки обеих боковых поверхностей 22, 23 выполнены по радиусу соединительного цилиндрического ролика 9 и параллельными. Измененный профиль боковых поверхностей окон сепаратора имеет наклон по ходу вращения муфты. При включении муфты увеличивается угол охвата соединительных цилиндрических роликов и площадь нижних участков 19 передающих боковых поверхностей 20 окон 18 сепаратора 12 и увеличивается угол охвата и площадь заклинивающих радиусных поверхностей 4 ведущей обоймы 1, снижая этим удельное давление и износ контактирующих поверхностей при передаче крутящего момента от ведущей обоймы 1 на ведомую обойму 2. Приводная шестерня 24 со скошенными торцевыми поверхностями, выполнена заодно с ведомой обоймой 2. На наружной поверхности ведомой обоймы 2 выполнены пять выемок 25 тормозного устройства под центробежные тормозные элементы 26 тормозного устройства.
Предложенная муфта свободного хода работает следующим образом.
Предлагаемая муфта свободного хода в исходном положении всегда находится включенной. Соединительные цилиндрические ролики 9 заклинены в гнездах 11 ведомой обоймы 2 и заклинивающими радиусными поверхностями 4 ведущей обоймы 1. Этому способствует сила упругости спиральных пружин 16 сепаратора, размещенных между радиальными боковыми поверхностями 8, 15 выступов 6 ведущей обоймы 1 и выступов 13 сепаратора 12 поджимающие сепаратор 12 в окружном направлении относительно ведущей обоймы 1 выбирающий свободный ход в ее пазах 5. Выключение муфты, происходит при запуске двигателя при обгоне ведомой обоймой 2, ведущей обоймы 1, при этом наклонные поверхности зубьев 10 ведомой обоймы выжимают соединительные цилиндрические ролики 9 из ее гнезд 11, которые поворачивают сепаратор 12 в окружном направлении, опираясь на входные поверхности сегментных гнезд 3, закатывая их в сегментные гнезда 3 ведущей обоймы 1. При этом ведомая обойма 2 вращается в выключенном сепараторе 12, удерживаемом центробежной распирающей силой соединительных цилиндрических роликов 9 и силой трения центробежных тормозных элементов 26 ее тормозного устройства. Включение муфты, происходит при снижении угловых скоростей вращения ведомой и ведущей обойм 2, 1, когда сила упругости спиральных пружин 16 сепаратора 12 превышает центробежную распирающую силу соединительных цилиндрических роликов 9 и силу трения центробежных тормозных элементов 26 тормозного устройства, при этом сепаратор 12, под действием сил упругости спиральных пружин 16, поворачивается в обратном направлении и своими включающими поверхностями 21 окон 18 сепаратора 12 выжимает соединительные цилиндрические ролики 9 из сегментных гнезд 3 ведущей обоймы 1, закатывая их в гнезда 11 ведомой обоймы 2, в которых они заклиниваются заклинивающими радиусными поверхностями 4 ведущей обоймы 1. При передаче крутящего момента от ведущей обоймы 1, на ведомую обойму 2 большая часть нагрузки приходится на радиусные охватывающие участки 19 передающих боковых поверхностей 20 окон 18 сепаратора 12 контактирующие с соединительными цилиндрическими роликами 9, а меньшая часть нагрузки приходится на заклинивающие радиусные поверхности 4 ведущей обоймы 1.
Передача крутящего момента от ведущей обоймы 1 через соединительные цилиндрические ролики 9 происходит в безударном их заклинивании между заклинивающими радиусными поверхностями 4 ведущей обоймы 1 и радиусными поверхностями гнезд 11 ведомой обоймы муфты 2.
При выключении муфты и обгоне ведомой обоймой 2 ведущей обоймы 1 создаются достаточные центробежная распирающая сила соединительных цилиндрических роликов 9 и сила трения центробежных элементов 26 тормозного устройства для удержания сепаратора 12 в выключенном положении с сжатыми спиральными пружинами 16 до включения муфты. Выход приводной шестерни 24 ведомой обоймы 2, из зубчатого венца маховика двигателя происходит после выключения электродвигателя стартера и осуществляется возвратной пружиной тягового реле стартера и силой трения тормозных элементов 26 тормозного устройства ведомой обоймы 2, вращающейся в выключенном сепараторе 12. При этом при выключении стартера вращающаяся ведомая обойма 2 затормаживается ее тормозным устройством с включением муфты.
Предлагаемая конструкция муфты свободного хода компактна, надежна и долговечна в эксплуатации, исключает все присущие недостатки известных муфт свободного хода, она способна передавать большие крутящие моменты и применима в стартерах с высокой мощностью.
Источники информации
1. Издательство РУСЬ автокнига ВАЗ. Руководство по ремонту.
2. Патент RU №2274781, заявка №2004125007 (прототип).