МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА С ВНУТРЕННЕЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для использования в машиностроении в импульсных бесступенчатых передачах, трансмиссиях автотранспортных средств, в приводах технологических и других устройств.
Известен клиновой механизм свободного хода, содержащий звездочку с клиновидными зубьями на торцевых поверхностях, одну или две полумуфты с зубьями, соответствующими зубьям звездочки, и диски трения, соединяющие полумуфты с валом. Клиновые зубья выполнены двусторонними, а звездочка соединена с полумуфтами с помощью стержня со смещенными пазами на его противоположных сторонах, установленного в выполненном в звездочке отверстии и в пазах на полумуфтах параллельно оси вращения с возможностью осевого перемещения и расположения с окружным зазором относительно полумуфт с одной или другой стороны от стержня (патент RU № 2077794).
Недостатком клинового механизма свободного хода является наличие трения скольжения под нагрузкой на клиновых поверхностях звездочки и полумуфты. В цикле заклинивания-расклинивания силы трения на этих поверхностях вызывают гистерезисные потери. Условия свободного расклинивания механизма выполняется на пределе.
r
r
л
ш
Наиболее близким является механизм свободного хода, состоящий из ведущего звена со слезкообразными лунками на ее торцевых поверхностях, двумя полумуфтами, на торцевых поверхностях которых также выполнены слезкообразные лунки, но противоположного направления лункам на ведущем звене, тел качения, размещенных в слезкообразных лунках между ведущим звеном и полумуфтами, ведущих дисков трения, соединенных с полумуфтами шлицевым соединением, и ведомых дисков трения соединенных шлицевым соединением с ведомым валом (Благонравов А.А. Ревняков Е.Н. Механизм свободного хода импульсных бесступенчатых передач. // Автомобильная промышленность, 2008. № 6. с. 16-17). В этом механизме свободного хода импульсных бесступенчатых передач трение скольжения заменено трением качения. Размещенные в лунках промежуточные шарики работают так же, как в упорном подшипнике при статическом нагружении. Радиус лунки  несколько больше, чем радиус шарика . Поэтому угол подъема беговой дорожки при выкатывании шарика из лунки не сразу становится равным заданному при изготовлении лунок углу подъема режущего инструмента α. Когда шарик находится в самом глубоком месте лунки, угол подъема беговой дорожки равен нулю. По мере выкатывания шарика из лунки указанный угол увеличивается до значения α и дальше остается постоянным. Необходимо, чтобы тело качения всегда находилось на наклонной поверхности беговой дорожки лунки, так как с увеличением времени выхода из самого глубокого места лунки тела качения увеличивается угловая податливость механизма свободного хода на начальном этапе включения, и значительно увеличиваются гистерезисные потери.
Недостатком является недостаточная угловая жесткость механизма свободного хода, увеличение потерь при нагружении и разгружении, значительное время включения и выключения механизма.
Для повышения угловой жесткости механизма свободного хода, снижения потерь при тех же максимальных нагрузках, сокращения времени включения и выключения механизма предлагается механизм свободного хода, состоящий из ведущего звена со слезкообразными лунками на ее торцевых поверхностях, двух полумуфт, на торцевых поверхностях которых также выполнены слезкообразные лунки, но противоположного направления лункам на ведущем звене, тел качения, размещенных в слезкообразных лунках между ведущим звеном и полумуфтами, ведущих дисков трения соединенных с полумуфтами шлицевым соединением, и ведомых дисков трения, соединенных шлицевым соединением с выходным звеном. Тела качения, расположенные в слезкообразных лунках, размещаются в сепараторы, которые удерживаются упругим упором, закрепленным на ведущем звене.
На фиг. 1 изображен механизм свободного хода с внутренней кинематической связью в разрезе. На фиг. 2 изображен механизм свободного хода с внутренней кинематической связью, вид сбоку. На фиг. 3 изображен сепаратор. На фиг. 4 изображено расположение тел качения, разрез Б-Б. На фиг. 5 изображен упругий элемент. На фиг. 6 изображены экспериментальные кривые нагружения и разгружения прототипа и механизма свободного хода с внутренней кинематической связью. На фиг. 7 изображены кривые коэффициента полезного действия прототипа и механизма свободного хода с внутренней кинематической связью.
Механизм свободного хода с внутренней кинематической связью содержит пакеты ведомых и ведущих дисков 1 и 2, полумуфты 3 и 7, ведущее звено 4, тела качения 5, сепараторы 6, выходное звено 8, упругий элемент 9, упор 10.
Для обеспечения постоянного положения тела качения 5 на наклонной поверхности лунки (фиг. 4) и для обеспечения одновременной работы всех тел качения они размещены в сепараторах 6 (фиг. 3) с опорами на полумуфты 3, 7 по скользящей посадке. А сепараторы 6 подпружинены относительно ведущего звена упругим элементом 9 (фиг. 5), закрепленным над упором 10. Жесткость упругого элемента 9 должна быть такой, чтобы между ведущим звеном 4 телами качения 5 и полумуфтами 3, 7 не было зазора.
Работает механизм свободного хода с внутренней кинематической связью следующим образом. При перемещении ведущего звена 4 в сторону рабочего хода любое из тел качения 5, которое раньше остальных начнет перекатываться по беговой дорожке слезкообразной лунки ведущего звена 4 и полумуфт 3, 7 начнет толкать сепаратор 6, который потянет за собой остальные тела качения. Момент инерции сепаратора направлен противоположно движению ведущего звена 4 и удерживает тела качения 5 на наклонной части беговой дорожки слезкообразных лунок. Тела качения перекатываются по наклонным частям беговых дорожек ведущего звена 4 и полумуфт 3, 7. При этом полумуфты начинают перемещаться в осевом направлении, выбирают осевой зазор и сжимают пакет дисков 1, 2, происходит включение механизма, при котором ведущее звено 4 и выходное звено 8 продолжают движение с одинаковой скоростью.
При движении входного звена 4 в обратную сторону упор 10, закрепленный на входном звене и входящий в пазы, расположенные на торцах сепараторов 6, одновременно толкает сепараторы и полумуфты 3, 7, выталкивая тела качения в нижнюю часть беговой дорожки слезкообразной лунки, диски 1, 2 размыкаются, выходное звено 8 остается неподвижным. Таким образом, обеспечивается работа механизма.
Применение предлагаемой конструкции механизма свободного хода с внутренней кинематической связью позволит повысить угловую жесткость механизма (фиг. 6), где 11 - кривые нагружения и разгружения прототипа, а 12 - механизма свободного хода с внутренней кинематической связью; снизить потери при максимальных нагрузках (фиг. 7), где 13 - кривая коэффициента полезного действия прототипа, а 14 - механизма свободного хода с внутренней кинематической связью; сократить время включения и выключения механизма.