ОБГОННАЯ МУФТА (ВАРИАНТЫ)
OVERRUNNING CLUTCH (VERSIONS)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах и машинах.
6
Известна обгонная муфта (описание к патенту РФ №2029148 МПКF16D 41/06, опубл. 20.02.1995 г.), содержащая ведущую и ведомую соосно расположенные полумуфты и тела заклинивания, на взаимообращенных торцах полумуфт выполнены криволинейные канавки полукруглого профиля в поперечном сечении, при этом канавка на ведомой полумуфте кольцевой формы расположена концентрично оси муфты, на ведущей полумуфте канавки в виде криволинейных пазов, расположенных с эксцентриситетом относительно оси муфты, а тела заклинивания размещены в совмещенных канавках полумуфт, при этом между полумуфтами размещен с возможностью перемещения и последующей фиксации сепаратор с прорезями, совмещенными с местами расположения шариков в канавках полумуфт.
Недостатком этого устройства является необходимость вручную переводить сепаратор в одно из крайних положений при смене направления вращения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является обгонная муфта (Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя, том 2, издание 8. Москва, Машиностроение 2001 г., стр.366, рис.4), содержащая обойму, установленные в ней с возможностью вращения ступицу, поводковую вилку и ролики, причем ступица имеет пазы в виде клиновой щели.
Недостатком этого устройства является низкая надежность, в связи с возможностью взаимного проскальзывания ведущего и ведомого звеньев, т.к. взаимная связь обеспечивается за счет трения роликов, вкатываемых в клиновые щели. При этом возникают большие контактные напряжения, разрушающие места контактов на обойме и ступице.
Кроме того, при моменте сопротивления вращению поводковой вилки меньшем, чем у обоймы и ступицы, обгонная муфта не работает.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание надежной обгонной муфты за счет исключения взаимного проскальзывания ведущего и ведомого звеньев, обеспечивающего гарантированную работу обгонной муфты.
Техническим результатом является повышение надежности работы обгонной муфты.
Поставленная задача в первом варианте достигается тем, что в обгонной муфте, содержащей обойму, с установленными в ней с возможностью вращения ступицу, поводковую вилку и тела качения, ступица и обойма имеют радиальные пазы с наклонными боковыми поверхностями, размещенные друг напротив друга, а в радиальных окнах поводковой вилки напротив этих пазов размещены тела качения, при этом глубина паза ступицы меньше глубины паза обоймы, а диаметр тел качения не превышает суммарную величину высоты радиального окна поводковой вилки и глубины паза обоймы.
Оптимально, чтобы на поводковой вилке был установлен тормозной элемент.
Целесообразно в обойме, напротив пазов, размещать магниты.
Поставленная задача во втором варианте достигается тем, что в обгонной муфте, содержащей обойму, с установленными в ней с возможностью вращения ступицу, поводковую вилку и тела качения, ступица и обойма имеют радиальные пазы с наклонными боковыми поверхностями, размещенные друг напротив друга, а в радиальных окнах поводковой вилки напротив этих пазов размещены тела качения, при этом глубина паза обоймы меньше глубины паза ступицы, а диаметр тел качения не превышает суммарную величину высоты радиального окна поводковой вилки и глубины паза ступицы.
Оптимально, чтобы на поводковой вилке был установлен тормозной элемент.
Целесообразно в ступице, напротив пазов, размещать магниты.
В известных обгонных муфтах при приложении больших крутящих моментов на обойму или поводковую вилку происходит их взаимное проскальзывание и нарушается жесткая кинематическая связь. Кроме того, при отсутствии нагрузки на ступице (малом моменте сопротивления вращению) заклинивания роликов в клиновой щели не происходит, и обгонная муфта перестает работать.
Предлагаемая обгонная муфта обладает следующими преимуществами.
Взаимное расположение и геометрические размеры обоймы, ступицы, поводковой вилки и тел качения обеспечивают обгонное движение ведущего звена, а также исключают их взаимное проскальзывание, обеспечивая их жесткую кинематическую связь при вращении со стороны ведомого звена.
Тормозной элемент на поводковой вилке обеспечивает холостой момент сопротивления вращению поводковой вилки больший, чем у ступицы и обоймы, за счет чего обеспечивается правильное взаимодействие и перемещение ее элементов, и достигается гарантированное срабатывание обгонной муфты.
Совокупность этих преимуществ исключает взаимное проскальзывание ведущего и ведомого звеньев и обеспечивает гарантированную работу обгонной муфты.
Объединение технических решений, относящихся к вариантам предлагаемой обгонной муфты, связано с тем, что они имеют одно назначение и обеспечивают получение одного и того же технического результата - повышение надежности работы обгонной муфты.
На фиг.1 представлен первый вариант предлагаемой обгонной муфты, на фиг.2 - ее поперечное сечение, на фиг.3 представлен второй вариант предлагаемой обгонной муфты, на фиг.4 - ее поперечное сечение.
Обгонная муфта (фиг.1) в первом варианте содержит ступицу 1, на которой соосно с возможностью вращения установлена поводковая вилка 2, в радиальных окнах 3 (фиг.2) которой размещены тела 4 качения (шарики или ролики). На поводковой вилке 2 соосно установлена обойма 5.
