Обгонная муфта управляемая и роликовый заклинивающий механизм для этой муфты
OVERRUNNING CONTROLLED CLUTCH AND ROLLER SCREWING MECHANISM FOR THIS CLUTCH

Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в коробках передач и при создании кинематических шестеренчатых цепей в качестве управляющего элемента.
Предпосылкой создания новой обгонной муфты управляемой и нового роликового заклинивающего механизма для этой муфты явилось требование к использованию обгонной муфты в коробках передач транспортных средств в составе группы как минимум до четырех единиц, расположенных на одном валу и в ограниченном пространстве.
Исследование уровня техники для новой обгонной муфты управляемой и нового роликового заклинивающего механизма для этой муфты показало, что известные муфты [1] с гидравлическим (пневматическим) управлением не могут быть использованы для группового применения по причине большой сложности в обеспечении для их управления рабочих жидкостей под углом к вращающемуся валу и находящихся под давлением 16-24 бар.
Известна муфта свободного хода [2] - прототип, содержащая внешнюю и внутреннюю полумуфты, расположенные концентрично, роликовые заклинивающие механизмы, сепаратор и ролики с заклинивающей поверхностью.
Недостатком известной муфты свободного хода, по отношению к заявляемому изобретению, является требование стороннего усилия, соизмеримого с передающим моментом для ее работы.
Задачей заявляемой группы изобретений является создание новой обгонной муфты управляемой и роликового заклинивающего механизма для этой муфты, конструкции которых, в совокупности, обеспечили бы присутствие передаваемого момента для управления.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность принудительного включения и выключения во время обгонного действия.
Для этого обгонная муфта управляемая содержит внешнюю и внутреннюю полумуфты, расположенные концентрично, роликовые заклинивающие механизмы, сепаратор и заклинивающие ролики, согласно заявляемому изобретению, во внутренней полумуфте, по радиусу от центра, выполнены симметрично расположенные сквозные проходы, для размещения роликовых заклинивающих механизмов, с возможностью их осевого перемещения.
Роликовый заклинивающий механизм для этой муфты, согласно заявляемому изобретению, содержит регулировочное кольцо, подпружиненный шарик, седло шарика, пружину шарика, регулировочный винт с отверстием.
Также, технический результат достигается тем, что сепаратор выполнен коротким.
Помимо этого, технический результат достигается тем, что заклинивающие ролики равномерно распределены между роликовыми заклинивающими механизмами.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей.
На фиг. 1 показан вид муфты обгонной управляемой, разрез А-А;
На фиг. 2 показан вид муфты обгонной управляемой, разрез Б-Б 1/4;
На фиг. 3 показан вид внутренней полумуфты обгонной муфты управляемой и роликовый заклинивающий механизм, разрез 1/4;
На фиг. 4 (а, б, в) приведена схема работы роликового заклинивающего механизма:
а - механизм выключен,
б - положение начала заклинивания,
в - положение дозаклинивания.
На фиг. 5 представлен короткий сепаратор муфты обгонной управляемой.
кр
оп
Так как техническим результатом заявляемого изобретения является возможность принудительного включения и выключения во время обгонного вращения внешней полумуфты, на графических фигурах и техническом описании показана связь между заходным конусом управляющего привода и роликовыми заклинивающими механизмами; влияние передаваемого крутящего момента М при включении на работу механизма заклинивания и дозаклинивания с образованием устойчивой «реакции опоры» R, которая при выключении обгонной муфты управляемой обратным движением заходного конуса разрушается.
Для этого обгонная муфта управляемая (Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3) содержит внешнюю 1 и внутреннюю 2 полумуфты, расположенные концентрично, роликовые заклинивающие механизмы 3, сепаратор 4 и заклинивающие ролики 5, при этом во внутренней полумуфте 2, по радиусу от центра, выполнены симметрично расположенные сквозные проходы 6 для размещения роликовых заклинивающих механизмов 3, такое положение обеспечивает кратчайший путь для создания контактов заклинивающих роликов 5 с внешней полумуфтой 1.
Осевое перемещение роликовых заклинивающих механизмов 3, которые являются исполнительными механизмами, обеспечивает соединение с управляющим механизмом, которым является заходной конус 7 в полом валу 8 (Фиг. 2).
Для этого роликовый заклинивающий механизм 3 (Фиг. 3) содержит регулировочное кольцо 9, позволяющее устанавливать величину дозаклинивания; подпружиненный шарик 10, для установки жесткой связи и заклинивающего эффекта седло шарика 11; для дозаклинивания пружину шарика 12; регулировочный винт 13, для установления жесткости поджатия пружины, с отверстием 14, для смазки.
