МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА
FREE-TRAVEL COUPLING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам свободного хода, и может быть использовано для передачи однонаправленного вращательного движения.
Известны муфты свободного хода, содержащие ведущую и ведомую обоймы, между которыми помещены тела заклинивания, например подпружиненные ролики. При передаче вращательного движения ролики заклиниваются между обоймами, а при холостом ходе - проскальзывают. Основной недостаток этих муфт - малая площадь контакта и ударный характер контакта взаимодействующих деталей при передаче нагрузки, приводящий к быстрому износу деталей и разрушению механизма. Известен также механизм свободного хода /RU 2373441/, который по принципу действия наиболее близок к изобретению. Этот механизм содержит обойму, вал, звездочку, закрепленную на валу, упорные крышки, промежуточные элементы заклинивания и диски трения, увеличивающие поверхность контакта при передаче вращения. При вращении ведущего вала в направлении передачи вращения на диски трения, в результате перемещения по винтовым поверхностям промежуточных элементов заклинивания, действуют осевые силы и диски передают вращение ведомому валу. При вращении ведущего вала в направлении свободного хода диски трения не передают вращение ведомому валу, ввиду отсутствия действия на них осевых сил. Недостатками этой конструкции механизма свободного хода являются повышенные силы трения в зоне контакта поверхностей винтовой пары в момент смены режима работы, что снижает надежность и рабочий ресурс механизма, а также наличие габаритных тел заклинивания, увеличивающих продольный размер механизма.
Задача изобретения - для повышения надежности и долговечности механизма свести к минимуму силы трения в контактных поверхностях винтовой пары, а также уменьшить продольный размер механизма свободного хода.
Указанная задача решается тем, что между контактными поверхностями винтовой пары помещены шарики, которые, выполняя роль промежуточных элементов заклинивания, вращательное движение не передают, а вместе с массивной частью винтовой пары осуществляют осевое перемещение дисковой части винтовой пары, непосредственно передающей вращательное движение ведомому узлу.
На фиг.1 изображен схематический разрез муфты свободного хода и боковой вид ведущего узла муфты.
Ведущий вал 1 опирается на подшипник 2, установленный в крышке 3. На шлицевую часть ведущего вала свободно посажен ведущий диск 6, в центральном отверстии которого, имеются внутренние шлицы, сопрягаемые с шлицами ведущего вала. На внешней цилиндрической поверхности ведущего диска по винтовой линии выполнено не менее трех пазов 9, глубиной около половины диаметра шариков 5. Ведомый вал 8 вместе с жестко соединенным с ним ведомым диском 7 вставлен во внутрь обоймы 4. Опорой ведомому валу служит запрессованный в стенку обоймы подшипник, аналогичный подшипнику 2. В обойме по окружности в диаметральной плоскости имеются сквозные отверстия для ввода в них шариков. Масса обоймы превышает массу ведущего диска. Ведущий диск вместе с ведущим валом вставляется во внутрь обоймы, при этом полость обоймы закрывается крышкой с резьбовым крепежом. Шарики помещаются в пазах ведущего диска между ним и обоймой. Для фиксации шариков в отверстиях обоймы в эти отверстия устанавливаются резьбовые заглушки, причем для свободного движения шариков в пазах диска между шариками и заглушками есть необходимый зазор. Расположение пазов на поверхности ведущего диска относительно ведомого диска зависит от направления вращения, при котором производится передача вращения ведомому валу. Например, расположение пазов на ведущем диске, показанное на фиг.1, соответствует передаче вращения ведомому валу в направлении по часовой стрелке, если смотреть со стороны ведущего вала. Работа муфты свободного хода производится следующим образом. При вращении ведущего вала 1 в направлении по часовой стрелке его вращение передается ведущему диску 6. Так как силы инерции покоя, действующие на обойму, превышают величину сил трения между обоймой, шариками и поверхностью ведущего диска, то обойма отстает от движения ведущего диска. Поскольку обойма не может двигаться в осевом направлении, то в результате взаимодействия стенок отверстий обоймы, шариков 5 и винтовой поверхности пазов 9 ведущего диска он перемещается в осевом направлении по шлицам ведущего вала к ведомому диску 7. При сближении поверхностей ведущего и ведомого дисков между ними возникают прогрессирующие силы трения и вращение от ведущего диска передается ведомому диску и валу, а затем и обойме, которая в прямой передаче вращения не участвует. При вращении ведущего вала и, соответственно, ведущего диска в обратном направлении, в результате упомянутого выше взаимодействия деталей, ведущий диск смещается по шлицам ведущего вала в противоположную сторону до упора в бурт вала, поверхности дисков разъединяется, силы трения между ними исчезают и вращение ведомому валу не передается, причем обойма, вслед за ведущим дискам, меняет направление вращения. Смена направления вращения обоймы приводит к изменению на противоположное действие сил инерции, а это ускоряет осевое перемещение ведущего диска, увеличивает силы трения между дисками при передаче вращения и в целом повышает эффективность работы механизма.