В обойме 5 и ступице 1 друг напротив друга выполнены пазы 6 и 7 соответственно с наклонными боковыми поверхностями. Глубина паза 7 ступицы 1 меньше глубины паза 6 обоймы 5. Диаметр тел 4 качения не превышает суммарную величину высоты радиального окна 3 поводковой вилки 2 и глубины паза 6 обоймы 5.
На поводковой вилке 2 (фиг.1) неподвижно закреплен тормозной элемент 8, например защитное манжетное уплотнение. В обойме 5, напротив пазов 6 могут быть установлены магниты 9.
Обгонная муфта (фиг.3) во втором варианте содержит ступицу 1, на которой соосно с возможностью вращения установлена поводковая вилка 2, в радиальных окнах 3 которой размещены тела 4 качения (шарики или ролики). На поводковой вилке 2 соосно установлена обойма 5.
В обойме 5 и ступице 1 друг напротив друга выполнены пазы 6 и 7 соответственно с наклонными боковыми поверхностями. Глубина паза 6 обоймы 5 меньше глубины паза 7 ступицы 1. Диаметр тел 4 качения не превышает суммарную величину высоты радиального окна 3 поводковой вилки 2 и глубины паза 7 ступицы 1.
На поводковой вилке 2 (фиг.4) неподвижно закреплен тормозной элемент 8, например защитное манжетное уплотнение. В ступице 1 напротив пазов 7 могут быть установлены магниты 9.
Обгонная муфта по первому варианту работает следующим образом.
В статическом состоянии тела 4 качения находятся в пазах 7 ступицы 1. При вращении ступицы 1 в любую сторону, наклонные поверхности пазов 7 начинают выдавливать тела качения 4 по радиальным окнам 3 поводковой вилки 2, за счет ее большего момента сопротивления вращению, чем у ступицы 1. Этот момент обеспечивается тормозным элементом 8. Тела качения 4 попадают в пазы 6 обоймы 5 и полностью выходят из пазов 7, освобождая ступицу 1 и обеспечивая ей свободное вращение. При передаче вращения от обоймы 5 к ступице 1 в любую сторону, наклонные поверхности пазов 6 выдавливают тела качения 4 по радиальным окнам 3 поводковой вилки 2 в пазы 7 до касания их дна. Однако диаметр тел 4 качения не превышает суммарную величину высоты радиального окна 3 поводковой вилки 2 и глубины паза 6 обоймы, поэтому происходит взаимное заклинивание обоймы 5, поводковой вилки 2 и ступицы 1. За счет этого вращение от обоймы 5 передается на ступицу 1 без взаимного проскальзывания. При необходимости свободного вращения ступицы 1 относительно обоймы 5 процесс повторяется.
При работе обгонной муфты, т.е. при быстром вращении ступицы 1, часть тел 4 качения может под собственным весом опуститься по радиальным окнам 3 и затем попасть в пазы 7. При этом кратковременно на обойму 5 будет передаваться крутящий момент, который провернет ее. При дальнейшем вращении боковые поверхности пазов 7 вытолкнут тела 4 качения, и передача крутящего момента и поворот обоймы 5 прекратится. Однако тела 4 качения под собственным весом вновь опустятся, и процесс будет повторяться. Для исключения этого явления на обойме 5 напротив пазов 6 установлены магниты 9. Эти магниты 9 за счет магнитных сил постоянно притягивают тела 4 качения к дну пазов 6 и не позволяют им опускаться под собственным весом. За счет этого кратковременный циклический поворот обоймы 5 исключен.
Обгонная муфта по второму варианту работает следующим образом.
В статическом состоянии тела 4 качения находятся в пазах 6 обоймы 5. При вращении обоймы 5 в любую сторону, наклонные поверхности пазов 6 начинают выдавливать тела 4 качения радиальным по окнам 3 поводковой вилки 2, за счет ее большего момента сопротивления вращению, чем у ступицы 1. Этот момент обеспечивается тормозным элементом 8. Тела 4 качения попадают в пазы 7 ступицы 1 и полностью выходят из пазов 6, освобождая обойму 5 и обеспечивая ей свободное вращение. При передаче вращения от обоймы 5 к ступице 1 в любую сторону, наклонные поверхности пазов 6 выдавливают тела 4 качения по радиальным окнам 3 поводковой вилки 2 в пазы 7 до касания их дна. Однако диаметр тел 4 качения не превышает суммарную величину высоты радиального окна 3 поводковой вилки 2 и глубины паза 7 ступицы 1, поэтому происходит взаимное заклинивание обоймы 5, поводковой вилки 2 и ступицы 1. За счет этого вращение от обоймы 5 передается на ступицу 1 без взаимного проскальзывания. При необходимости свободного вращения обоймы 5 относительно ступицы 1 процесс повторяется.
Для исключения кратковременного циклического поворота ступицы 1 в ней напротив пазов 7 размещены магниты 9, которые не позволяют телам 4 качения опускаться под собственным весом по радиальным окнам 3 поводковой вилки 2 в пазы 6 обоймы 5
Предлагаемая обгонная муфта может быть использована в приводах трубопроводной арматуры, где одновременно требуется перемещение запорного органа арматуры автоматически от двигателя или от ручного дублера. При этом должен быть обеспечен автоматический переход с автоматического режима на ручной и обратно. Кроме того, такие муфты могут быть применены в коробках скоростей металлорежущих станков.