Таким образом, можно сделать вывод, что положение роликовых заклинивающих механизмов 3 во внутренней полумуфте 2 по радиусу от центра, обеспеченное выполненными симметрично расположенными сквозными проходами 6, с возможностью осевого перемещения роликовых заклинивающих механизмов 3, и такая их конструкция, обеспечивают самоуправляемость муфты под влиянием заходного конуса 7 в полом валу 8, в совокупности создавая «реакцию опоры» для заклинивания/дозаклинивания муфты обгонной управляемой.
Помимо вышеизложенного следует рассмотреть дополнительные особенности конструкции муфты обгонной управляемой, повышающие ее качество.
Сепаратор 4 (Фиг. 5) выполнен коротким - таким образом предотвращается влияние на заклинивание дефектов муфты (например, соосность, бочковатость), возникающих при ее изготовлении.
Заклинивающие ролики 5 равномерно распределены между роликовыми заклинивающими механизмами 3, обеспечивая равномерность нагрузки на муфту. Так как роликовые заклинивающие механизмы 3 расположены симметрично (Фиг. 1), то давление на муфту равномерно, чему способствует и равномерное распределение заклинивающих роликов 5 - создавая равные площади давления на муфту.
Рассмотрим работу обгонной муфты управляемой и роликовых заклинивающих механизмов 3 на примере работы в приводе автомобиля (Фиг. 4), где управляющим элементом (как указано выше) является заходной конус 7 полого вала 8, а исполнительным элементом является роликовый заклинивающий механизм 3 для этой муфты.
В исходном положении ведущая шестерня привода, соединенная постоянно с внешней полумуфтой 1, вращается, но, несмотря на то что это движение полумуфты является обгонным, внутренняя полумуфта 2 стоит на месте, так как роликовые заклинивающие механизмы 3 отведены к центру (Фиг. 4а).
При поступлении команды на включение муфты обгонной управляемой сигнал в виде линейного перемещения передается от управляющего привода на тягу 15 (Фиг. 2), а через нее и на заходный конус 7 в полом валу 8, который, перемещаясь вправо, вытесняет подпружиненные шарики 10 роликовых заклинивающих механизмов 3 и останавливается под ними (Фиг 4б). Перемещение роликовых заклинивающих механизмов 3 на величину вытесненных подпружиненных шариков 10 достаточно для введения заклинивающих роликов 5 в соприкосновение с вращающейся внутренней стороной внешней полумуфты 1.
Начинается процесс заклинивания (Фиг 4б).
зак
нд
оп
нд
Возникшая сила заклинивания F вовлекает заклинивающие ролики 5 в более узкий промежуток, возникает сила нормального давления F на заклинивающие ролики 5, которая через них воздействует на роликовый заклинивающий механизм 3, заставляя его сесть седлом шарика 10 на подпружиненный шарик 9 (Фиг. 4в). Возникает жесткая связь по радиусу: внешняя полумуфта - ролик - роликовый заклинивающий механизм - шарик - заходной конус, таким образом, образуется реакция опоры F=F.
тp
Заклинивание, дозаклинивание заканчивается, когда сила заклинивания станет равной силе трения F, то есть
закл
тр
нд
тр
F=F=F×f,
тр
где f - коэффициент трения.
Это соотношение сохраняется во время передачи крутящего момента (Фиг. 4в). Крутящий момент в пределах включения одной скорости уменьшается от максимального значения до минимального, так как передается на увеличение скорости автомобиля. В момент наступления минимального значения крутящего момента давление ведущей шестерни на ведомую уменьшается, что создает благоприятные условия для выключения муфты обгонной управляемой.
оп
При поступлении команды на выключение муфты обгонной управляемой сигнал в виде линейного перемещения, но с обратным включению знаком передается от управляющего привода на тягу и дальше на заходный конус 7 в полом валу 8, который, перемещаясь влево, освобождает отверстия для выхода подпружиненных шариков 10 роликовых заклинивающих механизмов 3. Реакция опоры F рушится, а с нею и все связи, обуславливающие заклинивание.
Под действием витой кольцевой пружины 16 (Фиг. 3) роликовые заклинивающие механизмы 3 оттесняются к центру внутренней полумуфты 2, а заклинивающие ролики 5 под действием подпружиненных сепараторов 4 возвращаются в исходное положение.
Таким образом, в обгонной муфте управляемой совершается принудительное включение и выключение ее за счет создания условий для заклинивания и расклинивания муфты, то есть присутствие передаваемого момента, используемого для управления.
Список использованной литературы
1. Каталог фирмы Stromag (Германия), Hydraulically and pneumatically released multi-disc brakes: product catalogue/GKN Stromag, издание 2013 г., стр. 6-11.
2. SU 570743 - Авторское свидетельство к изобретению «Муфта свободного хода», Заявка №2335722/27 от 17.03.1976, автор: Курзель И.А., МПК: F16D 41/00, Опубликовано: 30.08.1977.