ХРАПОВОЙ МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА
FREE RUNNING RATCHET-AND-PAWL MECHANISM

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения. В частности, механизмы свободного хода используют в импульсных вариаторах, приводах стартеров различных машин, гидротрансформаторах, металлорежущих станках, приводах топок, подъемно-транспортных машинах и т.д.
Известны конструкции храповых механизмов свободного хода, в которых отвод заклинивающих пластин (собачек) от храповика во время свободного хода осуществляется с помощью специальных устройств рычажного типа, связанных с храповиком. Введение этих дополнительных устройств усложняет конструкцию. Более простым представляется введение дополнительных резиновых колец, по которым скользят собачки.
Прототипом предлагаемого изобретения является храповой механизм свободного хода с буферным элементом, изображенный на фиг.1 и фиг.2 (Коляганов Е.А., Леонов А.И., патент на изобретение №2382249 «Храповый механизм свободного хода»; Бюллетень №5, 2010 г.). На фиг.1 представлен главный вид и разрез А-А, на фиг.2 - храповое колесо с двумя кольцами и разрез Б-Б. Механизм свободного хода содержит храповое колесо 1 и обойму 2. По обе стороны храпового колеса 1 закреплены два кольца 3, изготовленные из упругого материала, например резины. Профиль наружной поверхности каждого кольца 3 повторяет профиль наружной поверхности храпового колеса 1, причем размеры наружной поверхности кольца 3 больше соответствующих размеров храпового колеса 1. В обойме 2 установлены оси заклинивающих пластин 4. Последние имеют возможность поворота на осях относительно обоймы 2 и поджаты к наружным поверхностям колец 3 пружинами 5.
При вращении храпового колеса 1 по часовой стрелке, либо обоймы 2 против часовой стрелки, заклинивающие пластины 4 скользят по наружным поверхностям колец 3, обеспечивая тем самым режим холостого хода механизма. При вращении храпового колеса 1 против часовой стрелки, либо обоймы 2 по часовой стрелке, заклинивающие пластины 4 под действием пружин 5 входят в зацепление с зубьями храпового колеса 1, передавая тем самым крутящий момент.
Благодаря наличию буферных колец 3 конец каждой заклинивающей пластины 4 при свободном ходе скользит и ударяется при переходе с зуба на зуб не о стальной храповик 1, а о резиновые пластины 3. Это обусловливает увеличение долговечности механизма. Кроме того, уменьшается шум и достигаются другие преимущества.
Одним из существенных недостатков рассмотренного прототипа является сминание поверхности буферных колец 3, контактирующих с заклинивающими пластинами 4, в момент заклинивания механизма. При заклинивании и передаче крутящего момента действуют значительные силы, вынуждающие концы пластин 4 перемещаться в самый низ впадины зуба храповика 1. Поверхности буферных колец 3 в этот момент деформируются (сминаются) на величину, на которую они выступают над храповиком. Материал буферных колец 3 достаточно прочный, чтобы противостоять износу (типа покрышек автомобильных колес) и при определенной частоте включений поверхности буферных колец разрушаются.
Техническим эффектом, достигаемым предлагаемым изобретением, является устранение сминания - значительной местной деформации буферных колец в зоне контакта колец 3 с концами пластин 4 при заклинивании механизма. Это позволяет повысить долговечность механизма свободного хода.
Технический эффект достигается тем, что в предлагаемом храповом механизме, содержащем храповик, два буферных кольца, обойму, в которой крепятся оси пластин, поджимаемых пружинами к храповику, на храповике по всей окружности проточены канавки, обеспечивающие возможность захода в них колец при заклинивании пластин.
На чертеже (фиг.3) представлена конструкция предложенного храпового механизма свободного хода, где 1 - храповик, 2 - обойма, 3 - буферные кольца, 4 - заклинивающие пластины, поджимаемые к буферным кольцам пружинами 5, 6 - канавки, выточенные в храповике.
Механизм работает следующим образом. При повороте храповика 1 вместе с буферными кольцами 3 по часовой стрелке относительно обоймы 2 заклинивающие пластины 4 скользят и проскакивают с зуба на зуб по буферным кольцам 3, не задевая храповик 1. Совершается свободный ход механизма, при котором крутящий момент не передается. При повороте храповика 1 с буферными кольцами 3 против часовой стрелки часть заклинивающих пластин 4 упирается в зубья храповика 1 и начинает передавать крутящий момент обойме 2. В первоначальный момент заклинивания концы заклинивающих пластин 4 скользят по внутренней поверхности зуба, опускаясь в самый низ впадины зуба храповика. Перемещаясь вниз концы пластин 4 встречают на своем пути буферные кольца и деформируя их перемещают в канавки 6. При этом сминания буферных колец концами пластин не происходит. После окончания периода передачи крутящего момента буферные кольца выходят из канавок и восстанавливают свою форму.
В результате материал упругих колец в месте их контакта с заклинивающими пластинами не сминается, за счет чего увеличивается долговечность колец.